校正压装液压机的液压系统设计资料

1、液压与气压课程设计说明书护沪专宇波理工学晓Ningbo Institute of Technology, Zhejiang University课程名称：液压与气压课程设计题目名称： 校正压装液压机的液压系统设计班 级：机制091班姓名：学 号：指导教师：目录1.1.1 设计任务 -2 -2.1.1 负载分析和速度分析 -2 -2.11 负载分析 -2 -2.12 速度分析 -2 -3.1.1 确定液压缸主要参数 -3 -4.1.1 拟定液压系统图 -5 -4.11 选择基本回路 -5 -4.12 液压回路选择设计 -6 -4.13 工作原理： -7 -5.1.1 液压元件的选择 -7 -5.

2、11 液压泵的参数计算 -7 -5.12 选择电机 -8 -6.1.1 辅件元件的选择 -9 -6.11 辅助元件的规格 -9 -6.12 过滤器的选择 -10 -7.1.1 油管的选择 -10 -8.1.1 油箱的设计 -11 -8.11 油箱长宽高的确定 -11 -8.12 各种油管的尺寸 -12 -9.1.1 验算液压系统性能 -13 -9.11 压力损失的验算及泵压力的调整 -13 -9.12 液压系统的发热和温升验算 -15 -1.1.1设计任务设计一台校正压装液压机的液压系统。要求工作循环是快速下行T慢速加压T快速返回T停止。压装工作速度不超过5mmZs，快速下行速度应为工作速度的

3、810倍，工件压力不小于10KN。2.1.1负载分析和速度分析2.11 负载分析已知工作负载Fw=10000No惯性负载Fa=900N，摩擦阻力Ff=900N.取液压缸机械效率 m=0.9,则液压缸工作阶段的负载值如表 2-1:工况计算公式缸的负载f/N启动加速F = （ Ff+ Fa）/J2000快速下行F= FfPm1000慢速加压F= （Ff 士 Fw）/J12111快速返回F= F/m1000（表 2-1）2.12 速度分析已知工作速度即工进速度为最大 5mm/s,快进快退速度为工进速度的8-10倍。即40-50mm/s.按上述分析可绘制出负载循环图和速度循环图：r启动快速下降快速上升

4、4进制动（负载循环图）弓动快速下降曹迪1工逬动1 一 111 1快連上齐（速度循环图）3.1.1确定液压缸主要参数初选液压缸的工作压力由最大负载值查表9-3，取液压缸工作压力为2Mpa 计算液压缸结构参数为使液压缸快进和快退速度相等，选用单出杆活塞缸差动连接的方式实现快进,设液压缸两有效面积为 A1和A 2，且A1 =2A 2即d=0.707D.为防止钻通时发生前冲现象，液压缸回油腔背压选择P2取0.6MPa, 而液压缸快退时背压取0.5 MpaPIP2由工进工况下液压缸的平衡力平衡方程P1A1=P2A2 +F,由此可得Ai=F/( Pi -0.5 P2 )=71.89cm2 ( Ai取 72

5、 cm2)液压缸内径D就为D=J?=9.57cm 圆整为 10cm由 d=0.707D，圆整 d=8cm工进时采用调速阀调速，其最小稳定流量qmin=0.05L/mi n液压缸实际所需流量计算：工进时所需流量：Q1 = =72/100x0.05x60/0.9=2.4L/mi nnmA1V快速空程时所需流量：Q2= -=72/100x0.05x60x10/0.9=24 L/min2訂m（表3-1 ）液压缸在工作循环各阶段的压力，流量和功率值工况计算公式负载F（KN）回油腔压力P2输入流量进油腔压力P1输入功 率PFP =+ A? ( p2 - p1 )P1A1 A2差动 快进q1 =(A 1-A

6、 2 ) v 11000P2 = P1+0.510.80.810.146P=PZ1pF + A2 p21八工进Aq1=A 1V1121110.62.161.980.071p= P1 q1pF + Ap 1=A2快退q1=A 2 v110000.510.81.280.230p= P1 q14.1.1拟定液压系统图4.11 选择基本回路（1）调速回路 因为液压系统功率较小，且只有正值负载，所以选用进油节流调速回路。为有好的低速平稳性和速度负载特性，可选用调速阀调速，并在液压缸回路上设置背压。（2）泵供油回路 由于工进速度和快速运动速度相差悬殊，所以采用双泵供油。（3） 速度换接回路和快速回路由于工

7、进速度和快速运动速度相差悬殊，为了 换接平稳，选用行程阀控制的换接回路。快速运动通过差动回路来实现。（4）换向回路 为了换向平稳，选用电液换向阀。为实现液压缸中位停止和差 动连接，采用三位五通阀。（5）压力控制回路 采用换向阀式低压卸荷回路，减少了能耗，结构也比较简 单。4.12 液压回路选择设计对选定的基本回路合成时，有必要进行整理，修改和归并。(1) 防止工作进给时进油路和回油路相通，并须接入单向阀。(2) 要实现差动快进，必须在回油路上设置液控顺序阀，以防止油液流 回油箱。合并后完整的液压系统工作原理图如图4-1：（图 4-1）4.13 工作原理:1、快速下行按下起动按钮，电磁铁1Y通电

8、，这时的油路为：双联叶片泵1单向阀2三位五通电磁阀3左位一二位二通电磁阀4右位一 压力继电器6液压缸上腔液压缸下腔的回油路液压缸下腔一三位五通电磁阀3左位一单向阀7二位二通电磁阀4右位一 压力继电器6液压缸上腔2、慢速加压油路分析：当上腔快速下降到一定的时候，压力继电器 6发出信号，使二位 二通电磁阀4的电磁铁3Y得电，换右位。液压油由调速阀 5流入液压缸上 腔，流速受调速阀限制，进入工进阶段工作。3、快速返回液压缸下腔的供油的油路：双联叶片泵1单向阀2三位五通电磁阀3右位一一液压缸下腔液压缸上腔的回油油路：液压缸上腔一一二位二通电磁阀4右位一一三位五通电磁阀3右位一一单向 阀13副油箱表4-

9、1电磁铁动作顺序表1Y2Y3Y快进+一一工进+一+快退一+一停止一一一5.1.1液压元件的选择5.11 液压泵的参数计算由前面可知，液压缸在整个工作循环中的最大工作压力 1.98MPa,本系统采用调 速阀进油节流调速，选取进油管道压力损失为0.6MPa。由于采用压力继电器，溢流阀的调整压力一般应比系统最高压力大0.5MPa,故泵的最高压力为Pp1=( 1.98+0.6+0.5)MPa=3.08MPa这是小流量泵的最高工作压力(稳态)，即溢流阀的调整工作压力。液压泵的公称工作压力Pr为Pr=1.25 Pp =1.25X 3.08MPa=3.85MPa大流量泵只在快速时向液压缸输油，由压力图可知，

10、液压缸快退时的工作压力 比快进时大，这时压力油不通过调速阀，进油路比较简单，但流经管道和阀的油 流量较大。取进油路压力损失为 0.5MPa，故快退时泵的工作压力为Pp?= (1.28+0.5) MPa=1.78MPa这是大流量泵的最高工作压力。由表3-1可知，工进时所需流量最小是2.16L/min，设溢流阀最小溢流量为2.5L/min , 则小泵的流量按式 （8-16） 应为qpi .（ 1.1 x2.16 +25）L/ min=5.94 L/ min，快进快退时液压缸所需的最大流量是10.8L/min，则泵的总流量为qp .（ 11x10.8） L/ min=11.88L/min。即大流量泵

11、的流量 qp2 -qp-qp1= （ 1188-5.94） L/ min=5.94 L/min 。根据上面计算的压力和流量，查产品样本，选用YB-6/9型的双联叶片泵，该泵额定压力7MPa额定转速1000r/min。5.12 选择电机系统为双泵供油系统，其中小泵 1的流量qp1= （6x10-3/60） m3 /s=0.1x103m3/s , 大泵流量qp1= （9x10-3/60） m3/s=0.15x10-3m3/s。差动快进，快退时两个泵同时 向系统供油，工进时，小泵向系统供油，大泵卸载。下面分别计算三个阶段所需 的电动机功率P。1、差动快进差动快进时，大泵2的出口压力油经单向阀10后与

12、小泵1汇合，然后经单向 阀2,三位五通阀3,二位二通阀4进入液压缸大腔，大腔的压力 p1=pj=8.1x105Pa,查样本可知，小泵的出口压力损失|_P1=4.5x105Pa，大泵出口到小泵出口的压力损失L p2=1.5x105Pa。于是计算可得小泵的出口压力Pp1=12.6x105Pa （总效率 1 =0.5），大口出口压力Pp2 = 14.1x105Pa （总效率 2=0.5）。电动机功率厂 Pp1q1 Pp2q2/12.6x105x0.1x103 14.1 x105x0.15x103 x m “P= m + my（+）W=675W112050.52、工进考虑到调速阀所需最小压力差Lp1=

13、5x105Pa。压力继电器可靠动作需要压力差Lp2=5x105Pa。因此工进时小泵的出 口压力 Pp1=p1+Lp1+_p2=29.8x105Pa而大泵的卸载压力取Pp2=2x105Pa（小泵的总效率i =0565，大泵的总效率2=0.3 ）。电动机功率P2=Ppq 十 Pp?q2r29.8x105x0.1x10-305652x105x0.15x10-3十0.3W =628W-18 -3、快退类似差动快进分析知：小泵的出口压力p1=17.3x105Pa（总效率1=0.5 ）;大泵出口压力 Pp2=18.8x105Pa （总效率 2=0.51）。电动机功率Pg1 十 Pp?q2 =5q17.3x

14、10x0.1x10055q18.8x10x0.15x10十0.51W =899W综合比较，快退时所需功率最大。据此查样本选用丫90L-6异步电动机，电动 机功率1.1KW 额定转速910r/min。6.1.1辅件元件的选择6.11 辅助元件的规格根据液压泵的工作压力和通过阀的实际流量， 选择各种液压元件和辅助元件的规 格。表6-1液压元件及型号序 号元件名称最大通过流量/L min型号1双联叶片泵15YB-6/92单向阀15I-25B3三位五通电磁阀3035DY36BY4二位二通电磁阀3022EF3-E10B5调速阀0.32Q-10B6压力继电器D50518D7单向阀16I-25B8背压阀60

15、28.8 106 : 3 103 60mm = 14.27 mm，取标准值 15mm因此与液压缸相连的两根油管可以按照标准选用公称通径为20和15的无缝钢管或高压软管。如果液压缸采用缸筒固定式，则两根连接管采用无缝钢管连接 在液压缸缸筒上即可。如果液压缸采用活塞杆固定式，则与液压缸相连的两根油 管可以采用无缝钢管连接在液压缸活塞杆上或采用高压软管连接在缸筒上。8.1.1油箱的设计8.11 油箱长宽高的确定油箱的主要用途是贮存油液，同时也起到散热的作用，参考相关文献及设计资料， 油箱的设计可先根据液压泵的额定流量按照经验计算方法计算油箱的体积，然后再根据散热要求对油箱的容积进行校核。油箱中能够容

16、纳的油液容积按 JB/T79381999标准估算，取.=7时，求得其容 积为V = q = 7 14.4L =100.8LP按JB/T79381999规定，取标准值 V=150L。V = V容量二型 /87.5L = 0.1875m3 依据0.8 0.8如果取油箱内长|1、宽W1、高h1比例为3： 2： 1，可得长为：h=945mm，宽 W|=630mm，高为 h=315mm。对于分离式油箱采用普通钢板焊接即可，钢板的厚度分别为：油箱箱壁厚 3mm,箱底厚度5mm,因为箱盖上需要安装其他液压元件，因此箱盖厚度取为 10m m。为了易于散热和便于对油箱进行搬移及维护保养，取箱底离地的距离为 16

17、0mm。因此，油箱基体的总长总宽总高为：长为：l = h 十 2t = (945 中 2 x 3)mm = 951mm宽为.w = w + 2t = 630 + 2 汉 3mm = 636mmh = (10 + h + 5 + 160)mm =(10 + 315 + 5 + 160)mm = 490mm 高为：1为了更好的清洗油箱，取油箱底面倾斜角度为 .5。8.12 各种油管的尺寸油箱上回油管直径可根据前述液压缸进、出油管直径进行选取，上述油管的最大内径为20mm，外径取为28mm。泄漏油管的尺寸远小于回油管尺寸，可按照各 顺序阀或液压泵等元件上泄漏油口的尺寸进行选取。油箱上吸油管的尺寸可根

18、据液压泵流量和管中允许的最大流速进行计算。qpq泵入-v二144 =16L/min0.9d16 10-3- : 1 60取吸油管中油液的流速为1m/s。可得:-18.4mm液压泵的吸油管径应尽可能选择较大的尺寸，以防止液压泵内气穴的发生因此根据上述数据，按照标准取公称直径为 d=32mm,外径为42mm。9.1.1验算液压系统性能9.11 压力损失的验算及泵压力的调整已知：快退时进油管和回油管长度均为1= 1.8 m,油管直径d=15x10-3m,通过的流量 为进油 路qM/L/min二0.24x10 -3m3/s, 回 油 路q2=28.8L/min=0.48x10 -3m3/s。液压系统选

19、用N32号液压油，考虑最低工作温度 为15C,由手册查出此时油的运动粘度v=1.5st=1.5 cm 2/s,油的密度为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按式（9-30）经单位换算为(9-30)vd 4 1.2732q4Re= x10 =x10式中vdVdv平均流速(m/s)油管内径(mV 油的运动粘度（cm2/s）q 通过的流量（m3/s）则进油路中液流的雷诺数为Re1=1.2732x0.24x10-315x10-3x1.5x104136 2300则回油路中液流的雷诺数为Re2=1.2732x0.48x10-3315x10- x1.5x104：27

20、2 2300由上可知，进回油路中的流动都是层流2. 沿程压力损失Lp,由式（9-37）可算出进油路和回油路的压力损失2、Up.=(9-37)6 4 I p vRe d 2在进油路上，流速v=4q1d2-34x0.24x103.14x152x10-6m/s : 1.36m/sPa=O.47x10Pa64 l pv2 _64x1.8x900x1.362Rd136x15x10-3x2在回油路上，流速为进油路流速的两倍即v=2.72m/s,贝U压力损失为64x1.8x900x2.72272x15x10-3x2Pa ： 0.94x105Pa3. 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

21、和集成 块内油路的压力损失，通过各阀的局部压力损失按式(9-39)计算，结果列 于表9-1。表9-1阀类元件局部压力损失元件名称额定流量qn / L min-1实际通过的流量 q / L min-1额定压力损失|_Pn(x105Pa)实际压力损失Lp/(x105Pa)单向阀22514.420.82三位五通电磁阀36314.4/28.840.26/1.03二位二通电磁 阀6328.841.03单向阀251220.46注：快退时经过三位五通阀的两油道流量不同，压力损失也不同若取集成块进油路的压力损失L Pj1=O.3x105Pa，回油路压力损失为l_Pj2=0.5x105Pa,则进油路和回油路总的压力损失为|_|p d + Y | p pj1= (0.47+0.82+0.26+0.46+0.3) x15Pa=2.31x10 5PaLp2二 _p.2+p +_pj2二(0.94+1.03+1.03+ 0.5)x105Pa=3.5x105Pa查表1知快退时液压缸负载F=1000N ;贝9快退时液压缸的工作压力为p1= (F+、UP2A) /A2= ( 1000+3.5x105x72x10-4) /36x10-4