十一辊矫直机液压系统设计（有全套图纸） .pdf

本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 十一辊矫直机液压系统设计 目 录 第一章前言 1 1 1 液压机现状概要 1 1 2液压传动控制系统及设计要求 3 第二章液压机总体设计 4 2 1 液压机主要设计参数 4 2 2 液压机工作原理分析 5 2 2 1 液压机的基本组成 5 2 3 液压机工艺方案设计 8 2 4 液压机总体布局方案设计 8 总体布局如图 2 4 所示 8 2 5 液压机零部件设计 9 2 5 1 1 导柱设计 9 2 5 1 2 横梁设计 10 第三章液压机液压系统设计 13 3 1 液压传动的优越性概述 13 3 2 液压系统设计要求 13 3 3 液压系统设计 14 3 4 液压系统零部件设计 30 3 5 液压站布局设计 38 3 6 液压系统安全 稳定性验算 39 第四章液压机电气系统设计 44 4 1 电气控制概述 44 4 2 液压机电气控制方案设计 44 4 3 液压机电气控制电路设计 44 第五章液压机安装调试和维护 48 5 1 液压机的安装 48 5 2 液压机的调试 48 5 3 液压机的保养维护 48 结论 50 参考文献 51 致谢 52 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 第一章前言 1 1 液压机现状概要 长期以来 矫直机因弯曲由人工检测 压弯量人为设定不够准确 全过程都 靠手工操作 效率低 矫直精度全凭操作者经验来决定等缺点 一直作为一种补 充矫直设备来使用 所以矫直必须检测工件的原始弯曲 测量弯曲量 确定最佳 矫直点 设定压弯量 由于缺少可靠的检测手段和认识上的一些人为因素 以前 这些工作只能靠人工来完成 因此以前的矫直机有以下缺点 弯曲人工检测 压 弯量人工设定不够准确 效率低 矫直精度全凭操作者经验来决定 降低了生产 效率 而且现在人们对棒材的需求量越来越大 对其精度要求也越来越高 在情 况下斜二辊矫直机的问世解决了以前平行辊矫直机所解决不了的棒材 管材的矫 直精度问题 在这种情况下 我们对矫直机进行设计 液压传动技术发展到今天已经有了较为完善 成熟的理论和实践基础 液压 传动技术与传统的机械传动相比 操作方便简单 调速范围广 很容易实现直线 运动并且还具有自动过载保护功能 液压传动容易实现自动化操作 采用电液联 合控制后 可以实现更高程度的自动控制以及远程遥控 由于液压传动的工作介 质是流体矿物油 有较大的沿程和局部阻力损失 当系统的工作压力比较高时 还会产生比较大的泄漏 泄漏的矿物油将直接对环境造成污染 有时候还容易引 起安全事故 油液受温度的影响很大 因此液压油不能在很高或很低的温度条件 下工作 由于液压油的可压缩性和泄漏 液压传动不能保证恒定的传动比和很高 的传动精度 这是液压传动的最大不足之处 此外 液压传动的故障排除不如机 械传动 电气传动那样容易 因而对使用和维护人员有较高的技术水平要求 虽 然液压传动存在这些缺陷 但总体上优点还是盖过了缺点 因而应用还是很广泛 液压机自 19 世纪问世以来得到了很快的发展 在工业生产中已经有了广泛 的应用 成了产品压力加工成型不可或缺的机械设备 随着科学技术的日新月异 电子技术 液压技术的不断成熟 液压机也得到了更进一步的发展 到目前为止 液压机的最大公称压力已经达到了 750mn 控制技术也由原来传统的继电器控制 变为可编程控制器和工业计算机控制 这使液压机的运行平稳性 控制精度 产 品质量有了保证 同时生产效率得到了很大的提高 液压机加工与传统机械加工相比属于无屑加工 应用范围广泛 一般用于塑 性材料的冷挤 校直 弯曲 冲裁 拉伸等 此外液压机还用于粉末冶金 翻边 压装等产品的成型加工工艺 液压机还能实现复杂工件和不对称工件的加工 产 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 品废品率较低 液压机根据加工工件的不同性质 还可进行适当的压力行程调整 满足产品的加工要求 液压机主要由主机 液压系统 电气系统三部分组成 液 压机的整个工作过程的实现 首先是由电气系统来控制液压系统 然后再由液压 系统控制主机主缸和顶出缸的顺序动作 总的来说 液压机操作简单 维护方便 虽然液压机目前应用十分广泛 但是潜在的问题还很多 液压机属于高压工 作设备 进行压力加工时 随着压力的不断升高泄漏也会不断增大 这样不利于保 证零件的加工精度 同时还会对环境造成污染 除此之外 液压机还存在如下缺 陷 液压机压力加工完成后 卸压时存在很大的液压冲击 这样对液压元件及其 它设备损害很大 按下启动按钮后 动作灵敏性不及电气控制 液压机出现故障 不能够正常工作 故障不容易及时找到并排除 给维护带来了一定的技术难题和 不便 液压机工作时产生的液压冲击 气蚀等现象 会缩短液压元件的使用寿命 为了催生更大的生产力 液压机的设计需要改进 液压油路设计 控制系统 的优化设计将是液压机今后值得研究的方向 1 油路设计方面 为了防止泄油和外界的污染 液压机油路的设计趋于集成化 封闭循环式 这样可以延长设备的使用寿命 除此之外 液压元件设计尽量标准化 集成化 集成液压系统减少了管路连接 可以降低泄漏和污染 液压元件的标准化给维护 带来了方便 2 控制系统方面 液压机属于高压设备 控制系统除控制设备安全可靠的工作之外 还应该让 控制精度变得更高 人机交互变得更简单 操作更方便 自动化 高速化 智能 化程度更好 综上所述 液压机的发展促进了生产力的发展 伴随着电气控制技术 液压 传动技术的不断发展 液压机的自动化程度 加工精度将进一步得到提高 实现 智能化控制 1 2液压传动控制系统及设计要求 液压传动控制是工业中经常用到的一种控制方式 它采用液压完成传递能量 的过程 见图 1 1 因为液压传动控制方式的灵活性和便捷性 液压控制在工 业上受到广泛的重视 液压传动是研究以有压流体为能源介质 来实现各种机械 和自动控制的学科 液压传动利用这种元件来组成所需要的各种控制回路 再由 若干回路有机组合成为完成一定控制功能的传动系统来完成能量的传递 转换和 控制 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 动力元件 液压能控制回路 执行元件 机械能 机械能等 图 1 1 液压传动能量传动过程 1 液压机总体方案设计 其中包括主机的结构设计和工艺设计 零部件 的结构设计和工艺设计 部件装配方案设计 2 通过液压系统总体设计方案的对比 确定合理的液压系统设计方案 主要包括液压系统原理图设计 液压元件结构 工艺设计 液压站总体布局设计 3 电气控制系统设计 包括主电路和控制电路电路图设计 4 设计方案确定时 必须考虑选用什么样的制造材料 达到什么样的表 面加工质量 采用什么样的机械加工设备 选择什么样的热处理方式等 5 整个设备满足拆装方便 运输方便的要求 6 液压机能够准确完成如下工作循环 主缸活塞滑块快速下行 主缸活 塞滑块慢速加压 主缸保压 主缸卸压 主缸活塞滑块回程 顶出缸顶出 顶出 缸退回等 7 设备达到总体布局合理 结构紧凑 工作稳定可靠 操作简单 维护 方便 环境污染小 工作的时候噪音低 自动化程度高等 能够完成冲压 冷挤 校直 弯曲 粉末冶金压制成型 薄板拉伸 压装成型等加工工艺 第二章液压机总体设计 2 1 液压机主要设计参数 1 钢辊平衡缸 最大负载 450kn 移动速度 60mm s 2 上箱体锁紧缸 使用柱塞缸 最大负载 20kn 移动速度 50mm s 3 横梁预弯缸 最大负载 1400kn 移动速度 60mm s 4 换辊提升缸 最大负载 180kn 移动速度 70mm s 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 5 边辊升降马达 转速 330r min 最大扭矩 5000nm 2 液压机的主要功能 通过液压传动系统传递动力 完成零件的压力成型加工 3 液压机的适用范围 液压机主要用于冷挤 校直 弯曲 冲裁 拉伸 粉末冶金 翻边 压装 等成型工艺 2 2 液压机工作原理分析 2 2 1 液压机的基本组成 液压机是由两个大小不同的液缸组成的 在液缸里充满水或油 充水的叫 水压机 充油的称 油压机 两个液缸里各有一个可以滑动的活塞 如果在 小活塞上加一定值的压力 根据帕斯卡定律 小活塞将这一压力通过液体的压强 传递给大活塞 将大活塞顶上去 设小活塞的横截面积是 s1 加在小活塞上的向下的压力是 f1 于是 小 活塞对能够大小不变地被液体向各个方向传递 大活塞所受到的压强必然也等于 p 若大活塞的横截面积是 s2 压强 p 在大活塞上所产生的向上的压力截面 积是小活塞横截面积的倍数 从上式知 在小活塞上加一较小的力 则在大活塞上会得到很大的力 为 此用液压机来压制胶合板 榨油 提取重物 锻压钢材等 液压机主要由主机 液压控制系统 电气控制系统三部分组成 其中主 机包括工作台 导柱 滑块 上缸 顶出缸等结构 液压系统由控制元件 执行 元件 辅助元件 动力装置 工作介质等组成 电气控制控制系统主要由继电器 接触器 按钮 行程开关 电器控制柜等组成 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 2 2 2 液压机的工作原理 1 液压机主机组成简图 2 1 1 滑块2 导柱3 工作台4 安装地基 5 顶出缸6 主缸7 上横梁8 辅助油箱 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 图 2 1液压机主机组成简图 2 液压机工作原理分析 液压机的动作顺序通过电气系统 液压系统控制 控制顺序框图如图 2 2 启 动 电 气 系 统液 压 系 统液 压 机 主 机 行 程 开 关 手 动 图 2 2液压机控制顺序图 从上面的控制顺序框图可以看出 液压机的工作原理由电气控制系统控制液 压系统 液压控制系统再控制主机工作 主机动作触及行程开关 将信号反馈给 电气控制系统 实现循环控制 3 液压机工作循环分析 液压机工作循环如图 2 3 所示 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 滑块快速下行 工进 加压保压 顶出 快速回程停止 图 2 3液压机工作循环图 液压机工作循环如图 2 3 a 滑块在自重的作用下快速下行 碰到行程开 关后由快进变为工进 随后进行加压 保压 保压时间完成后 滑块快速回程 直到回到原来的位置 停止运动 图 2 3 b 表示顶出缸的工作循环过程 主 缸快进 工进 保压 退回停止后 顶出缸才运动 将工件顶出 2 3 液压机工艺方案设计 1 控制方式的选择 采用液压系统与电气系统相结合的控制方式 具有调整 手动 半自动三种 工作方式 可实现定压 定程两种加工工艺 2 液压系统 液压油路采用封闭式回路 供油方式选用变量泵供油 液压控制元件采用插 装阀形式 针对液压机快进时供油不足以及工进时的高压特性 系统应设有补油 和卸压装置 3 电气控制 采用继电器 行程开关 接触器 手动按钮等元件进行手动 半自动控制 4 主机 主机结构形式采用 三梁四柱 的形式 主缸和顶出缸为执行元件 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 2 4 液压机总体布局方案设计 总体布局如图 2 4 所示 1 主机2 液压油管3 控制台 4 插装阀5 液压泵装置6 液压油箱7 电气控制柜 图 2 4液压机总体布局简图 图 2 4 为液压机整体布局简图 分为三个部分 即 主机 液压系统 电气 控制系统 液压系统的所有部件都集中安装在液压油箱上 使液压站布局结构变 得紧凑 电气控制元件集中设计在电气柜中 启动 停止 快进 顶出 调整 等控制按钮设置在控制台上 方便及时操作 2 5 液压机零部件设计 2 5 1 主机载荷分析 钢板在轧制过程中要矫直钢板及控制板厚 矫直机由主机及辅机组成 主机 液压系统 由伺服系统控制 矫直机辅机所设计的液压系统由 4 个钢辊平衡缸 8 个上箱体锁紧缸 1 个活动横梁预弯缸 4 个换辊提升缸及边辊升降马达 组成 2 钢辊平衡缸用来给辅助控制钢辊的位置 钢辊的位置由伺服系统控制 使钢辊在轧制时 始终受到向上的作用力 用来平衡钢辊的重力 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 3 上箱体锁紧缸在轧制过程中锁紧上箱体 活动横梁预弯缸用来在调整辊 子时预弯横梁 换辊提升缸在换辊时提升钢辊 以便换辊 边辊升降马达用来调整钢辊的位 置 导柱受拉 受力如图 2 5 所示 横梁 导柱 f 负载t 导柱拉力 图 2 5横梁 导柱受力图 2 5 1 1 导柱设计 材料选择 导柱在工作过程中主要承受拉力 材料必须具备较高的抗拉强度 导柱材料选择 45 圆钢 也可选用锻件形式 热处理要求 导柱除了承受拉力之外 外圆柱表面与滑块之间还存在摩擦力 为了减少导柱表面的磨损 通过表面热处理提高表面硬度增加表面耐摩性 总的 热处理工艺为调质和表面淬火 理论设计计算 液压机的最大负载约为 100t 通过力传递后 最后由四根导柱承受 100t 的 拉力 作用在每根导柱上的拉力为 25t 由许用拉应力公式 2 1 可计算导柱的 安全直径 d a f 2 1 式中 许用应力 取 45 钢 80 100mpa f 轴向拉力 a 横截面积 即 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 m pa nf d089 0 108014 3 105 04 4 6 6 圆整后取导柱直径 d 90mm 为了防止四根导柱因瞬间的受力不均而被破 坏 导柱直径可适当加大 取 d 110mm 2 5 1 2 横梁设计 材料选择 横梁工作时的受力为弯曲力 材料应具有一定的抗弯强度 选用 45 钢 毛坯采用锻件 热处理要求 横梁进行调质处理 理论计算校核 横梁受力可以简化为简直梁 中间受载的情形 如图 2 6 所示 截 面1 1 图 2 6横梁滑块受力简图 初步确定横梁的长 宽 高尺寸分别为 1310 1045 575mm 截面为矩形 即 在负载作用下的剪力和弯矩如图 2 7 所示 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 图 2 7 a 剪力图 b 弯矩图 由弯矩图 2 7 b 可知 横梁 c 点 1 1 截面弯矩最大 该截面是危险截面 为了保证横梁能够正常工作 必须对该截面进行强度校核 正应力计算公式为 w mmax max 2 2 式中 max 最大弯曲正应力 max m 最大弯矩 w 抗弯截面系数 3 m 矩形截面抗弯系数 w 计算公式为 6 2 bh w 2 3 式中 b 矩形截面的宽 h 矩形截面的高 即 3 2 058 0 6 575 0 045 1 mw mpa m mkn 1 8 058 0 475 3 max 45 钢的弯曲许用应力 100mpa 而横梁的最大弯曲应力 max 8 1mpa 远小于材料的许用应力 经过校核 设计尺寸满足要求 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 2 5 2 主机工作台设计 液压机工作台主要受压 由于工作台不是很高 刚度要求可以满足 因此在 设计计算时只要进行抗压强度的校核即可 校核过程从略 材料选择 工作台主要受压 材料选用铸钢 45 工艺要求 机械加工时 工作台表面做成 t 形槽 如图 2 8 所示 图 2 8工作台 t 形槽 2 5 3 控制台设计 材料选择 控制台主要用于安装控制按钮 不承受动载荷 强度要求不是很 高 满足使用要求即可 材料选用 q235a 加工工艺 控制台的制作加工采用焊接方式完成 外形设计 控制台外形尺寸设计应考虑操作方便 外形简图如图 2 9 所示 1 控制按钮2 控制面板3 控制台底座 图 2 9液压机控制台外形简图 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 第三章第三章液压机液压系统设计液压机液压系统设计 3 1液压传动的优越性概述 科学技术迅猛发展的今天 液压传动技术随之有了比较完善 成熟的理论基 础 目前液压传动技术正向着高压 高速 大功率 高效 低噪音 经久耐用 高度集成化的方向发展 1 液压传动优越性 1 液压元件布局灵活 2 液压传动操作控制方便 可实现无级调速 3 液压传动容易实现直线传动 可以进行自动过载保护 4 液压传动采用电液控制相结合的控制方式 可实现自动化控制 还可实 现远程控制 5 液压系统中液压元件的磨损比机械传动小很多 液压油除了作为传动介 质外还起到了润滑的作用 延长了液压系统中液压元件的使用寿命 2 液压传动不足 1 液压传动沿程 局部阻力损失比较大 2 液压传动压力高时泄漏较大 效率降低 处理不好油液还会对环境构成 污染 3 液压介质的泄漏和可压缩性使系统没有严格的传动比 4 液压传动存在的液压冲击 气蚀 困油现象影响了设备的安全工作和使 用寿命 5 液压元件制造精度高 成本贵 系统故障不容易排除 维护技术成本高 6 液压系统工作环境受温度影响较大 不宜在很高和很低的温度条件下工 作 3 2 液压系统设计要求 3 2 1 液压机负载确定 参考液压机技术参数表 2 1 可知 液压机的最大工作负载为 100t 工进时液 体最大压力为 26mpa 由此确定液压机设计负载为 100t 型液压机 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 3 2 2 液压机主机工艺过程分析 压制工件时主机的工艺过程 按下启动按钮后 主缸上腔进油 横梁滑块在 自重作用下快速下行 此时会出现供油不足的情况 补油箱对上缸进行补油 触 击快进转为工进的行程开关后 横梁滑块工进 并对工件逐渐加压 工件压制完 成后进入保压阶段 让产品稳定成型 保压结束后 转为主缸下腔进油 滑块快 速回程 直到原位后停止 横梁滑块停止运动后 顶出缸下腔进油 将工件顶出 工件顶出后 顶出缸上腔进油 快速退回 3 2 3 液压系统设计参数 液压系统设计参数可参考表 2 1 1系统压力 26mpa 2上液压缸 下液压缸推力均为 100t 3上缸快进 快退速度速度 v1 v3 0 15m s 4上液压缸行程均为 460 下液压缸行程均为 50 5上缸快进行程 300 6保压时间 2s 7上缸工进速度 v2 0 05m s 3 3液压系统设计 3 3 1 液压机主缸工况分析 3 3 1 1 主缸速度循环图 根据液压机系统设计参数及表 2 1 中主缸滑块行程为 460mm 可以得到主缸 的速度循环图如下 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 图 3 1主缸速度循环图 3 3 1 2 主缸负载分析 液压机启动时 主缸上腔充油主缸快速下行 惯性负载随之产生 此外 还 存在静摩擦力 动摩擦力负载 由于滑块不是正压在导柱上 不会产生正压力 因而滑块在运动过程中所产生的摩擦力会远远小于工作负载 计算最大负载时可 以忽略不计 液压机的最大负载为工进时的工作负载 通过各工矿的负载分析 液压机主缸所受外负载包括工作负载 惯性负载 摩擦阻力负载 即 f fw ff fa 3 1 式中 f 液压缸所受外负载 fw 工作负载 ff 滑块与导柱 活塞与缸筒之间的摩擦阻力负载 启动时为静摩擦 阻力负载 启动后为动摩擦力负载 fa 运动执行部件速度变化时的惯性负载 1 惯性负载 fa 计算 计算公式 fa t v g g 3 2 式中 g 运动部件重量 g 重力加速度 9 8m 2 s v t 时间内的速度变化量 t 加速或减速时间 一般情况取t 0 01 0 5s 查阅相同型号的液压机资料 初步估算横梁滑块的重量为 30kn 由液压机 所给设计参数可及 v 0 08m s 取t 0 05s 代入公式 3 2 中 即 fa s sm sm n 05 0 08 0 8 9 30000 2 4898n 2 摩擦负载ff计算 滑块启动时产生静摩擦负载 启动过后产生动摩擦负载 通过所有作用在主 缸上的负载可以看出 工作负载远大于其它形式的负载 由于滑块与导柱 活塞 与缸体之间的摩擦力不是很大 因而在计算主缸最大负载时摩擦负载先忽略不 计 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 3 主缸负载 f 计算 将上述参数 fa 4898n fw 2000000n代入公式 3 1 中 即 f 2000000 4898 2004898n 3 3 1 3 主缸负载循环图 1 主缸工作循环各阶段外负载如表 3 1 表 3 1主缸工作循环负载 工 作 循 环外 负 载 启 动f f静 fa 5 kn 横梁滑块快速下行f f动忽略不计 工 进f f动 fw 2000 kn 快速回程f f回 f背 400 kn 注 f静 表示启动时的静摩擦力 f动 表示启动后的动摩擦力 2 主缸各阶段负载循环如图 3 2 图 3 2主缸负载循环图 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 3 3 2 液压机顶出缸工况分析 3 3 2 1 顶出缸速度循环图 根据液压机系统设计参数和表 2 1 中顶出缸活塞行程为 250mm 得到顶出缸 的速度循环图如下 图 3 3顶出缸速度循环图 3 3 2 2 顶出缸负载分析 主缸回程停止后 顶出缸下腔进油 活塞上行 这时会产生惯性 静摩擦力 动摩擦力等负载 由于顶出缸工作时的压力远小于主缸的工况压力 而且质量也 比主缸滑块小很多 惯性负载很小 计算时可以忽略不计 同理摩擦负载与顶出 力相比也很小 也可不计 工件顶出时的工作负载比较大 计算顶出缸的最大工 作负载时可以近似等于顶出力 将参数代入公式 3 1 计算顶出缸的最大负载 即 f fw 350000n 式中 fw 顶出力 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 3 3 2 3 顶出缸负载循环图 1 顶出缸工作循环各阶段外负载如表 3 2 表 3 2顶出缸工作循环负载 工 作 循 环外 负 载 启 动f f静 fa忽略不计 顶出缸顶出f f动 fw 350 kn 快速退回f f动 f背 8 kn 注 f静 表示启动时的静摩擦力 f动 表示启动后的动摩擦力 2 顶出缸各阶段负载循环如图 3 4 图 3 4顶出缸负载循环图 3 3 3 液压系统原理图拟定 3 3 3 1 液压系统供油方式及调速回路的选择 液压机工进时负载大 运动速度慢 快进 快退时的负载相对于工进时要小 很多 但是速度却比工进时要快 为了提高液压机的工作效率 可以采用双泵或 变量泵供油的方式 综合考虑 液压机采用变量泵供油 基本油路如图 3 5 所示 由于液压机工况时的负载压力会逐步增大 为了使液压机处于安全的工作状 态 调速回路采用恒功率变量泵调速回路 当负载压力增大时 泵的排量会自动 跟着减小 保持压力与流量的乘积恒为常数 即 功率恒定 如图 3 6 所示 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 1 液压缸2 油箱3 过滤器4 变量泵5 三位四通电磁换向阀 图 3 5液压机基本回路图 图 3 6恒功率曲线图 3 3 3 2 液压系统速度换接方式的选择 液压机加工零件的过程包括主缸的快进 工进 快退和顶出缸的顶出 快速 回程 采用什么样的方式进行速度的安全 准确换接是液压机稳定工作的基础 为了达到控制要求 液压系统的速度换接通过行程开关控制 这种速度换接方式 具有平稳 可靠 结构简单 行程调节方便等特点 安装也很容易 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 3 3 3 3 液压系统原理图 液压系统采用插装集成控制系统 该控制系统具有密封性好 流通能力大 压力损失小 易于集成等优点 液压机系统控制原理如图 3 7 所示 1 2 6 18 15 10 11 先导溢流阀1s 2s 3s 行程开关3 7 缓冲阀14 单向阀 4 5 8 9 12 13 16 17 19 20 电磁换向阀21 补油邮箱22 充液阀23 24 液压缸25 压力表f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 插装阀26 变量泵27 过滤器28 29 30 31 梭阀 图 3 7液压机插装阀控制系统原理图 3 3 3 4 液压系统控制过程分析 整个液压控制系统包括五个插装阀集成块 插装阀工作原理分析如下 f1 f2 组成进油调压回路 其中 f1 为单向阀 用于防止系统中液压油倒流 回泵 f2 的先导溢流阀 2 用于调整系统的压力 先导溢流阀 1 用于限制系统的 最高压力 缓冲阀 3 与电磁换向 4 用于液压泵卸载和升压缓冲 f3 f4 组成主缸 23 油液三通回路 先导溢流阀 6 是用于保证主缸的安全阀 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 缓冲阀 7 与电磁换向阀 8 用于主缸上腔卸压缓冲 f5 f6 组成主缸下腔油液三通回路 先导溢流阀 11 用于调整主缸下腔的平 衡压力 先导溢流阀 10 为主缸下腔安全阀 f7 f8 组成顶出缸上腔油液三通回路 先导溢流阀 15 为顶出缸上腔安全阀 单向阀 14 用于顶出缸作液压垫 活塞浮动时上腔补油 f9 f10 组成顶出缸下腔油液三通回路 先导溢流阀 18 为顶出缸下腔安全 阀 除此之外 进油主阀 f3 f5 f7 f9 的控制油路上都有一个压力选择梭阀 用于保证锥阀关闭可靠 防止反压开启 3 3 3 5 液压机执行部件动作过程分析 液压机主缸 顶出缸工作循环过程分析如下 1 主缸 1 启动 按下启动按钮 所有电磁铁处于失电状态 三位四通电磁阀 4 阀芯处于中位 插装阀 f2 控制腔经阀 3 阀 4 与油箱接通 主阀开启 液压泵 输出的油液经阀 f2 流回油箱 泵空载启动 2 主缸滑块快速下行 电磁铁 1y 3y 6y 得电 这时插装阀 f2 关闭 f3 f6 开启 泵向系统供油 输出油液经阀 f1 f3 进入主缸上腔 主缸下腔油 液经阀 f6 快速流回油箱 滑块在自重作用下快速下行 这时会因为下行速度太 快 泵的输出流量来不及填充上腔而在上腔形成负压 充液阀 21 打开 上部油 箱对上腔进行补油 滑块的快速下行 3 滑块减速下行 当滑块行至一定位置触动行程开关 2s 后 电磁铁 6y 失电 7y 得电 插装阀 f6 控制腔先导溢流阀 11 接通 阀 f6 在阀 11 的调定压 力下溢流 主缸下腔会产生一定的背压 主缸上腔的压力这时会相应升高 充液 阀 21 关闭 主缸上腔进油仅为泵的输出流量 滑块减速下行 4 工进 当滑块减速行进一段距离后接近工件 主缸上腔的压力由压制 负载决定 主缸上腔的压力会不断升高 变量泵输出流量会相应自动减少 当主 缸上腔的压力达到先导溢流阀 2 的调定压力时 泵的输出流量全部经阀 f2 溢流 此时滑块停止运动 5 保压 当主缸上腔的压力达到所需要求的工作压力后 电接点压力表 发出电信号 电磁铁 1y 3y 7y 全部失电 阀 f3 f6 关闭 主缸上腔闭锁 实现保压 同时阀 f2 开启 泵卸载 6 主缸上腔泄压 主缸上腔此时的压力已经很高 保压一段时间后 时 间继电器发出电信号 电磁铁 4y 得电 阀 f4 控制腔通过缓冲阀 7 及电磁换向 阀 8 与油箱接通 由于缓冲阀 7 的作用 阀 f4 缓慢开启 主缸上腔实现无冲击 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 泄压 保证设备处于安全工作状态 7 主缸回程 当主缸上腔的压力降到一安全值后 电接点压力表发出电 信号 电磁铁 2y 5y 4y 12y 得电 插装阀 f2 关闭 阀 f4 f5 开启 充液 阀 21 开启 压力油经阀 f1 f5 进入主缸下腔 主缸上腔油液经充液阀 21 和阀 f4 分别流回上部油箱和主油箱 主缸完成回程 8 主缸停止 当主缸回程到达上端点 触击行程开关 1s 全部电磁铁失 电 阀 f2 开启 泵卸载 阀 f5 将主缸下腔封闭 上滑块停止运动 2 顶出缸 1 工件顶出 当主缸回程停止运动后 按下顶出按钮 电磁铁 2y 9y 10y 得电 插装阀 f8 f9 开启 液压油经阀 f1 f9 进入顶出缸下腔 上腔油 液经阀 f8 流回油箱 工件顶出 2 顶出缸退回 按下退回按钮 电磁铁 9y 10y 失电 电磁铁 2y 8y 11y 得电 插装阀 f7 f10 开启 液压油经阀 f1 f7 进入顶出缸上腔 下腔油 液经阀 f10 流回油箱 顶出缸回程 3 液压系统电磁铁动作顺序表 电磁铁动作顺序如表 3 3 表 3 3液压机液 压系统电磁铁 动作顺序表 执行部件工 况1y2y3y4y5y6y7y8y9y10y11y12y 主 缸 快速下行 工进 加压 保 压 泄 压 回 程 停 止 顶 出 缸 顶 出 退 回 停 止 注 表示电磁铁处于得电状态 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 3 3 4 液压系统基本参数计算 3 3 4 1 液压缸基本尺寸计算 1 主缸工作压力 内径 活塞杆直径的确定 查表 2 1 1 并参考表 2 1 中设计参数 因液压机的工作负载比较大 取主缸 的工作压力为 p 26mpa 计算主缸内径和活塞杆直径 由主缸负载图 3 2 可知最大负载 f 100t 查 表 2 3 1 由主缸工作压力为 26mpa 选取 d d 为 0 7 取液压缸的机械效率 cm 0 95 液压缸受力如图 3 8 所示 图 3 8液压机主缸受力简图 由图 2 8 可知 2 22 1 2 44 pddfpd d 1 1 4 2 1 2 1 d d p p p f cm 3 3 式中 p1 液压缸工作压力 p2 液压缸回路背压 对于高压系统初算时可以不计 f 工作循环中最大负载 cm 液压缸机械效率 一般 cm 0 9 0 95 将参数代入公式 3 3 p2 忽略不计 可求得液压缸内径 即 d 95 0 102514 3 1024 6 6 pa n mm 327mm 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 查表 2 4 1 将液压缸的内径圆整为标准系列直径 取 d 320mm 那么由 d d 0 7 可以求得活塞杆直径 即 d 0 7d 0 7x327 229mm 同理查表 2 5 1 将活塞杆直径圆整为标准系列直径 取 d 220mm 经过计算液压机主缸的内径 活塞杆直径分别为 d 320mm d 220mm 2 顶出缸工作压力 内径 活塞杆直径的确定 顶出缸工作负载与主缸相比要小很多 查表 2 1 1 取顶出缸的工作压力 p 12mpa 计算顶出缸内径和活塞杆直径 由顶出缸负载图 3 4 可知最大负载f 350kn 查表 2 3 1 缸工作压力为 12mpa 选取 d d 为 0 7 取液压缸的机械效率 cm 0 95 液压缸受力如图 3 9 所示 图 3 9液压机顶出缸缸受力简图 将参数代入公式 3 3 p2 忽略不计 可求得液压缸内径 即 d 95 0 101214 3 1035 0 4 6 6 pa n mm 198mm 查表 2 4 1 将液压缸的内径圆整为标准系列直径 取 d 200mm 那么由 d d 0 7 可以求得活塞杆直径 即 d 0 7d 0 7x198 138mm 同理查表 2 5 1 将活塞杆直径圆整为标准系列直径 取 d 140mm 经过计算液压机顶出缸的内径 活塞杆直径分别为 d 200mm d 140mm 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 3 3 4 2 液压系统流量计算 1 主缸所需流量计算 参考表 2 1 及主缸的尺寸 对主缸各个工况所需流量进行计算 已知主缸的 快进速度为 0 08m s 工进速度为 0 006m s 快速回程速度为 0 03m s 主缸内 径为 320mm 活塞杆直径为 220mm 由流量计算公式 aq 3 4 快进时 快进快进 aq smsmm 1043 6 08 032 0 4 332 385 8l min 工进时 工进工进 aq smsmm 1048 0 006 0 32 0 4 332 28 8l min 快退时 快退快退 aq smsmmm 1027 1 03 0 22 0 32 0 4 3322 76 2l min 2 顶出缸所需流量计算 参考表 2 1 及顶出缸的尺寸 对顶出缸各工况所需流量进行计算 已知顶出 缸的顶出速度为 0 02m s 快退速度为 0 05m s 顶出缸内径为 200mm 活塞杆 直径为 140mm 代入公式 3 4 即 顶出时 顶出顶出 aq smsmm 1063 0 02 0 2 0 4 332 37 8l min 快退时 快退快退 aq smsmmm 108 0 05 0 14 0 2 0 4 3322 48l min 3 液压泵额定压力 流量计算及泵的规格选择 1 泵工作压力确定 实际工作过程中 液压油在进油路中有一定的压力损失 因此在计算泵的工 作时必须考虑压力损失 泵的工作压力计算公式为 pppp 1 3 5 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 式中 pp 液压泵最大工作压力 p1 执行部件的最大工作压力 p 进油路中的压力损失 对于简单的系统 取 0 2 0 5mpa 对 于复杂系统 取 0 5 1 5mpa 本液压机执行部件的最大工作压力 p1 26mpa 进油路中的压力损失 取 p 0 5mpa 代入公式 3 5 可求得泵的工作压力 即 mpapp 5 255 025 通过计算 泵的工作压力 pp 25 5mpa 该压力是系统的静压力 而系统在 各种工矿的过渡阶段出现的动态压力有时会超过静压力 此外 为了延长设备的 使用寿命 设备在设计时必须有一定的压力储备量 并确保泵的寿命 因此在选 取泵的额定工作压力 pn时 应满足 p ppn 6 1 25 1 取 pp 1 25 即 pn 1 25pp 1 25x25 5mpa 31 9mpa 2 液压泵最大流量计算 通过对液压缸所需流量的计算 以及各自的运动循环原理 泵的最大流量可由公 式 3 6 计算得到 max qkq lp 3 6 式中 p q 液压泵的最大流量 kl 液压系统泄漏系数 一般取 kl 1 1 1 3 取 kl 1 2 max q 同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值 如果这时溢流阀 正处于溢流状态 还应加上溢流阀的最小溢流量 将参数代入公式 3 6 中 即 min 8 3852 1lqp 463l min 3 液压泵规格选择 查表 5 17 1 根据泵的额定压力 选取液压泵的型号为 250ycy14 1b 基本参数如下 排量 250mm r 额定压力 32mpa 额定转速 1000r min 容积效率 92 4 泵的流量验算 由液压泵的基本参数可知泵每分钟排量q 160ml r 1000r min 250l min 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 而泵实际所需的最大流量 p q 463l min 液压机出现供油不足 快进无法实现 为了满足液压机的正常快进 必须在液压系统中设置补油油箱 3 3 4 3 电动机的选择 液压机的执行件有两个 即 主缸和顶出缸 主缸和顶出缸各自工况的快进 工进 回程速度又不尽相同 这样对功率的消耗也不同 电动机额定功率的确定 必须根据消耗功率最大的工况来确定 因此要分别计算主缸 顶出缸各工况消耗 的功率 功率计算公式如下 p pp qp 3 7 式中 p 电动机额定功率 pp 液压泵的工作压力 p q 液压泵的流量 液压泵的总效率 取 0 7 1 主缸各工况功率计算 1 快进功率 主缸滑块快进时 在自重作用下速度比较快 而液压泵此时的输出油量不能 满足滑块的快速下行 快进时的负载很小 只有活塞与缸筒 导柱与滑块之间的 摩擦负载 这样泵的出口压力也很小 消耗的功率不会很大 2 工进功率 由主缸负载循环图 3 2 可及 工进时主缸最大负载为 100t 无杆腔面积 a 2 32 0 4 m 0 08 进油回路压力损失取 p 0 5mpa 则液压泵的压力 pp 由公式 3 8 计算 p a f pp 3 8 即 papa m n pp 65 2 6 10 5 25105 08 0 102 将papp 6 10 5 25 p q 28 8l min 0 7 代入公式 3 7 中 求得工 进功率为 kwkw lmp p a 5 17 7 060 min 8 28 5 25 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 3 快退功率 由图 3 2 可知 快退负载为 400kn 22 054 0 22 0 32 0 4 mmma 取进油回路压力损失取 p 0 5mpa 代入公式 3 8 求得泵的压力 p p 即 papa m n pp 65 2 3 109 6105 054 0 10400 将papp 6 109 6 p q 76 2l min 0 7 代入公式 3 7 中 求得快 退功率即为 kwkw lmp p a 5 12 7 060 min 2 769 6 4 可及 顶出时主缸最大负载为 350kn 无杆腔面积 a 2 20 0 4 m 0 032 进油回路压力损失取 p 0 5mpa 那么液压泵的压力 pp 可由公式 3 8 计 算 即 papa m n pp 65 2 6 10 4 11105 032 0 1035 0 将papp 6 10 4 11 p q 37 8l min 0 7 代入公式 3 7 中 求得工 进功率即为 kwkw lmp p a 3 10 7 060 min 8 37 4 11 2 回程功率 顶出缸回程时 负载只有活塞与缸筒间的摩擦负载 负载大小应该比顶出时 的负载要小很多 这样回程消耗的功率也比顶出时消耗的功率要小 因此 回程 功率计算从略 3 电动机额定功率及型号的确定 电动机额定功率的确定 应依据消耗功率最大的工况 比较主缸 顶出缸各 工况所需要的功率 主缸工进时的功率最大 为 17 5kw 查表 12 1 2 选取电动机型号为 y180m 4 其它技术参数为 额定功率 18 5kw 满载转速 1470r min 3 3 4 4 液压元件的选择 通过液压系统的参数计算查阅液压手册 液压元件选择如表 3 4 所示 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 表 3 4液压元件明细表 序 号液 压 元 件 名 称元 件 型 号额定流量 l min 1 溢 流 阀yef3 e25b120 2 溢 流 阀yef3 e20b120 4 电磁换向阀34f3p e16b80 5 电磁换向阀24f3 e16b80 6 溢 流 阀yef3 e25b120 8 电磁换向阀24f3 e16b80 9 电磁换向阀24f3 e16b80 10 溢 流 阀yef3 e25b120 11 溢 流 阀yef3 e20b120 12 电磁换向阀34f3o e16b80 13 电磁换向阀24f3 e16b80 14 单向阀af3 eb20b100 15 溢 流 阀yef3 e25b120 16 电磁换向阀24f3 e16b80 17 电磁换向阀24f3 e16b80 18 溢 流 阀yef3 e25b120 19 电磁换向阀24f3 e16b80 20 电磁换向阀24f3 e16b80 22 充液阀yaf3 ea20b150 25 压力表kf3e6l240 26 变量泵250ycy14 1b250 27 过滤器wu 250x180f250 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 3 4 液压系统零部件设计 3 4 1 液压机主缸设计 通过 3 3 4 1 液压缸基本尺寸的计算 可及主缸的内径 活塞杆直径等参 数 下面对主缸的其它参数进行具体设计 1 主缸缸体材料选择及技术要求 液压缸的结构形式一般有两种形式 即 薄壁圆筒和厚壁圆筒 当液压缸的 内径 d 与壁厚 的比值满足 d 10 的圆筒称为薄壁圆筒 液压缸的制造材料 一般有锻钢 铸钢 zg25 zg35 高强度铸铁 灰铸铁 ht200 ht350 无缝 钢管 20 30 45 等 对于负载大的机械设备缸体材料一般选用无缝钢管制造 主缸缸体材料选用无缝钢管 45 液压缸内圆柱表面粗糙度为 ra0 4 0 8 m 内径配合采用 h8 h9 内径圆 度 圆柱度不大于直径公差的一半 缸体内表面母线的直线度 500mm 长度之内不 大于 0 03mm 缸体端面对轴线的垂直度在直径每 100mm 上不大于 0 04mm 如果 缸体与端盖采用螺纹连接 螺纹采用 6h 级精度 2 主缸壁厚的确定 壁厚计算公式如下 2 dpy 3 9 式中 液压缸壁厚 m d 液压缸内径 m y p 实验压力 一般取最大工作压力的 1 25 1 5 倍 缸筒材料的许用应力 锻钢 110 120mpa 铸钢 100 110mpa 高强度铸铁 60mpa 灰铸铁 26mpa 无缝 钢管 100 110mpa 主缸壁厚 计算 将 d 0 32m 110mpa y p 1 4 25 5mpa 35 7mpa 代入公式 2 9 中 即 m mpa mmpa 052 0 1102 32 0 7 35 液压缸缸体的外径d外计算公式如下 d外 d 2 3 10 将参数代入公式 3 10 即 d外 0 32m 0 104m 0 426m 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 外径圆整为标准直径系列后 取主缸缸体外径d外 430mm 3 主缸缸盖材料 厚度的确定 缸盖常用制造材料有 35 钢 45 钢 铸钢 做导向作用时常用铸铁 耐磨铸 铁 缸盖材料选用 35 钢 缸盖厚度计算公式如下 433 0 2 y p dt 3 11 式中 t 缸盖的有效厚度 m 2 d 缸盖止口直径 缸盖材料许用应力 即 m mpa mpa t057 0 100 7 35 220433 0 圆整后取缸盖厚度 t 60mm 4 主缸最小导向长度的确定 当活塞杆全部外伸时 从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离称 为最小导向长度 用 h 表示 如果导向长度太小 会因为间隙引起的挠度而使液 压缸的初始挠度增大 影响液压缸的稳定工作 一般而言 液压缸的最小导向长 度应该满足如下要求 220 dl h 3 12 导向长度如图 3 10 所示 活塞隔套 图 3 10主缸导向长度简图 本科毕业设计 论文 通过答辩 优秀论文设计 答辩无忧 值得下载 式中 l 液压缸的最大行程 d 液压缸的内径 由表1 1可知主缸的最大行程h 700mm 液压缸内径d 320mm代入公式 3 12 中 求主缸的最小导向长度 即 mm mmmm h195 2 320 20 700 为了保证最小导向长度 h 不应过分增大 1 l 和 b 的大小 必要时可以在缸盖 和活塞之间增加一个隔套来增加最小导向长度 隔套的长度 c 可有公式 3 13 求得 即 2 1 1 blhc 3 13 式中 b 活塞的宽度 一般取 b 0 6 1 0 d 1 l 缸盖滑动支承面的长度 根据液压缸内径的不同有不同的算法 当 d 80mm 时 取 1 l 0 6 1 0 d 当 d 80mm 时 取 1 l 0 6 1 0 d 5 主缸活塞材料 技术要求 外形尺寸及密封方案的确定 活塞制造材料一般选用灰铸铁 ht150 ht200 当缸体内径较小时 整体式 结构的活塞选用 35 钢 45 钢 主缸活塞选用灰铸铁 ht2