3495 四柱萬能液壓機(jī)系統(tǒng)設(shè)計,萬能,液壓機(jī),系統(tǒng),設(shè)計 1目 錄 摘要………………………………………………………….Ⅱ第一章 設(shè)計課題及主要技術(shù)參數(shù)、工作原理………….31.1 設(shè)計課題………………………………………………..31.2 設(shè)計參數(shù)………………………………………………..5第二章 工況分析…………………………………………..62.1 繪制液壓缸速度循環(huán)圖、負(fù)載圖……………………..62.2 參數(shù)……………………………………………………..6第三章 確定液壓缸參數(shù)……………………………………7第四章 液壓元、輔件的選擇.........................104.1 液壓元件的選擇……………………………………….104.2 液壓輔件的選擇………………………………………..11第五章 液壓系統(tǒng)主要性能驗算…………………………..145.1 系統(tǒng)壓力損失計算………………………………..…..1425.2 系統(tǒng)效率計算………………………………………….165.3 系統(tǒng)發(fā)熱與升溫計算………………………………….17設(shè)計心得……………………………………….…………....18參考文獻(xiàn) ……………………………………….…………… 193第一章 設(shè)計課題及主要技術(shù)參數(shù)、工作原理1.1 設(shè)計課題設(shè)計一臺 YA32-1000KN 型四柱萬能液壓機(jī)，設(shè)該四柱萬能液壓機(jī)下行移動部件重 G=1 噸，下行行程 1.0-1.2m，其液壓系統(tǒng)圖如下1、 主液壓泵（恒功率輸出液壓泵） ，2、齒輪泵，3、電機(jī)，4、濾油器，5、7、8、22、25、溢流閥，6、18、24、電磁換向閥，9、21、電液壓換向閥，10、壓力繼電器，11、單向閥，12、電接觸壓力表，13、19、液控單向閥，14、液動換向閥，15、順序閥，16 上液壓缸，17、順序閥，20、下液壓缸，423 節(jié)流器，26、行程開關(guān)A、啟動：電磁鐵全斷電，主泵卸荷。 主泵（恒功率輸出）→電液換向閥 9 的 M 型中位→電液換向閥 21 的 K 型中位→TB、液壓缸 16 活塞快速下行： 2YA、5YA 通電，電液換向閥 9 右位工作，道通控制油路經(jīng)電磁換向閥 18，打開液控單向閥 19，接通液壓缸 16 下腔與液控單向閥 19 的通道。進(jìn)油路：主泵（恒功率輸出）→電液換向閥 9→單向閥 11→液壓缸 16 上腔回油路：液壓缸 16 下腔→電液換向閥 9→電液換向閥 21 的 K 型中位→T液壓缸活塞依靠重力快速下行：大氣壓油→吸入閥 13→液壓缸 16 上腔的負(fù)壓空腔C.液壓缸 16 活塞接觸工件，開始慢速下行（增壓下行）：液壓缸活塞碰行程開關(guān) 2XK 使 5YA 斷電，切斷液壓缸 16 下腔經(jīng)液控單向閥19 快速回油通路，上腔壓力升高，同時切斷（大氣壓油　→吸入閥 13　→上液壓缸 16 上腔）吸油路。進(jìn)油路：主泵（恒功率輸出）→電液換向閥 9→單向閥 11→液壓缸 16 上腔回油路：　液壓缸 16 下腔→順序閥 17→電液換向閥 9→電液換向閥 21 的 K型中位→TD、保壓：液壓缸 16 上腔壓力升高達(dá)到預(yù)調(diào)壓力，電接觸壓力表 12 發(fā)出信息，2YA斷電，液壓缸 16 進(jìn)口油路切斷，(單向閥 11 和吸入閥 13 的高密封性能確保液壓缸 16 活塞對工件保壓，利用液壓缸 16 上腔壓力很高，推動液動換向閥 14 下移，打開外控順序閥 15，防止控制油路使吸入閥 1 誤動而造成液壓缸 16 上腔卸荷) 當(dāng)液壓缸 16 上腔壓力降低到低于電接觸壓力表 12 調(diào)定壓力，電接觸壓力表 12 又會使 2YA 通電，動力系統(tǒng)又會再次向液壓缸 16 上腔供應(yīng)壓力油……。主泵（恒功率輸出）主泵→電液換向閥 9 的 M 型中位→電液換向閥 21 的 K 型中位→T，主泵卸荷 。E、保壓結(jié)束、液壓缸 16 上腔卸荷后：保壓時間到位，時間繼電器發(fā)出信息， 1YA 通電（2TA 斷電） ，液壓缸 16上腔壓力很高，推動液動換向閥 14 下移，打開外控順序閥 15，主泵 1→電液壓換向閥 9 的大部分油液經(jīng)外控順序閥 15 流回油箱，壓力不足以立即打開吸入閥13 通油箱的通道，只能先打開吸入閥 13 的卸荷閥（或叫卸荷閥的卸荷口） ，實現(xiàn)液壓缸 16 上腔（只有極小部分油液經(jīng)卸荷閥口回油箱）先卸荷，后通油箱的順序動作，此時：主泵 1 大部分油液→電液壓換向閥 9→外控順序閥 15→TF、液壓缸 16 活塞快速上行： 液壓缸 16 上腔卸壓達(dá)到吸入閥 13 開啟的壓力值時，液動換向閥 14 復(fù)位，外控制順序閥 15 關(guān)閉，切斷主泵 1 大部分油液→電液換向閥 9→外控順序閥15→T 的油路，實現(xiàn)：進(jìn)油路：主泵 1→電液換向閥 9→液控單向閥 19→液壓缸 16 下腔回油路：液壓缸 16 上腔→吸入閥 13→TG、頂出工件：液壓缸 16 活塞快速上行到位，碰行程開關(guān) 1XK，1YA 斷電，電液換向閥 95復(fù)位，4YA 通電，電液換向閥 21 右位工作進(jìn)油路：主泵 1→電液換向閥 9 的 M 型中位→電液換向閥 21→液壓缸 20 下腔回油路：液壓缸 20 上腔→電液換向閥 21→TH、頂出活塞退回：3YA 通電，4YA 斷電，電液換向閥 21 左位工作進(jìn)油路：主泵 1→電液換向閥 9 的 M 型中位→電液換向閥 21→液壓缸 20 有桿腔回油路：液壓缸 20 無桿腔→電液換向閥 21→TK、壓邊浮動拉伸：薄板拉伸時，要求頂出液壓缸 20 無桿腔保持一定的壓力，以便液壓缸 20活塞能隨液壓缸 16 活塞驅(qū)動動模一同下行對薄板進(jìn)行拉伸，4YA 通電，電液壓換向閥 21 右位工作，6YA 通電，電磁閥 24 工作，溢流閥 25 調(diào)節(jié)液壓缸 20 無桿腔油墊工作壓力。進(jìn)油路：主泵 1→電液換向閥 9 的 M 型中位→電液換向閥 21→液壓缸 20 無桿腔吸油路：大氣壓油→電液壓換向閥 21→填補(bǔ)液壓缸 20 有桿腔的負(fù)壓空腔1.2 設(shè)計參數(shù)：液壓系統(tǒng)最高壓力 P=32mPa 一般選用 P=20-25mPa主液壓缸公稱噸位 1000KN主液壓缸用于沖壓的壓制力與回程力之比值為 5-10%，塑料制品的壓制力與回程力之比為 2%，頂出缸公稱頂出力取主缸公稱噸位的五分之一頂出缸回程力為主液壓缸公稱噸位的十五分之一主液壓缸 快速空行程 V=100mm/s工作行程 V=10mm/s回程 V=80mm/s頂出液壓缸 頂出行程 V=80mm/s回程 V=120mm/s 設(shè)計要求：設(shè)計選擇組成該液壓系統(tǒng)的基本液壓回路并說明液壓系統(tǒng)的工作原理，設(shè)計計算選擇液壓元件，進(jìn)行液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性校核，繪液6壓系統(tǒng)圖及液壓集成回路圖，設(shè)計液壓裝置和液壓集成塊，編寫液壓系統(tǒng)設(shè)計說明書。第二章 工況分析2.1 繪制液壓缸速度循環(huán)圖、負(fù)載圖2.2 參數(shù)1、選取參數(shù)取動摩擦系數(shù) fd=0.1 ，靜摩擦系數(shù) fj=0.2 ，η 缸=0.9 ，V 快=100mm/s ， V 工=10mm/s，令起動時間不超過 0.2 秒，選取工作壓力 F=25000N(按負(fù)載 20000-30000 計算得)選 取 P=20-25mPa 取 P1=25mPa2、計算摩擦力靜摩擦力 F2=G fj=9800 0.2=1960N?7動摩擦力 F3=G fd=9800 0.1=980N?3、確定液壓缸的推力啟動推力 F 啟=F2/η 缸=1960÷0.9=2178N,取整為 2180N加速推力 F 加=（F3+F4）/η 缸=1644N，取整為 1640N快進(jìn)推力 F 快=F3/η 缸=980÷0.9=1089,取整為 1090N工進(jìn)推力 F 工=（F1+F3）/η 缸=39978N，取整為 40000N第三章 確定液壓缸參數(shù)1、初選液壓缸工作壓力按照液壓缸工作時的作用力 F 工參考課本 270 頁表 9～1，初定工作壓力 P1=20～25mpa ,取 P1=25mpa；選用 A1/2=A2 差動液壓缸.2、計算液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸主缸的內(nèi)徑mPRD26.0125463????主根據(jù) GB/T2348－1993，取標(biāo)準(zhǔn)值　D 主 =250mm活塞桿直徑主缸 mPRd 237.01425.0462 ????????回主根據(jù) GB/T2348－1993，取標(biāo)準(zhǔn)值　 md3主8則有液壓缸各部分面積如下： 22221 4910.5.4cmDA????3 513d2212 760.cm?3 主缸的壓制力 KNPAR 5.127500491.2561 ???＝壓 制4 實際回程R 主回= =190000N=190KN276.65 頂出缸的內(nèi)徑mPRD129.02463????頂頂 ＝根據(jù) GB/T2348－1993，取標(biāo)準(zhǔn)值　 D頂 08.45.012.20741.04632 ??????????PRd回頂頂頂m根據(jù) GB/T2348－1993，取標(biāo)準(zhǔn)值　 md9頂6 頂出缸的面積 22221 950.1.4cDA????頂3 649md頂 22312 31..5. c??頂頂頂頂出缸的頂出力KNPAR19009.61 ???頂頂 出 ＝97 頂出缸 的回程力R 頂回= 2頂PA?KN62031.06??8 .頂出液壓缸的工作壓力和回程工作壓力：Pa6102?＝頂 出621023.??頂頂 回頂 回 ＝ ARP9 液壓缸運動中供油量（1） 快速空行 min/6.294019.460/1.049.21 LsmvAq ????＝進(jìn)快 i/.57./.76.2＝回快（2） 工作進(jìn)程進(jìn)出油量 min/46.2901.9460/1.049.221 LsmvAq ?????＝進(jìn)工 5776＝回工(3) 主缸回程 min/48.360.760/8.076.232 LsmvAq ?????＝進(jìn)回 i/.258.914/.491.1＝回 出（4） 頂出缸進(jìn)排油量 頂出行程 min/6.4508.95.06/08.95.0241 LsmvAq ?????頂進(jìn)頂 ＝224.31./.310864./minqAvsL??頂 回 頂＝ min/8.1460.3160/8.031.242 LsmvAq ?????頂回頂 ＝10頂出缸退回 第四章 液壓元、輔件的選擇4.1 液壓元件的選擇1.液壓系統(tǒng)快速空程供油方式： min/6.294019.460/1.049.21 LsmvAq ????＝進(jìn)快由于供油量大，不宜采用由液壓泵供油方式，利用主液壓缸活塞等自重快速下行，形成負(fù)壓空腔，通過吸入閥從油箱吸油，同時使液壓系統(tǒng)規(guī)格降低檔次。2.選定液壓泵的流量及規(guī)格：設(shè)計的液壓系統(tǒng)最高工作壓力 主液壓缸工作行程，主Pa61025??液壓缸的無桿腔進(jìn)油量為： min/46.29.94/01.49.0221 LsmvAq ???＝進(jìn)工3.主液壓缸的有桿腔進(jìn)油量為： i/8.30.76/8.76.232 ??＝進(jìn)回4.頂出液壓缸頂出行程的無桿腔進(jìn)油量為： in/6.45.950/.095.241 LsmvAq ???＝進(jìn)頂設(shè)選主液壓缸工作行程和頂出液壓缸頂出行程工作壓力最高（）工件頂出后不需要高壓。主液壓缸工作行程（即壓制）Pa62?流量為 29.46L/min,主液壓缸工作回程流量為 4.56L/min,選用160BGY14-1B 型電液比例斜盤式軸向變量柱塞泵。雖然在只有 156L/min，主液壓缸活塞返回速度有所降低，在工6107?作壓力為 時，流量降低 40%,仍可獲 101L/min 的流量，Pa625??基本滿足主液壓缸工作回程 4.56L/min、滿足工進(jìn)流量 29.46L/min 的進(jìn)給設(shè)計要求。由于選用電液比例控制，獲節(jié)能高效效益。5.液壓泵的驅(qū)動功率及電動機(jī)的選擇：主液壓缸的壓制與頂出液壓缸的頂出工作壓力均為 P=20×106Pa；主液壓缸回程工作壓力為 P=6.64×106Pa 頂出液壓缸退回行程工作壓力17.1×106Pa，液壓系統(tǒng)允許短期過載，因此，快速進(jìn)退選11P=6.64×106Pa,q=156L/min, 工進(jìn)選 P=25.12×106Pa,q=101L/min,液壓泵的容積效率 η v=0.92，機(jī)械效率 η m=0.95，兩種工況電機(jī)驅(qū)動功率為： KWPqmv 8.196095.2014.63?????快 v .45..3?工P 工 > P 快　　　 電動機(jī)允許短期過載，選取 37KW 的 Y250M-6 型電機(jī)。若設(shè)定工作壓力在（25-32）×10 6Pa, 選取 55KW 的 Y280M-6 型電機(jī)。液壓缸的壓制工作壓力為 P=25.8mPa；液壓缸回程工作壓力為 P=0.64mPa快速進(jìn)退選 P=2.88×106Pa,q=250L/min, 工進(jìn)選 P=25.8×106Pa,q=157.5L/min,液壓泵的容積效率 η v=0.92，機(jī)械效率 η m=0.95，兩種工況電機(jī)驅(qū)動功率為 KWPqmv 7.13095.2018.6?????快 v 5..6?工（按等值功率計算：KWtttPPtP 132.1843. 2.8.7657.60.221 423222 ??????快 退終 壓初 壓恒 速等 值 ＝額 定 功 率K?maxK——電動機(jī)過載系數(shù)　直流電動機(jī) K=1.8－2.5，若考慮到網(wǎng)絡(luò)電壓波動，一般取 K=1.5－2.0 取 KP5.47.1max?＝額 定 功 率選取液壓泵的驅(qū)動電機(jī)，首先應(yīng)考慮等值功率和運動循環(huán)動作階段的最大功率。本課題運動循環(huán)動最大功率是終壓功率 67.73/0.95×0.92=77.5KW，持續(xù)時間只有 2 秒鐘時間，不在電動機(jī)允許的短期過載范圍內(nèi)，不能按等值功率計值的短期過載處理，也不能按運動循環(huán)選取 250BGY14-1B 型電液比例斜盤式軸向變量柱塞泵電動機(jī)的最大驅(qū)動功率，只能按短折算系數(shù)為 1.7 的短期過載設(shè)計，選取 45KWY280M-2 型交流異步電動機(jī)驅(qū)動液壓泵。 ）查手冊選取 Y280M-6 型電機(jī),其額定功率為 37KW。4.2 液壓輔件的選擇121、根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過各元、輔件的實際流量，選擇的元、輔件的規(guī)格如下表所示。序號元　件　名　稱 實際流量 規(guī)格 備注1 斜盤式軸向柱塞泵 160L/min 160BGY14-1B2 齒輪泵 10L/min CB-10 55KW3 電動機(jī) Y250M-64 濾油器 250L/min WU－250×180F5 電液比例溢流閥 160L/min YF-B20H6 直動式溢流閥 10L/min Y-Hb6F7 三位四通電液換向閥160L/min 34BYM-H20-T8 單向閥 160L/min DF-B20K39 電接觸壓力表 KF-L8/30E10 外控順序閥 160L/min X4F-B20F-Y11 液控單向閥 600L/min 自制12 二位三通電磁換向閥10L/min 23D-10B13 液控單向閥 160L/min DFY-B20H214 內(nèi)控外泄式順序閥 160L/min X4F-B20F-Y11315 主液壓缸 外購16 頂出液壓缸 外購17 三位四通電液換向閥160L/min 34BYK-H20-T18 阻尼器 25L/min 自制19 二位二通電磁換向閥25L/min 22D-10B20 先導(dǎo)式溢流閥 160L/min YF-B20H21 直動式溢流閥 25L/min22 行程開關(guān) Y-Hb6F 外購 3 個2、油箱容量：按經(jīng)驗公式計算油箱容量上油箱容積： LV1206??＝上下油箱容積： qp10＝下液壓缸流量表 動　作　順　序 流進(jìn)　　L/min流出　L/min快速下行160+694=754 271.2主液壓缸工作行程101 36.414回　　程160 444.8頂出行程101 61.8頂出液壓缸退回行程160 261.5第五章 液壓系統(tǒng)主要性能驗算5.1 系統(tǒng)壓力損失計算管道直徑按選定元件的接口尺寸確定為 d=20mm,進(jìn)、回油管長度都定為 L=2m,油液的運動粘度取 ,油液的密度取sm/105.24????。33/108.mkg???1、判斷流動狀態(tài)進(jìn)、回油管路中所通過的流量以快退時回油量 q=444.8L/min 為最大，由雷諾數(shù) 可知dvqV?4Re?344.810Re17625?????因為 Re〉2300,故各工況下的進(jìn)、回油路中油液的流動狀態(tài)為紊流。2、計算系統(tǒng)壓力損失15由于工進(jìn)時，油路流量少，可忽略不計；以下只計算快進(jìn)時的系統(tǒng)壓力損失。A、進(jìn)油路中的壓力損失快進(jìn)時油液在管道中的流速為 3220475410./6()qmsdv?????a、計算沿程壓力損失△P=2 25027575804.7.610Re691l pad????????b、局部壓力損失按經(jīng)驗公式計算△P1=0.1 △P=?50.7pac、閥類元件產(chǎn)生的局部壓力損失根據(jù)公式 ，其中 為額定壓力損失，由手冊2)(qnv??n?查得電液換向閥 9、21 單向閥 11、行程閥 26 的額定壓力損失均為，q 為實際流量， 為標(biāo)準(zhǔn)流量。pa5102?n2225 5875402103.1016v pa????????????????????????△P 進(jìn)=△P+△P1+ pv?55(7.60.34)08.71pa????B、回油路中的壓力損失回油路中油液的流速為 3220471.04/6()qmsdv?????回油路的雷諾數(shù)為16344271.0Re 5Vdqv?????沿程壓力損失為△P=25258.710pa??局部壓力損失為△P1=0.1 △P 沿= 50.3閥類元件損失為△P 閥=225 57421.3106pa????????????????△P 回=△P+△P1+△P 閥= 55(3.0.3)109.7C、快進(jìn)的總的壓力損失△P 總=△P 進(jìn)+△P 回 =12A556.4(8.79)8.31010pa????△P 總小于工進(jìn)壓力損失設(shè)定值△P1，壓力損失校驗合格。5.2 系統(tǒng)效率計算在一個工作循環(huán)周期中，工進(jìn)時間最長，因此，用工進(jìn)時的效率來代表整個循環(huán)的效率。1、計算回路效率按公式 來計算，其中21ppcq???和 ————液壓缸的工作壓力和流量；1pq、 、 和 ——每個液壓泵的工作壓力和流量；1p2p2p大流量泵的工作壓力就該泵通過順序閥 17 卸荷時產(chǎn)生的壓力損失，因此它的的值為 1p25502.4109pa??????????工進(jìn)時，液壓缸回油腔的壓力為 P2=1MPa，進(jìn)油腔的壓力為P1=65210451.7309FpApa?????17小流量泵在工進(jìn)時的工作壓力，等于液壓缸工作腔壓力加上進(jìn)油路上的壓力損失，即=2p55(4.73)109.73pa???則回路效率為 533 35 5.100.54061(.1)(9.7)6c?????? ???2、計算系統(tǒng)效率取雙聯(lián)葉片泵的總效率 η 泵=0.70，液壓缸的總效率 η 缸=0.90，則系統(tǒng)效率 η 為η=η 泵 η 缸 =0.7 0.9 0.35=0.22?c?5.3 系統(tǒng)發(fā)熱與升溫計算系統(tǒng)發(fā)熱計算和系統(tǒng)效率計算同樣原因，也只考慮工進(jìn)階段。工進(jìn)時，液壓泵的輸入功率為P 入 W5353120.4104.716012ppbq??????????此時，系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱流量為Q= P 入（1-η）=121 （1-0.22）=94.38W?系統(tǒng)中的油液溫升為℃ 332294.8.0.6506517QKV??????其中傳熱系數(shù) K=15W/（㎡·℃） 。本系統(tǒng)溫升很小，符合要求18設(shè)計心得我們的設(shè)計課題雖然牽涉的知識面相對較窄，但是我們的設(shè)計液壓控制系統(tǒng)還是采用近兩年比較興新液壓閥進(jìn)行設(shè)計，所以設(shè)計起來不是很簡單，但在黃教授的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下完成了設(shè)計。這也是我們在畢業(yè)這一段時間里重新的溫習(xí)和鞏固以前所學(xué)的東西，其體會有以下幾點：1） 通過設(shè)計使所學(xué)的液壓傳動以及相關(guān)知識得到了進(jìn)一步的鞏固，加深和擴(kuò)展，同時也學(xué)會了一些怎樣將理論知識運用于生產(chǎn)實際的方法。2） 在設(shè)計實踐中學(xué)習(xí)和掌握了通用液壓元件的選用，各類閥體的用途、組合方法和設(shè)計技能。3） 在這次的設(shè)計中不僅僅是液壓方面的知識，對計算機(jī)會圖等各方面的知識、運用于熟悉設(shè)計資料以及進(jìn)行經(jīng)驗估算等放面進(jìn)行一次調(diào)練，同時，通過設(shè)計培養(yǎng)了分析和解決生產(chǎn)實際問題的能力。4） 通過這次設(shè)計使我感到自己掌握的知識和我在生產(chǎn)實踐中的距離，在今后的工作中依然得繼續(xù)學(xué)習(xí)。19參考文獻(xiàn)1、 《液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊》 ，楊培元、朱福元主編，機(jī)械工業(yè)出版社。2、 《液壓傳動系統(tǒng)》第三版，官忠范主編，機(jī)械工業(yè)出版社。3、 《液壓傳動設(shè)計手冊》 ，煤炭工業(yè)部、煤炭科學(xué)研究院上海研究所主編，上海科學(xué)技術(shù)出版社。4、 《袖珍液壓氣動手冊》第二版，劉新德主編，機(jī)械工業(yè)出版社。5、 《液壓傳動課程設(shè)計指導(dǎo)書》 ，高等工程?？茖W(xué)校機(jī)制及液壓教學(xué)研究會液壓組主編。6、 《液壓傳動與氣壓傳動》第二版，何存興、張鐵華主編，華中科技大學(xué)出版社。7、 《金屬鉆削機(jī)床液壓傳動》 ，章宏甲主編，江蘇科學(xué)技術(shù)出版社。8、 《工程機(jī)械液壓與液力傳動》 ，李芳民主編，人民交通出版社。9、 《新編液壓工程手冊》 ，雷天覺主編，北京理工大學(xué)出版社。10、 《液壓系統(tǒng)設(shè)計圖集》 ，周士昌主編，機(jī)械工業(yè)出版社。