油压机毕业设计

1、摘 要近年来，自动化液压系统设备在机械行业中的使用越来越广泛。新型油压机是一种通过专用液压油作为工作介质，通过液压泵作为动力源，靠泵的作用力使液压油通过液压管路进入油缸/活塞，然后油缸/活塞里有几组互相配合的密封件，不同的位置的密封都是不同的，但都起到了密封作用，使液压油不能泄漏。最后通过单向阀使液压油在油箱循环使油缸/活塞循环做功从而完成一定机械动作来作为生产力的一种机械。本设计的目的是使所设计的液压系统既能在工作上满足要求又能在工艺上满足要求。使系统具有工作平稳可靠，结构简单紧凑的特点。本设计是依据设计要求进行的，设计过程中，首先根据要求确定系统原理图；随后根据给定参数确定执行元件；根据执

2、行元件确定系统的压力和流量,并对泵和电机选型。控制元件是根据系统的流量和压力依次选择的。然后参考相关资料，确定管路、介质、油箱等附件。元件选完之后，根据参考资料对系统压力、热量进行验算，确定系统是否可行，同时补充、修改相关参数以完善设计。在结构设计阶段，根据系统的实际情况对阀块结构进行设计。经过对方案的反复调整与验算，最终确定系统的相关参数，并最终确定了系统设计达到了设计任务书的要求，能够完成设备的工艺要求。关键词： 液压系统； 差动回路； 油缸； Abstract In recent years, automatic hydraulic system equipment in mechani

3、cal industry is more and more widely used. Fuel tank forming machine is a special machine tool. The working process is controlled by a hydraulic system, can be simply divided into two suture feeding and clamping action. The purpose of this design is the design of the hydraulic system can meet the re

4、quirements in the work and can meet the requirements in the process. So the system has stable and reliable work, simple and compact structure characteristics. The design is according to the design requirements, the design process, first of all required to identify system schematic; then according to

5、 the given parameters determine the implementation of components; according to the execution element determining system of pressure and flow, and the pump and motor selection. The control element is based on system flow and pressure are selected. Then reference data, determine the pipeline, medium,

6、tank and other accessories. Component selection after, according to the reference of system pressure, heat checking, determine whether the system is feasible, and add, modify the relevant parameters in order to perfect the design. In the structural design stage, according to the actual situation on

7、the valve block of system structure design. After the scheme by iteratively adjusting and checking, and ultimately determine the system parameters, and finally to the system, the design to the design task book requirements, can complete the process equipment requirements. Key words: Hydraulic system

8、; clamping cylinder Differential circuit; Hydro-cylinder目 录1绪论.1 1.1 油箱成形机工作过程简介.1 1.2 设计要求.12系统设计.2 2.1 系统需求分析.2 2.2 系统原理图的拟定.33元件的选用.4 3.1 执行元件的选用.4 3.1.1油缸.4 3.2 动力元件的选用.5 3.2.1液压泵 .5 3.2.2电动机.5 3.3 液压阀及辅助元件的选用.6 3.3.1液压阀.6 3.3.2辅助元件.7 3.4 液压介质及管路的选用 .7 管路的选择和计算.7 3.5 油箱及附件的选用.8 油箱.,9 3.5.2液压控制指示

9、器.9 液位液温计 .,9 3.5.4 温湿度控制器.104 系统性能验算.12 4.1 系统压力损失验算.12 液压缸支路.12 4.2 系统温升验算.12 4.3 冷却器.;.125 液压阀块设计 .14 5.1 阀块的设计步骤.14 5.2 注意事项.14 5.3 阀块零件设计.14结束语.16参考文献.17致谢.181 绪论 新型油压机是一种通过专用液压油作为工作介质，通过液压泵作为动力源，靠泵的作用力使液压油通过液压管路进入油缸/活塞，通过单向阀使液压油在油箱循环使油缸/活塞循环做功从而完成一定机械动作来作为生产力的一种设备。油压机由主机及控制机构两大部分组成。油压机主机部分包括机身

10、、主缸、顶出缸及充液装置等。动力机构由油箱、高压泵、压控制系统、电动机及各种压力阀和方向阀等组成。动力机构在电气装置的控制下，通过泵和油缸及各种液压阀实现能量的转换，调节和输送，完成各种工艺动作的循环。该系统主要由四个油缸同时工作来完成的。新型油压机的工序如下：充液行程工作行程保压回程停止顶出缸顶出顶出缸回程。2 系统设计2.1 设计主要技术参数： 压紧油缸快进最大运动速度：35mm/s；加压最大速度：12mm/s；加压负载力：25kN； 拉板机构：负载力：8kN，最大速度：40mm/s； 翻板油缸：负载力：12kN，最大速度：35mm/s。 2.2系统需求分析 参考相关资料，了解到油压机油缸

11、带动压板动作分：快进-慢进的动作。由于负载力过大，根据需要，选用四个油缸作为执行元件。由于四个油缸的负载力相同，可选择同时运动来构成回路。支路上可以通过节流阀来控制流量，以保证油路上各阀件均衡有效的运作。在泵出口使用滤油器滤油以保护元件，保证系统的稳定运行。为保证各液压缸进给的尺寸精度，采用死档铁进行限位。油箱以系统散热为依据，既要保证系统供油充分，同时也满足散热要求。系统设置了四个泵组，为各个油缸提供油，同时以便发生意外情况能迅速更换，保证主机连续工作。为保证安装方便.可靠，也为减轻系统复杂度，设计阀块时将控制阀集中放置，既降低占用空间，也便于保养.维护。其他辅助元件，如空气滤清器.温度控制

12、器.液位计等，参考相关的液压系统及手册，根据具体需要选定。2.2 系统原理图的拟定3 元件的选用3.1 执行元件的选用3.1.1 油缸已知压紧缸的负载力为25kN，油缸的最大运动速度为35mm/s，加压最大速度为12mm/s。拉板机构：负载力：8kN，最大速度：40mm/s； 翻板油缸：负载力：12kN，最大速度：35mm/s。 确定油缸的样式：由： 此处回油路直接与油箱相连，取 则： 按负载选执行元件的工作压力： 初定P1=10MPa 由文献1表20-6-2可知，初选 由文献1表20-6-16可知， 由文献1表20-6-3可知，时，所以活塞杆径,根据表20-6-2 取求活塞杆的最大允许行程S

13、: 由文献1表20-6-3可知，活塞杆的最大允许长度 取最大长度为L=80mm 63×4580mm重复以上过程可得拉板机构：40×2870mm翻板油缸：40×2870mm 综上所述，选定油缸型号为： 63×4580mm,参数:公称压力为12MPa,行程80mm3.2 动力元件的选用3.2.1 泵 油缸所需的最大流量为： 泄露系数一般为，取，则液压泵的流量要求为 由于执行元件工作时所需压力P1=28MPa，考虑到管路及阀件的压力损失，取，则泵的工作压力为：。 考虑到油压机工作时要求连续可靠，负载要求较大，参考文献2表3-1知，柱塞泵的容积效率高，运转平稳，

14、流量均匀性好，噪声低，工作压力高等优点，选用径向柱塞泵为系统供油 综上，选用液压泵的型号为：齿轮泵cb50参数：理论排量48L/min，最高使用压力12.5MPa，允许最高转速1500r/min，安装形式：焊接式。生产厂：长江液压件厂3.2.3 电动机电动机类型选择：电动机有交流电动机和直流电动机之分，一般工程用三相交流电电机，所以本泵选用 Y 型三相交流电机。该类型具有结构简单，启动性能好，工作可靠，价格低廉，维护方便等特点。电动机转速的选择：电动机与液压泵通过联轴器连接，电动机的转速应该在液压泵的最佳转速范围内。对本系统中的液压泵的最大转速为1500r/min，计算液压泵流量时均按转速 1

15、500r/min，所以就选择了额定转速为 1500 转每分左右的电机。 电动机功率的选择：电动机功率选择直接影响到电动机工作性能和经济性能的好坏，如选择的电动机的功率本能满足工作要求，显然系统就不能正常的工作，且电动机常常过载而其使用寿命大为缩短。如果所选电动机的功率远大于系统所需要的功率，则电动机常常不能满载运行，势必造成功率因数和效率降低，从而增大了电功率的损耗，造成使用成本的增加，形成资源的浪费。所以电机功率与系统功率的匹配是有很重要的。根据系统要求，本系统所需要的电动机功率为：电动机功率 N： 式中-液压泵的额定压力，Pa-液压泵的额定流量，m3/s-液压泵的总效率，从规格中查出，总效

16、率83%-88%-转换系数，恒功率变量液压泵，=0.4根据经验取电动机的转速为1500r/min，则液压泵流量q 符合要求故电动机的功率 N： 参阅手册5表2-239，选定电动机的型号为Y160L-4，参数：Y系列三相异步电动机，额定功率15kw，满载转速1460r/min.3.3 液压阀及辅助元件的选用3.3.1 液压阀 液压阀的选取主要根据阀的工作压力和通过阀的流量。本系统工作压力为 31MPa左右，液压泵属于高压元件。选择控制阀必须注意以下几方面问题 (1) 阀的规格一般根据系统的工作压力和实际通过该阀的最大流量，选择有定型产品的阀。 (2) 控制阀的流量一般比实际通过的流量大一些，必要

17、时也允许短时间内实际流量超过额定流量的 20%。 (3) 注意单向阀开启压力的合理选用。 (4) 注意电磁换向阀和电液换向阀的应用场合。 (5) 注意调速阀的最小稳定流量符合要求。 (6) 根据集成油路的设计方式，正确的选择管式、板式或叠加式的阀。 (7) 一般情况下可以尽量的选择同一厂家的产品。1) 直动型溢流阀9型号：DBDS15P10/31.5, 参数：通径：80mm, 调压范围：16-32MPa， 最大流量：250l/min， 重量6.4, 连接方式：板式连接，生产厂家：博世力士乐；2） 单向阀8型号：S30P220-0， 参数：通径：30mm, 最高工作压力：31.5MPa， 最大流

18、量：260l/min， 重量2.5, 压力损失：0.15MPa，连接方式：板式连接， 生产厂家，博世力士乐；3）电液换向阀11.1 及11.2型号：H-4WEH32HM6x/O6EG24Nk4 参数：三位四通电液换向阀，通径：32mm,最高工作压力A.B.P接口：35MPa,T接口：16MPa, 最大流量：960l/min， 重量39.5, 湿式标准电磁铁，额定压力：24V， 压力损失：0.58MPa，生产厂家：博世力士乐；4）液控单向阀13型号：A1Y-Ha50F, 参数：通径：50mm,最高工作压力：32MPa，最大流量：500l/min， 连接方式：法兰连接，压力损失：0.04MPa，生

19、产厂家：上海液压件工厂；5）截至阀12型号：DRVP40S1-10, 参数：通径：40mm,最高工作压力：31.5MPa，最大流量：600l/min， 连接方式：螺纹连接，油液粘度：10800mm2/s，使用温度：-2080，压力损失：0.05MPa, 生产厂家：博世力士乐；3.3.2 辅助元件1） 滤油器10 滤油器是液压系统的重要组成部件，它可以清除系统中液压油中的污染物，保持液压油的清洁度，确保系统元件工作的可靠度。型号：TF-1000180F, 参数：通径：90mm,过滤精度：180um， 连接方式：法兰连接，压力损失：0.01MPa，重量：8， 生产厂家：温州黎明液压；2） 空气过滤

20、器2 在油箱上部的通气孔上必须配置空气滤清器。兼作注油口用。液压空气滤清器工作时空气流速越低，抗污过滤能力就越好，故在选用液压空气滤清器时应留有一定的裕度，一般选用空气流量为泵排量的 1.5 倍左右。 型号：QUQ2-102.5, 参数：空气过滤精度10um ，空气流量2.5m3/min,滤网孔尺寸：0.5mm ，温度范围：-20100，生产厂家：温州黎明液压；3） 压力表14型号：YN-63-I60, 参数：径向压力表，量程0-60MPa,使用环境温度范围：-5+55，表径：63mm, 生产厂家：温州黎明液压；3.4 液压介质及管路的选用3.4.1 液压介质 根据文献3 （表 37.3-30

21、）查得液压油的粘度范围为 41.450.6 mm 2/s，本系统为一般的工程液压系统，参阅手册4附录 A，选用介质的型号：L-HM-46；参数：普通型液压油，粘度 46mm2/s，密度 860kg/m3，适用温度 -1040。(用于中欧或周围地区的夏季条件)3.4.2 管路的选择和计算 在液压传动中常用的管子有钢管、铜管、橡胶软管以及尼龙管等。由于钢管能够承受较高的压力，价格低廉使用较为方便，为此选用钢管为系统输送油液，油管内径尺寸，一般按管路允许流速来进行计算，管子内径的确定可参照以下公式： 式中：-液体流量，l/min -管内油液的流速，按推荐值选定。推荐值=(1)吸油管路取 (2)压油管

22、路取 (3)回油管路取压力管或管路较短时取最大值，压力低或管路较长时取最小值，油液粘度大时取最小值。系统主油路吸油管：系统主油路吸油管从油箱引出，向液压泵的吸油管输送油液，取最大流量，取，则有 由文献1知-抗拉强度-工作压力-安全系数，当<时，;时,时， 外径根据实际需求，查文献1表20-8-2得本液压系统所需系统主油路吸油管型号为：通径：25mm，外径：34mm，内径：24mm,管接头连接螺纹.推荐管路通过流量，总长度3.5m系统主油路压油管 取最大流量，取,则有内径根据实际需求，查文献1表20-8-2得本液压系统所需系统主油路压油管型号为：通径：12mm，外径：18mm，内径：13m

23、m,管接头连接螺纹.推荐管路通过流量，总长度8m液压缸支路压油管 取最大流量，取,则有内径根据实际需求，查文献1表20-8-2得本液压系统所需系统液压缸支路压油管型号为：通径：8mm，外径：14mm，内径：10mm,管接头连接螺纹.推荐管路通过流量，总长度10m.系统主油路回油管 取最大流量，取,则有内径根据实际需求，查文献1表20-8-2得本液压系统所需系统主油路回油路型号为：通径：20mm，外径：28mm，内径：20mm,管接头连接螺纹.推荐管路通过流量，总长度8m. 本系统中的液压管接头一律采用焊接式管接头，其适用于公称压力 ；管子外径 ；工作温度范围t=-2080的以油为介质的管路系统

24、。根据前面的计算选择管接头的型号为： .3.5 油箱及附件选用3.5.1 油箱 油箱必须有足够大的容量，以保证系统工作时能够保持一定的液位高度，为满足散热要求，对于管路较长的系统，还应考虑停车维修时能容纳油液自由流回油箱时的容量，在油箱容积不能增大而又不能满足散热时，需要设冷却装置，油箱中的油液温度一般推荐3050，最高温度不应该超过65，最低不低于15。本系统为高压系统，为了减少漏油，最好不超过50。液压油箱的有效容积按泵流量的612倍来确定。参考文献2知，油箱的有效容积可按下述经验公式确定： 式中 油箱的有效容积（L）； 液压泵的流量（）; 经验系数，低压系统：m=24,中压系统：,中高压

25、或高压系统 ： 。 参考手册 4选定油箱的长、宽、高之比为3:2:1即a:b:c=3:2:1 可推算出：油箱的长a 2895mm 油箱的宽 b1930mm 油箱的高 c 965mm3.5.2 液位控制指示器 为了能够观察向油箱注入油液的上升情况和在系统过程中看见液位的高度，必须设置液位计。液位计根据油箱的高度选择。 型号：LKSI24V-3-800 参数：两连接法兰间距800mm,使用环境温度-20100，直流24v，生产厂家：温州黎明液压厂3.5.3 液位液温计 型号：CYW-500 参数：测量温度范围：-20100，螺钉中心距500mm，承受压力0.15MPa，测量精度2.5级，生产厂家：

26、博世力士乐 3.5.4 温湿度控制器 型号：WH48-01H 参数：WH系列普通型温湿度控制器，见表1，生产厂家：江苏安科瑞电器制造有限公司.(温湿度控制器参数见表一）表1WH系列普通型温湿度控制器参数技术参数指标控制类型加热升温5启动，13停止鼓风降温40启动，35停止加热去湿85%启动，77%停止控制精度温度±3湿度±5%RH控制触点容量5A/AC250V(无源接点)辅助电源电压AC 85265V DC100350V功耗3VA绝缘电阻100M工频耐压电源与外壳可触及金属件/电源与其它端子组2KV/min(AC,RMS)平均无故障工作时间50000小时工作环境(控制器)温

27、度-1055湿度95%RH，无结露，无腐蚀性气味海拔2500米4 系统性能验算4.1 系统压力损失验算 系统压力损失等于沿程压力损失与局部压力损失之后。4.1.1 液压缸支路 减压阀出口压力P，即减压阀限定压力，取。 A:沿程压力损失 L:圆管长度：10m d:圆管内径：10×10-3m :流体密度：860g/m3 ：管内平均速度： :沿程阻力系数 取液压缸进口最大流量为标准。 则雷诺数： 由于>2320，则液压缸沿程压力损失 B:局部压力损失 截止阀12.1压力损失根据元件工作的压力流量曲线，当达到工作流量时PJ1=0.05MPa 单向阀8压力损失PJ2 根据元件工作的流量曲

28、线，当达到工作流量时，PJ2=0.15MPa 电液换向阀11.1的压力损失PJ3 根据元件工作的流量曲线，当达到工作流量时,PJ3=0.58MPa 则液压缸回路总的局部压力损失 PJ =PJ1+PJ2+PJ =0.05+0.15+0.58 =0.78MPa液压缸回路总的压力损失P P=PT+PJ =0.079+0.78 =0.859MPa故液压缸进油口压力P1MPa P1=P-P=30-0.859=29.141>28 故系统可行。系统回油时，回油路直接与油箱相连，负载约等于0，压力损失很小，可忽略不计。4.2 系统温升验算 油箱的散热面积AS 系统的发热功率 系统运行时，两个液压缸同时工

29、作属于连续性工作，故系统执行元件的总 功率可用两个缸分别工作时的功率平均值近似替换，则有： P:电动机功率：PE:执行元件的总功率液压缸功率 ： 则 综上： 系统的热量全由AS散发时，达到平衡状态时系统的温度： ：环境温度，取15 ：散热系数，取15W/() 则： 由上面的计算可知，达到平衡状态时系统的温度超出油液温度允许范围，油箱来不及散 热时温度过高，将使油液迅速变质，故需使用冷却器来降低油液的温度使之适合系统的工作要求。4.3 冷却器6 在选择冷却器时应首先要求冷却器安全可靠、散热效率高、体积小、重量轻等。然后根据使用场合，作业环境情况选择冷却器类型。本系统采用循环水冷却，将热工作介质经

30、回油管通入冷却器进行冷却，冷却器受液压冲击的影响小，可以起到保护冷却器的作用，延长冷却器的寿命。型号：GLL5-50，流量,重量：825，冷却面积：50m2 生产厂家：温州黎明液压厂5 液压阀块设计 通常使用的液压阀有板式和管式两种安装结构。管式元件通过油管来实现相互之间的连接，液压元件的数量越多，连接的管件越多，结构越复杂，系统压力损失越大，占用空间越大，维修、保养也就越困难，因此，本系统阀件连接部分采用板式连接的方式。板式元件固定在集成阀块上。集成阀块连接是把液压元件分别固定在几个集成阀块上，把几个集成阀块按照设计规则装配成一个液压集成回路。这种连接方式与油路只采用管式连接相比较，标准化、

31、系列化程度高，互换性好，维修、保养方便，元件更换容易。集成阀块可进行专业化生产，其质量好，性能好，而且设计周期短。5.1 阀块的涉及步骤阀块的设计步骤如下：1）制造液压元件样板。2）决定通道孔径。阀块上的压力油孔由液压泵流量决定，回油孔一般不小于压力油孔。直接与液压元件相联结的液压油孔由选定的液压元件的规格确定。孔与孔之间的连接孔（即工艺孔）用螺塞在阀块表面渡死。3）阀块上的液压元件的布置。把制作好的液压元件放在集成阀块各视图上进行布局，有的元件需要连接板，则样板以连接板为准。不通孔之间的最小壁厚不小于5mm。在设计阀块时，要注意其高度要比安装在其上面的液压元件的最大横向尺寸大2mm。4）电磁

32、换向阀布置在阀块顶部，要避免先导级电磁换向阀的电磁铁不与其它部分相碰。系统进油，回油管路根据具体位置布置。在设计时，要注意避免安装孔和油孔发生干涉。油管与阀块之间使用管接头连接。5.2 注意事项在阀块的设计过程中需要特别注意以下问题： 1）同一个液压回路的液压元件尽量布置在同一个阀块上，尽量减少管道连接。2） 电磁换向阀阀芯应处于水平方向，防止阀芯在自重的影响下而影响到换向阀的性能。5.3 阀块零件设计阀块1内部结构图设计，如图5.1，阀块2内部结构图设计，见图5.2。结束语 本设计是针对油压机液压系统的设计，简述了其系统特性和工作原理，绘制出了液压系统原理图，对主要元件进行了设计计算和选型，

33、并绘制出部分液压阀块零件图和装配图，具体完成的工作量为： 1）油压机液压系统拟定，液压系统分析及计算，包括泵、电动机、控制阀、油箱、冷却器、管件、滤油器等元件的选择； 2）液压系统原理图，控制阀阀块零件图，控制阀阀块装配图等； 3）完成设计计算说明书一份； 4）采用三维软件对系统阀块进行设计。所有图纸最终采用的是CAD进行绘制参考文献1 成大先主编.机械设计手册M.北京：化学工业出版社，1997.2 石望远主编.液压与气动传动M.北京.国防工业出版社，2007.3 徐灏主编.机械设计手册M.（第五卷）.北京：机械工业出版社，1992.4014 杨培元,朱福元主编.液压系统设计简明手册M.北京：

34、机械工业出版社,2003.2186 185 孙岩主编.机械设计课程设计M.北京：北京理工大学出版社，1988.6 张利平主编.液压传动系统及设计M.北京.化学工业出版社，2005.7 陈奎生主编.液压与气压传动M.武汉理工大学出版社，2001.8 唐增宝，常建娥主编.机械设计课程设计M.(第三版)武汉：华中科技大学出版社，2006.1481569 高殿荣,吴晓明主编.工程流体力学M.北京：机械工业出版社，2011.10 Corrado Guarino Lo Bianco, Aurelio Piazzi. A servo control system design using dynamic inversionJ. Contro