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单位代码 10642 密 级 公 开 学 号201114014093 学士学位论文论文题目：论文题目：YA23-40 型四柱液压机液压系统的设计型四柱液压机液压系统的设计论文作者：范 杰 勇指导教师：王自启学科专业：机械工程及自动化提交论文日期：2015 年 01 月 25 日论文答辩日期：2015 年 01 月 29 日学位授予单位：重庆文理学院中 国 重 庆2015 年 01 月2015 届机械工程及自动化专业学士学位论文(设计)目目 录录摘要.I Abstract.II 1 引言.11.1 选题目的和意义.11.2 国内外研究现状综述.11.3 液压传动的优缺点.12 钻床的液压系统分析.22.1 YA23-40 型四柱液压机液压传动系统结构原理分析.22.2 工况分析.32.2.1 工作循环分析.32.2.2 负载分析.33 液压系统的设计.53.1 确定液压系统方案.53.1.1 快速行程方式.53.1.2 减速方式.53.1.3 压制速度的调整.53.1.4 压制压力及保压.53.1.5 泄压换向方法.53.1.6 主缸与顶出缸的互锁控制回路.63.2 液压原理图的拟定.63.2.1 绘图液压原理图.63.2.2 PLC 控制系统设计.74 液压系统的计算和液压元件的选择.84.1 液压缸的选择.84.1.1 主缸的选择.84.1.2 顶出缸的选择.84.2 液压泵的选择.104.2.1 液压泵的压力.104.3 电动机的选择.114.4 液压阀的选择.114.4.1 方向控制阀的选择.114.4.2 压力控制阀的选择.114.4.3 流量控制阀的选择.114.5 辅助元件的设计.124.5.1 滤油器的选择.124.5.2 油管类型的选择.124.5.3 油管尺寸的确定.124.5.4 油箱容量的选择.135 液压系统性能验算.136 总结：.14参考文献：.14致谢语：.14 2015 届机械工程及自动化专业学士学位论文（设计）I摘要：摘要：YA23-40 型四柱液压机是利用液压泵将原动机的机械能通过液压控制系统换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和液压控制管路的传递进入油缸，推动固定在上横梁上的主缸带动上下活动梁来回移动，由四个立柱导向将上下模具闭合，压制所需要的工件，再用顶出缸把压制好的工件顶出。本次毕业设计是以 YA23-40 型四柱液压机应用系统为研究对象，通过本次设计提高液压系统工作时的稳定性以及液压冲击对设备的可靠性。设计中首先调查研究了 YA23-40 型四柱液压机液压系统的组成及工作原理，接着对工作循环及工况进行了分析，并在这些分析基础上提出了液压系统和PLC 控制系统的方案，然后通过计算选择了各主要液压元件，最后通过 AutoCAD 软件绘制了液压系统原理图和 PLC 控制的接线图。关键词关键词：四柱液压机 ;液压系统设计 ;液压元件Abstract：YA23-40 type hydraulic machine is to use the original motivation of the mechanical pump through the hydraulic control system can change as the pressure of the liquid, the liquid pressure can be varied by the energy to pass through various control valves 范杰勇：YA23-40 型四柱液压机液压系统的设计IIand hydraulic control line transmission into the cylinder, pushing fixed to the upper beam master cylinder to drive up and down the beam moves back and forth, up and down by four pillars guiding the mold is closed, pressing the workpiece need, and then the top of the cylinder to suppress a good piece ejection.The graduation project is YA23-40 type hydraulic machine application system stability and hydraulic shock as the research object, the hydraulic system by improving the design of this device reliability. First investigated the design and operating principle YA23-40 type hydraulic machine hydraulic system, then cycle to work and working conditions are analyzed and proposed solutions of the hydraulic system and PLC control system on the basis of these analyzes, then by calculate chose the main hydraulic components, and finally draw a schematic diagram of the hydraulic system and PLC control wiring diagram by AutoCAD software.Key word：Hydraulic machine; Hydraulic system; Hydraulic components2015 届机械工程及自动化专业学士学位论文（设计） 共 14 页 第 1 页1 1 引言引言1.11.1 选题目的和意义选题目的和意义本课题的主要目的是对 YA23-40 型四柱液压机液压系统的研究设计，通过本次设计可以提高液压系统工作时的稳定性以及液压冲击对设备的可靠性等。另外，通过本次设计可以巩固和深化所学知识、掌握液压系统设计的一般方法步骤、培养自己发现问题解决问题的能力。所以，本设计对YA23-40 型四柱液压机的应用具有很大的研究意义。1.21.2 国内外研究现状综述国内外研究现状综述液压传动技术的发展与研究动向随着科学技术的不断进步，目前液压技术正向着高压、高速、大功率、高效、低噪音、经久耐用、高度集成化的方向发展。由于计算机科学技术的成熟，一些新型液压元件和液压系统的设计都运用了计算机 CAD、CAT、CDC、计算机实时控制、计算机仿真与优化等计算机辅助技术，很大程度上提高了产品设计的质量。虽然液压传动技术方便简洁，但是液压传动中存在着一些亟待解决的问题，如：液压系统工作时的稳定性、工作介质的泄漏、液压冲击对设备可靠性的影响等等，这些问题都是液压传动技术需要研究和解决的。任何技术的改革和创新，都必须以稳定、可靠的工作为前提，这样才具有它的实际意义。其中液压系统研究成果及实例有：2007 年，重庆大学陈小刚硕士，通过有限元分析软件 ANSYS 建立了液压缸和上横梁等关键部件的有限元分析模型，求解得到了应力应变分布云图，并根据有限元分析结果。对液压机主要零部件进行了结构优化设计和改进。最后，详细分析了关键零部件结构优化改进后主要参数的优化效果，并将优化设计结果应用于企业实际中，根据结构优化方案，已生产出改型的 YJ32-100A 四柱型液压机。取得了较好的应用效果。2004 年 03 期，YB32-500 四柱万能液压机液压系统故障分析与改造，对 YB32500 四柱万能液压机液压系统进行分析 ,对其液压故障进行了诊断与排除 ,提出了提高安全性的系统改进方案。国外研究者采用飞机液压系统提供动力，以及粉末冶金塑料及橡胶制品成型；胶合板压制。更在深海工具中以海水为介质的液压系统与传统液压系统相比有突出的优越性。1.31.3 液压传动的优缺点液压传动的优缺点液压传动是利用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式，与机械传动、电气传动相比，液压传动的主要优点：（1）液压传动的各种元件，可根据需要方便、灵活地来布置；（2）重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快；（3）操作控制方便，易于实现较大范围内的无级变速；（4）一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长；（5）可以实现快速而且无冲击的变速和换向；（6）与机械传动相比易于布局和操纵；液压传动的主要缺点：（1）由于流体流动的阻力损失和泄露较大，所以效率较低；（2）工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作；（3）液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵；（4）由于液体介质的泄露及可压缩性影响，不能得到严格的定比传动；（5）液压传动出故障时不易找出原因；使用和维修要求有较高的技术水平2；范杰勇：YA23-40 型四柱液压机液压系统的设计 共 14 页 第 2 页2 2 钻床的液压系统分析钻床的液压系统分析2.12.1 YA23-40YA23-40 型四柱液压机液压传动系统结构原理分析型四柱液压机液压传动系统结构原理分析图 2-1 为 YA23-40 型四柱液压机系统原理基本组成。我们可以通过它进一步理解一般液压机系统应具备的基本性能和组成情况。图 2-1 四柱液压机在图 2-1 中，YA23-40 型四柱液压机是利用液压泵将原动机的机械能通过液压控制系统换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和液压控制管路的传递进入油缸，推动固定在上横梁上的主缸带动上下活动梁来回移动，由四个立柱导向将上下模具闭合，压制所需要的工件，再于顶出缸把压制好的工件顶出。在液压传动中，液压油缸就是一个最简单而又比较完整的液压传动系统，分析它的工作过程，可以清楚的了解液压传动的基本原理。液压系统主要由：动力元件（油泵） 、执行元件（油缸或液压马达） 、控制元件（各种阀） 、辅助元件和工作介质等五部分组成。（1）动力元件（油泵） 它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能；是液压传动中的动力部分。2015 届机械工程及自动化专业学士学位论文（设计） 共 14 页 第 3 页（2）执行元件（油缸、液压马达） 它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。（3）控制元件 包括压力阀、流量阀和方向阀等。它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。（4）辅助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件各种管接头(扩口式、焊接式、卡套式） 、高压球阀、快换接头、软管总成、测压接头、管夹等及油箱等，它们同样十分重要。（5）工作介质 工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。综上述 YA23-40 型四柱液压机液压系统需要完成的动作循环为：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活塞顶出顶出缸活塞退回YA23-40(40 吨)型四柱液压机基本技术参数：（1）主缸公称压力 400KN1F（2）主缸回程力 80KN2F（3）顶出缸公称压力 50KN3F（4）顶出缸回程力 30KN4F（5）滑块距工作台最大距离 1800mm（6）滑块行程 1200mm（7）顶出行程 400mm（8）工作压力 20MPa（9）滑块速度 空程速度 100mm/s1V 挤压速度 20mm/s2V 回程 100mm/s3V（10）顶出速度 顶出 100mm/s4V 回程 150mm/s5V2.22.2 工况分析工况分析2.2.1 工作循环分析根据上述对 YA23-40 型四柱液压机液压系统的分析可知，液压系统的工作循环为：主缸：快速下行慢速加压保压卸压快速回程原位停止顶出缸：慢速顶出快速退回故绘制出 YA23-40 型四柱液压机液压系统的工作循环图，如图 2-2 所示：范杰勇：YA23-40 型四柱液压机液压系统的设计 共 14 页 第 4 页图 2-2 YA23-40 型四柱液压机工作循环图2.2.2 负载分析根据提供的工况条件，立式安装的主液压缸活塞杆带动滑块及动横梁在立柱上滑行时，运动部件的质量为 500Kg。（1）工作负载工件的压制抗力即为工作负载：3540 109.83.92 10tFN（2）摩擦负载由于导柱与滑块垂直，摩擦负载较小，可忽略不计，故：静摩擦阻力： 0fsFN动摩擦阻力： 0fdFN（3）惯性负载0.1()5002500.2nvFmNt60.25 100.0246000bFN自重:4900GmgN（4）液压缸在各工作阶段的负载值：液压缸的机械效率，一般取=0.9-0.97。本处取=0.9mmm表 2-1 工作循环各阶段的外负载工况负载组成推力 F/m启动1100bfsFFFGN1222.2N加速1350bfdmFFFFGN1500N快速下行1100bfdFFFGN1222.2N慢速加压393100fdtbFFFFGN436777.8N快速回程10900fdbFGFFN12111.1N根据主缸的工艺要求和参数，将各执行元件在各阶段的速度用图 2-3 所示的速度-位移（v-s）曲线表示。将各执行元件在各阶段所需克服的负载用图 2-4 所示的负载-位移（F-s）曲线表示。 2015 届机械工程及自动化专业学士学位论文（设计） 共 14 页 第 5 页图 2-2 主缸速度循环图 图 2-3 主缸负载循环图3 3 液压系统的设计液压系统的设计3.13.1 确定液压系统方案确定液压系统方案液压机液压系统的特点是在行程中压力变化很大，所以在行程中不同阶段保证达到规定的压力是系统设计中首先要考虑的。确定液压机的液压系统方案时要重点考虑下列问题：3.1.1 快速行程方式液压机液压缸的尺寸较大，在快速下行时速度也较大，从工况图看出，此时需要的流量较大（289.4 L/min），这样大流量的油液如果由液压泵供给；则泵的容量会很大。液压机常采用的快速行程方式可以有许多种，本机采用自重快速下行方式。因为压机的运动部件的运动方向在快速行程中是垂直向下，可以利用运动部件的重量快速下行；在压力机的最上部设计一个充液筒（高位油箱），当运动部件快速下行时高压泵的流量来不及补充液压缸容积的增加，这时会形成负压，上腔不足之油，可通过充液阀、充液筒吸取。高压泵的流量供慢速压制和回程之用。此方法的优点为不需要辅助泵和能源，结构简单；其缺点为下行速度不易控制，吸油不充分将使升压速度缓慢，改进的方法是使充液阀通油断面尽量加大，另外可在下腔排油路上串联单向节流阀，利用节流造成背压，以限制自重下行速度，提高升压速度。3.1.2 减速方式液压机的运动部件在下行行程中快接近制件时，应该由快速变换为较慢的压制速度。减速方式主要有压力顺序控制和行程控制两种方式；压力顺序控制是利用运动部件接触制件后负荷增加使系统压力升高到一定值时自动变换速度；某些工艺过程要求在运动部件接触制件前就必须减速，本例压制轴瓦工艺就有这个要求，这时适合选用行程减速方式。本系统拟选用机动控制的伺服变量轴向柱塞泵（CCY 型）作动力源，液压泵的输出流量可由行程挡块来控制，在快速下行时，液压泵以全流量供油，当转换成工作行程（压制）时，行程挡块使液压泵的流量减小，在最后 20 mm 内挡块使液压泵流量减到零；当液压缸工作行程结束反向时，行程挡块又使液压泵的流里恢复到全流量。与液压泵的流量相配合（协调），在液压系统中，当转换为工作行程时，电气挡块碰到行程并关，发信号使电磁换向阀 5 的电磁铁 3YA 得电，控制油路 K 不能通至液控单向阀 8，阀 8 关闭，此时单向顺序阀 2 不允许滑块等以自重下行。只能靠泵向液压缸上腔供油强制下行，速度因而减慢（见图1.4）。3.1.3 压制速度的调整制件的压制工艺一般要提出一定压制速度的要求，解决这一问题的方很多，例如可以用压力补偿变量泵来实现按一定规律变化的压制速度的要求。本例中采用机动伺服变量泵，故仍利用行程挡块（块挡的形状）来使液压泵按一定规模变化以达到规定的压制速度。3.1.4 压制压力及保压在压制行程中不同阶段的系统压力决定于负载，为了保证安全，应该限制液压系统的最高压力，本系统拟在变量泵的压油口与主油路间并联一只溢流阀作安全阀用。有时压制工艺要求液压缸在压制行程结束后保压一定时间，保压方法有停液压泵保压与开液压泵保压两种，本系统根据压机的具体情况拟采用开液压泵保压；此法的能量消耗较前一种大。但系统较为简单。3.1.5 泄压换向方法范杰勇：YA23-40 型四柱液压机液压系统的设计 共 14 页 第 6 页液压机在压制行程完毕或进入保压状态后，主液压缸上腔压力很高，此时由于主机弹性变形和油液受到压缩，储存了相当大的能量。工作行程结束后反向行程开始之前液压缸上腔如何泄压（控制泄压速度）是必须考虑的问题，实践已证明，若泄压过快，将引起剧烈的冲击、振动和惊人的声音，甚至会因液压冲击而使元件损坏。此问题在大型液压机中愈加重要。各种泄压方法的原理是在活塞回程之前，当液压缸下腔油压尚未升高时，先使上腔的高压油接通油箱，以一定速度使上腔高压逐步降低。本例采用带阻尼状的电液动换向阀，该阀中位机能是 H型，控制换向速度，延长换向时间，就可以使上腔高压降低到一定值后才将下腔接通压力油（见图1.5）。此法最为简单，适合于小型压机。3.1.6 主缸与顶出缸的互锁控制回路为保障顶出缸的安全，在主缸动作时，必须保证顶出缸的活塞下行到最下位置。本例采用两个换向阀适当串联的方法来实现两缸的互锁控制（见图 1.5）。从图 1.5 中可见，只有在阀 6 处于右位工作时，即顶出缸活塞是下行状态时压力油才会通入换向阀 4，主缸才能动作。当阀 6 处于左位工作，顶出缸为上行状态时，只有压力很低的回油通至阀 4，主缸才不能动作。3.23.2 液压原理图的拟定液压原理图的拟定3.2.1 绘图液压原理图在以上分析的基础上，拟定的液压系统原理图如图 1.5 所示。12345679101112131213121381YA2YA4YA5YA3YA图 1.5 液压机液压系统原理图系统的工作过程如下：液压泵起动后，电液换向阀 4 及 6 处于中位，液压泵输出油液经背压阀 7 再经阀 6 的中位低压卸荷，此时主缸处于最上端位置而顶出缸在最下端位置，电磁铁 2YA 得电，换向阀 6 在右位工作，此时 5YA 得电，换向阀 4 也在右位工作，液压泵输出的压力油进入主缸上腔，此时 3YA 也得电，控制油路经阀 5 通至液控单向阀 3，使阀 3 打开，主缸下腔的油能经阀 3 很快排入油箱，主缸在自重作用下实现快速空程下行，由于活塞快速下行时液压泵进入主缸上腔的流量不足，上腔形成负压，充液筒中的油液经充液阀（液控单向阀）1 吸入主缸。2015 届机械工程及自动化专业学士学位论文（设计） 共 14 页 第 7 页当电气挡块碰到行程开关时 3YA 失电，控制油路断开，阀 3 关闭，此时单向顺序阀（平衡阀）2 使主缸下腔形成背压，与移动件的自重相平衡。自重快速下行结束。与此同时用行程挡块使液压泵的流量减小，主缸进入慢速下压行程，在此行程中可以用行程挡块控制液压泵的流量适应压制速度的要求。由压力表刻度指示达到压制行程的终点。行程过程结束后，可由手动按钮控制使 5YA 失电，4YA 得电，换向阀 4 换向，由于阀 2 带阻尼器，换向时间可以控制，而阀 4 的中位机能是 H 型，阀处于中位时使主缸上腔的高压油泄压，然后阀 4 再换为左位，此时压力油经阀 2 的单向阀进入主缸下腔，由于下腔进油路中的油液具有一定压力；故控制油路可以使阀 1 打开，主缸上腔的油液大部分回到充液筒，一部分经阀 4 排回油箱，此时主缸实现快速回程。充液筒油液充满后，溢出的油液可经油管引至油箱。回程结束后，阀 4 换至中位，主缸静止不动。1YA 得电，2YA 失电，阀 6 换至左位，压力油进入顶出缸下腔，顶出缸顶出制件，然后 1YA 失电，2YA 得电，阀 6 换至右位，顶出缸回程；回程结束后，2 YA 失电，阀 6 换至中位，工作循环完成，系统回到原始状态。3.2.2 PLC 控制系统设计如图 3-2 所示，在液压系统的电气控制原理设计中，通过利用 PLC 电路来实现该四柱液压件的自动化控制。基于 YA23-40 型四柱液压机的工作要求，PLC 控制系统的控制方式包括自动连续运行、单步运行和手动运行 3 种工作模式。进行调试或调整设备时可采用手动运行模式或单步运行模式，正常生产时选用自动连续运行模式。根据设计要求给出 PLC 控制系统的外部接线图，如图 3-2 所示。图 3-2 控制系统的接线图根据图 3-2 示，有 3 个控制按钮来控制四柱液压机的液压系统。其电磁铁动作顺序表如下：液压系统电磁铁动作见表 1.2，液压元件规格明细表见表 1.3。1.2 电磁铁动作循环表元件 动作1YA2YA3YA4YA5YA主缸快速下行+主缸慢速下压+ +主缸泄压+-主缸回程+范杰勇：YA23-40 型四柱液压机液压系统的设计 共 14 页 第 8 页顶出缸顶出+顶出缸回程+原位卸荷注：“+”表示得电， “”表示失电4 4 液压系统的计算和液压元件液压系统的计算和液压元件的选择的选择4.14.1 液压缸的选择液压缸的选择4.1.1 主缸的选择由表 4-2 和表 4-3 可知，四柱液压机主缸的液压系统在最大负载约为 393100N 时宜取p=20MPa。主缸选用单杠式。按表 4-5 的机床类型来分，缸筒直径 D 和活塞杆直径 d 的关系为d=0.7D。由工进时的推力计算主缸面积: (4.1)11/pAFm故有2261139.2181020/)9 . 0/393100(/ )/(cmmpFAm， (4.2)cmAD75.166/41cmDd73.1167 . 0当按 GB/T 2348-1993（按表 4-6 和 4-7） ，将这些直径圆整成就近标准值时，得D=180mm，d=125mm.由此求得主缸两腔的实际有效面积为：, (4.3) 22134.2544/cmDA222268.1314/cmdDA）（4.1.2 顶出缸的选择按工作要求顶出力由顶出缸提供，已知顶出缸顶出力为 F1=50000N，现取顶出缸的工作压力p3=8MPa，缸筒直径 D1和活塞直径 d1的关系同样为 d1=0.7D1设顶出缸无杆腔工作面积为 A3，有杆腔工作面积为 A478。由顶出时的顶出力计算顶出缸的面积: 4331/pAFm故有22631344.69108/ )9 . 0/50000(/ )/(cmmpFAm，cmAD41. 9/431cmDd58. 67 . 011当按 GB/T 2348-1993（按表 4-6 和 4-7） ，将这些直径圆整成就近标准值时，得D1=100m，d1=70m.由此求得顶出缸两腔的实际有效面积为：，22135 .784/cmDA22121404.404/cmdDA）（表表 4-14-1 根据上述根据上述 D D 与与 d d 值，可估算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率值，可估算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率工况负载NF /回油腔压力Pap /2进油腔压力Pap /1输入流量)/(13smq输入功率WP /计算式起动110000.159106加速13500.747106快速下行恒11001.2471060.6831063.07810-42.102102)(/ )(2121AApAFp121)(vAAqqpP12015 届机械工程及自动化专业学士学位论文（设计） 共 14 页 第 9 页速慢速加压3931000.81062.3971060.078510-40.1881021121/ )(AApFpqpP1快速回程109000.51061.1361064.80710-45.4611022121/ )(AApFp32vAq qpP1表表 4-24-2 按负载选择执行元件的工作压力按负载选择执行元件的工作压力负载 F/N5000500010000100002000020000300003000040000工作压力MPaP816采用带补液液压泵的闭式回路比中低压系统高 50100%高压系统1632锻压机械等初算时背压可忽略不计表表 4-54-5 液压缸内径液压缸内径 D D 活塞杆直径活塞杆直径 d d 关系关系按机床类型选取Dd /按液压缸工作压力选取Dd /范杰勇：YA23-40 型四柱液压机液压系统的设计 共 14 页 第 10 页机床类型Dd /工作压力 P/PADd /磨床、珩磨及研磨机床0.20.320.20.3插床、拉床、刨床0.5250.50.58钻、镗、车、铣床0.7570.620.7070.70表表 4-64-6 液压缸内径液压缸内径寸系列（寸系列（GB2348-80GB2348-80） 单位：单位：mmmm D810121620253240506380（90）100（110）125（140）160（180）200（220)250320400500630表表 4-74-7 活塞杆直径活塞杆直径 d d（GB2348-80GB2348-80） 单位：单位：mmmm456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360404.24.2 液压泵的选择液压泵的选择4.2.1 液压泵的压力 液压泵的最高工作压力就是液压缸慢速下压行程终了时的最大工作压力pp =19.6MPaFcmA11.8 1060.91 0.0804因为行程终了时流量 q0，管路和阀均不产生压力损失；而此时液压缸排油腔的背压已与运动部件的自重相平衡，所以背压的影响也可不计。 液压泵的最大流量qpK（q）max泄漏系数 K = 1.11.3，此处取 K = 1.1。由工况图（图 1.3）知快速下降行程中 q 为最大（q = 289.41 L/min） ，但此时已采用充液筒充液方法来补充流量，所以不按此数值计算，而按回程时的流量计算。qmax=q3=59.9 L/minqp =1.1q3=1.159.9=65.9 L/min 根据已算出的 qP 和 pP，选轴向杜塞泵型号规格为 63CCY14-1B，其额定压力为 32 MPa，满足 2560压力储备的要求。排量为 63m L/r，电动机同步转速为 1500 r/min，故额定流量为：q=qn=94.5L/min63 15001000额定流量比计算出的 qP 大，能满足流量要求，此泵的容积效率 v =0.92。4.34.3 电动机的选择电动机的选择 电动机功率 驱动泵的电动机的功率可以由工作循环中的最大功率来确定；由工况分析知，最大功率为 5.76 kW，取泵的总效率为 泵=0.85。则 P=6.78 kWPmaxp5.760.85选用功率为 7.5 kW，额定转速为 1440r/min 的电动机。电动机型号为：Y132m-4（Y 系列三相2015 届机械工程及自动化专业学士学位论文（设计） 共 14 页 第 11 页异步电动机） 。4.44.4 液压阀的选择液压阀的选择液压控制阀是液压系统中用来控制液流的压力、流量和流动方向的控制元件,是影响液压系统性能，可靠性和经济性的重要元件。4.4.1 方向控制阀的选择方向控制阀简称方向阀，主要用来通断油路或切换油液流动的方向，以满足对执行元件的启停和运动方向的要求。其中有单向阀和换向阀两种。4.4.2 压力控制阀的选择在液压传动中，用来控制和调节液压系统压力高低的阀类称压力控制阀。按其功能和用途不同可分为溢流阀、减压阀、顺序阀和背压阀等。4.4.3 流量控制阀的选择调速阀是进行了压力补偿的节流阀。它由单向阀和节流阀并联而成，节流阀用来调节通过的流量，单向阀则用来控制油液流动方向，防止油液反向流动。阀 2、4、6、7 通过的最大流量均等于 qP，而阀 1 的允许通过流量为 q：q =q1qP=289.465.9=223.5 L/min阀 3 的允许通过流量为q =q1=289.4=67.9 L/minA2A1188.5804阀 8 是安全阀，其通过流量也等于 qP。以上各阀的工作压力均取 p32 MPa。本系统所选用的液压元件见表 1.4。表 1.4 液压机液压元件型号规格明细表表 1.4 液压元件明细表序 号名 称型 号1液控单向阀SV30P-30B2单向顺序阀（平衡阀）DZ10DP1-40BY3液控单向阀SV20P-30B4电液换向阀WEH25H20B106AET5电磁换向阀3WE4A10B6电液换向阀WEH25G20B106AET7顺序阀DZ10DP140B210M8溢流阀（安全阀）DBDH20P10B9轴向柱塞泵63CCY14-1B10主液压缸自行设计11顶出液压缸自行设计12压力表Y-10013压力表开关KF-L8/20E4.54.5 辅助元件的设计辅助元件的设计4.5.1 滤油器的选择范杰勇：YA23-40 型四柱液压机液压系统的设计 共 14 页 第 12 页液压油中往往含有颗粒状杂质，会造成液压元件相对运动表面的磨损、滑阀卡滞、节流孔口堵塞，使系统工作可靠性大为降低。在系统中安装一定精度的滤油器，是保证液压系统正常工作的必要手段。根据设计规格和尺寸参数选择滤油器型号：XU-22X10016。4.5.2 油管类型的选择液压系统中使用的油管分硬管和软管，选择的油管应有足够的通流截面和承压能力，同时应尽量缩短管路，避免急转弯和截面突变。（1）钢管 高压系统选用无缝钢管，低压系统选用焊接钢管，钢管价格低，性能好，使用广泛。（2）铜管 紫铜管工作压力在 6.510MPa 以下，易变形，便于装配；黄铜管承受压力较高，达 25MPa，不如紫铜管易弯曲。铜管价格高，抗震能力弱，易使油液氧化，应尽量少用，只用于液压装置配接不方便的部位。（3）软管 用于两个相对运动件之间的连接。高压橡胶软管中夹有钢丝编织物；低压橡软管中夹有棉线或麻线编织物；尼龙管是乳白色半透明管，承压能力为 2.58MPa，多用于低压管道。因软管弹性变形大，容易引起运动部件爬行，所以软管不宜装在液压缸和调速阀之间。综上所述本设计采用的管道是无缝钢管17。4.5.3 油管尺寸的确定（1）油管内径 d 按下式计算： (4.6)vqdv4其中，-油管的最大流量；查文献资料得工况中系统的最大流量为 18.6L/min。vq-管道内允许的流速，一般吸油管取 0.55m/s，压力油管取 2.55 m/s，回油管取v1.52 m/s。表表 4-84-8 各管路流速选值各管路流速选值管道流速（m/s）回油管路2吸油管路1.3压力油管路4计算出内径 d 后，按标准系列选出相应的管子。（2）油管壁厚 按下式计算： (4.7) 2/Pd其中，-管内最大工作压力，根据设计手册查得最大工作压力为 30MPa；P 管道内径；d-管道材料的许用应力；=；nb/管道材料的抗拉强度；根据设计手册查得，其抗拉强度取 340MPa;b-安全系数，钢管 P7 MPa 时，取=8；P17.5 MPa 时，取=6；nnn P17.5 MPa 时，取=4，所以安全系数取=4。nn根据计算出的油管内径和壁厚，查手册选取标准规格油管 18。表表 4-94-9 标准规格油管标准规格油管2015 届机械工程及自动化专业学士学位论文（设计） 共 14 页 第 13 页管路名称允许流速/s)(m管道内径/m实际取值/m壁厚/m吸油管1.30.01740.0183.5压油管40.00990.0112回油管20.00140.01534.5.4 油箱容量的选择初步确定油箱的有效容积,跟据经验公式来确定油箱的容量： (4.8)qvV其中，-液压泵每分钟排出的压力油的容积；qv -经验系数。已知所选泵的总流量为 20L/min,这样，液压泵每分钟排出的压力油体积为 20L，查表 4-8 选取=41819，故： (4.9)L80204V表表 4-104-10 油箱经验系数表油箱经验系数表系统类型行走机械低压系统中压系统锻压系统冶金系统12245761210根据上述液压元件的选择，各个液压元件型号如下：表表 4-114-11 液压元件的型号液压元件的型号序号元件名称型号1单向阀I-10B2三位四通电磁阀24D-25B3两位四通电磁阀4WE6D61B4行程阀XQ2506125背压阀DB10K2-4X-100YV6减压阀J-25B7调速阀2FRM-168滤油器XU-22X1005 5 液压系统性能验算液压系统性能验算因为慢速加压在工作循环中所占的时间最长，所以系统发热和油箱升温可按慢速加压工况来计算。 通过查得液压缸卸荷阀的流量，取压力损失值，min/2 . 12Lq 0.5MPap 。1.6 / minnqL慢速加压时的压力损失： (5.1) 22()nnqppq MPa28. 0)6 . 12 . 1(5 . 02慢速加压时泵的工作压力：范杰勇：YA23-40 型四柱液压机液压系统的设计 共 14 页 第 14 页 (取) (5.2)MPapppp24. 228. 096. 117 . 0 (5.3) 21pp qpW647 . 01060/2 . 11024. 236慢速加压时液压缸的输入功率查表 4-1 可知为 18.8W。 系统总发热功率： (5.4)WPPH2 .458 .186421有效散热面积： (5.5)320.065AV3220.065 100.3m取油箱散热系数： 29/kWmC油箱升温为： (5.6) HtKA C7 .163 . 092 .45设环境温度则热平衡温度为：225TC (5.7) CTT7055T41.716.725T121此热平衡温度小于允许范围，故该液压系统不必设置冷却器20。6 6 总结：总结：在本次四柱液压机的液压系统设计过程中，主要是根据以下几个设计思路和要求来完成此液压系统的设计：（1）对液压系统进行工况分析，设计出液压系统的原理图和接线图。（2）通过液压系统参数的计算，选择相应的液压执行元件、阀类元件和辅助原件，满足四柱液压机液压系统的基本要求。（3）通过本次设计，提高了 A23-40 型四柱液压机液液压系统工作时的稳定性以及液压冲击对设备的可靠性等。此次毕业设计是对所学液压课程的理论知识进行一次具体的应用和实践，增强自己所学的知识以及具体方法的实际应用能力，并且对液压系统有了一个更加形象和直观的认识，还掌握了液压系统设计计算的一般方法和步骤，锻炼了自己分析解决问题和查阅相关机械资料进行设计的能力。参考文献：参考文献：1 GB9166-88.四柱液压机精度.北京:国家标准局