YA32-3150型四柱万能液压机液压系统设计.doc

目录目录 1 设计课题 1 1 1 1 设计内容 1 1 2 设计要求 1 2 主要参数确定 2 3 确定主液压缸 顶出液压缸结构尺寸 3 3 1 主液压缸 3 3 2 顶出液压缸 4 4 液压缸运动中的供油量计算 5 4 1 主液压缸的进出油量 5 4 2 顶出液压缸退回行程的进出油量 5 5 确定快速空程供油方式 液压泵规格 驱动电机功率 6 5 1 液压系统快速空程供油方式 6 5 2 选定液压泵的流量及规格 6 5 3 液压泵的驱动功率及电动机的选择 6 6 选取液压系统图 7 6 1 液压系统图 7 6 2 电磁铁动作表 7 6 3 油箱容积 7 7 液压系统工作油路分析 8 8 计算和选取液压元件 10 9 液压系统稳定性论证 11 9 1 主液压缸压力损失的验算 11 9 2 顶出液压缸压力损失验算 13 设计总结 17 参考文献 18 1 1 设计课题 1 1 设计内容 设计一台 YA32 3150KN 型四柱万能液压机 设该四柱万能液压机下行部件 G 1 5 吨 下行行程 1 2m 1 5m 1 2 设计要求 1 确定液压缸的主要结构尺寸 D d 2 绘制正式液压系统图 A3 图纸 3 确定系统的主要参数 4 进行必要的性能验算 压力损失 热平衡 2 2 主要参数确定 液压系统最高工作压力 P 32MPa 在本系统中选用 P 25MPa 主液压缸公称吨位 3150KN 主液压缸用于冲压的压制力与回程力之比为 8 塑料制品的压制力与回程力之比 为 2 取 800KN 顶出缸公称顶出力取主缸公称吨位的五分之一 取 650KN 顶出缸回程力为主液压缸公称吨位的十五分之一 210KN 行程速度 主液压缸 快速空行程 V 50mm s 工作行程 V 10mm s 回程 V 50mm s 顶出液压缸 顶出行程 V 50mm s 回程 V 80mm s 3 3 确定主液压缸 顶出液压缸结构尺寸 3 1 主液压缸 1 主液压缸内径 D mmm P R D 6 4004006 0 102514 3 10315044 6 3 主 根据 GB T2346 1993 取标准值 D 主 400mm 2 主液压缸活塞杆径 d mmm P R Dd 6 2532536 0 102514 3 108004 4 0 4 6 3 22 回 主 根据 GB T2346 1993 取标准值 d 主 250mm 3 主液压缸有效面积 其中 A1 为无杆腔面积 A2 为有杆腔面积 2 22 1 125600 4 14 3 400 4 mm D A 2 2222 2 5 76537 4 250400 14 3 4 mm dD A 4 主液压缸实际压制力和回程力 NPAR 66 1 1014 3 1256 0 1025 压制 5 主液压缸的工作力 1 主液压缸的平衡压力 Pa A G P 5 3 2 1096 1 07654 0 8 9105 1 平衡 2 主液压缸工进工作压力 MPa A AP A R P12 25 1 2 1 平衡压制 工 3 液压缸回程压力 MPa A R P45 10 07654 0 10800 3 2 回程 回 4 3 2 顶出液压缸 1 顶出液压缸内径 mmm P R D99 18118199 0 102514 3 106504 4 6 3 顶 顶 根据 GB T2346 1993 取标准值 D 顶 200mm 2 顶出液压缸活塞杆径 mmm P R Dd 1 1711711 0 102514 3 102104 2 0 4 6 3 22 顶 顶顶 根据 GB T2346 1993 取标准 d 顶 160mm 3 顶出液压缸有效面积 其中 A3 为无杆腔面积 A4 为有杆腔面积 2 22 3 31400 4 20014 3 4 mm D A 2 2222 4 11304 4 160200 14 3 4 mm dD A 4 顶出液压缸的实际顶出力和回程力 NPAR 46 3 1085 7 0314 0 1025 顶出 5 顶出压缸的工作力 MPaP25 项出 Mpa A R P58 18 0113 0 10210 3 4 顶回 顶回 5 4 液压缸运动中的供油量计算 4 1 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 smmAq 628000050125600 3 11 快进 smmAq 382687550 5 76537 3 12 快回 2 主液压缸工作行程的进出油量 smmAq 125600010125600 3 21 工进 smmAq 76537510 5 76537 3 22 工回 3 主液压缸回程进出油量 smmAq 382687550 5 76537 3 32 回进 smmAq 628000050125600 3 31 回出 4 2 顶出液压缸退回行程的进出油量 1 顶出液压缸顶出行程的进出油量 smmAq 15700005031400 3 43 顶进 smmAq 5652005011304 3 44 顶回 2 顶出液压缸退回行程的进出油量 smmAq 9043208011304 3 54 退进 smmAq 25120008031400 3 53 退回 6 5 确定快速空程供油方式 液压泵规格 驱动电机功率 5 1 液压系统快速空程供油方式 min 8 376 628000050125600 3 11 LsmmAq 快进 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 通过吸入阀从油箱吸油 同时使液压系统规格降低档次 5 2 选定液压泵的流量及规格 设计的液压系统最高工作压力 P 25MPa 主液压缸工作行程 主液压缸的无杆腔进 油量为 min 36 75 125600010125600 3 21 LsmmAq 工进 主液压缸的有杆腔进油量为 min 6 229 382687550 5 76537 3 32 LsmmAq 回进 顶出液压缸顶出行程的无杆腔进油量为 min 2 94 15700005031400 3 43 LsmmAq 顶进 设选主液压缸工作行程和顶出液压缸顶出行程工作压力最高 P 25MPa 工件顶出 后不需要高压 主液压缸工作行程 即压制 流量为 75 36L min 主液压缸工作回程 流量为 229 6L min 选用 5ZKB732 型斜轴式轴向柱塞变量泵 该泵主要技术性能参数 如下 排量 234 3ml r 额定压力 16MPa 最大压力 25MPa 转速 970r min 容 积效率 96 该液压泵基本能满足本液压系统的要求 5 3 液压泵的驱动功率及电动机的选择 主液压缸的压制力与顶出液压缸的顶出工作压力均为 P 25MPa 主液压缸回程工作 压力为 10 45MPa 顶出液压缸退回行程工作压力为 18 58MPa 液压系统允许短期过载 回此快速进退选 10 45MPa q 200L min 工进选 P 25MPa q 75 36L min 液压泵的 容积效率 v 0 96 机械效率 m 0 95 两种工况电机驱动功率为 KW Pq P mv 19 38 95 0 96 0 60 102001045 10 60 36 快 KW Pq P mv 43 34 95 0 96 0 60 1036 751025 60 36 工 由以上数据 查机械设计手册 选取 Y280S 6 三相异步电动机驱动液压泵 该电 动机主要性能参数如下 额定功率 45KW 满载转速 980r min 7 6 选取液压系统图 6 1 液压系统图 6 2 电磁铁动作表 动 作 顺 序 1YA2YA3YA4YA5YA6YA 快速下行 慢速加压 保 压 卸压回程 主 液 压 缸 停 止 顶 出 退 回 压 边 顶 出 缸 浮动拉伸 6 3 油箱容积 上油箱容积 根据 GB2876 81 标准 取其标准值 LV6712273 上 630L 下油箱容积 根据 GB2876 81 标准 取其标准值 LV15892277 下 8 1600L 7 液压系统工作油路分析 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 7 的 M 型中位 电液换向阀 17 的 K 型中 位 油箱 2 液压缸 15 活塞快速下行 1YA 5YA 通电 电液换向阀 7 右位工作 控制油路经电磁换向阀 12 打开液控单向 阀 13 接通液压缸 15 下腔与液控单向阀 13 的通道 进油路 主泵 恒功率输出 电液换向阀 7 单向阀 8 液压缸 15 上腔 回油路 液压缸 15 下腔 单向阀 13 电液换向阀 7 电液换向阀 17 的 K 型中位 油箱 液压缸活塞依靠重力快速下行形成负压空腔 大气压油 吸入阀 11 液压 缸 15 上腔 3 液压缸 15 活塞接触工件 慢速下行 增压行程 液压缸活塞碰行程开关 2XK 使 5YA 断电 切断液压缸 15 下腔经液控单向阀 13 快速 回油通路 上腔压力升高 同时切断 大气压油 吸入阀 11 上液压缸 15 上腔 吸油路 进油路 主泵 恒功率输出 电液换向阀 7 单向阀 8 液压缸 15 上 腔 回油路 液压缸 15 下腔 顺序阀 14 电液换向阀 7 电液换向阀 17 的 K 型中位 油箱 4 保压 液压缸 15 上腔压力升高达到预调压力 电接触压力表 9 发出信息 1YA 断电 液 压缸 15 进口油路切断 单向阀 8 和吸入阀 11 的高密封性能确保液压缸 15 活塞对工 件保压 利用液压缸 15 上腔压力很高 打开外控顺序阀 10 的目的是防止控制油路使 吸入阀 11 误动而造成液压缸 15 上腔卸荷 当液压缸 15 上腔压力降低到低于电接触压 力表 9 调定压力 电接触压力表 9 又会使 1YA 通电 动力系统又会再次向液压缸 15 上 腔供应压力油 主泵 恒功率输出 电液换向阀 7 的 M 型中位 电液换向阀 17 的 K 型中 位 油箱 主泵卸荷 9 5 保压结束 液压缸 15 上腔卸荷后 保压时间到位 时间继电器电出信息 2YA 通电 1YA 断电 液压缸 15 上腔压力 很高 打开外控顺序阀 10 大部分油液经外控顺序阀 10 流回油箱 压力不足以立即打 开吸入阀 11 通油箱的通道 只能先打开吸入 11 的卸荷阀 实现液压缸 15 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 7 外控顺序阀 10 油箱 6 液压缸 15 活塞快速上行 液压缸 15 上腔卸压达到吸入阀 11 开启的压力值时 外控顺序阀 10 关闭 进油路 主泵 1 电液换向阀 7 液控单向阀 13 液压缸 15 下腔 回油路 液压缸 15 上腔 吸入阀 11 油箱 7 顶出工件 液压缸 15 活塞快速上行到位 碰行程开关 1XK 2YA 断电 电液换向阀 7 复位 3YA 通电 电液换向阀 17 右位工作 进油路 主泵 1 电液换向阀 7 的 M 型中位 电液换向阀 17 液压缸 16 下腔 回油路 液压缸 16 上腔 电液换向阀 17 油箱 8 顶出活塞退回 4YA 通电 3YA 断电 电液换向阀 17 左位工作 进油路 主泵 1 电液换向阀 7 的 M 型中位 电液换向阀 17 液压缸 16 有杆腔 回油路 液压缸 16 无杆腔 电液换向阀 17 油箱 9 压边浮动拉伸 薄板拉伸时 要求顶出液压缸 16 无杆腔保持一定的压力 以便液压缸 16 活塞能随 液压缸 15 活塞驱动一同下行对薄板进行拉伸 3YA 通电 电液换向阀 17 右位工作 6YA 通电 电磁阀 19 工作 溢流阀 21 调节液压缸 16 无杆腔油垫工作压力 进油路 主泵 1 电液换向阀 7 的 M 型中位 电液换向阀 17 液压缸 16 无杆腔 吸油路 大气压油 电液换向阀 17 填补液压缸 16 有杆腔的负压空腔 10 8 计算和选取液压元件 根据上面计算数据 查液压设计手册选取液压元件如下 序 号元 件 名 称实际流量规 格 1 斜轴式轴向柱塞变量泵 227L min5ZKB732 2 齿轮泵 18L minBBXQ 3 电动机Y802 4 三相异步电机 4 滤油器 245L minWU 250 F 5 先导式溢流阀 227L minCG2V 8FW 6 溢流阀 18L minYF L10B 7 电液换向阀 227L min24DY B32H Z 8 单向阀 227L minDF L32H2 9 压力继电器 IPD01 H6L Y 10 外控内泄型顺序阀 227L minXD4F L32H 11 液控单向阀 376L minDFY F50H2 12 两位三通电液换向阀 18L min24D 10H TZ 13 液控单向阀 227L minDFY F32H2 14 顺序阀 227L minXD2F L32H 15 主液压缸 16 顶出液压缸 17 电液换向阀 227L min24DY B32H Z 18 节流阀 227L minLDF L32C 19 两位两通电液换向阀 227L min22D 32B 20 先导式溢流阀 227L minCG2V 8FW 21 溢流阀 227L minYF L32B 11 9 液压系统稳定性论证 9 1 主液压缸压力损失的验算 9 1 1 快速空行程时的压力损失 快速空行程时 由于液压缸进油从吸入阀 11 吸油 油路很短 因此不考虑进油路 上的压力损失 在回油路上 已知油管长度 l 2m 油管直径 d 32 10 3m 通过的流量 q 3 83 10 3m3 s 液压系统选用 N32 号液压油 考虑最低工作温度 15 由手册查出 此时油的运动粘度 v 1 5cm2 s 油的密度 900kg m3 液压系统元件采用集成块式的 配置形式 1 确定油流的流动状态 回油路中液流的雷诺数为2300101510 5 11032 1083 3 2732 1 Re 4 3 3 由上可知 回油路中的流动是层流 2 沿程压力损失 p 在回油路上 流速sm d q 76 4 103214 3 1083 3 44 62 3 2 则压力损失为 Pa d l p40181 103210152 76 4900264 Re2 64 3 22 3 局部压力损失 由于采用集成块式的液压装置 所以只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失 12 通过各阀的局部压力损失列于下表中 元 件 名 称额定流量实际流量额定损失实际损失 液控单向阀 250229 82168986 电液换向阀 2 250229 84675943 若取集成块进油路压力损失为 30000Pa 回油路压力损失为 50000Pa 则回油路总 的压力损失为 Pap9351105000067594316898640181 9 1 2 慢速加压行程的压力损失 在慢速加压行程中 已知油管长度 l 2m 油管直径 d 32 10 3m 通过的流量进油 路 q1 1 26 10 3m3 s 回油路 q2 0 77 10 3m3 s 液压系统选用 N32 号液压油 考虑 最低工作温度 15 由手册查出此时油的运动粘度 v 1 5cm2 s 油的密度 900kg m3 液压系统元件采用集成块式的配置形式 1 确定油流的流动状态 进油路中液流的雷诺数为 230033410 5 11032 1026 1 2732 1 Re 4 3 3 1 回油路中液流的雷诺数为 230020410 5 11032 1077 0 2732 1 Re 4 3 3 2 由上可知 进回油路中的流动是层流 2 沿程压力损失 p 在进油路上 流速sm d q 57 1 103214 3 1026 1 44 62 3 2 则压力损失为 Pa d l p13284 10323342 57 1 900264 Re2 64 3 22 在回油路上 流速sm d q 96 0 103214 3 1077 0 44 62 3 2 则压力损失为 Pa d l p8132 10322042 96 0 900264 Re2 64 3 22 3 局部压力损失 由于采用集成块式的液压装置 所以只考虑阀类元件和集成块内 13 油路的压力损失 通过各阀的局部压力损失列于下表中 元 件 名 称额定流量实际流量额定损失实际损失 单向阀 8075 62182883 电液换向阀 250229 84337973 顺序阀 5046 23256133 若取集成块进油路压力损失为 30000Pa 回油路压力损失为 50000Pa 则进油路总 的压力损失为 Pap5641403000033797318288313284 1 回油路总的压力损失为 Pap990211500002561333379733379738132 2 9 1 3 快速退回行程的压力损失 在快速退回行程中 主液压缸从顺序阀 10 卸荷 油路很短 压力损失忽略不计 已知油管长度 l 2m 油管直径 d 32 10 3m 通过的流量进油路 q1 3 83 10 3m3 s 液 压系统选用 N32 号液压油 考虑最低工作温度 15 由手册查出此时油的运动粘度 v 1 5cm2 s 油的密度 900kg m3 液压系统元件采用集成块式的配置形式 1 确定油流的流动状态 进油路中液流的雷诺数为 2300101510 5 11032 1083 3 2732 1 Re 4 3 3 1 由上可知 进油路中的流动是层流 2 沿程压力损失 p 在进油路上 流速sm d q 76 4 103214 3 1083 3 44 62 3 2 则压力损失为 Pa d l p40181 103210152 83 3 900264 Re2 64 3 22 3 局部压力损失 由于采用集成块式的液压装置 所以只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失 通过各阀的局部压力损失列于下表中 元 件 名 称额定流量实际流量额定损失实际损失 单向阀 250229 82168986 电液换向阀 250229 84337973 14 若取集成块进油路压力损失为 30000Pa 回油路压力损失为 50000Pa 则进油路总 的压力损失为 Pap5771403000033797316898640181 1 9 2 顶出液压缸压力损失验算 9 2 1 顶出行程的压力损失 在顶出液压缸顶出行程中 已知油管长度 l 2m 油管直径 d 32 10 3m 通过的流 量进油路 q1 1 57 10 3m3 s 回油路 q2 0 57 10 3m3 s 液压系统选用 N32 号液压油 考虑最低工作温度 15 由手册查出此时油的运动粘度 v 1 5cm2 s 油的密度 900kg m3 液压系统元件采用集成块式的配置形式 1 确定油流的流动状态 进油路中液流的雷诺数为 230041610 5 11032 1057 1 2732 1 Re 4 3 3 1 回油路中液流的雷诺数为 230015110 5 11032 1057 02732 1 Re 4 3 3 2 由上可知 进回油路中的流动是层流 2 沿程压力损失 p 在进油路上 流速sm d q 95 1 103214 3 1057 1 44 62 3 2 则压力损失为 Pa d l p16453 10324162 95 1 900264 Re2 64 3 22 在回油路上 流速sm d q 71 0 103214 3 1057 0 44 62 3 2 则压力损失为 Pa d l p6009 10321512 71 0 900264 Re2 64 3 22 3 局部压力损失 由于采用集成块式的液压装置 所以只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失 通过各阀的局部压力损失列于下表中 15 元 件 名 称额定流量实际流量额定损失实际损失 电液换向阀 25094 2 34 2456791 7486 若取集成块进油路压力损失为 30000Pa 回油路压力损失为 50000Pa 则进油路总 的压力损失为 Pap16003530000567915679116453 1 回油路总的压力损失为 Pap634955000074866009 2 9 2 2 顶出液压缸退回行程的压力损失 在慢速加压行程中 已知油管长度 l 2m 油管直径 d 32 10 3m 通过的流量进油 路 q1 0 9 10 3m3 s 回油路 q2 2 51 10 3m3 s 液压系统选用 N32 号液压油 考虑最 低工作温度 15 由手册查出此时油的运动粘度 v 1 5cm2 s 油的密度 900kg m3 液压系统元件采用集成块式的配置形式 1 确定油流的流动状态 进油路中液流的雷诺数为 230023810 5 11032 109 02732 1 Re 4 3 3 1 回油路中液流的雷诺数为 230066610 5 11032 1051 2 2732 1 Re 4 3 3 2 由上可知 进回油路中的流动是层流 2 沿程压力损失 p 在进油路上 流速sm d q 12 1 103214 3 109 044 62 3 2 则压力损失为 Pa d l p9487 10322382 12 1900264 Re2 64 3 22 在回油路上 流速sm d q 12 3 103214 3 1051 2 44 62 3 2 则压力损失为 Pa d l p26309 10326662 12 3 900264 Re2 64 3 22 3 局部压力损失 由于采用集成块式的液压装置 所以只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失 16 通过各阀的局部压力损失列于下表中 元 件 名 称额定流量实际流量额定损失实际损失 电液换向阀 25054 150 6418662 145154 若取集成块进油路压力损失为