液压课程设计-设计YA32-5000KN型四柱万能液压机.doc

液压课程设计小试牛刀湖 南 工 学 院课程设计说明书院系：机械工程系 专业：模 具 班级：0511课 题：设计ya32-5000kn型四柱万能液压机姓 名： 指导老师： 职称：讲师 职称： 2007年 6 月 日课程设计评语： 课程设计答辩负责人签字： 2007年 6 月 日目 录（一）液压系统的使用要求介绍和负载特性分析（二）设计液压系统方案（三）绘制液压系统工作原理图（四）计算液压系统主要参数（五）液压缸运动中的供油量(六) 确定快速空程供油方式，液压泵的规格，驱动电机的功率（七）选择液压元件（八）验算液压系统性能（九）参考文献设计ya32-5000kn型液压机，设该四柱万能液压机下行部件重1吨，下行程1.01.2 m（一）液压系统的使用要求介绍和负载特性分析a、液压系统使用要求介绍1、启动：电磁铁全断电，主泵卸荷。主泵（恒功率输出）电液换向阀9的m中位机能电液换向阀21的k型中位机能t2、液压缸16活塞快速下行：2ya、5ya通电，电液换向阀9右位工作，道通控制油路经电磁换向阀18，打开液控单向阀19，接通液压缸16下腔与液控单向阀19的通道。 进油油路：主泵（恒功率输出）电液换向阀9单向阀11液压缸16上腔。 回油回路：液压缸16下腔电液换向阀9电液换向阀21的k型中位机能t 液压缸活塞依靠重力快速下行：大气压油吸入阀13液压缸16上腔的负压空腔3、液压缸16活塞接触工件，开始慢速下行（增压下行）： 液压缸活塞碰行程开关2xk使5ya断电，切断液压缸16下腔经液控单向阀19快速回油通路，上腔压力升高，同时切断（大气油压吸入阀13上液压缸16上腔）吸油路。 进油油路：主泵（恒功率输出）电液换向阀9单向阀11液压缸16上腔。 回油回路：液压缸16下腔顺序阀电液换向阀9电液换向阀21的k型中位机能t4、保压： 液压缸16上腔压力升高达到预调压力，电接触压力表12发出信息，2ya断电，液压缸16进口油路切断，（单向阀11和吸入阀13的高密封性能确保液压缸16活塞对工件保压利用液压缸16上腔压力很高，推动液动单向阀14下移，打开外控顺序阀15，防止控制油路使吸入阀1误动而造成液压缸16上腔卸荷）当液压缸16上腔压力降低到低于电接触压力表12调定压力，电接触压力表12又会使2ya通电，动力系统又会再次向压力缸16上腔供应压力油。 主泵（恒功率输出）：主泵电液换向阀9的m型中位机能电液换向阀21的k型中位机能t，主泵卸荷。5、保压结束、液压缸16上腔卸荷后： 保压时间到位，时间继电器发出信息，1ya通电（2ya断电），液压缸16上腔压力很高，推动液动换向阀14下移，打开外控顺序阀15，主泵1电液换向阀9的大部分油液经外控顺序阀15流回油箱，压力不足以立即打开吸入阀13通油箱通道，只能打开吸入阀13的卸荷阀，实现液压缸16上腔先卸荷，后通油箱的顺序动作，此时：主泵1大部分油液电液换向阀9外控顺序阀15t6、液压缸16活塞快速上行： 液压缸16上腔卸压达到吸入阀13开启的压力值时，液动换向阀14复位，外控顺序阀15关闭，切断主泵1大部分油液电液换向阀9外控顺序阀15t的油路，实现进油路：主泵1电液换向阀9液控单向阀19液压缸16下腔 回油油路：液压缸16上腔吸入阀13t7、顶出工件： 液压缸16活塞快速上行到位，碰行程开关1xk，1ya断电，电液换向阀9复位，4ya通电，电液换向阀21右位工作 进油油路：主泵1电液换向阀9的m型中位电液换向阀21液压缸20下腔 回油油路：液压缸20上腔电液换向阀21t8、顶出活塞退回：3ya通电，4ya断电，电液换向阀21左位工作 进油油路：主泵1电液换向阀9的m型中位电液换向阀21液压缸20有杆腔 回油油路：液压缸20上腔电液换向阀21t9、压边浮动拉伸： 薄板拉伸时，要求顶出液压缸20无杆腔保持一定压力，以便液压缸20活塞能随液压缸16活塞驱动模一同下行对薄板进行拉伸，4ya通电，电液换向阀21右位工作，6ya通电，电磁阀24工作，溢流阀25调节液压缸20无杆腔油垫工作压力。 进油油路：主泵1电液换向阀9的m型中位电液换向阀21液压缸20无杆腔 吸油油路：大气压油电液换向阀21填补液压缸20有杆腔的负压空腔。b、负载特性分析液压系统最高工作压力p=32 mpa 一般选用p=2025mpa；主液压缸公称吨位5000kn；主液压缸用于冲压的压制力与回程力之比为510%，塑料制品的压制力与回程力之比为2%，取1000kn；顶出缸公称顶出力取主缸公称吨位的五分之一，取1000n；顶出缸回程力为主液压缸公称吨位的十五分之一，315kn，行程速度 主液压缸 快速空行程 v=60mm/s 工作行程 v=10mm/s 回程 v=60mm/s顶出液压缸 顶出行程 v=60mm/s 回程 v=120mm/s油箱体积 低压系统 v=（3-6）qp中压系统 v=（5-8）qp高压系统 v=(8-12)qp（二）液压系统方案1、确定回油方式采用开试回油，即执行元件的排油回油箱，油液经过沉淀、冷却后再进入液压泵的进口。2、选用液压油液该系统属于普通液压系统，所以选用矿油型液压油作工作介质，经查手册我们可选用ya-n32号普通液压油。3、选择执行元件因为系统要求实现直线运动且要求一个方向工作、反向退回，所以应该选用单活塞液压缸。4、选择调速方式因为系统有多个执行元件并且各循环所需流量相差很大，所以选用多泵供油，实现分级调速。5、确定调压方式采用压力适用变量调速。（三）绘制液压系统原理图液压系统油路图如下：（四）计算液压系统主要参数1，主液压缸 a、主液压缸内径d主 d主=154.34mm根据gb/t2346-1993，取标准值 d主=160mm b、主液压缸活塞直径d： d主=124.2mm根据gb/t2346-1993，取标准值 d主=125mmc、主液压缸的有效面积： a1=0.020096m2 a2=0.001m2 a3=0.00124m2d、主液压缸实际压制力和回程力： r压制=pa1=643072ne、主液压缸的工作力：（1）、主液压缸的平衡压力 p平衡=10mpa（2）、主液压缸工进作压力 p工=50.1mpa（3）、主液压缸回程压力 p回=20mpaf、主液压缸壁厚和行程系数确定由缸体内径查手册得主液压缸壁厚 =15mm由题目要求查手册得行程系数 s=1250mmg、主液压缸的选用查液压设计手册可以选折yhg1g系列液压缸2、顶出液压缸 a、顶出液压缸的内径： d顶=141.6mm根据gb/t2346-1993，取标准值 d顶=140mm b、顶出液压缸活塞杆径d顶： d顶=41.2mm根据gb/t2346-1993，取标准值 d顶=40mmc、顶出液压缸的有效面积： a顶1=0.05m2 a顶2=1575mm2 a顶3=1256mm2d、顶出液压缸实际顶出力和回程力： r顶出=25106 p顶回=20mpae、顶出液压缸的选用 查液压设计手册可以选折yhg1g系列液压缸（五）液压缸运动中的供油量a、主液压缸的进出油量1、主液压缸空程快速下行的进出油量： q快进=a1v1=1205.76ml/s q快回=a2v1=60000ml/s2、主液压缸工作行程的进出油量： q工进=a1v2=2009.6ml/s q工回=a2v2=100ml/s3、主液压缸回程进出油量： q回进=a2v3=600ml/s q回出=a1v3=12057.6ml/sb、顶出液压缸的进出油量1、顶出液压缸顶出行程的进出油量： q顶进=a1v4=12057.6ml/s q顶回=a2v4=600ml/s2、顶出液压缸退回行程的进出油量： q退进=a2v5=1200ml/s q退回=a1v4=12057.6ml/s（六）、确定快速空程供油方式，液压泵的规格，驱动电机的功率1、液压系统快速空程供油方式： q快进=a1v1=12057.6ml 由于供油量大，不宜采用由液压泵供油方式，利用主液压缸活塞等自重快速下行，形成负压空腔，通过吸油阀从油箱吸油，同时使液压系统规格降低档次。2、选定液压泵的流量和规格： 设计的液压系统最高工作压力p=25106pa主液压缸工作行程，主液压缸的无杆腔进油量为： q工进=a1v2=2009.6ml/s主液压缸的有杆腔的进油量为： q回进=a1v4=12057.6ml/s顶出液压缸顶出行程的无杆腔进油量为： q顶进=a1v4=12057.6ml/s查液压设计手册我们可以选用的泵型号为：斜盘式轴向柱塞泵 xb-f40（xm） 齿轮泵cb型号排量ml/r压力/mpa转速/（r/min）容积效率（%）额定最高额定最高cb32、50、1001012.514501650903、电动机的选用在系统工进时系统所需功率最大 系统最大总功率p=工作功率pa+油路损失功率pb 所需电动机功率=系统最大总功率p/效率pa=fv=5010000n0.01m/s=50.1kwpb和由所选折的阀、油管等决定 查机械设计手册我们可以选电机名称 yb系列隔爆型三相异步电动机类别代号 yb 型号规格 yb250m-4 防护等级 ip44 安装形式 v1 极数 4 额定功率 （kw） 55转速 （r/min） 1480电压 （v） 380额定电流 （a） 102.5效率 （%） 92.6功率因数 （cos） 0.88堵转电流/额定电流 7堵转转矩/额定转矩 2最大转矩/额定转矩 2.2转动惯量（kgm2） 0噪声 （db(a)） 0重量 （kg） 530机座号 250m 最大长度 （mm） 1025最大宽度 （mm） 800最大高度 （mm） 8454、管路附件液压泵的吸油管选用硬管，管路尽可能短，过流面积尽可能的大，以减少吸油阻力。安装吸油管是应该注意液压泵有吸油高度的限制。因吸油管采用硬管，因此应该在吸油口设置橡胶补偿接口（隔振管），起隔振、补偿作用。5、电磁铁动作表：动作顺序1ya2ya3ya4ya5ya6ya7ya主 液 压 缸快速下行+慢速加压+保压卸压回程+停止顶 出 缸顶出+退回+压边+浮动拉伸+6、油箱容积： 上油箱容积： v上=2000l 下油箱容积： v下=9qp=1000l7、油箱类型的选用选用开式油箱，油箱内的液面与大气相通。为了减少油液的污染，在油箱盖上设置空气滤清器。使大气与油箱内的空气经过滤清器相通。在潮湿地区应用的油箱，在空气滤清器上还应装有一定量的干燥剂。下图为开式油箱示意图。8、液压管件的选择（1）、管件接头的选择： 查液压设计手册选用焊接式端直通锥螺纹管接头选用：管接头 34 jb/zq43991986尺寸为：图形如下：（2）、管件的选择管件公称通径、外径、壁厚及连接螺纹的确定：因为系统公称压力要小于25mpa，所以经查液压设计手册我们可以选择的油管应该符合下列条件：管子最小弯曲半径为100mm 。9、压力继电器的选用经计算系统最大压力25mpa，在1632mpa，所以选择型号为ipd01-hc6l-y2的压力继电器。ipd01-hc6l-y2压力继电器技术参数如下表：压力继电器图如下：（七）选择液压元件液压缸流量表：动作顺序流进 l/min流出 l/min主液压缸快速下行72345.628189.35工作行程12057.64698.225回 程28189.3572345.6顶出液压缸顶出行程5086855389.6退回行程101736110779.2液压元件表：序号元件名称实际流量规 格备 注1斜盘式轴向柱塞泵xb-f40（xm）2齿轮泵cb3电动机yb250m-4查机械设计手册4滤油器xnj-1000180查液压设计手册5先导式溢流阀fy-b20h6二位三通电磁换向阀22d-b10h7远程调压阀fy-0b8直动式溢流阀y-hb20f9三位四通电液换向阀34ym-20h-t10压力继电器ipd01-hc6l-y211单向阀dfb20k312电接触压力表kf-l8/30e13吸入阀（液控单向阀）自制可以外购14二位三通液动换向阀23y-dob15卸荷阀x4f-bod-y16主液压缸外购17内控外泄式顺序阀x2f-b20f-y118二位四通电磁换向阀24d-20b19顶出液压缸外购20液控单向阀dfy-b20h221三位四通电液换向阀34byk-ho-t22先导式溢流阀fy-b20h23阻尼器自制可外购24二位二通电磁换向阀22d-b10h25直动式溢流阀（八）验算液压系统性能（1）压力损失的验算及泵压力的调整a、工进是管路上的流速很小，所以沿程压力损失和局部压力损失可以忽略不计。这时进油路上的压力仅考虑换向阀和压力控制阀的压力损失，回油路上只考虑背压阀的压力损失，小流量泵的调整压力应该等于工进时的液压缸的工作压力p1加上进油路压力差p1并考虑压力继电器的动作需要，则：pp=p1+p1+5105pa=48.8105pab、液压系统的发热和温升计算在整个工作循环中，工进阶段占用的时间最长，所以系统的发热主要是工进阶段造成的，所以要按工进工况验算系统温升。工进时液压泵的输入功率 p1=709w工进时液压缸的输出功率 p2=18.4w系统总的发热功率为：= p1- p2=690.6w已知油箱容积为1.51m2 假定通风良好，取油箱散热系数ct=1