YA32-3150型四柱万能液压机液压系统设计(共20页)

1、攀攀 枝枝 花花 学学 院院学生课程设计说明书学生课程设计说明书题题 目：目： YA32-200YA32-200 四柱式万能液压机系统的设计四柱式万能液压机系统的设计 学生姓名：学生姓名： 田大烈田大烈 学学 号号：201010601161201010601161 所在院所在院(系系)： 机械工程学院机械工程学院 专专 业：业： 机械设计制造及自动化机械设计制造及自动化 班班 级：级： 1010 级机制级机制 4 4 班班 指指 导导 教教 师：师： 张勇张勇 职称：职称： 副教授副教授 2012 年 6 月 15 日攀枝花学院教务处制目录目录1 设计课题 .1 11.1 设计内容.11.2

2、设计要求.12 主要参数确定 .23 确定主液压缸、顶出液压缸结构尺寸 .33.1 主液压缸 .33.2 顶出液压缸 .44 液压缸运动中的供油量计算 .54.1 主液压缸的进出油量 .54.2 顶出液压缸退回行程的进出油量 .55 确定快速空程供油方式，液压泵规格，驱动电机功率 .65.1 液压系统快速空程供油方式 .65.2 选定液压泵的流量及规格 .65.3 液压泵的驱动功率及电动机的选择 .66 选取液压系统图 .76.1 液压系统图: .76.2 电磁铁动作表 .76.3 油箱容积 .77 液压系统工作油路分析 .88 计算和选取液压元件 .109 液压系统稳定性论证 .119.1

3、主液压缸压力损失的验算.119.2 顶出液压缸压力损失验算 .13设计总结 .17参考文献 .181 设计课题1.1 设计内容设计一台 YA32-3150KN 型四柱万能液压机，设该四柱万能液压机下行部件 G=1.5吨，下行行程 1.2m 1.5m。1.2 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（A3 图纸）(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）2 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；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

4、与回程力之比为 2%，取 800KN；顶出缸公称顶出力取主缸公称吨位的五分之一，取 650KN；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/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/s3 确定主液压缸、顶出液压缸结构尺寸3.1 主液压缸1 主液压缸内径 D：mmmPRD6 .4004006. 0102514. 31031504463主根据 GB/T2346-1993，取标准值 D 主=400mm2 主液压缸活塞杆径 d:mmmPRDd6 .2532536. 010251

5、4. 31080044 . 046322回主根据 GB/T2346-1993，取标准值 d 主=250mm3 主液压缸有效面积：（其中 A1 为无杆腔面积，A2 为有杆腔面积） 2221125600414. 34004mmDA 2222225 .765374)250400(14. 34)(mmdDA4 主液压缸实际压制力和回程力: NPAR6611014. 31256. 01025压制5 主液压缸的工作力: （1）主液压缸的平衡压力 PaAGP5321096. 107654. 08 . 9105 . 1平衡 （2）主液压缸工进工作压力 MPaAAPARP12.25121平衡压制工 （3）液压缸

6、回程压力 MPaARP45.1007654. 01080032回程回3.2 顶出液压缸1 顶出液压缸内径: mmmPRD99.18118199. 0102514. 3106504463顶顶 根据 GB/T2346-1993，取标准值 D 顶=200mm2 顶出液压缸活塞杆径 mmmPRDd1 .1711711. 0102514. 31021042 . 046322顶顶顶 根据 GB/T2346-1993，取标准 d 顶=160mm3 顶出液压缸有效面积（其中 A3 为无杆腔面积，A4 为有杆腔面积） 222331400420014. 34mmDA 222224113044)160200(14.

7、 34)(mmdDA4 顶出液压缸的实际顶出力和回程力 NPAR4631085. 70314. 01025顶出5 顶出压缸的工作力 MPaP25项出 MpaARP58.180113. 01021034顶回顶回4 液压缸运动中的供油量计算4.1 主液压缸的进出油量1 主液压缸空程快速下行的进出油量：smmAq/628000050125600311快进 smmAq/3826875505 .76537312快回2 主液压缸工作行程的进出油量： smmAq/125600010125600321工进 smmAq/765375105 .76537322工回3 主液压缸回程进出油量： smmAq/38268

8、75505 .76537332回进 smmAq/628000050125600331回出4.2 顶出液压缸退回行程的进出油量1 顶出液压缸顶出行程的进出油量： smmAq/15700005031400343顶进 smmAq/5652005011304344顶回2 顶出液压缸退回行程的进出油量： smmAq/9043208011304354退进 smmAq/25120008031400353退回5 确定快速空程供油方式，液压泵规格，驱动电机功率5.1 液压系统快速空程供油方式： min/8 .376/628000050125600311LsmmAq快进由于供油量大，不宜采用由液压泵供油方式，利用

9、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。5.2 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： min/36.75/125600010125600321LsmmAq工进主液压缸的有杆腔进油量为: min/6 .229/3826875505 .76537332LsmmAq回进顶出液压缸顶出行程的无杆腔进油量为： min/2 .94/15700005031400343LsmmAq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=25MPa）工件顶出后不需要高压。主液压缸

10、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。5.3 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

11、 P=25MPa，q=75.36L/min，液压泵的容积效率 v=0.96，机械效率 m=0.95，两种工况电机驱动功率为：KWPqPmv19.3895. 096. 060102001045.106036快KWPqPmv43.3495. 096. 0601036.7510256036工由以上数据，查机械设计手册，选取 Y280S-6 三相异步电动机驱动液压泵，该电动机主要性能参数如下：额定功率 45KW， 满载转速 980r/min。6 选取液压系统图6.1 液压系统图: :6.2 电磁铁动作表：动 作 顺 序1YA2YA3YA4YA5YA6YA快速下行+慢速加压+保 压卸压回程+主液压缸停

12、止顶 出+退 回+压 边+顶出缸浮动拉伸+6.3 油箱容积：上油箱容积： 根据 GB2876-81 标准，取其标准值LV6712273上630L。下油箱容积： 根据 GB2876-81 标准，取其标准值LV15892277下1600L。7 液压系统工作油路分析1 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2 液压缸 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（恒功率输出）-

13、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3 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-

14、电液换向阀 7- 电液换向阀 17 的K 型中位- 油箱4 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 7 的 M 型中位- 电液换向阀 17

15、 的 K 型中位- 油箱，主泵卸荷。5 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6 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

16、- 液压缸 15 下腔回油路：液压缸 15 上腔- 吸入阀 11- 油箱7 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8 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9 压边浮动拉伸：薄板

17、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，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 8 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/mi

18、nBBXQ3电动机Y802-4 三相异步电机4滤油器245L/minWU-250F5先导式溢流阀227L/minCG2V-8FW6溢流阀18L/minYF-L10B7电液换向阀227L/min24DY-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-F50H212两位三通电液换向阀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/min24D

19、Y-B32H-Z18节流阀227L/minLDF-L32C19两位两通电液换向阀227L/min22D-32B20先导式溢流阀227L/minCG2V-8FW21溢流阀227L/minYF-L32B9 液压系统稳定性论证9.1 主液压缸压力损失的验算9.1.1 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=3210-3m，通过的流量q=3.8310-3m3/s。液压系统选用 N32 号液压油，考虑最低工作温度 15，由手册查出此时油的运动粘度 v=1.5cm2/s，油的密度 =9

20、00kg/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23001015105 . 110321083. 32732. 1Re433由上可知，回油路中的流动是层流。（2）沿程压力损失：p在回油路上，流速smdq/76. 4103214. 31083. 3446232则压力损失为 Padlp4018110321015276. 4900264Re264322（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250229.8

21、2168986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 50000Pa，则回油路总的压力损失为： Pap93511050000675943168986401819.1.2 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=3210-3m，通过的流量进油路 q1=1.2610-3m3/s，回油路 q2=0.7710-3m3/s。液压系统选用 N32 号液压油，考虑最低工作温度 15，由手册查出此时油的运动粘度 v=1.5cm2/s，油的密度=900kg/m3，液压系统元件采用集成块式的配置形式。（1） 确

22、定油流的流动状态：进油路中液流的雷诺数为 2300334105 . 110321026. 12732. 1Re4331回油路中液流的雷诺数为 2300204105 . 110321077. 02732. 1Re4332 由上可知，进回油路中的流动是层流。（2）沿程压力损失：p 在进油路上，流速smdq/57. 1103214. 31026. 1446232 则压力损失为 Padlp132841032334257. 1900264Re264322 在回油路上，流速smdq/96. 0103214. 31077. 0446232 则压力损失为 Padlp81321032204296. 090026

23、4Re264322（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，则进油路总的压力损失为：Pap56414030000337973182883132841回油路总的压力损失为： Pap99021150000256133337973337973813229.1.3 快速退回行程的压力损失在快速退

24、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=3210-3m，通过的流量进油路 q1=3.8310-3m3/s。液压系统选用 N32 号液压油，考虑最低工作温度 15，由手册查出此时油的运动粘度v=1.5cm2/s，油的密度 =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 23001015105 . 110321083. 32732. 1Re4331 由上可知，进油路中的流动是层流。（2）沿程压力损失：p在进油路上，流速smdq/76. 4103214. 31083. 344

25、6232 则压力损失为 Padlp4018110321015283. 3900264Re264322（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：Pap577140300003379731689864018119.2 顶出液压缸压力损失验算9.2.1 顶出行程的压力损失在顶出液压缸顶出行程中，已

26、知油管长度 l=2m，油管直径 d=3210-3m，通过的流量进油路 q1=1.5710-3m3/s，回油路 q2=0.5710-3m3/s。液压系统选用 N32 号液压油，考虑最低工作温度 15，由手册查出此时油的运动粘度 v=1.5cm2/s，油的密度=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：2300416105 . 110321057. 12732. 1Re4331回油路中液流的雷诺数为：2300151105 . 110321057. 02732. 1Re4332由上可知，进回油路中的流动是层流。（2）沿程压力损失：p在进油

27、路上，流速smdq/95. 1103214. 31057. 1446232则压力损失为 Padlp164531032416295. 1900264Re264322在回油路上，流速smdq/71. 0103214. 31057. 0446232则压力损失为 Padlp60091032151271. 0900264Re264322（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25094.2/34.2456791/7486若取集成块进油路压力损失为 30000Pa，

28、回油路压力损失为 50000Pa，则进油路总的压力损失为：Pap160035300005679156791164531回油路总的压力损失为 ：Pap63495500007486600929.2.2 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=3210-3m，通过的流量进油路 q1=0.910-3m3/s，回油路 q2=2.5110-3m3/s。液压系统选用 N32 号液压油，考虑最低工作温度 15，由手册查出此时油的运动粘度 v=1.5cm2/s，油的密度=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

29、数为 2300238105 . 11032109 . 02732. 1Re4331回油路中液流的雷诺数为 2300666105 . 110321051. 22732. 1Re4332由上可知，进回油路中的流动是层流。（2） 沿程压力损失：p在进油路上，流速smdq/12. 1103214. 3109 . 0446232则压力损失为 Padlp94871032238212. 1900264Re264322在回油路上，流速smdq/12. 3103214. 31051. 2446232则压力损失为 Padlp263091032666212. 3900264Re264322（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：Pap7681130000186621866294871回油路总的压力损失为：Pap22146350000145154263092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