【YY043】ya32-3150型四柱万能液压机液压系统设计【机械专业类毕业设计论文】【通过答辩】
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- 内容简介：
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目 录 一、设计课题 二、主要参数确定 三、确定主液压缸、顶出液压缸结构尺寸 四、液压缸运动中的供油量计算 五、确定快速空程供油方式，液压泵规格，驱动电机功率 六、选取液压系统图 七、液压系统工作油路分析 八、计算和选取液压元件 九、液压系统稳定性论证 十、设计小结 十一、参考文献 湖南工学院 液压与汽压传动课程设计说明书 题 目 机械制造与自动化 专业 2005 级 模具 0502 班 姓 名 陈巧丽 学号 48 指导老师 伍利群 职称 2007 年 5 月 28 日 课程设计评语 : 课程设计答辩负责人签字： 年 月 日 目 录 一、设计课题 二、 主要参数确定 三、 确定主液压缸、顶出液压缸结构尺寸 四、 液压缸运动中的供油量计算 五、 确定快速空程供油方式，液压泵规格，驱动电机功率 六、 选取液压系统图 七、 液压系统工作油路分析 八、 计算和选取液压元件 九、 液压系统稳定性论证 十、 设计小结 十 一 、参考文献 一、设计课题 1设计内容 设计一台 四柱万能液压机，设该四柱万能液压机下行 部件 G=，下行行程 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（ 1 号图纸），动作表、明细表 (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） 二、主要参数确定 液压系统最高工作压力 P=32本系统中选用 P=25 主液压缸公称吨位 3150 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 800 顶出缸公称顶出 力取主缸公称吨位的五分之一，取 650 顶出缸回程力为主液压缸公称吨位的十五分之一， 210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 三、确定主液压缸、顶出液压缸结构尺寸 1. 主液压缸 A. 主液压缸内径 D： 主根据 2346标准值 D 主 =400. 主液压缸活塞杆径 d: 3 回主根据 2346标准值 d 主 =250. 主液压缸有效面积：（其中 2221 1 2 5 6 0 222222 5 3 74)250400( D. 主液压缸实际压制力和回程力 : 61 压制E. 主液压缸的工作力 : （ 1）主液压缸的平衡压力 6 5 平衡 （ 2）主液压缸工进工作压力 M 平衡压制工 （ 3）液压缸回程压力 M 6 5 0 32 回程回 2. 顶出液压缸 A. 顶出液压缸内径 : 1 9 顶顶根据 2346标准值 D 顶 =200. 顶出液压缸活塞杆径 顶顶顶根据 2346标准 d 顶 =160. 顶出液压缸有效面积 （其中 2223 3 1 4 0 222224 113044)160200( D. 顶出液压缸的实际顶出力和回程力 63 1 顶出E. 顶出 压缸的工作力 5项出M p 4 顶回顶回 四、液压缸运动中的供油量计算 1主液压缸的进出油量 A. 主液压缸空程快速下行的进出油量 ： 6 2 8 0 0 0 0501 2 5 6 0 0 311 快进3 8 2 6 8 7 5 3 7 312 快回B. 主液压缸工作行程的进出油量 ： 125600010125600 321 工进22 工回C. 主液压缸回程进出油量 ： 3 8 2 6 8 7 32 回进6 2 8 0 0 0 0501 2 5 6 0 0 331 回出2. 顶出液压缸退回行程的进出油量 A. 顶出液压缸顶出行程的进出油量： 1 5 7 0 0 0 0503 1 4 0 0 343 顶进5652005011304 344 顶回B. 顶出液压缸退回行程的进出油量： 9043208011304 354 退进2 5 1 2 0 0 0803 1 4 0 0 353 退回五、确定快速空程供油方式，液压泵规格，驱动电机功率 1液压系统快速空程供油方式： m 2 8 0 0 0 0501 2 5 6 0 0 311 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。 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=25液压缸工作行程，主液压缸的无杆腔进油量为： m 2 5 6 0 0 0101 2 5 6 0 0 321 工进主液压缸的有杆腔进油量为 : m 32 回进顶出液压缸顶出行程的无杆腔进油量为： m 5 7 0 0 0 0503 1 4 0 0 343 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=25工件顶出后不需要高压。主液压缸工作行程（即压制）流量为 液压缸工作回程流量为 用 5斜轴式轴向柱塞变量泵，该泵主要技术性能参数如下：排量 r， 额定压力 16 最大压力 25 转速 970r/ 容积效率 96%。该液压泵基本能满足本液压系统的要求。 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=25液压缸回程工作压力为 出液压缸退回行程工作压力为 压系统允许短期过载，回此快速进退选 q=200L/进选P=25q=压泵的容积效率 v=械效率 m=种工况电机驱动功率为： 6 快 6 工 由以上数据，查机械设计手册，选取 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 45 满载转速 980r/ 六、选取液压系统图 1液压系统图 : 2. 电磁铁动作表： 动 作 顺 序 1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 + 3油箱容积： 上油箱容积： 712273 上根据 准，取其标准值 630L。 下油箱容积： 5 8 92277 下根据 准，取其标准值 1600L。 七、液压系统工作油路分析 A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 - 电液换向阀 17 的 - 油箱 B液压缸 15活塞快速下行： 15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 -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 C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 2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 - 油箱 D. 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， 1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 1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 - 电液换向阀 17 的 K 型中位 油箱， 主泵卸荷。 E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， 2电（ 1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 F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 G顶出工件 液压缸 15活塞快速上行到位，碰行程开关 12液换向阀 7复位， 3液换向阀 17右位工作。 进油路：主泵 1电液换向阀 7的 - 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 H. 顶出活塞退回： 43液换向阀 17左位工作 进 油路：主泵 1电液换向阀 7的 - 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 I. 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， 3电，电液换向阀 17 右位工作， 6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 - 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 八、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/ 齿轮泵 18L/ 电动机 4 滤油器 245L/ 5 先导式溢流阀 227L/ 溢流阀 18L/ 电液换向阀 227L/4 单向阀 227L/ 压力继电器 0 外控内泄型顺序阀 227L/1 液控单向阀 376L/2 两位四通电磁换向阀 18L/43 液控单向阀 227L/4 顺序阀 227L/5 主液压缸 16 顶出液压缸 17 电液换向 阀 227L/48 节流阀 227L/9 两位两通电磁换向阀 227L/20 先导式溢流阀 227L/1 溢流阀 227L/、液压系统稳定性论证 （一） 主液压缸 压力损失的验算 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过的流量 q=10s。液压系统选用 虑最低工作温度 15，由手册查出此时油的运动粘度 v=s，油的密度 =900kg/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 2 3 0 01 0 1 3 33 由上可知，回 油路中的流动是层流。 （ 2）沿程压力损失 在回油路上，流速 232 则 压力损失为 0 1 8 110321 0 1 52 026422 （ 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 液控单向阀 250 168986 电液换向阀 *2 250 675943 若取集成块进油路压力损失为 30000油路压力损失为 50000回油路总的压力损失为 3 5 1 1 05 0 0 0 06 7 5 9 4 31 6 8 9 8 64 0 1 8 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过的流量进油路 10s，回油路 10s。液压系统选用 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=s，油的密度 =900kg/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 2 3 0 03 3 3 331 回油路中液流的雷诺数为 332 由上可知，进回 油路中的流动是层流。 （ 2）沿程压力损失 在进油路上，流速 232 则压力损失为 328410323342 22 在回油路上，流速 232 则压力损失为 13210322042 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 80 182883 电液换向阀 250 337973 顺序阀 50 256133 若取集成块进油路压力损失为 30000油路压力损失为 50000进油路总的压力损失为 6 41 4030 00 033 79 7318 28 8313 28 41 回 油路总的压力损失为 9 0 21 150 0 0025 6 13 333 7 97 333 7 97 381 3 22 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过的流量进油路 10s。液压系统选用 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=s，油的密度 =900kg/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 2 3 0 01 0 1 3 331 由上可知，进 油路中的流动是层流。 （ 2）沿程压力损失 在进油路上，流速 232 则压力损失为 0181103210152 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 250 168986 电液换向阀 250 337973 若取集成块进油路压力损失为 30000油路 压力损失为 50000进油路总的压力损失为 7 7 14 030 0 0033 7 97 316 8 98 640 1 811 （二 ） 顶出液压缸压力损失验算 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过的流量进油路 10s，回油路 10s。液压系统选用 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=s，油的密度 =900kg/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 2 3 0 04 1 3 331 回油路中液流的雷诺数为 2 3 0 01 5 3 332 由上可知，进回油路中的流动是层流。 （ 2）沿程压力损失 在进油路上，流速 232 则压力损失为 6 4 5 310324162 22 在回油路上，流速 232 则压力损 失为 0 0 910321512 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 电液换向阀 250 56791/7486 若取集成块进油路压力损失为 30000油路压力损失为 50000进油路总的压力损失为 60035300005679156791164531 回油路总的压力损失为 3 49 550 00 0748660092 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过的流量进油路 10s，回油路 10s。液压系统选用 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=s，油的密度 =900kg/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 331 回油路中液流的雷诺数为 2 3 0 3 332 由上可知，进回油路中的流动是层流。 （ 2）沿程压力损失 在进油路上，流速 232 则压力损失为 4 8 710322382 22 在回油路上，流速 232 则压力损失为 6 3 0 910326 6 62 026422 （ 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 电液换向阀 250 54/ 18662/145154 若取集成块进油路压力损失为 30000油路压力损失为 50000进油路总的压力损失为 6 8 1130 0 0018 6 6218 6 6294 8 71 回油路总的压力损失为 2146350000145154263092 从以上验算结果可以看出，各种工况下的实际压力损失都能满足要求，说明液压系统的油 路结构、元件的参数是合理的，满足要求。 （三）液压系统
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