摩托车轮毂液态模锻液压机液压系统设计【含4张CAD图纸】【GC系列】
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题 目 摩托车轮毂液态模锻液压机液压系统设计 学生姓名 专业班级 学 号 系 （部） 指导教师(职称) 完成时间 目 录摘要IABSTRACTII前言1第1章 液态模锻液压机总体方案设计21.1 液态模锻液压机的结构和工艺流程21.1.1 液态模锻液压机的结构21.1.2 液态模锻液压机的工艺流程31.2 明确液压系统设计要求31.2.1 液态模锻液压机的技术参数31.3 分析系统工况和确定系统的主要参数31.3.1 主缸的速度和负载分析31.3.2 顶出缸的速度和负载分析61.4 选定设计的方案和设计液压控制系统81.4.1 液压机系统选择调速回路和供油的方式81.4.2 液压系统选择速度换接方法81.4.3 液压系统的油路分析说明81.4.4 拟定液压系统原理图101.4.5 液压控制系统电磁铁运行顺序表12第2章 液态模锻液压机液压系统设计132.1 液压系统基本参数的计算和液压元件的设计132.1.1 计算液压缸的基本尺寸132.1.2 液压系统流量的计算142.1.3 液压泵额定压力、流量分析计算及泵选型设计152.1.4 电动机的选择172.1.5 液压控制阀的选择182.1.6 液压油管和管接头选择202.1.7 确定油箱的有效容积212.1.8 过滤器的选择222.2 验算液压系统性能222.2.1 主缸各工况压力损失验算222.2.2 顶出缸各工况压力损失验算252.2.3 液压系统温升的验算262.2.4 冷却器的选型27第3章 结束语29致谢30参考文献31附录.33 摘 要 为摩托车轮毂液态模锻液压机设计了液压控制系统，该主机最大工作负载为3150kN。主机是由工作台、上横梁、4根立柱、滑块、锁紧螺母、打料机构、调整螺母、主液压缸和顶出液压缸等部分组成。液压机的工艺流程：主缸快速下行主缸工进加压主缸保压延时主缸回程顶出缸顶出顶出缸保压延时顶出缸释压取锻件顶出缸回退。 通过对液态模锻液压机的主要参数的选定和计算，对主要工作部件工况分析，制定了液压系统的总体设计方案，主要包括调速回路、保压回路、卸荷回路，绘制了整体的液压系统原理图。对液压机的液压系统中的液压元件进行选型设计及计算，确定了液压缸的基本尺寸，选定了LD50A20S1型插装阀、YF-F80H型溢流阀等液压元件、选定了A2F500液压泵、选定了Y225M-2型电动机，而且对系统的的性能进行了验算，通过对系统的压力和温升的验算，本设计的液压系统满足模锻液压机的基本设计要求：系统最大工作压力值为25MPa，主缸快速下行速度为0.2m/s，工进速度为0.008m/s，快速回退速度为0.15m/s，顶出缸顶出速度为0.02m/s，回退速度为0.112m/s。关键词：液态模锻；液压机；液压控制系统；设计IIABSTRACT Hydraulic control system is designed for the liquid die forging hydraulic press of the motorcycle wheel hub. The maximum working load of the machine is 3150kN. The main machine is composed of a working table, an upper beam, 4 columns, a sliding block, a locking nut, a material feeding mechanism, a regulating nut, a main hydraulic cylinder and a hydraulic cylinder. Hydraulic machine process: master cylinder down quickly, the main cylinder into the pressing and master cylinder pressure maintaining delay, master cylinder return to top tank top out, the top out of the cylinder pressure maintaining delay, ejecting cylinder release pressure, taking forging, lifting cylinder rollback. Through the selection and calculation of the main parameters of liquid metal forging hydraulic machine, the working condition of the main working parts analysis, formulate the overall design scheme of the hydraulic system, including the speed control loop, pressure loop, and unloading loop, rendering the principle diagram of the hydraulic system of the whole. 0.112m/s 0.008m/s meet system, hydraulic pump, hydraulic overflow valve, the valve cartridge design of hydraulic press hydraulic system of hydraulic components selection and calculation to determine the hydraulic cylinder of the basic size, selected the LD50A20S1 YF-F80H element selected A2F500 selected Y225m-2 type electric motor but also for the performance of checking the system pressure and temperature rise calculation, the design of the hydraulic system of forging hydraulic press the basic design requirements: the system maximum working pressure of 25MPa and cylinder fast downlink speed 0.2m/s, industry and trade into the speed of fast return rate of 0.15m/s, ejector cylinder top speed for 0.02m/s retraction speed. Key words: Liquid die forging, Hydraulic press, Hydraulic control system, Design II 前 言液态模锻是一种少切削或无切削的精密成型新工艺，将金属熔化后，浇入金属模腔内，再加压使其成型，然后由液压缸顶出，最后获得锻件，这就是整个液态模锻液压机的工作内容。现在主要用这种方法来生产摩托车轮毂，现在国内外对于此项技术有了进一步的研究和突破。 液态模锻技术国外很久以前就已经应用了，目前国内用这项技术来生产的厂家并不是太多。现在社会需要敢于创新发展新技术，让生产出来的产品，价格低廉，质量优良，这样才拥有很好的市场竞争力。正是因为这种环境的存在，液态模锻技术的推广和应用是符合现代市场的，用这种技术生产的毛坯性能比较好，成品的后续加工也比较方便。 引用液态模锻技术可以减轻在机械生产中人的劳动量，而且现在很多方面都有涉及，从液态模锻技术在现代社会上的应用来看，更能体现它是一种非常有竞争力的先进加工技术。在制造业不断发展的今天，液态模锻技术正好适应了现在的社会，我深信这项技术不久将在先进的制造业占有重要的地位。第1章 液态模锻液压机总体方案设计1.1 液态模锻液压机的结构和工艺流程1.1.1 液态模锻液压机的结构图1 液态模锻液压机的结构示意图1充液系统；2锁紧螺母；3上横梁；4主液压缸；5调整螺母；6滑块；7打料机构；8立柱；9滑块控制机构；10液压站；11按钮站；12工作台；13顶出液压缸；14顶出缸控制机构液态模锻液压机是由控制机构和主机这两个部分组成，主机是由工作台、上横梁、4根立柱、滑块、锁紧螺母、打料机构、调整螺母、主液压缸和顶出液压缸等部分组成，该机构的打料的精度是由调整螺母和锁紧螺母的调整来决定的。主缸上梁滑块在立柱上运动。打料机构内有弹簧主要是用来在打料完成以后，在弹簧的作用下使打料杆复位，控制机构包括液压站及电气控制系统，液压机的结构简图如图1所示。1.1.2 液态模锻液压机的工艺流程液态模锻液压机的工作内容主要包括4个部分：熔化、浇注、加压和顶出，该机构需要完成的工艺流程：主缸快速下行主缸工进加压主缸保压延时主缸回程顶出缸顶出顶出缸保压延时顶出缸释压取锻件顶出缸回退。1.2 明确液压系统设计要求1.2.1 液态模锻液压机的技术参数根据液压工程师技术手册1液压系统的设计基本参数，选取本设计的主要技术参数如表1所示。项目参数单位液压系统最高压力25MPa公称出力滑块3150kN顶出1000行程滑块800mm顶出300滑块速度空载下行200mm/s压制8回程150顶出速度顶出20退回112表1 液压系统设计技术参数1.3 分析系统工况和确定系统的主要参数1.3.1 主缸的速度和负载分析 液压缸在工进时的工作负载是该液压机的最大工作负载，对液压缸进行分析可知，惯性负载、工作负载和摩擦阻力负载之和等于液压缸所受的外界负载，即 式中 外界负载； 工作负载； 摩擦阻力负载； 惯性负载。 ，计算公式（1.2）DD 式中 ； ，本设计。初略估计主缸重量为30kN，顶出缸的重量为12kN。摩擦负载计算2，摩擦系数取，。 主缸静摩擦力 主缸动摩擦力 顶出缸静摩擦力顶出缸动摩擦力通过对上述公式分析，主缸的各工况的负载计算的结果如表2所示。表2 主缸负载元件名称载荷名称载荷计算公式负载值F/kN主缸启动阶段负载F=+16加速阶段负载F=3慢压阶段负载F=+3153快速回程阶段负载F=3 根据表1。 图2 主缸速度循环图根据表1主缸的滑块总行程为，主缸通过加速空载下行时的速度维持在，到了工进加压部分时，进行减速使速度维持在，等待工进压制完成以后，主缸回程反向加速使速度维持在，回程结束时速度变为。 根据表2的主缸的负载的计算结果，画出主缸的负载图3如下。图3 主缸负载循环图 根据表2对主缸的负载的分析，启动时受到静摩擦力的作用，再进入加速过程，受到动摩擦力和惯性负载的作用，当达到，进行匀速运动，待到工进压制阶段时，受到的负载达到最大为3153kN，压制完成，主缸回程阶段，反向用力时，力的大小要比工进时小的多，待回程完成以后，负载又变为。1.3.2 顶出缸的速度和负载分析 同理得出顶出缸的负载如下表3所示。表3 顶出缸负载元件名称载荷名称载荷计算公式负载值F/kN顶出缸启动阶段负载F=13顶出阶段负载F=+1001回程阶段负载F=1 根据表1顶出缸的速度参数，画出的顶出缸速度图4如下。 100 200 300图4 顶出缸速度循环图 根据液态模锻液压机的主要技术参数可以知道，顶出缸的滑块总行程为，到了工进顶出部分时，进行顶出使速度维持在，等待工进顶出完成以后，顶出缸回程反向加速使速度维持在，待回程结束时速度变为。 根据表3的顶出缸的负载的计算结果，画出顶出缸的负载循环图5如下。图5 顶出缸负载循环 根据表3对顶出缸的负载的分析，启动时受到静摩擦力和部件重力的作用，受到负载大小为，待到顶出阶段，顶出负载达到最大为，待工件顶出来以后，取出料饼，液压缸反向加速，回程的负载为，待回程完成以后，负载又变为。1.4 选定设计的方案和设计液压控制系统1.4.1 液压机系统选择调速回路和供油的方式 液态模锻液压机在工进时工作负载达到最大，液压缸工进加压时的速度特别慢，然而其它阶段的负载要比工进加压时的负载小的多，但是速度要比工进加压时快的多。本设计的液压缸所需要的油液的体积在单位时间内要不断的变化，因此使用变量泵3，在要提高系统的工作效率的前提下，使用变量或者双泵供油的方式，该液压系统使用多个变量泵供油的方式。 液态模锻液压机系统中的工作负载比较大，为了使系统工作安全，使用的调速回路为恒功率变量泵。液压系统的负载压力和液压泵的排量成反比，然而系统流量和压力的乘积始终不变。1.4.2 液压系统选择速度换接方法 液压机在工作时主要有以下几个过程：主缸的空载下行、工进加压、和快速退回，还有顶出缸的顶出和快速退回。系统工作稳定的根本是采用合适的换接方式。为了使设计达到系统的控制要求，换接方式可以采用行程开关。1.4.3 液压系统的油路分析说明（1）主缸的工作过程 主缸快速下行：按下控制机构上的“下行”按钮，电磁换向阀上电磁铁2YA、4YA、5YA、7YA、12YA、13YA通电，变量泵40、41输送的压力油经过插装阀11、15流入主缸34的无杆腔中，插装阀17、18开启，主缸34在压力油和主缸滑块重力的作用下快速下行，主缸无杆腔内出现的压力降低，液控单向阀32在压力的作用下被打开，高架油箱的油流入主缸无杆腔内，主缸有杆腔的液压油通过插装阀阀17、18流回油箱，主缸的快速下行速度由插装阀18阀口打开的大小决定。 主缸慢速下行加压：当主缸的活塞杆快速下行接触到行程开关SQ2时，电磁铁7YA断电，插装阀18关闭，液压泵40、41供入主缸无杆腔的压力油使滑块慢速下行进行工进过程，主缸有杆腔的油经过插装阀17，由插装阀19排回油箱。回油背压力值由溢流阀20决定。 主缸保压延时：当主缸的油压值升到到电接点压力表37的设定值时发出信号，让全部电磁铁断开，液压泵卸载，进入保压延时状态，与此同时延时继电器SQ3开始工作计时。 主缸释压回程：当顶出缸的油压值泄到电接点压力表39的设定值时发出信号，让电磁铁1YA、3YA、5YA、6YA、12YA通电，控制油液先推开充液阀32的释压阀芯，主缸释压，当油压值泄至电接点压力表37下限后延时4s，电磁铁断电，2YA、13YA通电，液压泵40、41的压力油经阀22、17进入主缸有杆腔，无杆腔的油液回充液油箱，带动滑块回程，接触行程开关SQ5时，SQ5发出信号，回程停止。 主缸的液压系统原理图如图6所示。图6 主缸液压系统原理图（2）顶出缸工作过程 顶出缸顶出：当主缸保压，电磁铁2YA、8YA、10YA、12YA、13YA通电，变量泵40、41、42都经阀29向顶出缸35无杆腔供油，顶出缸顶出，顶出的快慢通过调速阀26的开口大小调节。 顶出缸保压延时：当顶出油压值升到电接点压力表39的设定值时发出信号，使电磁铁12YA、13YA断电，液压泵40、41卸荷，泵42继续供油，实现持续开泵保压，保压时间由保压延时继电器SQ4控制。 顶出缸释压：顶出缸保压完成以后，时间继电器SQ4发出信号，电磁铁2YA、8YA、10YA断电，通电，无杆腔的压力油经节流阀27排回油箱，顶出缸释压，释压时间由节流阀27的开度大小决定。 顶出缸回程：当取出锻件后，按下液压机上的“退回”按钮，电磁铁2YA、9YA、12YA通电，液压泵41的压力油经阀23进入顶出缸有杆腔，无杆腔排油卸荷，顶出缸快速回退，接触到行程开关SQ6回退结束。 顶出缸的液压系统原理图如图7所示。图7 顶出缸液压系统原理图1.4.4 拟定液压系统原理图本设计的液态模锻液压机液压系统是应用插装集成控制系统进行控制的4，这个控制系统的优点：密封性能良好、系统的压力损失小、容易集成等。该液压系统为高压系统，系统最高压力为，因此系统中油液温度比较高，液压系统中加入冷却器。液压系统工作中，液压油液中都会有杂质，本设计在冷却器上添加离线过滤器，能持续保持油箱液压油的清洁度，让液压油的污染度降低，使系统能够正常的运行。结合主缸和顶出缸的液压系统原理图，拟定整个液压系统原理图，如图8所示。图8 液态模锻液压机液压系统原理图1，3，4，6，11，14，15，1719，22，23，25，28，29插装阀；2，5，7，9，10，12，13，16，20，21，24，30，31溢流阀；8单向阀；26，27调速阀；32液控单向阀；33高架油箱；34主液压缸；35顶出液压缸；3639电点压力表；4042变量液压泵；43定量液压泵；44过滤器；45冷却器 液压系统的压力油主要由三个变量液压泵40、41、42提供，工作执行部件是两个液压缸，由多个插装阀控制该系统，溢流阀2、5和它们相连的二位四通电磁换向阀、溢流阀7和它相连的二位二通电磁换向阀主要是对变量泵40、41和42的压力及泵的卸荷进行控制。液控单向阀32主要是用于主缸34在快速下行时，从高架油箱33往主缸无杆腔充液，主缸的快速下行的速度由插装阀18来控制，背压阀由溢流阀20来担当；顶出缸的节流调速由调速阀26来实现；电接点压力表37主要是用于接收主缸的保压信号，电接点压力表39用于接收顶出缸的保压信号，系统采用时间继电器来进行的时间的设定，主缸的释压通过液控单向阀32实现，顶出缸释压通过调速阀27的开度来调节。系统的速度的变化是由行程开关来控制的，在主缸和顶出缸的行程过程中安装了行程开关（SQ1SQ7），这些行程开关和几个电接点压力表一起用来控制系统的电磁换向阀的电磁铁的通断，用来实现整个液压系统的工作。1.4.5 液压控制系统电磁铁运行顺序表表4 液压控制系统电磁铁运行顺序表部件工况1YA2YA3YA4YA6YA7YA8YA9YA10YA11YA12YA13YA主缸下行+加压+保压释压+回程+停止顶出缸顶出+保压+退回+停止注：+表示电磁铁YA通电第2章 液态模锻液压机液压系统设计2.1 液压系统基本参数的计算和液压元件的设计2.1.1 计算液压缸的基本尺寸（1）主缸工作压力、缸筒内径、活塞杆外径的确定 由于液压机的工作负载比较大，查表2-15和表1，取主缸的工作压力为P=25MPa。计算主缸内径和活塞杆直径。通过主缸负载图3，得出主缸的最大负载F=3153kN。选取d/D为0.7，取液压缸的机械效率cm=0.95，主缸受力简图9所示。图9 主缸受力简图 由图9可知 = 式中 。 将参数代入公式，忽略不计，可求得液压缸内径 查表1.1-146，取D=400mm，那么由d/D=0.7可以求得活塞杆直径 同理查表1.1-15，取d=280mm，液压机主缸的缸壁内径、活塞杆外径分别为：D=400mm、d=280mm，综上选用液压缸型号为UYWF10400800。（2）顶出缸工作压力、缸筒内径、活塞杆外径的确定 顶出缸工作负载与主缸相比要小，查表2-17，取顶出缸的工作压力P=12MPa，计算顶出缸内径和活塞杆直径。由顶出缸负载图5可知最大负载F=1001kN。选取d/D为0.7，取液压缸的机械效率cm=0.95，液压缸受力如图10所示。图10 液压系统顶出缸受力简图 查表1.1-14，取D=320mm；那么由d/D=0.7可以求得活塞杆直径 同理查表1.1-15，取d=220mm。通过计算，液压机顶出缸的缸壁内径、活塞杆外径分别为：D=320mm、d=220mm，选液压缸型号为UYWF10320300。2.1.2 液压系统流量的计算（1）主缸所需流量计算 参考表1和主缸基本尺寸，分析计算主缸的工况要满足的流量值。已知主缸的快速下行速度为0.2m/s，工进速度为0.008m/s，快速回退速度为0.15m/s，主缸缸壁内径为400mm，活塞杆外径为280mm。 由流量计算公式 式中 液压传动中的流量； 通流截面； 通流截面上的平均流速。 快进时流量 工进时流量 快退时流量（2）顶出缸所需流量计算 参考表1及顶出缸的尺寸，分析计算顶出缸工况要满足的流量值。已知顶出缸的顶出速度为0.02m/s，快退速度为0.112m/s，顶出缸缸壁内径为320mm，活塞杆外径为220mm，代入式（2.3），即 顶出时流量 快退时流量2.1.3 液压泵额定压力、流量分析计算及泵选型设计（1）泵工作压力确定 泵的工作压力计算公式如下 式中 ，对于复杂系统，取0.51.5MPa。 本液压机执行部件的最大工作压力=25MPa，进油路中的压力损失，取 ，代入式 可求得泵的工作压力 通过计算分析，泵的工作压力=26MPa。要延长液压部件的使用寿命，考虑一定的压力储备，则选取泵的额定工作压力时，应满足（2）液压泵最大流量计算 根据计算液压缸所需的流量，和各个运动循环的原理，液压泵的流量的计算 式中 一般取，取； 各工作部件同时工作时所需流量值总和最大。 将参数代入式（2.5）中，即L/min（3）液压泵规格选择 查表3.1-678，依据泵的额定压力，使用泵的型号为A2F500。 基本参数：排量500mL/r；额定压力35MPa；额定转速2000r/min。（4）泵的流量验算 由液压泵的基本参数可知泵每分钟排量q=500mL/r2000r/min=1000L/min，而泵实际所需的最大流量=1809.4L/min，液压系统出现供油不足，快进过程无法实现。在液压系统中添加个补油油箱，使系统能够正常的工作。2.1.4 电动机的选择 液态模锻液压机中主缸和顶出缸工况不一样，电动机的额定功率可以依据液压系统所有工况中消耗功率最大的工况来决定，电动机的功率计算公式如下 式中 。（1）主缸快进功率 主缸在这个阶段，主缸主要是在自身重力和变量泵的压力油的作用下快速下行，但是整个过程所受的工作负载特别小，主要受活塞与缸筒壁、立柱和滑块之间的摩擦力，没有工进时的负载，这样泵提供的油压比较小，因此功率的消耗也会比较小。（2）主缸工进功率 由主缸负载循环图3可知，主缸加压时的最大负载为3153kN，主缸无杆腔面积A=0.13m2，进油回路压力损失取，则液压泵的压力由式（2.7）计算 = 即= 将Pp=25.3106Pa，q工进=60.3L/min，=0.7代入式（2.6）中，计算工进功率为（3）主缸快退功率 主缸快退时，负载只有活塞与缸筒间的摩擦负载，主缸部件的重力和背向力平衡，主缸快退和主缸快进时一样，这个阶段消耗的功率也比较小，因此快退功率计算从略。（4）顶出缸顶出功率 由顶出缸负载循环图5可知，顶出时主缸最大负载为1001kN，无杆腔面积，进油回路压力损失取，那么液压泵的压力可由式（2.7）计算= 将Pp=13.5106Pa，q工进=96.5L/min，=0.7代入公式（2.6）中，求得顶出功率为（5）顶出缸快退功率 顶出缸这个阶段，同上可知顶出缸的这个阶段的功率消耗也会比较小，顶出缸的也计算从略。 选择电动机的额定功率，参考功率消耗最大的工况。分析主缸和顶出缸各个工况，可知主缸加压时的功率36kW是所有工况里功率消耗最大的。 查表Y系列电动机型号大全，选取电动机型号为：Y225M-2。 其它技术参数为：额定功率：45kW；满载转速：2970r/min。2.1.5 液压控制阀的选择 根据前面的计算的系统的油路的流量，主缸的快进下行的最大排量等于流经插装阀15的最大流量 =3114.2L/min表5 插装阀的型号名称型号压力（MPa）流量（L/min）插装阀LD80A20S131.53400 所选的插装阀的最高使用压力31.525MPa系统的工作压力，满足液压系统的设计要求。同理可以选择其它的液压阀种类，所选的液压阀型号如下。 溢流阀、插装阀和电接点压力表的流量和是主缸回程的最大排量=1431.3L/min表6 溢流阀的型号名称型号调压范围（MPa）流量（L/min）溢流阀YF-F80H7211200 根据前面对液压系统的分析和计算，该型号溢流阀符合设计要求标准。同理可以选出其它液压阀的类型，其它液压阀的选型表如下。表7 液压元件选型序号名称额定流量（L/min）型号1插装阀1400LD50A20S13插装阀1400LD50A20S14插装阀1400LD50A20S16插装阀1400LD50A20S111插装阀1400LD50A20S114插装阀3400LD80A20S115插装阀3400LD80A20S17溢流阀1200YF-F80H12溢流阀1200YF-F80H16溢流阀1200YF-F80H26调速阀200Q-H3227调速阀200Q-H328单向阀1250A-Hb80L32液控单向阀1250A1Y-Hb80L绪表36电接点压力表YX-10037电接点压力表YX-10038电接点压力表YX-10039电接点压力表YX-1002.1.6 液压油管和管接头选择（1）管子直径的计算 在液压系统中钢管想要弯曲比较困难，它能承受的压力比一般管子的要大，对于本课题所设计的液压系统为一般选用无缝钢管。对液压控制系统中主缸和顶出缸工作压力进行查表、分析和计算可知。查表液压手册可知，液压缸工作压力较高，管子采用无缝钢管9。 管子的内径的公式如下 式中 系统上一般的管道的通径按所连接元件的通径选取，考虑到系统一般进油时的流量相比出油的流量要大，所以只需要对进油的油管进行选取与验算。现只计算主缸系统进油两泵流量汇合的管子，管道油管内径d确定：主缸快进所需流量q=1507.8L/min，而泵的额定流量q=1000L/min，取油管允许流速v=4m/s，代入公式（2.8），进油口直径d1= 查表3.6-14，圆整后得，取d=80mm，壁厚t=10mm，取管子的材料为20钢，则=410MPa。（2）管子壁厚的验算 根据相关参考文献管道壁厚 式中 ； ； n安全系数，p7MPa时，取n=8；p17.5MPa时，取n=4。 由式（2.9）得 管子厚度的计算值小于选用值，所以油管的选择合理。（3） 管接头选择 油管和油管、油管和液压元件之间通过管接头连接，最重要的是管接头的密封性是引起液压系统的泄露的重要因素。对于油管直径大于50mm，采用法兰结构连接可以可靠的保证密封。因为油管的内径为80mm，所以选用直通法兰为：直通法兰80JB/ZQ448886；中间法兰为：中间法兰80JB/ZQ44881986；法兰盖为：法兰盖80JB/ZQ44891986；直角法兰为：直角法兰80JB/ZQ448786。2.1.7 确定油箱的有效容积 液压油箱的有效容积和系统的压力有关，为了防止液压油从油箱里面溢出来，一般情况液压油的油面高度不能高于油箱高度的80%。各个压力的计算公式如下。低压系统()中压系统()中高压或高压系统()式中 液压油箱有效容积； 液压泵额定流量。 本设计为高压系统，油箱的有效容积通过上述可得2.1.8 过滤器的选择 选用离线过滤器，可以连续保持油液的清洁度，属于精过滤器，选用纤维滤芯这种滤材形式，能过滤掉颗粒大小510m。 过滤器的通油流量是泵的额定流量为1000L/min,查表3.5-24可知，选用YLH箱上回油过滤器，具体型号为YLH-100010。 过滤器基本参数：公称流量为1000L/min，连接方式为法兰，滤芯型号为H-X100010。2.2 验算液压系统性能 液压控制系统中有主缸和顶出缸两个执行元件，通过对管子的选择，同理可以求出主缸的进油和回油管子直径分别为：；顶出缸的进油和回油管子直径分别为。液压油选用，时，油液运动粘度，油液密度。 油液实际上是有粘度的，因此油液在油管内流动时，受到粘性阻力的作用，过程中要消耗一定的能量，损失的能量主要是以压力的方式表现出来的。这部分损失的能量以热量的形式表现出来，液压系统中温度和系统的工作性能成反比。2.2.1 主缸各工况压力损失验算 （1）工进加压时的压力损失验算 工进时运动部件最大速度为0.008m/s，工进时最大流量为60.3L/min，由式（2.3）得液压油在油管中的流速为 管道流动雷诺数为 式中 通流截面的直径； 通流截面内的平均流速； 油液的运动粘度。 工进是进油路中管道流动雷诺数为= 沿程压力损失为 = 式中 液体密度； v油管中油液的流速； 沿程阻力系数，理论值=64/Re。在实际情况油液在金属管里流动时，适合取=75/Re，在橡胶软管中适合取=80/Re。 Re2300，油液在管道内流动为层流，=75/Re。进油管长度为8m，由式（2.11）得沿程压力损失为 液压阀的压力损失；因此总压力损失进为 工进加压时最大的回油流量为L/min 由式（2.3）得回油管中液压油的流速为= 由式（2.10）得管道流动雷诺数为 ，油液在管道内流动为层流，=75/Re。进油管长度为，由式（2.11）得沿程压力损失为=1.116 阀的压力损失；调速阀压力损失，因此总压力损失为 泵的出口压力为 式中 F液压缸工进负载； 液压缸无杆腔有效工作面积； 液压缸有杆腔有效工作面积； 液压缸效率。 由式（2.12）可得主缸泵的出口压力（2）快进、快退时的压力损失 主缸快进时，所受的负载比较小，泵的出口压力也比较好；主缸快退时，所受的负载也比较小，与工进时的负载3153kN相比要小11，泵的出口压力也比工进时小，主缸其它的工况的压力损失都很小，验算过程从略。2.2.2 顶出缸各工况压力损失验算 （1）工进顶出时的压力损失验算 顶出缸顶出速度为0.02m/s，需要的最大流量为122.1L/min，进油管直径D=25mm，由式（2.3）得液压油在油管中的流速v1=cm/min=19669cm/min=327.8cm/s 由式（2.10）管道流动雷诺数为= ，油液在管道内流动为层流，=75/Re。进油管长度为，由式（2.11）得沿程压力损失为= 液压阀的压力损失，因此总压力损失进为= 工进顶出时最大回油流量为=L/min 由式（2.3）得回油管中液压油的流速为= 由式（2.10）得管道流动雷诺数为 = ，油液在管道内流动为层流，=75/Re。进油管长度为，由式（2.11）得沿程压力损失为 阀的压力损失=0.05Pa，调速阀压力损失=0.5Pa，因此总压力损失为= 由式（2.12）可得顶出缸泵的出口压力为Pa（2）快进、快退时的压力损失 顶出缸的快退和快进和顶出时的负载1001kN相比要小，这与主缸的快进和回程有点类似，具体验算过程从略13。 通过对液压系统的压力损失的验算可知，上述设计满足设计的要求。2.2.3 液压系统温升的验算 液压缸各工况输入功率P输入，在电动机功率的计算中已经得出，下面对液压缸各工况的输出功率进行计算。 主缸工进加压时输入、输出功率为 工进时系统发热功率=12.8kW， 主缸工进时，功率消耗是最大的，这里只对主缸的工进温升进行验算。 主缸工进发热功率为。系统温升T计算公式14如下 式中 系统温升； 自然冷却通风很差时，；自然冷却通风良好时，；专用冷却器时，。选择散热系数。 计算油箱的散热面积的公式如下 即= 将，代入公式得= 根据相关的资料可得，假如液压系统中最高油温的许用值为，对于一般机床，对于工程机械。通过对液压系统温升的验算，满足设计要求。 油箱的散热功率为 （2.15） 式中 油箱的有效散热面积； 散热系数，； 环境和油温之差，； 总发热功率， 代入数值得 2.2.4 冷却器的选型 因为液压油在管径中的沿程压力损失，由液压能转化为内能，提升油液的温度。油箱的散热无法满足散热的需要时，则设计冷却器的换面积为式中 油箱散热功率； 冷却器传热系统，查表3.5-54可知， 平均温度差， 代入数值得 考虑到冷凝管需要长期的使用，因此实际值要比理论值大30%左右，即 查表3.5-5615选取冷却器的型号为2LQFW-A0.3F，冷却器的实际散热面积取整为0.3。第3章 结束语 液态模锻是一种少切削或无切削的精密成型新工艺，将金属液加入到液态模锻的型腔内，再施加一点的压力使之成型，从而得到所需要的毛坯锻件。该工艺成型的锻件的质量优良、环保、价格低廉的优点，该工艺是现在摩托车和汽车轮毂主要的生产方式。 本设计的3150液态模锻液压机是用于摩托车轮毂的生产，该液压系统是采用多个插装阀控制，该液压系统可以达到的要求：液压系统的最高工作压力为，主缸的空载下行速度为，主缸工进加压速度为，主缸回程速度为，顶出缸顶出速度为，顶出缸回退速度为。液态模锻液压机是一种新型的锻压设备，在现在的社会发展前景前景比较好，而且市场的需求量也比较大。液压机的操作比较简单，而且它的性能也比较好，成型的毛坯锻件的质量也比较高。随着液态模锻的理论知识的不断的完善，液态模锻会越来越被广大人民接受，成型的锻件的精度也越来越高。根据现在液态模锻的发展现状，可以发现液态模锻将会在未来的加工制造业中占据重要的席位。液态模锻液压系统在工作的过程中，出现一些系统故障也是比较常见的。虽然当今国内外升入探索和研究了液压系统的故障的排除和诊断的技术方法，但是随着科学技术的发展，新技术不断的引入，液压系统的故障的形式也变的多变起来，我们需要更多的探索和研究来解决这些问题。可以将多种液压系统的诊断方法结合起来来解决一个问题，通过取长补短，还可以结合一些其它的先进的技术来解决液压系统的故障问题，因此对液压系统故障采用综合的评判和诊断方法是以后解决液压系统故障的发展趋势。致 谢 设计的完结，这同时也意味着我的大学生活也要接近尾声了，在大学期间，机械专业方面的知识由了一定的了解，同时在大学生活中品尝了许多的酸甜苦辣，有辛酸同时也有快乐，感觉过的还算蛮充实的，在毕业论文写完的一瞬间还是比较有成就感的，毕业论文中应用了很多我们以前学过的知识，在这次设计中巩固了旧知识的同时也学
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