四柱萬能液壓機課程設(shè)計

1、xx學(xué)院液壓與氣動課 程 設(shè) 計題 目： 四柱萬能液壓機課程設(shè)計系 、班級：電子信息工程系姓 名： 指導(dǎo)教師： 二零一二年五月二十二日目錄一、設(shè)計題目21設(shè)計內(nèi)容22. 設(shè)計要求2二、主要參數(shù)確定2三、確定主液壓缸、頂出液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸31. 主液壓缸32. 頂出液壓缸4四、液壓缸運動中的供油量計算51主液壓缸的進出油量52. 頂出液壓缸退回行程的進出油量5五、確定快速空程供油方式，液壓泵規(guī)格，驅(qū)動電機功率51液壓系統(tǒng)快速空程供油方式：52選定液壓泵的流量及規(guī)格：63液壓泵的驅(qū)動功率及電動機的選擇：6六、選取液壓系統(tǒng)圖71液壓系統(tǒng)圖:72. 電磁鐵動作表：73油箱容積：8七、液壓系統(tǒng)工作油路分析

2、8八、計算和選取液壓元件10九、液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性論證11（一）主液壓缸壓力損失的驗算111、快速空行程時的壓力損失112. 慢速加壓行程的壓力損失113. 快速退回行程的壓力損失12（二）頂出液壓缸壓力損失驗算131. 頂出行程的壓力損失132. 頂出液壓缸退回行程的壓力損失14（三）液壓系統(tǒng)發(fā)熱和溫升驗算15十、設(shè)計小結(jié)16十一、參考文獻16一、設(shè)計題目1設(shè)計內(nèi)容設(shè)計一臺四柱萬能液壓機，設(shè)該四柱萬能液壓機下行部件g=1.6噸，下行行程1.2m 1.5m。2. 設(shè)計要求 （1）確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸d，d (2 ) 繪制正式液壓系統(tǒng)圖，動作表、明細表 (3 ) 確定系統(tǒng)的主要參數(shù) (4 ) 進

3、行必要的性能驗算（壓力損失、熱平衡）二、主要參數(shù)確定液壓系統(tǒng)最高工作壓力p=30mpa，在本系統(tǒng)中選用p=25mpa；主液壓缸公稱噸位3150kn；主液壓缸用于沖壓的壓制力與回程力之比為8%，塑料制品的壓制力與回程力之比為2%，取800kn；頂出缸公稱頂出力取主缸公稱噸位的五分之一，取650kn；頂出缸回程力為主液壓缸公稱噸位的十五分之一，210kn行程速度主液壓缸 快速空行程 v=40mm/s 工作行程 v=10mm/s 回程 v=40mm/s頂出液壓缸 頂出行程 v=50mm/s 回程 v=80mm/s三、確定主液壓缸、頂出液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸1. 主液壓缸 a. 主液壓缸內(nèi)徑d： 根據(jù)gb/t

4、2346-1993，取標準值 d主=400mm b. 主液壓缸活塞桿徑d: 根據(jù)gb/t2346-1993，取標準值d主=250mm c. 主液壓缸有效面積：（其中a1為無桿腔面積，a2為有桿腔面積） d. 主液壓缸實際壓制力和回程力: e. 主液壓缸的工作力: （1）主液壓缸的平衡壓力 （2）主液壓缸工進工作壓力 （3）液壓缸回程壓力 2. 頂出液壓缸 a. 頂出液壓缸內(nèi)徑: 根據(jù)gb/t2346-1993，取標準值d頂=200mm b. 頂出液壓缸活塞桿徑 根據(jù)gb/t2346-1993，取標準d頂=160mm c. 頂出液壓缸有效面積（其中a3為無桿腔面積，a4為有桿腔面積） d. 頂出

5、液壓缸的實際頂出力和回程力 e. 頂出壓缸的工作力 四、液壓缸運動中的供油量計算1主液壓缸的進出油量 a. 主液壓缸空程快速下行的進出油量： b. 主液壓缸工作行程的進出油量： c. 主液壓缸回程進出油量： 2. 頂出液壓缸退回行程的進出油量 a. 頂出液壓缸頂出行程的進出油量： b. 頂出液壓缸退回行程的進出油量： 五、確定快速空程供油方式，液壓泵規(guī)格，驅(qū)動電機功率1液壓系統(tǒng)快速空程供油方式： 由于供油量大，不宜采用由液壓泵供油方式，利用主液壓缸活塞等自重快速下行，形成負壓空腔，通過吸入閥從油箱吸油，同時使液壓系統(tǒng)規(guī)格降低檔次。2選定液壓泵的流量及規(guī)格：設(shè)計的液壓系統(tǒng)最高工作壓力p=25mp

6、a，主液壓缸工作行程，主液壓缸的無桿腔進油量為： 主液壓缸的有桿腔進油量為: 頂出液壓缸頂出行程的無桿腔進油量為： 設(shè)選主液壓缸工作行程和頂出液壓缸頂出行程工作壓力最高（p=25mpa）工件頂出后不需要高壓。主液壓缸工作行程（即壓制）流量為75.36l/min，主液壓缸工作回程流量為183.69l/min，選用5zkb732型斜軸式軸向柱塞變量泵，該泵主要技術(shù)性能參數(shù)如下：排量 234.3ml/r， 額定壓力 16mpa， 最大壓力 25mpa， 轉(zhuǎn)速 970r/min， 容積效率 96%。該液壓泵基本能滿足本液壓系統(tǒng)的要求。3液壓泵的驅(qū)動功率及電動機的選擇：主液壓缸的壓制力與頂出液壓缸的頂出

7、工作壓力均為p=25mpa，主液壓缸回程工作壓力為10.45mpa，頂出液壓缸退回行程工作壓力為18.58mpa，液壓系統(tǒng)允許短期過載，回此快速進退選10.45mpa，q=200l/min，工進選p=25mpa，q=75.36l/min，液壓泵的容積效率v=0.96，機械效率m=0.95，兩種工況電機驅(qū)動功率為：由以上數(shù)據(jù)，查機械設(shè)計手冊，選取y280s-6三相異步電動機驅(qū)動液壓泵，該電動機主要性能參數(shù)如下：額定功率 45kw， 滿載轉(zhuǎn)速 980r/min。六、選取液壓系統(tǒng)圖1液壓系統(tǒng)圖:2. 電磁鐵動作表：動 作 順 序1ya2ya3ya4ya5ya6ya主液壓缸快速下行+慢速加壓+保 壓卸

8、壓回程+停 止頂出缸頂 出+退 回+壓 邊+浮動拉伸+3油箱容積： 上油箱容積： 根據(jù)gb2876-81標準，取其標準值630l。 下油箱容積： 根據(jù)gb2876-81標準，取其標準值1600l。七、液壓系統(tǒng)工作油路分析a啟動：電磁鐵全斷電，主泵卸荷。 主泵（恒功率輸出）-à 電液換向閥7的m型中位-à 電液換向閥17的k型中位-à 油箱b液壓缸15活塞快速下行： 1ya，5ya通電，電液換向閥7右位工作，控制油路經(jīng)電磁換向閥12打開液控單向閥13，接通液壓缸15下腔與液控單向閥13的通道。 進油路：主泵（恒功率輸出）-à 電液換向閥7-à單向

9、閥8-à 液壓缸15上腔 回油路：液壓缸15下腔-à 單向閥13-à 電液換向閥7-à 電液換向閥17的k型中位-à油箱 液壓缸活塞依靠重力快速下行形成負壓空腔：大氣壓油-à 吸入閥11-à 液壓缸15上腔c液壓缸15活塞接觸工件，慢速下行（增壓行程）： 液壓缸活塞碰行程開關(guān)2xk使5ya斷電，切斷液壓缸15下腔經(jīng)液控單向閥13快速回油通路，上腔壓力升高，同時切斷（大氣壓油-à 吸入閥11-à 上液壓缸15上腔）吸油路。 進油路：主泵（恒功率輸出）-à 電液換向閥7-à 單向閥8-&#

10、224; 液壓缸15上腔 回油路：液壓缸15下腔-à 順序閥14-à 電液換向閥7-à 電液換向閥17的k型中位-à 油箱d. 保壓： 液壓缸15上腔壓力升高達到預(yù)調(diào)壓力，電接觸壓力表9發(fā)出信息，1ya斷電，液壓缸15進口油路切斷，（單向閥8和吸入閥11的高密封性能確保液壓缸15活塞對工件保壓，利用液壓缸15上腔壓力很高，打開外控順序閥10的目的是防止控制油路使吸入閥11誤動而造成液壓缸15上腔卸荷）當(dāng)液壓缸15上腔壓力降低到低于電接觸壓力表9調(diào)定壓力，電接觸壓力表9又會使1ya通電，動力系統(tǒng)又會再次向液壓缸15上腔供應(yīng)壓力油。 主泵（恒功率輸出）-&#

11、224; 電液換向閥7的m型中位-à 電液換向閥17的k型中位-à 油箱，主泵卸荷。e保壓結(jié)束，液壓缸15上腔卸荷后： 保壓時間到位，時間繼電器電出信息，2ya通電（1ya斷電），液壓缸15上腔壓力很高，打開外控順序閥10，大部分油液經(jīng)外控順序閥10流回油箱，壓力不足以立即打開吸入閥11通油箱的通道，只能先打開吸入11的卸荷閥，實現(xiàn)液壓缸15上腔先卸荷，后通油箱的順序動作，此時： 主泵1大部分油液-à 電液換向閥7-à 外控順序閥10-à 油箱f液壓缸15活塞快速上行： 液壓缸15上腔卸壓達到吸入閥11開啟的壓力值時，外控順序閥10關(guān)閉。 進油

12、路：主泵1-à 電液換向閥7-à 液控單向閥13-à 液壓缸15下腔 回油路：液壓缸15上腔-à 吸入閥11-à 油箱g頂出工件 液壓缸15活塞快速上行到位，碰行程開關(guān)1xk，2ya斷電，電液換向閥7復(fù)位，3ya通電，電液換向閥17右位工作。 進油路：主泵1-à 電液換向閥7的m型中位-à 電液換向閥17-à 液壓缸16下腔 回油路：液壓缸16上腔-à 電液換向閥17-à 油箱h. 頂出活塞退回：4ya通電，3ya斷電，電液換向閥17左位工作 進油路：主泵1-à 電液換向閥7的m型中位

13、-à 電液換向閥17-à 液壓缸16有桿腔 回油路：液壓缸16無桿腔-à 電液換向閥17-à 油箱i. 壓邊浮動拉伸： 薄板拉伸時，要求頂出液壓缸16無桿腔保持一定的壓力，以便液壓缸16活塞能隨液壓缸15活塞驅(qū)動一同下行對薄板進行拉伸，3ya通電，電液換向閥17右位工作，6ya通電，電磁閥19工作，溢流閥21調(diào)節(jié)液壓缸16無桿腔油墊工作壓力。 進油路：主泵1-à 電液換向閥7的m型中位-à 電液換向閥17-à 液壓缸16無桿腔 吸油路: 大氣壓油-à 電液換向閥17-à 填補液壓缸16有桿腔的負壓空腔 八

14、、計算和選取液壓元件根據(jù)上面計算數(shù)據(jù)，查液壓設(shè)計手冊選取液壓元件如下：序 號元 件 名 稱實際流量規(guī) 格1斜軸式軸向柱塞變量泵227l/min5zkb7322齒輪泵18l/minbbxq3電動機y802-4三相異步電機4濾油器245l/minwu-250×f5先導(dǎo)式溢流閥227l/mincg2v-8fw6溢流閥18l/minyf-l10b7電液換向閥227l/min24dy-b32h-z8單向閥227l/mindf-l32h29壓力繼電器ipd01-h6l-y10外控內(nèi)泄型順序閥227l/minxd4f-l32h11液控單向閥376l/mindfy-f50h212兩位四通電磁換向閥1

15、8l/min24d-10h-tz13液控單向閥227l/mindfy-f32h214順序閥227l/minxd2f-l32h15主液壓缸16頂出液壓缸17電液換向閥227l/min24dy-b32h-z18節(jié)流閥227l/minldf-l32c19兩位兩通電磁換向閥227l/min22d-32b20先導(dǎo)式溢流閥227l/mincg2v-8fw21溢流閥227l/minyf-l32b九、液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性論證（一）主液壓缸壓力損失的驗算1、快速空行程時的壓力損失 快速空行程時，由于液壓缸進油從吸入閥11吸油，油路很短，因此不考慮進油路上的壓力損失，在回油路上，已知油管長度l=2m，油管直徑d=30&

16、#215;10-3m，通過的流量q=3.06×10-3m3/s。液壓系統(tǒng)選用n32號液壓油，考慮最低工作溫度15，由手冊查出此時油的運動粘度v=1.5cm2/s，油的密度=900kg/m3，液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。 (1) 確定油流的流動狀態(tài)，回油路中液流的雷諾數(shù)為 由上可知，回油路中的流動是層流。 （2）沿程壓力損失p 在回油路上，流速 則壓力損失為 （3）局部壓力損失 由于采用集成塊式的液壓裝置，所以只考慮閥類元件和集成塊內(nèi)油路的壓力損失。通過各閥的局部壓力損失列于下表中:元 件 名 稱額定流量實際流量額定損失實際損失液控單向閥250229.82168986電液換向閥

17、*2250229.84675943若取集成塊進油路壓力損失為30000pa，回油路壓力損失為50000pa，則回油路總的壓力損失為 2. 慢速加壓行程的壓力損失 在慢速加壓行程中，已知油管長度l=2m，油管直徑d=30×10-3m，通過的流量進油路q1=1.26×10-3m3/s，回油路q2=0.77×10-3m3/s。液壓系統(tǒng)選用n32號液壓油，考慮最低工作溫度15，由手冊查出此時油的運動粘度v=1.5cm2/s，油的密度=900kg/m3，液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。 （1）確定油流的流動狀態(tài)進油路中液流的雷諾數(shù)為 回油路中液流的雷諾數(shù)為 由上可知，進

18、回油路中的流動是層流。 （2）沿程壓力損失p 在進油路上，流速 則壓力損失為 在回油路上，流速 則壓力損失為 （3）局部壓力損失 由于采用集成塊式的液壓裝置，所以只考慮閥類元件和集成塊內(nèi)油路的壓力損失。通過各閥的局部壓力損失列于下表中:元 件 名 稱額定流量實際流量額定損失實際損失單向閥8075.62182883電液換向閥250229.84337973順序閥5046.23256133若取集成塊進油路壓力損失為30000pa，回油路壓力損失為50000pa，則進油路總的壓力損失為 回油路總的壓力損失為 3. 快速退回行程的壓力損失 在快速退回行程中，主液壓缸從順序閥10卸荷，油路很短，壓力損失忽

19、略不計，已知油管長度l=2m，油管直徑d=30×10-3m，通過的流量進油路q1=3.06×10-3m3/s。液壓系統(tǒng)選用n32號液壓油，考慮最低工作溫度15，由手冊查出此時油的運動粘度v=1.5cm2/s，油的密度=900kg/m3，液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。 （1）確定油流的流動狀態(tài)進油路中液流的雷諾數(shù)為 由上可知，進油路中的流動是層流。 （2）沿程壓力損失p 在進油路上，流速 則壓力損失為 （3）局部壓力損失 由于采用集成塊式的液壓裝置，所以只考慮閥類元件和集成塊內(nèi)油路的壓力損失。通過各閥的局部壓力損失列于下表中:元 件 名 稱額定流量實際流量額定損失實際損

20、失單向閥250229.82168986電液換向閥250229.84337973若取集成塊進油路壓力損失為30000pa，回油路壓力損失為50000pa，則進油路總的壓力損失為 （二）頂出液壓缸壓力損失驗算1. 頂出行程的壓力損失 在頂出液壓缸頂出行程中，已知油管長度l=2m，油管直徑d=30×10-3m，通過的流量進油路q1=1.57×10-3m3/s，回油路q2=0.57×10-3m3/s。液壓系統(tǒng)選用n32號液壓油，考慮最低工作溫度15，由手冊查出此時油的運動粘度v=1.5cm2/s，油的密度=900kg/m3，液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。 （1）確定

21、油流的流動狀態(tài)進油路中液流的雷諾數(shù)為 回油路中液流的雷諾數(shù)為 由上可知，進回油路中的流動是層流。 （2）沿程壓力損失p 在進油路上，流速 則壓力損失為 在回油路上，流速 則壓力損失為 （3）局部壓力損失 由于采用集成塊式的液壓裝置，所以只考慮閥類元件和集成塊內(nèi)油路的壓力損失。通過各閥的局部壓力損失列于下表中:元 件 名 稱額定流量實際流量額定損失實際損失電液換向閥25094.2/34.2456791/7486若取集成塊進油路壓力損失為30000pa，回油路壓力損失為50000pa，則進油路總的壓力損失為 回油路總的壓力損失為 2. 頂出液壓缸退回行程的壓力損失 在慢速加壓行程中，已知油管長度l

22、=2m，油管直徑d=30×10-3m，通過的流量進油路q1=0.9×10-3m3/s，回油路q2=2.51×10-3m3/s。液壓系統(tǒng)選用n32號液壓油，考慮最低工作溫度15，由手冊查出此時油的運動粘度v=1.5cm2/s，油的密度=900kg/m3，液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。 （1）確定油流的流動狀態(tài)進油路中液流的雷諾數(shù)為 回油路中液流的雷諾數(shù)為 由上可知，進回油路中的流動是層流。 （2）沿程壓力損失p 在進油路上，流速 則壓力損失為 在回油路上，流速 則壓力損失為 （3）局部壓力損失 由于采用集成塊式的液壓裝置，所以只考慮閥類元件和集成塊內(nèi)油路的壓力

23、損失。通過各閥的局部壓力損失列于下表中:元 件 名 稱額定流量實際流量額定損失實際損失電液換向閥25054/150.6418662/145154若取集成塊進油路壓力損失為30000pa，回油路壓力損失為50000pa，則進油路總的壓力損失為 回油路總的壓力損失為 從以上驗算結(jié)果可以看出，各種工況下的實際壓力損失都能滿足要求，說明液壓系統(tǒng)的油路結(jié)構(gòu)、元件的參數(shù)是合理的，滿足要求。（三）液壓系統(tǒng)發(fā)熱和溫升驗算 在整個工作循環(huán)中，工進階段所占用的時間最長，所以系統(tǒng)的發(fā)熱主要是工進階段造成的，幫按工進工況驗算系統(tǒng)溫升。 系統(tǒng)總的發(fā)熱功率為 =38.65-34.5=4.15kw=4150w 已知油箱容積v=1600l=1.6m3，則油箱的近似散熱面積a為 假定通風(fēng)條件良好，取油箱散熱系數(shù)cr=15×10-3kw/(m2·)，則可得油液溫升為 設(shè)環(huán)境溫度t