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文檔簡介

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

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