液压系统设计说明书.docx
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液压系统设计说明书
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摘要
压力机是锻压、冲压、冷挤压、校直、弯曲、粉末冶金、成型、打包等加工工艺中应用广泛的压力加工机械设备。
液压压力机通过液压系统产生很大的静压力实现对工件进行挤压、校直、冷弯等加工。
而本次实习主要是设计汽车板簧分选实验压力机（立式），先进行查阅文献，了解并熟悉设计工况，确定执行元件主要参数，拟定系统原理草图，计算选择液压元件，验算系统性能，绘制零件图和装配图，编制技术文件，最后撰写课程设计说明书。
关键：
压力机工况分析系统原理液压元件系统性能工作图
Abstract
Pressforging,stamping,coldextrusion,straightening,bending,powdermetallurgy,molding,packagingandprocessingtechnologyiswidelyappliedinthefieldofpressureprocessingmachineryandequipment.Hydraulicpresshydraulicsystemgreatlybystaticpressureonaworkpiecesqueeze,straightening,bendingandotherprocessing.Whilethispracticeismainlythedesignofautomotiveleafspringsortingtestpress（vertical）,thefirstliterature,understandandarefamiliarwiththedesignconditions,determinetheimplementationofcomponentsofmainparameters,formulationsystemprinciplesketch,selectionofcalculationofhydrauliccomponents,checkingtheperformanceofthesystem,drawthepartdrawingandassemblydrawing,preparethetechnicaldocumentandfinallywrittencurriculumdesignmanual.
Keywords:
Press、conditionanalysis、systemhydraulic、
componentsofthesystem、performancechar
摘要·················································1
第一章课程设计的目的和基本要求······················3
1.1、课程设计的目的································3
1.2、课程设计的基本要求····························3
1.3、课程设计的主要内容····························3
、第二章液压系统设计方法······························5
2.1、设计要求及工况分析····························5
2.2、确定液压系统的主要参数························6
2.3、拟定液压系统原理图····························10
2.4、选择液压元件··································11
第三章验算液压系统的性能····························15
3.1、液压系统压力损失的验算和泵压力调整············15
3.2液压系统发热温升的验算························16
第四章主要零件强度校核······························18
4.1、缸筒壁厚校核··································18
4.2、活塞杆直径校核································18
4.3、螺栓校核······································19
第五章设计总结·····································20
参考文献············································21
第一章课程设计的目的和基本要求
1.1、课程设计的目的：
《液压传动与控制》课程设计是机械设计制造及其自动化专业学生在学完《流体力学与液压传动》课程之后进行的一个重要的实践性教学环节。
学生通过本课程设计能够进一步熟悉并掌握液压传动与控制的基本概念、熟悉液压元件结构原理、熟悉液压基本回路、掌握液压系统图的阅读方法及基本技能n、能够综合运用本课程及工程力学、机械设计等有关课程的知识设计一般工程设备液压系统。
同时，学生通过本课程设计可在以下几方面得到训练：
正确进行工程运算和使用技术文件、技术资料的能力；
掌握系统方案设计的一般方法；
正确表达设计思想的方法和能力；
综合利用所学知识解决工程实际问题的能力。
1.2、课程设计的基本要求：
这个设计题目根据难度及工作量大小由3个人完成，课题组每个人都有明确的工作任务,；
装配图、零件图的绘制拟定由宋皇陶负责，说明书计算部分由苏育文、莫金志负责，并进行排版，课题组每个人都参与进来；
提交一份所设计液压缸装配图一张，一张零件图；
提交系统设计原理图一份，课程设计计算说明书一份。
1.3、课程设计的主要内容
（1）课程设计题目：
汽车板簧分选实验压力机（立式），液压缸对工件（汽车板簧）施加的最大压力为3万N，动作为：
快进→（工进→加载）→保压→慢退→快退，快进速度14mm/s，工进速度0.4mm/s，要求液压缸上位停止、下行时、保压后慢退不能失控。
最大行程600mm。
试完成系统工况分析：
1）.液压缸主要参数确定；
2）.拟定液压系统原理图；
3）.选取液压元件；
（2）课程设计要完成的主要内容：
1）.查阅文献，了解并熟悉设计工况；
2）.确定执行元件主要参数；
3）.拟定系统原理草图；
4）.计算选择液压元件；
5）.验算系统性能；
6）.绘制工作图，编制技术文件；
7）.撰写课程设计说明书。
第二章液压系统设计方法
2.1、设计要求及工况分析
（1）设计要求：
液压缸对工件（汽车板簧）施加的最大压力为3万N，动作为：
快进→（工进→加载）→保压→慢退→快退，快进速度14mm/s，工进速度0.4mm/s，要求液压缸上位停止、下行时、保压后慢退不能失控。
最大行程600mm。
液压执行元件选为液压缸。
（2）负载分析
在负载分析中，暂不考虑回油腔的背压负载、惯性负载和摩擦阻力，因此，需要考虑的负载有：
工作负载F=30000N
表1液压缸在各工作阶段的负载
工况
负载值F/N
推力（F/）/N
快进
0
0
工进（加载）
0—30000
0—31579
保压
30000
31579
慢退
30000—0
31579—0
快退
0
0
根据负载计算结果和已知的各阶段的速度，可绘出负载图（图1）和速度图（图2）：
图1液压缸的负载图
图2液压缸的速度图
2.2、确定液压系统的主要参数
（1）初选液压缸的工作压力
由表二和表三可知，在负载为30000N时，液压系统宜取压力P1=4Mpa.
表2按负载选择工作压力
负载/KN
<5
5~10
10~20
20~30
30~50
>50
工作压力/MPa
<0.8~1
1.5~2
2.5~3
3~4
4~5
≥5
表3各种机械常用的系统工作压力
机械类型
机床
农业机械
小型工程机械建筑机械
液压凿岩机
液压机
大中型挖掘机
重型机械
起重运输机械
磨床
组合机床
龙门刨床
拉床
工作压力/MPa
0.8~2
3~5
2~8
8~10
10~18
20~32
（2）计算液压缸的尺寸
由于液压缸的回油腔有背压，参照表3，选背压为P2=0.5Mpa。
则
则活塞直径
由
圆整后取标准值得：
D=110mm，d=80mm
由此可求得液压缸两腔的有效工作面积为：
经验算，活塞杆的强度和稳定性均符合要求。
液压缸的缸筒长度L主要由活塞最大工作行程决定，故L=600mm
活塞长度：
B=（0,6~1）D=66~110mm取B=80mm
导向套长度：
C=（0.6~1）D=66~110mm取C=90mm
（3）绘制液压缸的工况图
根据计算出的液压缸的尺寸，可估算出液压缸在工作循环各阶段中的压力、流量和功率。
表4液压缸在各工作阶段的压力、流量和功率值
工作循环
负载F/N
进油压力p1/Mpa
回油压力
p1/Mpa
输入流量
q/（L/min）
输出功率
P/kw
快进
0
0.45
0.95
4.22
0.032
工进（加载）
0—31579
0.45—3.60
0.5
0.23
0.014
保压
31579
0
0.5
0
0
慢退
31579—0
3.60—1.06
0.5
0.23
0.014
快退
0
1.06
0.5
3.76
0.066
注：
1.差动连接时，液压缸的回油口到进油口之间的压力损失
2.快退时，液压缸有杆腔进油，压力为P1，无杆腔回油，压力为P2=0.5MPa
图3液压缸的工况图
2.3、拟定液压系统原理图
图4液压系统原理图
表5液压系统的动作循环表
2.4、选择液压元件
（1）确定液压泵得规格和电机功率
1）、确定液压泵的最大工作压力
由表二可知，液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为p1=3.60Mpa,考虑到进油压力损失为∑Δp1=0.5Mpa，考虑到压力继电器的动作可靠，要求压差Δpe=0.5Mpa，所以泵的工作压力为：
Pp=p1+∑Δp1+Δpe=4.6Mpa
2）计算液压泵流量
由表二可知，快进时需要最大的供油量为4.22L/min，取回路泄露修正系数为K=1.2，则泵的总流量为
qp≥K∑qmax=5.27L/min
3）选择液压泵的规格
根据以上压力和流量的数值查阅产品样本，最后确定主泵选取YB-A-Y2型、排量为6mL/min的中高压单级叶片泵
额定转速n=1000r/min
最大转速nmax=2000r/min
最小转速nmin=600r/min
额定压力P0=7Mpa
液压泵的实际输出流量为
=+=[610000.95/1000]L/min=5.7L/min
4）确定电动机的功率
由于液压缸在快退时输入功率最大，其值为0.066KW,液压泵的总效率为0.90，这时液压泵的驱动电机功率为
查阅电动机产品样本，选用Y801-4型电动机，其额定功率为0.55KW，额定转速为1390r/min
（2）选择阀类元件及辅助元件
根据阀类及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量，查阅产品样本，选出的阀类元件和辅助元件的型号及规格如下表所示。
表6液压元件的型号及规格
序号
元件名称
通过流量
额定流量
额定压力
额定压降
型号、规格
1
主泵
—
6
7
—
YB-A-Y2
2
辅助泵
—
2.5
6.3
—
YB1-2.5
3
3位4通电磁换向阀
70
100
6.3
0.3
35DY-100BY
4
先导式溢流阀
16
16
32
0.3
DBW-G06
5
压力表
40
3KB-G6
6
二位二通电磁换向阀
62.4
63
6.3
0.3
Q-10B
7
溢流阀
5.1
10
6.3
0.3
Y-10B
8
调速阀
<1
63
6.3
0.2
PF-B8
9
二位三通电磁换向阀
70
100
6.3
0.3
35DY-100BY
10
单向阀
29.4
63
6.3
0.2
I-63
11
压力继电器
10
6.3
XU-80
12
液控单向阀
70
60
6.3
0.3
I-100B
15
过滤器
36.7
80
6.3
0.02
XU80-80x200
（3）选择油管：
表7液压缸的进、出流量及流速
快进
工进（加载）
保压
慢退
快退
输入流量/（L/min）
0
0.23
排出流量/（L/min）
0
0.11
运动速度/（m/s）
0
0.0004
由表可以看出，液压缸在各阶段的实际运动速度符合设计要求。
设管道内允许流速为V=1m/s，计算液压缸无杠腔和有杠腔相连的油管内径分别为d1和d2。
由于本系统液压快进时，油管内通油量最大，其实际油量约为泵流量的两倍，则液压缸进出油管直径D按产品样本，选用内径为16mm的无缝钢管。
（4）油箱：
油箱的容积根据液压泵的流量计算，一般取液压泵额定流量的5~7倍，故油箱容积为V=66=36L
第三章验算液压系统的性能
3.1、液压系统压力损失的验算及泵压力的调整
已知：
系统采用N32液压油，室温为，由手册查出此时油的运动粘度，油的密度，a设进，回油管长度均为2m。
液压系统元件采用集成块式的配置形式。
判断流动状态
=
由此可推断，各工况下的进回油路中的油液的流动状态均为层流。
计算系统沿程压力损失：
计算系统局部压力损失：
由于管道结构尚未确定，管道的局部压力损失按经验公式计算，即
=0.1
阀类元件的局部压力损失按式：
=
在进油路上，压力损失计算为
+=0.4480Mpa
在回油路上，压力损失分别为
=0.00045MPa
Pp1=p1++
即溢流阀调定压力
回油路上总的压力损失为
主泵的工作压力为
Pp2=p1+=0.95+0.05457=1.00457MPa
3.2、液压系统发热温升的验算
Pp2=
液压系统的总的输入功率，即为液压泵的输入功率
Pi=（Pp1×
液压输入有效功率即为液压缸输出的有效功率
Pi=（Pp1×
液压系统的总效率为
系统的发热功率为
Φ=P（1-）=546.6（1-0.02311）w=533.97w
邮箱散热面积
A=0.065=0.065×
取邮箱散热系数：
Ct=1.6×0.001kw/（）
油液温升
ΔT=
验算表明系统的温升在许可范围内
第四章主要零件强度校核
4.1、缸筒壁厚δ校核
设缸筒壁厚δ=15㎜，因为D/10，故由校核公式
式中：
——缸筒壁厚（）
——实验压力,其中是液压缸的额定工作压力
D——缸筒内径D=0.14m
——缸筒材料的许用应力。
，为材料抗拉强度（Mpa）,n为安全系数，取n=5。
对于P1<16MPa.材料选45号调质钢，对于低压系统
因此满足要求。
4.2、活塞杆直径d校核
由公式：
式中：
F是杆承受的负载（N），F=3410.46N
是杆材料的许用应力，=100Mpa
4.3、螺栓校核
液压缸主要承受载荷Fmax=31579N
取6个普通螺栓，则每个螺栓的工作拉力为
Fo=31579/6=5263.17N
螺栓总拉力
F=Fa+Cb/（Cb+Cm）Fo
Fa为螺栓预紧力Cb为螺栓刚度Cm为被连接件刚度
又Fa=Fb+{1-Cb/（Cb+Cm）}F
Fb为残余预紧力
则Fb=（1.5~1.8）F，取Fb=1.5F
Cb/（Cb+Cm）在无垫片是取0.2~0.3，取值为0.3
得：
Fa=2.2FoF=2.5Fo
由此求得F=13157.93N
故螺栓的中径：
d≥{（1.3x4F）/[σ]π}1/2=7.1mm
[σ]=σs/S=433Mpa
材料选用40Cr
所以取标准值d=16mm
选用螺栓为M16
第五章设计总结
为期一周的液压与气压传动课程设计实习结束了，通过这次的课程设计实习，让我们每一个人都获益良多，既系统地体验了液压传动设计的基本方法和基本设计过程，同时还深深地明白到自己在各方面的不足之处。
在这段课程设计实习的时间里，通过对设计任务的准备工作、查阅参考书籍、液压系统设计的说明计算、利用绘图软件CAD绘制工作图、编制技术文件、整理资料等等所有工作的安排，这都让我们大大地巩固了以前所学知识，从不同的方面去扩展了我们的专业知识面，不仅仅是液压方面的知识，还有像机械设计等等之类的专业知识，而且还进一步培养提升了我们的通过不同途径查阅参考书籍的能力、设计计算能力、利用CAD绘图的能力等，在一定程度上这次实习可以说是锻炼了我们的系统设计能力、创新能力。
最重要得是，这次的实习的完美成功，不仅充分地展现了各组员的特点，更体现了我们组员之间互助互勉，通力合作的团队精神，这对于将来我们在工作和学习方面会有很大的帮助，是一次十分有意义的实践活动。
所以，在此衷心地感谢我们这一组的组员们，在整个实习过程中，大家一齐认真准备、讨论、研究，分工合作，精益求精，共同完成了这次的设计任务；此外，特地衷心地感谢我们的指导老师——李兵老师，是他严谨的教学态度、敬业的教导才使我们能够顺利完成这一次的课程设计，让我们从中学到了不少理论和实际的专业知识：
另外要感谢机车学院安排了这一次的液压课程设计实习，让我们更深地了解到了本课程的知识，着实锻炼了我们的综合能力，受益不浅。
参考文献
[1]游有鹏、2008、液压与气压传动、第一版、北京、科学出版社
[2]王守城，段俊勇、2007、液压元件与选用、第一版、青岛、
化学工业出版社
[3]孔凌嘉、2008、简明机械设计手册、第一版、北京、
北京理工大学出版社
[4]杨可桢，程光蕴，李仲生、2006、机械设计基础、第五版、北京、
高等教育出版社
[5]2011液压课程设计课件
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