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jx024 万能 液压机 系统 设计 ya32 kn a0

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【JX024】四柱万能液压机系统设计[YA32-1000KN型]【2A0】,jx024,万能,液压机,系统,设计,ya32,kn,a0

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1 目 录 摘要 . 第一章 设计课题及主要技术参数、工作原理 计课题 .计参数 .二章 工况分析 .制液压缸速度循环图 、 负载图 .数 .三章 确定液压缸参数 7 第四章 液压元、辅件的选择 .压元件的选择 压辅件的选择 .五章 液压系统主要性能验算 .统压力损失计算 . .2 统效率计算 统发热与升温计算 计 心得 . .考文献 . 19 3 第一章 设计课题及主要技术参数、工作原理 设计一台 四柱 万 能液压机，设该四柱万能液压机下行移动部件重 G=1 吨，下行行程 液压系统图如下 1、 主液压泵（恒功率输出液压泵）， 2、齿轮泵， 3、电机， 4、滤油器， 5、 7、 8、22、 25、溢流阀， 6、 18、 24、电磁换向阀， 9、 21、电液压换向阀， 10、压力继电器， 11、单向阀， 12、电接触压力表， 13、 19、液控单向阀， 14、液动换向阀， 15、顺序阀， 16上液压缸， 17、顺序阀， 20、下液压缸， 23 节流器， 26、 4 行程开关 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 9的 电液换向阀 21的 T B、液压缸 16 活塞快速下行 ： 25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 回油路：液压缸 16下腔 电液换向阀 9电液换向阀 21的 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 6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 2 5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（大气压油 吸入阀 13 上液压缸 16上腔 ）吸油路。 进油路：主泵（恒功率输出） 电液换向阀 9 单向阀 11 液压缸 16上腔 回油路： 液压缸 16下腔 顺序阀 17电液换向阀 9电液换向阀 21的 T D、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， 2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，推动液动换向阀 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 2力系统又会再次向液压缸 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 电液换向阀 21 的 K 型中位 T， 主泵卸荷 。 E、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， 12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 电液压换向阀 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通油箱的通道，只能先打开吸入阀 13的卸荷阀（或叫卸荷阀的卸荷口），实现液压缸 16 上腔（只有极小部分油液经卸荷阀口回油箱）先卸荷，后通油箱的顺序动作，此时： 主泵 1大部分油液 电液压换向阀 9外控顺序阀 15 T F、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，外控制顺序阀 15 关闭，切断主泵 1 大部分油液 电液换向阀 9外控顺序阀 15 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 回油路：液压缸 16 上腔 吸入阀 13 T G、顶出工件 ： 液压缸 16活塞快速上行到位，碰行程开关 11液换向阀 9复位， 4液换向阀 21右位工作 进油路：主泵 1 电液换向阀 9的 电液换向阀 21 液压缸 20下腔 5 回油路：液压缸 20 上腔 电液换向阀 21 T H、顶出活塞退回 ： 34液换向阀 21左位工作 进油路：主泵 1 电液换向阀 9的 电液换向阀 21 液压缸 20有杆腔 回油路：液压缸 20 无杆腔 电液换向阀 21 T K、压边浮动拉伸 ： 薄板拉伸时，要求顶出液压缸 20无杆腔保持一定的压力，以便液压缸 20活塞能随液压缸 16 活塞驱动动模一同下行对薄板进行拉伸， 4电，电液压换向阀 21右位工作， 6磁阀 24工作，溢流阀 25调节液压缸 20无杆腔油垫工作压力。 进油路：主泵 1 电液换向阀 9的 电液换向阀 21 液压缸 20无杆腔 吸油路：大气压油 电液 压换向阀 21 填补液压缸 20有杆腔的负压空腔 液压系统最高压力 P=32一般选用 P=20液压缸公称吨位 1000液压缸用于冲压的压制力与回程力之比值为 5塑料制品的压制力与回程力之比为 2%， 顶出缸公称顶出力取主缸公称吨位的五分之一 顶出缸回程力为主液压缸公称吨位的十五分之一 主液压缸 快速空行程 V=100mm/s 工作行程 V=10mm/s 回程 V=80mm/s 顶出液压缸 顶出行程 V=80mm/s 回程 V=120mm/s 设计要求： 设计选择组成该液压系统的基本液压回路并说明液压系统的工作原理，设计计算选择液压元件，进行液压系统稳定性校核，绘液压系统图及液压集成回路图，设计液压装置和液压集成块，编写液压系 6 统设计说明书。 第二章 工况分析 负载图 1、选取参数 取动摩擦系数 静摩擦系数 缸 = V 快 =100mm/s ， V 工 =10mm/s，令起动时间不超过 选取工作压力 F=25000N(按负载 20000算得 ) 选 取 P=20 取 5、计算摩擦力 静摩擦力 800 960N 动摩擦力 800 80N 7 3、确定液压缸的推力 启动推力 F 启 = 缸 =1960 178N,取整为 2180N 加速推力 F 加 =（ 4） / 缸 =1644N，取整为 1640N 快进推力 F 快 = 缸 =980 089,取整为 1090N 工进推力 F 工 =（ 3） / 缸 =39978N，取整为 40000N 第三章 确定液压缸参数 1、初选液压缸工作压力 按照液压缸工作时的作用力 F 工 参考课本 270 页表 9 1，初定工作压力 0 25取 5用 =动液压缸 . 2、计算液压缸结构尺寸 主缸的内径 主根据 2348 1993，取标准值 D 主 =250活塞杆直径 主缸 回主根据 2348 1993，取标准值 30主则有液压缸各部分面积如下： 8 22221 3A 2222 4150 4 22312 760 0 7 6.0 3 主缸的压制力 1025 61 压制 4 实际回程 R 主回 = 20 =190000N=190 顶出缸的内径 020044 6 3 顶顶 根据 2348 1993，取标准值 10顶 322 顶顶顶m 根据 2348 1993，取标准值 0顶 6 顶出缸的面积 22221 顶 22223 顶 22312 顶顶顶 顶出缸的顶出力 1 顶顶出 7 顶出缸 的回程力 9 R 顶回 = 2顶26 2 0 0 00 0 3 8 缸的工作压力和回程工作压力： 61020 顶出P 顶顶回顶回 9 液压缸运动中供油量 （ 1） 快速空行 m i n/ 211 进快 m i n/ 212 回快 （ 2） 工作进程进出油量 m i n/21 进工m i n/22 回工 (3) 主缸回程 m i n/32 进回 m i n/ 9 31 回出 （ 4） 顶出缸进排油量 顶出行程 m i n/41 顶进顶 224 0 . 0 0 3 1 0 . 0 8 / 6 0 0 . 3 1 0 . 8 6 0 1 4 . 8 8 / m i v m m s s L 顶回 顶 顶出缸退回 m i n/42 顶回顶 10 第四章 液压元、辅件的选择 m i n/ 211 进快 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。 设计的液压系统最高工作压力 1025 主液压缸工作行程，主液压缸的无杆腔进油量为： m i n/21 进工 m i n/32 进回 压缸顶出行程的无杆腔进油量为： m i n/41 进顶 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（ 1025 ）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160然在 107 只有 156L/主液压缸活塞返回速度有所降低，在工作压力为1025 时，流量降低 40%,仍可获 101L/流量，基本满足主液压缸工作回程 足工进流量 进给设计要求。由于选用电液比例控制，获节能高效效益。 主液压缸的压制与顶出 液压缸的顶出工作压力均为 P=20 106液压缸回程工作压力为 P=106压缸退回行程工作压力 106压系统允许短期过载，因此，快速进退选 P=06Pa,q=156L/工进选 P=106Pa,q=101L/压泵的容积效率 v=械效率 m=种工况电机驱动功率为： 6 快 11 6 工 P 工 P 快 电动机允许短期过载，选取 37250设定工作压力在 （ 25 106选取 55280 液压缸的压制 工作压力为 P=压缸回程工作压力为 P=速进退选 P=106Pa,q=250L/工进选 P=106Pa,q=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 （按等值功率计算： 222432142322212 快退终压初压恒速等值 额定功率m 电动机过载系数 直流电动机 K=考虑到网络电压波动，一般取 K= 取 a x 额定功率选取液压泵 的驱动电机，首先应考虑等值功率和运动循环动作阶段的最大功率。本课题运动循环动最大功率是终压功率 持续 时间只有 2秒钟时间，不在电动机允许的短期过载范围内，不能按等值功率计值的短期过载处理，也不能按运动循环选取 250能按短折算系数为 短期过载设计，选取 45 查手册选取 其额定功率为 37 件的选择 1、根据系统 的工作压力和通过各元、辅件的实际流量，选择的元、辅件的规格如下表所示。 12 序号 元 件 名 称 实际流量 规格 备注 1 斜盘式轴向柱塞泵 160L/602 齿轮泵 10L/5 电动机 4 滤油器 250L/U 250 180F 5 电液比例溢流阀 160L/6 直动式溢流阀 10L/7 三位四通电液换向阀 160L/48 单向阀 160L/9 电接触压力表 0E 10 外控顺序阀 160L/411 液控单向阀 600L/制 12 二位三通电磁换向阀 10L/313 液控单向阀 160L/14 内控外泄式顺序阀 160L/415 主液压缸 外购 16 顶出液压缸 外购 17 三位四通 电液换向 160L/4 13 阀 18 阻尼器 25L/制 19 二位二通电磁换向阀 25L/220 先导式溢流阀 160L/21 直动式溢流阀 25L/ 22 行程开关 购 3个 2、油箱容量：按经验公式计算油箱容量 上油箱容积： 2006002 上下油箱容积： 6 0 01 6 01010 下液压缸流量表 动 作 顺 序 流进 L/出 L/液 压缸 快速下行 160+694=754 作行程 101 程 160 出 液压缸 顶出行程 101 14 退回行程 160 五章 液压系统主要性能验算 管道直径按选定元件的接口尺寸确定为 d=20、回油管长度都定为 L=2m,油液的运动粘度取 4 ,油液的密度取33 /1088.0 。 1、判断流动状态 进、回油管路中所通过的流量以快退时回油量 q=最大，由雷诺数 4可知 3344 4 4 4 . 8 1 0R e 3 1 4 76 0 2 0 1 0 1 . 5 1 0 因为 2300,故各工况下的进、回油路中油液的流动状态为紊流。 2、计算系统压力损失 由于工进时，油路流量少，可忽略不计；以下只计算快进时的系统压力损失。 A、进油路中的压力损失 快进 时油液在管道中的流速为 32 2 204 4 7 5 4 1 0 4 0 . 2 /6 0 ( 2 1 0 )q 15 a、计算沿程压力损失 P= 2 2 5027 5 7 5 2 8 8 0 4 . 7 7 . 6 1 0R e 2 6 9 0 2 1 0 2l b、局部压力损失按经验公式计算 P= 0 c、阀类元件产生的局部压力损失 根据公式 2)(q，其中 额定压力损失，由手册查得电液 换向阀 9、 21 单向阀 11、行程阀 26 的额定压力损失均为 ， q 为实际流量， 标准流量。 2 2 2558 7 7 5 4 02 1 0 3 . 4 1 01 0 0 1 0 0 6 3v P 进 = P+ 5( 7 . 6 0 . 7 6 0 . 3 4 ) 1 0 8 . 7 1 0 B、回油路中的压力损失 回油路中油液的流速为 32 2 2004 4 2 7 1 . 2 1 0 1 4 /6 0 ( 2 1 0 )q 回油路的雷诺数为 3344 4 2 7 1 . 2 1 0R e 4 5 02 1 0 1 . 5 1 0V d qv d v 沿程压力损失为 P= 2 527 5 2 8 8 0 2 3 . 7 1 04 5 0 2 1 0 2 局部压力损失为 P 沿 = 0 16 阀类元件损失为 P 阀 = 22557 5 4 02 1 0 5 . 3 1 01 0 0 6 3 P 回 = P+ P 阀 = 55( 3 . 7 0 . 3 7 5 . 3 ) 1 0 9 . 3 7 1 0 C、快进的总的压力损失 P 总 = P 进 + P 回12553 6 . 4( 8 . 7 9 . 3 7 ) 1 0 1 8 . 3 1 0101 P 总 小于工进压力损失设定值 力损失校验合格。 在一个工作循环周期中，工进时间最长，因此，用工进时的效率来代表整个循环的效率。 1、计算回路效率 按公式221111来计算，其中 1p 和 1q 液压缸的工作压力和流量； 1 每个液压泵的工作压力和流量； 大流量泵的工作压力就该泵通过顺序阀 17 卸荷时产生的压力损失，因此它的的值为1 0 0 . 5 4 1 095 工进时，液压缸回油腔的压力为 油腔的压力为 6 5212 1 0 0 0 0 4 5 1 0 4 . 7 3 1 095F p A 小流量泵在工进时的工作压力，等于液压缸工作腔压力加上进油路上的压力损失，即 255( 4 . 7 3 5 ) 1 0 9 . 7 3 1 0 则回路效率为 17 5333554 . 7 3 1 0 1 0 1 1 0 0 . 3 54 0 1 0 6 1 0( 0 . 5 4 1 0 ) ( 9 . 7 3 1 0 )6 0 6 0c 2、计算系统效率 取双联叶片泵的总效率 泵 =压缸的总效率 缸 =系统效率 为 = 泵 缸 c=系统发热计算和系统效率计算同样原因，也只考虑工进阶段。 工进时，液压泵的输入功率为 P 入 5 3 5 31 1 2 2 0 . 5 4 1 0 4 5 1 0 4 . 7 3 1 0 6 1 0 1210 . 7 6 0p p p q p q W 此时，系统所产生的热流量为 Q= P 入 （ 1 =121 （ =统中的油液温升为 33229 4 . 3 8 2 . 2 80 . 0 6 5 0 . 0 6 5 1 5 2 7 6 其中传热系数 K=15W/（）。本系统温升很小，符 合要求 18 设计 心得 我们的设计课题虽然牵涉的知识面相对较窄，但是我们的设计液压控制系统 还 是采用 近两年比较兴新 液压阀进行设计，所以设计起来不是很简单，但在 黄 教授的指导和同学的帮助下完成了设计。这也是我们在毕业这一段时间里重新的温习和巩固以前所学的东西，其体会有以下几点： 1） 通过设计使所学的液压传动以及相关知识得到了进一步的巩固，加深和扩展，同时也学会了一些怎样将理论知识运用于生产实际的方法。 2） 在设计实践中学习和掌握了通用液压元件的选用，各类阀体的用途、组合方法和设计技能。 3） 在这次的设计中不仅 仅是液压方面的知识，对计算机会图等各方面的知识、运用于熟悉设计资料以及进行经验估算等放面进行一次调练，同时，通过设计培养了分析和解决生产实际问题的能力。 4） 通过这次设计使我感到自己掌握的知识和我在生产实践中的距离，在今后的工作中依然得继续学习。 19 参考 文献 1、液压系统设计简明手册，杨培元、朱福元主编，机械工业出版社。 2、液压传动系统第三版，官忠范主编，机械工业出版社。 3、液压传动设计手册，煤炭工业部、煤炭科学研究院上海研究所主编，上海科学技术出版社。 4、袖珍液压气动手册第二版， 刘新德主编，机械工业出版社。 5、液压传动课程设计指导书，高等工程专科学校机制及液压教学研究会液压组主编。 6、液压传动与气压传动第二版，何存兴、张铁华主编，华中科技大学出版社。 7、金属钻削机床液压传动，章宏甲主编，江苏科学技术出版社。 8、工程机械液压与液力传动，李芳民主编，人民交通出版社。 9、新编液压工程手册，雷天觉主编，北京理工大学出版社。 10、液压系统设计图集，周士昌主编，机械工业