四柱万能液压机设计说明书

一、 系统工况分析负载分析(1)、主缸工作负载给定液压机的公称压力为300「回程压力40「即工作负载Ft1=3000KN,Ft2=400KN惯性负载快进和回程估计加速时间都是0.5s，工作部件总质量1000kg，则根据快进和回程速度分别为100mm/s、52mm/s得，Fm1=200N，Fm2=104N阻力负载运动摩擦阻力可以忽略，密封阻力为工作负载的5%，Ffs1=150KN，Ffs2=20KN(2)、顶出缸工作负载给定下缸最大顶出力为30「回程压力15「即工作负载Ft1=300KN，Ft2=150KN惯性负载快进和回程估计加速时间都是0.5s，工作部件总质量500kg，则根据顶出和回程速度分别为65mm/s、138mm/s得，Fm1=65N，Fm2=138N阻力负载运动摩擦阻力可以忽略，密封阻力为工作负载的5%，Ffs1=15KN，Ffs2=7.5KN液压缸在各工作阶段的负载值

负载图和速度图主缸快进速度100mm/s,上滑块压制速度6.8mm/s,上滑块回程速度52mm/s,下缸顶出速度65mm/s,回程速度138mm/s。上滑块最大行程800mm，工进行程200mm,下缸最大行程250mm。确定系统的工作压力书239页表11-2、表11-3根据表1、2确定，负载执行元件的工作压力上缸25MPa液压缸主要参数的确定选择液压缸的形式书239页表11-1根据表3确定液压缸的形式为双作用单活塞杆液压缸确定液压缸的主要参数主缸参数主缸的内径:

（注：所用公式都来源于文献【10】［17】）4x3=0.390M(2-1)主缸活塞杆直径n4FDi—一(2-2)4x400x1030・3902一兀x25x106-0.363M(2-2)按标准取整d=0.37M1顶出缸参数顶出缸的直径:4F a34F a3兀p兀x25=0.124M按标准取整D=0.13M2顶出缸的活塞杆直径4x150x103_九x25x106-0-。96M按标准取整d=0.1M23、3、液压缸力和流量计算压力计算主缸实际压力:TOC\o"1-5"\h\zn nP=—D2P=—x0.392X25X106=2986KN (2-i实 4i 43)主缸实际回程力：P=-(D2—d2)P=-x(0.392—0.372)x25x106=298KN (22实4 1 1 44)顶出缸实际顶出力：n nP=-D2P=—x0.132x25x106=332KN3实 42 4顶出缸实际回程力：n n,P=-(D2—d2)P=—X(0.132—0.12)X25X106=135KN4实4 2 2 4流量计算主缸进油流量与排油流量：⑴快速空行程时的活塞腔进油流量01Q= -D2V = -x0.392x100x60=716.75L/MinTOC\o"1-5"\h\z1 411 4(2-5)(2)快速空行程时的活塞腔的排油流量Q,1n，一 ・、一Q，=-(D2-d2)V=

i4i ii-x(0.392-0.372)x100x60=71.63L/Min(2-6)4(3)工作行程时的活塞腔进油流量Q2__nnQ——D2V=-x0.392x6.8x60=48.74L/MinTOC\o"1-5"\h\z2 4 1 2 4(4)工作行程时的活塞腔的排油流量Q2n nQ,-(D2—d2)V=-x(0.392—0.372)x6.8x60=4.87L/Min2 4 1 1 2 4(5)回程时的活塞杆腔进油流量Q3n nQ--(D2—d2)V-_x(0.392—0.372)x52x60=37.25L/Min3 4 1 1 3 4(6)回程时的活塞腔的排油流量Q3，n nQ，——D2V-_x0.392x52x60=372.71L/Min，4 1 3 4顶出缸的进油流量与排油流量：⑴顶出时的活塞腔进油流量Q4一nn -Q=—D2V-—x0.132x65x60=51.77L/Min44244(2)顶出时的活塞杆的排油流量Q4TOC\o"1-5"\h\zn nQ,-(D2—d2)V-—x(0.132—0.12)x65x60=21.14L/Min442 2 44(3)回程时的活塞杆腔进油流量Q5一_n nQ--(D2—d2)V-—x(0.132—0.12)x138x60=44.87L/Min5 4 2 2 5 4(4)回程时的活塞腔的排油流量Q5n n),-D2V-—x0.132x138x60=109.90L/Min5 4254三、液压系统原理1"7RI包工比1"7RI包工比已l_U1.主油箱2.三相异步电动机3.斜盘式轴向柱塞泵4.顺序阀5.先导溢流阀6.三位四通电磁换向阀7.二位四通电磁换向阀8.压力继电器9.单向阀10.压力表11.补油箱12.上缸13.背压阀14.液控单向阀15.行程开关16.下缸17.节流阀图1是油路控制原理系统图，工作时，电液换向阀6通电，压力油由泵3打出，经顺序阀4,进入电液换向阀6的右位，再通过单向阀9,进入上缸12的上腔。同时，经电磁阀7补油进入油缸上腔。回油从上缸的下腔经过（单向顺序阀）背压阀13和液控单向阀14,通过电液换向阀7,流回到油箱。与此同时，上缸在自重的作用下，加速了向下的快速运动，使上缸的上腔瞬时间形成了真空带，补油箱的油会通过液控单向阀被吸进上缸的上腔，以消除真空，保持上缸的快速下移。当上缸带动上模与下模合模后，压力油继续输入上油缸的上腔,油缸上腔的压力开始升高，由于油压的升高，补油箱处的液控单向阀被关闭，切断了补油箱的供油，使上缸12下行速度开始放慢。油缸上腔压力继续升高，当压力超过了压力继电器10的调定值时，压力继电器发出信号，控制电液换向阀6转换到中位，切断油缸12上腔的供油，上缸停止运动，系统开始保压，保压时间为40s。保压完后，电液换向阀6的左位被接通，泵3打出的压力油，经过顺序阀4，通过电液换向阀6的左位，再经过液控单向阀14、（单向顺序阀）背压阀13，进入上油缸12的下腔，推动油缸向上运动，同时电磁阀7切换到左位，油箱补油加速回程。油缸12上腔的回油通过液控单向阀，流回到补油箱11。使得上缸能快速退回原位。当将电液换向阀6的中位和电液换向阀的右位接通时，泵3打出的压力油，，经过电液换向阀的左位，进入下缸16的下腔，回油从下缸16的上腔经过电液换向阀的左位，流入回油箱，下缸上行顶出工件。在工件取出后，换向阀的右位开始工作，压力油进入下缸16的上腔，下缸下腔的回油经过阀的右位流入回油箱，下缸向下运动，恢复原位。阀13在保压时可防止上油缸12上腔的油液倒流,行程开关15用于控制上、下缸的极限位置，压力表分别显示上、下油缸和整个系统的

压力。工艺加工过程表3.1工艺加工过程图动作名称动作讯号电磁换向阀电动机1YA2YA3YA4YA5YA6YA1D电机启动AQ+快速下行1A+++减速及压制2HC(1A)+++保压JP+++卸压JS(2A)+++回程停1HC+顶出缸顶出3A++退回4A++静止5A选择液压元件1、 确定液压泵流量和规格型号系统工作时所需高压液体最大流量是主缸工作行程活塞腔的进油流量Q2，为385.8L/Min，主缸活塞回程时所需流量Q3，为379.5L/Min，顶出缸顶出时所需进油流量Q4，为412.1L/Min.主缸回程和顶出缸顶出时，他们只是在开始时需要高压P=25Mp而其他情况则不需要高压.根据工况分析，决定选用一台ZB型斜轴式轴向柱塞泵公称流量为481.4/ml•r-1，转速为970/r•min-1，功率为130.2/KW，型号160BGY14-1B。电机选用三相异步电机，型号Y315L2-6，额定功率132/KW，转速为990/r•min-1，电流246/A，效率93.8%，功率因数0.87，重量1210千克。图2.3轴向柱塞泵表4元件的型号及规格三相异步电动机Y315L2-8斜盘式轴向柱塞泵277L/minCZB*-250

先导式顺序阀120L/minXFF3-E20B先导溢流阀160L/minYF-B20H三位四通电液换向阀120L/minS-DSG-03-3C二位四通电磁换向阀155L/minZCLR-D15压力继电器PD-Hd-L1单向阀160L/minDF-B20K3压力表KF-L8/30E背压阀63L/minFBF3-D10B液控单向阀160L/minDFY-B20H2行程开关Y-Hb6F节流阀200L/minZ2FS16-3X/S2滤油器250L/minWU-250X180F2、管道管道及管接头用以把液压元件连接起来，组成一个完整的系统。正确的选择管道和管接头，对液压系统的安装、使用和维修都有着重要的意义。在设计管道时，管径应适应、路线应最短，管道弯头、接头应尽量小，以减小系统的压力损失。同时，管道的连接必须牢固可靠，防止振动松脱，并且要便于调整和维修。管子的种类液压传动系统常用的管子有钢管、橡胶软管、尼龙管和塑料管等。

应当根据液压元件的装置条件、部位和压力大小来选用油管的材料。我选用的是钢管。钢管分为焊接钢管和无缝钢管。压力小于2.5Mpa时可选用焊接钢管；压力大于2.5MPa时，推荐用10号或15号无缝钢管；对于需要防锈防腐蚀的场合,可选用不锈钢管；超高压时可选用合金钢管。本设计主要选用合金钢管。钢管价格便宜，工作压力较高，但装配时不能任意弯曲，因此多用于装配部位限制较少和产品比较定型以及大功率的液压传动装置中，是液压传动系统主要的油管材料。管子的内径和壁厚的确定管道尺寸一般由选定的标准元件连接口尺寸确定，也可以按管路允许流速进行计算。油缸快进时油管的流量可达48.74L/Min。取管内流速V=5m/s。=0.014：4x48.74x10-3=0.014'nx5x60（3-1）取d=16mm主缸快退时进油管流量可达37.25L/Min，则=0.013/ 4q_：4x37.25x10-3=0.013d=