液壓項(xiàng)目報告

1、(3級)項(xiàng)目報告項(xiàng)目名稱： 液壓傳動課程設(shè)計 項(xiàng)目題目： 液壓傳動課程設(shè)計 指導(dǎo)教師： 系 別： 機(jī)電系 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 姓 名： 完成時間： 年 月 日至 年 月 日成績： 評閱人：一、設(shè)計任務(wù)設(shè)計一臺液壓機(jī)，工藝動作為開模-合模快進(jìn)-合模工進(jìn)-停止，設(shè)加、減速時間不希望超過各開合?？倳r間的10%，模板與立柱的摩擦系數(shù)為fs=0.2，fd=0.1，模板對立柱的壓力按動模板重量的10%計算，液壓缸機(jī)械效率hm=0.9，其它主要技術(shù)參數(shù)為：公稱（工進(jìn)）壓力kN動模板重量T快進(jìn)行程mm快進(jìn)速度mm/s工進(jìn)行程mm工進(jìn)速度mm/s回程速度mm/s3001.5200801020300

2、根據(jù)主要技術(shù)參數(shù)設(shè)計液壓系統(tǒng)、選擇液壓元件及其液壓裝置。2、 方案分析（1） 、分析系統(tǒng)工況對液壓系統(tǒng)進(jìn)行工況分析，就是要查明它的每個執(zhí)行元件在各自工作過程中的運(yùn)動速度和負(fù)載的變化規(guī)律。這是滿足主機(jī)規(guī)定的動作要求和承載能力所必須具備的。液壓系統(tǒng)的負(fù)載可由主機(jī)的規(guī)格規(guī)定，由理論分析確定。經(jīng)過考慮其工作負(fù)載、慣性負(fù)載和阻力負(fù)載等計算繪制成圖；同樣的，也壓執(zhí)行元件在各自運(yùn)動階段內(nèi)的運(yùn)動速度也相應(yīng)的繪制成圖。相面就系統(tǒng)的分析計算以及系統(tǒng)的負(fù)載突和速度圖：設(shè)加速度a=2m/s，開合模的情況如下表：工況速度（mm/s）時間（s）行程（mm）加速0.041.6快進(jìn)（勻速）802.5200減速0.031.5工

3、進(jìn)（勻速）200.510減速0.010.1回程加速0.1522.5回程勻速3000.56168回程減速0.1522.5總計3.94213.2+213其中：加減速總時間：0.38s、開合?？倳r間：3.94s、加減速總時間占開合?？倳r間9.64%。動模板重力：G=mg=15009.8N=14700N工作負(fù)載：Ft =300000N慣性負(fù)載：Fm=ma=1.510002N=3000N阻力負(fù)載：Ffs=0.215000.19.8N=294N Ffd=0.115000.19.8N=147N液壓缸在各工作階段的負(fù)載：(單位：N) 工況負(fù)載組成負(fù)載值F推力F/hm啟動F=Ffs294327加速F=Ffd+F

4、m31473496快進(jìn)F=Ffd147163工進(jìn)F=Ffd+Ft300147333496快退F=Ffd147163其中液壓缸的機(jī)械效率取hm=0.9；重力加速度取g=9.8m/s2。執(zhí)行元件的負(fù)載圖與速度圖： （2） 、液壓缸主要參數(shù)的確定及其裝配圖由表11-2和表11-3可知，液壓系統(tǒng)在最大負(fù)載約為333496N時宜取Pl =20MPa。這里的液壓缸選用單桿活塞式的，并在快進(jìn)時作差動連接。為了使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，液壓缸回油路上必須具有背壓p2,以防孔滑臺突然前沖。根據(jù)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計手冊（詳見參考文獻(xiàn)4)中推薦數(shù)值，可取p2=1.0MPa。設(shè)活塞桿的直徑為d，缸內(nèi)徑D，差動快進(jìn)的速度為V1，快退

5、的速度為V2，則 解得： 當(dāng)按GB/T 23482001將這些直徑圓整成就近標(biāo)準(zhǔn)值時得：D=160mm，d=130mm。由此求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積為：，。經(jīng)檢驗(yàn)，活塞桿的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均符合要求。表：液壓缸在不同工作階段的壓力、流量和功率值：工況推力回油腔壓力進(jìn)油腔壓力輸入流量輸入功率計算式快進(jìn)(差動)起動32700.0246加速34960.5723恒速1630.321263.710.341工進(jìn)3334961.016.926724.12726.8066快退起動32700.04785加速34960.82.8656恒速1632.3778122.994.8743液壓缸的裝配圖如下圖所示： 三、液

6、壓系統(tǒng)圖的擬定根據(jù)上面計算結(jié)果可得系統(tǒng)的工況圖如下圖所示：（1） 液壓回路的選擇首先要選擇調(diào)速回路。由工況圖可知，這液壓系統(tǒng)的功率較小，工作負(fù)載變化較大，速度變化方位較大，采用液壓機(jī)屬于中高速，再考慮到功率最大為6.8066kW, 在5kW以上，所以選用容積調(diào)速回路。如下圖所示：從工況圖中吋以淸楚地看到，在這個液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)內(nèi)，液壓缸要求油源交替地提供低壓大流量和高壓小流量的油液。最大流量與最小流量之比約為5.1,而快進(jìn)快退所需的時間t1和工進(jìn)所需的時間t2分別為 t1=(l1/v1)+(l3/v3)=(60 x 200)/(4.8 x 1000) + (60 x 210)/(18 x 1

7、000)s =3.2st2 = l2/v2 = (60 x 10)/(1.2 x 1000)s = 0.5s 亦即是t2/t1=6.4,因此從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量的角度上來看，采用單個定量泵作為油源 顯然是不合適的，而宜選用大、小兩個液壓泵自動并聯(lián)供油的油源方案。如下圖所示：其次是選擇快速運(yùn)動和換向回路。因?yàn)樾枰爝M(jìn)和快退，同時為了換向平穩(wěn)起見，所以采用三位五通電液閥來實(shí)現(xiàn)3個工作狀態(tài)（快進(jìn)，停止，快退）的實(shí)現(xiàn)。流速從63.71L/min轉(zhuǎn)換到24.1272L/min再轉(zhuǎn)換到122.99L/min，顯然是快速轉(zhuǎn)慢速再轉(zhuǎn)為快速，所以選擇行程閥的速度換向回路。其中換向回路及速度換接回路如下圖所示

8、：最后考慮壓力控制回路，包括系統(tǒng)的調(diào)壓以及卸荷回路。由于釆用雙泵供油回路，故用液控順序閥實(shí)現(xiàn)低壓大流量泵卸荷，由于快進(jìn)快退時大流量泵工作，工進(jìn)時大流量泵卸荷，所以順序閥的調(diào)定壓力必須大于快進(jìn)時的壓力小于工進(jìn)時的壓力。用溢流閥調(diào)整髙壓小流量泵的供油壓力。為了便于觀察和調(diào)整壓力，在液壓泵的出口處、背壓閥和液壓缸無桿腔進(jìn)口處可以設(shè)測壓點(diǎn)。其調(diào)壓回路和卸壓回路如下圖所示： （二）液壓回路的綜合把上面選出的各種回路組合畫在一起，就可以得到下圖所示的液壓系統(tǒng)原理圖： （三）液壓回路各個階段行程分析： 快進(jìn)（差動連接）： 進(jìn)油路：油液經(jīng)油箱，濾油器18，雙聯(lián)葉片泵1后再經(jīng)單向閥3,4進(jìn)入三位五通電液換向閥5

9、的左位，經(jīng)行程閥8和旁通式調(diào)速閥9后進(jìn)入液壓缸11的無桿腔。 回油路：油液從液壓缸11的有桿腔流出后經(jīng)單向閥14和三位五通電液換向閥5的左位，再經(jīng)單向閥15與進(jìn)油路上的油液匯合，一起流向液壓缸的無桿腔，從而實(shí)現(xiàn)差動連接。 工進(jìn)（大流量泵卸荷）： 進(jìn)油路：油液經(jīng)油箱，濾油器18，小流量泵后再經(jīng)單向閥4進(jìn)入三位五通電液換向閥5的左位，經(jīng)調(diào)速閥6后進(jìn)入液壓缸11的無桿腔。 回油路：油液從液壓缸11的有桿腔流出后經(jīng)單向閥14，三位五通電液換向閥5的左位，再經(jīng)單向閥15與進(jìn)油路上的油液匯合，經(jīng)過調(diào)速閥后一起流向液壓缸的無桿腔。 快退（電液閥換向）： 進(jìn)油路：油液經(jīng)油箱，濾油器18，雙聯(lián)葉片泵后再經(jīng)單向閥

10、3,4進(jìn)入三位五通電液換向閥5的右位，然后再經(jīng)單向閥13，旁通式調(diào)速閥12，最后進(jìn)入液壓缸的有桿腔。 回油路：油液從液壓缸的無桿腔流出后經(jīng)單向閥7，再經(jīng)三位五通電液換向閥5的右位流回油箱。四、液壓元件的選擇（1） 液壓泵液壓缸在整個工作循環(huán)中的最大工作壓力為16.9267MPa，如取進(jìn)油路上的壓力損失為0.8MPa，壓力繼電器調(diào)整壓力高出系統(tǒng)最大工作壓力之值為0.5MPa，旁通式調(diào)速閥的壓力損失為0.5MPa，則小流量泵的最大工作壓力應(yīng)為PP1 = (16.9267 + 0.8 + 0.5+0.5)MPa = 18.7267MPa 大流量泵是在快速運(yùn)動時才向液壓缸輸油的，快退時液壓缸中的工作壓

11、力比快進(jìn)時大，如取進(jìn)油路上的壓力損失為0.5MPa，旁通式調(diào)速閥的壓力損失為0.5MPa，則大流量泵的最高工作壓力為 PP2 = (2.3778 +0.5+0.5)MPa = 3.3778MPa 兩個液壓泵應(yīng)向液壓缸提供的最大流量為122.99L/min，若回路中的泄漏按液壓缸輸人流量的10%估計，則兩個泵的總流量應(yīng)為qP =1.1 x122.99L/min =135. 289L/min由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為3L/min，而工進(jìn)時輸人液壓缸的流量為24.13L/min，由小流量液壓泵單獨(dú)供油，所以小液壓泵的流量規(guī)格最少應(yīng)為27.13L/min根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值査閱產(chǎn)品樣本，最后確定

12、選取PFED-5141110/029型雙聯(lián)葉片泵,其小泵和大泵的排量分別為29.3mL/r和109.6mL/r，若取液壓泵的容積效率=0. 9，則當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速np=1100r/min時，液壓泵的實(shí)際輸出流量為qP= (29.3+ 109.6) x 1100 x 0. 9/1000L/min = (29.007 +108.504)L/min = 137.511L/min 工進(jìn)時液壓泵的實(shí)際輸出流量為qP= 29.311000.9/1000L/min= 29L/min由于液壓缸在工進(jìn)時輸人功率最大，這時液壓泵工作壓力為18.7267MPa、流量為29L/min。 取泵的總效率=0. 81，則液壓泵驅(qū)

13、動電動機(jī)所需的功率為 根據(jù)此數(shù)值按JB/T 96161999，查閱電動機(jī)產(chǎn)品樣本選取Y160L-4型電動機(jī)，其額定功率 Pn = 15kW,額定轉(zhuǎn)速 nn=1500r/min（2） 閥類元件及輔助元件根據(jù)閥類及輔助元件所在油路的最大工作壓力和通過該元件的最大實(shí)際流量，可選出這 些液壓元件的型號及規(guī)格如下表（表中序號與液壓系統(tǒng)圖中的元件標(biāo)號相同）：元件的型號及規(guī)格序號元件名稱估計通過流量（L/min）額定流量（L/min）額定壓力（MPa）額定壓降（MPa）型號、規(guī)格1雙聯(lián)葉片泵(141+34)21/21PFED-5141110/0292溢流閥56316YF3-E10B3單向閥10615031.

14、50.6S15A204單向閥2915031.50.6S15A205三位五通電液閥135140250.535DYF3Y-E10B6調(diào)速閥250.07140250.5QCI-63B7單向閥36245031.50.3S30P308行程閥170300210.3DMT-06-3D-309旁通式調(diào)速閥65125250.6FBG-03-125-1010壓力繼電器10HED1KA/1012旁通式調(diào)速閥123125250.6FBG-03-125-1013單向閥12315031.50.6S15A2014單向閥2215031.50.6S15A2015單向閥2215031.50.6S15A2016背壓閥0.36316

15、YF3-E10B17外控順序閥108.5160160.3XF3-E10B18過濾器1354000.01XU-400XF80-J（3） 油管各元件間連接管道的規(guī)格按元件接口處尺寸決定，液壓缸進(jìn)、出油管則按輸人、排出的最大流量計算。由于液壓泵具體選定之后液壓缸在各個階段的進(jìn)、出流量已與原定數(shù)值不同，所以要重新計算如下表所示。表中數(shù)值說明，液壓缸快進(jìn)、快退速度V1,V3與設(shè)計要求相近。這表明所選液壓泵的型號、規(guī)格是適宜的。表：液壓缸的進(jìn)、出流量和運(yùn)動速度流量，速度快進(jìn)工進(jìn)快退輸入流量（L/min）輸出流量（L/min)運(yùn)動速度（m/min）根據(jù)表中的數(shù)值，當(dāng)油液在壓力管中流速取6m/min時，算得與

16、液壓缸無桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為根據(jù)GB/T 2351-2005 與無桿腔相連的油管為外徑28mm，內(nèi)徑20mm鋼管與有桿腔相連的油管為外徑34mm，內(nèi)徑25mm（四）過濾器：XU-400XF80-J （五）油箱容積估算，取 =6，得到容積為V= q=6x137.5=825L 按JB/T 7938-1999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值V=800L5、 液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能的目的在于判斷設(shè)計質(zhì)量，然而液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算是很復(fù)雜的問題，故我們只是采用簡單得驗(yàn)算公式近似的估算，以便定性地說明情況。液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算的項(xiàng)目有很多，但我們在該項(xiàng)目中主要驗(yàn)算回路壓力損失和發(fā)熱溫升驗(yàn)算。具體情況如下：

17、（1） 驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值由于系統(tǒng)的管路布置尚未具體確定，整個系統(tǒng)的壓力損失無法全面估算，故只能先估算閥類元件的壓力損失，待設(shè)計好管路布局圖后，加上管路的沿程損失和局部損失即可完成全面的估算校核。但對于我們?nèi)夗?xiàng)目的中、大型液壓系統(tǒng)，管路的壓力損失甚微，可予以不計。壓力損失的驗(yàn)算按一個工作循環(huán)不同階段分別進(jìn)行：1、 快進(jìn)快進(jìn)時是差動連接，進(jìn)油路上油液通過單向閥3的流量是29L/min,單向閥4的流量是106L/min、三位五通電磁換向閥5的流量是137.5L/min、然后與液壓有桿腔的回油匯合，以流量170.96L/min通過行程閥8，再經(jīng)過調(diào)速閥以63.71L/min進(jìn)入無

18、桿腔。因此，進(jìn)油路上的總壓降為：此值不大，不會使壓力閥開啟，所以能確保流量全部進(jìn)入無桿腔?；赜吐飞希袟U腔出油流經(jīng)單向閥14和三位五通電磁換向閥5和單向閥15的流量是33.46L/min，后與液壓泵供油合并，然后進(jìn)入行程閥和調(diào)速閥，然后進(jìn)入無桿腔。由此算出快進(jìn)的時候有桿腔壓力p2與無桿腔壓力p1之差。此值小于原估計值0.5Mpa,所以是偏安全的。2、 工進(jìn)工進(jìn)時，油液在進(jìn)油路上先通過單向閥4，流量為29L/min，再通過電液換向閥5，流量為29L/min，在調(diào)速閥6的壓力損失為0.5 MPa；油液在回油路上先通過單向閥14，流量為8.2L/min，再經(jīng)過電液換向閥5，流量為8.2L/min，在

19、背壓閥9處的壓力損失為0.5Mpa,通過順序閥17的流量為116.7L/min，此時液壓缸回油腔的壓力p2為：可見此值小于原估計值1Mpa。所以按表中公式計算得工進(jìn)時液壓缸進(jìn)油腔壓力p1，即：計算誤差大?。?（16.9267-16.812）/16.9267x100%=0.6776% 誤差很小，符合所需要求。3、 快退快退時，油液在進(jìn)油路上通過單向閥4流量是29L/min,單向閥3的流量是108.5L/min，再通過三位五通電磁換向閥5的流量是137.5L/min，再通過單向閥13，流量為137.5L/min，再經(jīng)過調(diào)速閥12，壓降為0.5MPa；油液在回油路上通過單向閥7的流量為404.59L/min，然后經(jīng)三位五通電磁換向閥5流回油箱。因此進(jìn)油路上的總壓降為所以，快退時液壓泵的最大工作壓力pp=（2.3778+1.262）MPa=3.640MPa快退是回油路上總壓降約為 符合設(shè)計要求。（2） 油液溫度升驗(yàn)算這項(xiàng)驗(yàn)算是用熱平衡原理來對油液的溫升值進(jìn)行計算。對于系統(tǒng)各個階段的發(fā)熱和油液溫升的情況，具體內(nèi)容如下：快進(jìn)時，雙泵供油。液壓缸的有效功率：Po=Fv=163x0.0815=0.0133kw 兩泵輸入功率：Pi=0.736kw