液压与汽压传动课程设计说明书详解

1、湖南工学院液压与汽压传动课程设计说明书题 目 ya32-3150型四柱万酢液压机液压系统设计机械制造与自动化 专业 级班姓 名 学号指导老师 职称课程设计评语:课程设计答辩负责人签字: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、设计课题1.设计内容.5吨,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下行行程1.2m t.5m。2.设计要求：(1)确定液压缸的主

2、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=32mpa在本系统中选用 p=25mpa主液压缸公称吨位 3150kn;2%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取 800kn (r 回)顶出缸公称顶出力取主缸公称吨位的五分之一，取650kn (r顶)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/s1工作行程v=10mm/s2回程v=50mm/s3顶出液压缸顶出行程v=50mm/

3、s4回程v=80mm/s5三、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:d主4m3150m1033.14 25 106=0.4006m = 400.6mm根据gb/t2346-1993 ,取标准值 d主=400mmb. 主液压缸活塞杆径 d:d主4 800 1033.14 25 106=0.2536m = 253.6mm根据gb/t2346-1993 ,取标准值d主=250mmc.主液压缸有效面积：（其中ai为无杆腔面积， a为有杆腔面积）22二 d24002 3.142.、ai =125600mm（d 王）44_ 2242_2a 二(d -d )3.14 (400

4、-250 )a2 =76537.5mm2(d 主)d. 主液压缸实际压制力和回程力 ：r压制=pa =25父106 m0.1256 = 3.14m106ne. 主液压缸的工作力（1）主液压缸的平衡压力p平衡g _ 1.5 103 9.8a2 0.07654= 1.96 1 05 pa（2）主液压缸工进工作压力ra 衡 a2_年2 =25.12mpaa1a1(3)液压缸回程压力r回程=800 1030.07654= 10.45mpa（r回）2. 顶出液压缸a. 顶出液压缸内径(r顶)c4r顶4 650 103d 顶=j=j= 0.18199m = 181.99mmp 中 3.14x25x106根

5、据gb/t2346-1993,取标准值 d顶二200mmb. 顶出液压缸活塞杆径24r顶24 210 103d 顶=/d 顶=1.0.2z- =0.1711m=171.1mm （r顶） 加 3.1425106根据 gb/t2346-1993,取标准 d 顶=160mmc. 顶出液压缸有效面积（其中为为无杆腔面积，a4为有杆腔面积）_ 2一一 2a 23.14 2002a3 = = = 31400mma4二(d2 -d2)43.14 (2002 -1602)42=11304mmd. 顶出液压缸的实际顶出力和回程力r顶出=pa3 =25 乂 106 m 0.0314 = 7.85m104n(p)e

6、. 顶出压缸的工作力p项出=25mpap顶回=巴巴=210父10 =i8.58mpa （r顶出） a40.0113四、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：3.q快进=ai = 125600m 50 = 628000mm / sq快回=a2u1 = 76537.5 m 50= 3826875mm3/sb. 主液压缸工作行程的进出油量：3.q工进=a1u2 =125600m 10 = 1256000mm /sq 工回=a2u2 =76537.5x10 = 765375mm3/sc. 主液压缸回程进出油量：3.q回进=a2% = 76537.5m50

7、 = 3826875mm /sq回出=a1u3 =125600m 50 = 6280000mm3/s2.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：3.q顶进=a3u4 =31400父50 = 1570000mm / sq 顶回=a4u4 =11304父50= 565200mm3/sb. 顶出液压缸退回行程的进出油量：3.q退进=a4 5 =11304 80 = 904320mm /sq退回=a3 5 =31400 80 = 2512000mm3/s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：3 .q快进=a1u1 = 125600m5

8、0 = 6280000mm /s = 376.8l/min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=25mpa主液压缸工作行程，主液压缸的无杆腔进油量为：3.q工进=au2 = 125600x 10 = 1256000mm /s = 75.36l/min主液压缸的有杆腔进油量为：q 回进=a2u3 =76537.5x50 = 3826875mm3/s =229.6l/min 顶出液压缸顶出行程的无杆腔进油量为：q 顶进=a3u4 =31400

9、 m 50 = 1570000mm3/s = 94.2l/min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。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

10、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 刀尸0.96,机 械效率ri m=0.95,两种工况电机驱动功率为：pq60 v m= 38.19kw10.45 106 200 10“60 0.96 0.95pq 25 106 75 36 10,pt二一q 5 0_7536 二 34.43kw60 v m 60 0.96 0.95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

11、要性能参数如下：额定功率45kw ,满载转速 980r/min。六、选取液压系统图1.液压系统图播 i 092.电磁铁动作表:动作顺序1ya2ya3ya4ya5ya6ya主 液 压 缸0快速卜行+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：v上=3 227 =671l根据gb2876-81标准，取其标准值 630l。下油箱容积：v下=7 227 =1589l根据gb2876-81标准，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m型中位-电液换向阀17的k型中位- 油箱b.液

12、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：主泵什f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 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

13、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，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

14、7的m型中位-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，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

15、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h.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，3ya通电

16、，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/min5zkb7322齿轮泵18l/minbbxq3电动机y802-4三相异步电机4滤油器245l/minwu-25cx f5先导式溢流阀227l/mincg2v-8 fw6溢流阀18l/minyf-l10b7电液换向阀227l/m

17、in24 dy-b32h- z8单向阀227l/mindf-l32h29压力继电器ipd01-h6l-y10外控内泄型顺序阀227l/minxd4f-l32h11液控单向阀376l/mindfy-f50h212两位四通电磁换向阀18l/min24d-10h-tz13液控单向阀227l/mindfy-f32h214顺序阀227l/minxd2f-l32h15主液压缸16顶出液压缸17电液换向阀227l/min24 dy-b32h- z18节流阀227l/minldf-l32c19两位两通电磁换向阀227l/min22d-32b20先导式溢流阀227l/mincg2v-8 fw21溢流阀227l/

18、minyf-l32b九、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=32x 10-3m,通过的流量q=3.83 x10-3m3/s。液压系统选用 n32号液压油，考虑最低工作温度15c,由手册查出此时油的运动粘度v=1.5cm2/s,油的密度p =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410 =1015 ； 23001.2732 3.83 10 工re =332 101.5

19、由上可知，回油路中的流动是层流。(2)沿程压力损失eap入在回油路上，流速. = fq二 d4 3.83 1026 =4.76m/s3.14 3210_ _ 2_ 264l：64 2 900 4.76贝u压力损失为.: p = =- = 40181 pa2red 2 1015 32 10(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250229.82168986电液换向阀*2250229.84675943若取集成块进油路压力损失为30000pa,回油路压力损失为500

20、00pa,则回油路总的压力损失为，.：p =40181 168986 675943 50000 =935110pa2 .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=32x10-3m,通过的流量进油路q1二1.26x 10-3m3/s,回油路q2=0.77 x 10-3m3/s。液压系统选用n32号液压油，考虑最低工作温度15c,由手册查出此时油的运动粘度v=1.5cm2/s,油的密度p=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1.2732 1.26 10“32 104 1.5104 = 334 :二 23

21、00回油路中液流的雷诺数为re21.2732 0.77 10“32 104 1.5104 = 204 :二 2300由上可知，进回油路中的流动是层流。(2)沿程压力损失eap入在进油路上，流速：=_34q 4 1.26 102-2.6二 d 3.14 3210= 1.57m/s则压力损失为p2 red64 2 900 1.572m二13284pa2 334 32 10在回油路上，流速=4q4 0.77 1022_6 =0.96m/s二 d 3.14 3210(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

22、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,则进油路总的压则压力损失为2red_ 一_264 2 900 0.962 204 32 10，8 8132pa力损失为% ：p1 =13284 182883 337973 30000=564140pa回 油 路 总 的 压 力 损 失 为 p2 =8132 337973 337973 256133 50000 = 990211pa3 .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1

23、0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=32x10-3m,通过的流量进油路q=3.83x 10-3m3/s。液压系统选用 n32号液压油，考虑最低工作温度15c,由手册查出此时油的运动粘度v=1.5cm2/s,油的密度p=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3进油路中液流白雷诺数为re1 = 1.2732 3.83 10104 = 1015 ：二230032 101.5由上可知，进油路中的流动是层流。(2)沿程压力损失eap入34q 4 3.83 10在进油路上，流速 u=4 = = 4.76m/s二 d23.14 322

24、 10则压力损失为64l ： 22 red64 2 900 3.8322 1015 32 10”= 40181pa(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 p1 =40181 168986 337973 30000 = 577140pa(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

25、行程中，已知油管长度 l=2m,油管直径d=32x10-3m,通过的流 量进油路qi=1.57x 10-3m3/s,回油路q2=0.57 x 10-3m3/s。液压系统选用 n32号液压油， 考虑最低工作温度15c,由手册查出此时油的运动粘度v=1.5cm2/s,油的密度 p=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3进油路中液流白雷诺数为re11.2732 1.57 10104 =416 ： 230032 101.53回油路中液流的雷诺数为re2 = 1.2732 0.57 10104 =151 ：二230032 101.5由上可知，进回油路中的流动是层

26、流。(2)沿程压力损失eap入_ 34q 4 1 57 10在进油路上，流速二驾 =45、 =1.95m/s二 d23.14 322 10则压力损失为26412 red_ . 一264 2 900 1.952 416 32 10= 16453pa4q 4 0 57 10在回油路上，流速号=4 0.572 10 6 =0.71m/s二 d 3.14 3210则压力损失为= 6009 pa641? 2 _ 64 2 900 0.71232 red 2 151 32 10(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

27、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% .r =16453 56791 56791 30000=160035pa回油路总的压力损失为x p2 = 6009 7486 50000 = 63495pa2 .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=32x10-3m,通过的流量进油 路q1=0.9x10-3m3/s,回油路q2=2.51 x 10-3m3/s。液压系统选用 n32号液压油，考虑最低 工作温度15c

28、,由手册查出此时油的运动粘度v=1.5cm2/s,油的密度p =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白雷诺数为re1 = 1.2732 0；9 10104 = 238 :： 230032 10 1.5回油路中液流的雷诺数为re2 = 1.2732 2.51 10104 = 666 :：. 230032 10 与 1.5由上可知，进回油路中的流动是层流。(2)沿程压力损失eap入在进油路上，流速二二3；4 03221010-12m/s_22则压力损失为=9487 pa64h ：_ 64 2 900 1.12_ 32 red 2 238 32 10在回油路上,流速7 =34142；2；00一”则压力损失为641 ： 22 red64 2 900 3.12232 666 32 10= 26309pa(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25054/150.6418662/145154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“ p1 =9487 18662 1866