四柱液压机液压系统设计设计Word文档格式.docx
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叠加阀是在60年代由美国双A公司等较早开发的，但品种规格少，且都以小通经为主。
叠加阀组成的液压系统优点很多，如结构紧凑、体积小、标准化等，因此，近年来叠加阀产品系列不断增多，其应用领域逐渐扩大。
当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化等各项要求方面都取得了重大进展；
在完善比例控制、伺服控制、数字控制等技术上也有很多新成就，采用液压传动的程度现已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。
随着机械制造行业在国民经济中地位的提高，液压技术的应用范围也越来越广泛，对其性能也提出了更高的要求，决定了它在技术方面的革新已迫在眉睫。
由于实践经验的欠缺和知识的局限性，设计中存在不少缺点和错误之处，敬请评阅老师批评指正。
2
150T四柱液压机液压系统设计
2.1
液压系统的设计要求
本系统设计为立式布置，拟采用液压驱动；
工件采用机械方式夹紧。
课题所设计的液压系统是150T四柱液压机液压系统，主要是完成系统原理图和该系统主要零件的结构及有关设计计算。
液压泵及叠加式液压组件的选用，液压缸采用双作用液压缸，液压缸作为液压系统的执行组件安装在机床的床身上，与液压供油装置分开布置，避开两者之间形成振动干涉。
2.1.1
液压传动系统的技术要求
液压机工作循环为：
快进——工进——快退——停止；
1）滑块最大行程：
200mm；
2）滑块行程速度：
空程：
40mm/s，工作：
20—22mm/s，回程为50mm/s；
3）滑块下平面至工作台面最大距离为400mm，工作台440×
380mm；
4）采用叠加阀液压组件；
2.1.2
工作环境和工作条件
本课题所设计液压机在普通车间使用，工作环境要求不高，对环境温度、湿度、尘埃情况没有特殊的要求，液压系统的安装必须稳定，避免对机床产生直接的冲击振动，影响机床加工精度及寿命。
本课题设计的液压系统对重量、外形尺寸、经济性没有特殊要求，但必须符合一般的普遍设计原则：
重量轻、体积小、成本低、效率高、结构简单、工作可靠、使用维护方便。
根据设计任务书要求选择叠加阀系列液压组件。
2.2
液压系统工况分析，确定主要参数
在明确了液压系统的设计要求后，针对设计系统在性能和动作方面的特性，确定设计系统的工作压力，以及计算液压缸的最大行程，工作速度，回程速度等等一些具体的系统主参数。
2.2.1
分析液压系统工况[3]
工况分析是确定液压系统主要参数的基本依据，包括液压执行组件的动力分析和运动分析。
阻力负载：
Fr=
式中：
Fr—
—摩擦力；
U——摩擦系数；
Fn——工作压力
惯性负载：
Fm=
Fm—
—惯性力；
G—
—活塞杆的自身重力；
g—
—重力加速度，取9.8m/s2
△v—
—快进速度；
△t—
—快进时间。
运动部件质量为500kg,加减速时间0.2s
1．工作负载
工件的压制抗力即为工作负载：
2.摩擦负载
静摩擦阻力：
动摩擦阻力：
3.惯性负载
自重：
4.液压缸在各工作阶段的负载值：
其中：
——液压缸的机械效率，一般取=0.9-0.97。
工况
负载组成
推力F/
2.2.2负载图和速度图的绘制：
负载图按上面的数值绘制，速度图按给定条件绘制，如图：
2.2.2
确定液压缸的主要参数[5]
1）初选液压缸的工作压力
根据计算得出各阶段负载值的最大值，并参考同类机床，取液
2）计算液压缸的主要结构参数
最大负载为工进阶段负载F=111547N，求得：
活塞腔工作时
D=
（2-1）
2.2.3
1）初选液压缸的工作压力
按液压机床类型初选液压缸的工作压力为25Mpa,根据快进和快退速度要求，采用单杆活塞液压缸。
快进时采用差动连接，并通过充液补油法来实现，这种情况下液压缸无杆腔工作面积应为有杆腔工作面积的6倍，即活塞杆直径与缸筒直径满足的关系。
快进时，液压缸回油路上必须具有背压,防止上压板由于自重而自动下滑，根据《液压系统设计简明手册》表2-2中，可取=1Mpa，快进时，液压缸是做差动连接，但由于油管中有压降存在，有杆腔的压力必须大于无杆腔，估计时可取,快退时，回油腔是有背压的，这时亦按2Mpa来估算。
最大负载为工进阶段负载F=11641766.67N，求得：
式中F---液压缸的最大工作负载（N）。
△p----作用在活塞上的有效压力（pa），当无背压时，△p为系统工作压力；
当有背压时，△p为系统工作压力与背压之差；
该设计课题系统初选背压取为0.5×
106Mpa。
ηcm---液压缸的机械效率，一般取ηcm=0.95.
即
0.2904m
因该设计对活塞往复运动的速度比无要求时,
在这里取.
根据液压缸内外径系列将所计算的值圆整为标准值，查表取D=320mm.
d=280mm
3）确定活塞杆的最大行程
本设计课题给定了活塞杆最大行程为250mm。
4）计算液压缸的流量
液压缸的流量通过工作速度和液压缸的内径来确定。
液压缸的工作速度为V1=0.01m/s,回程速度为V2=0.06m/s.
①
工作快速空程时所需流量
液压缸的容积效率，取
②
工作缸压制时所需流量
③
工作缸回程时所需流量
针对同零件的具体加工要求，系统的流量可以通过控制元件调速阀来调节大小。
3
液压传动系统原理的拟定
液压传动系统的草图是从液压系统的工作原理和结构组成上来具体体现设计任务所提出的各项要求，它包括三项内容：
确定液压系统传动系统的类型、选择液压回路和组成液压系统。
确定液压传动系统的类型就是根据课题提供的要求下，参照立式组合机床液压系统的具体特点，选择适合的系统类型。
选择液压回路就是在根据课题提供的要求和液压传动系统具体运动特点，选择适合本课题的液压回路。
组成液压系统就是在确定各个液压回路的基础上，将各个液压回路综合在一起，根据课题的实际要求，对液压系统草图进行适当的调整和改进，最终形成一个合理有效、符合课题设计要求的液压传动系统原理图。
3.1
确定液压传动系统的类型[6]
液压传动系统的类型究竟采用开式还是采用闭式，主要取决于它的调速方式和散热要求。
一般的设计，凡具备较大的空间可以存放油箱且不另设置热装置的系统，要求尽可能简单的系统，或采用节流调速或容积---节流调速的系统，都宜采用开式。
在开式回路中，液压泵从油箱吸油，把压力油输入送给执行元件，执行元件排出的油则直接流回油箱。
开式回路结构简单，油液能得到较好的冷却，但油箱的尺寸大，空气和赃物易进入回路凡容许采用辅助泵进行补油并通过换油来达到冷却目的的系统，对工作稳定和效率有较高的系统，或采用容积调速的系统都宜采用闭式。
在闭式回路中，液压泵的排油管直接与执行元件的进油管相通，执行元件的回油管直接与液压泵的吸油管，两者形成封闭的环状回路。
闭式回路的特点是双向液压泵直接控制液压泵的换向，不需要换向阀及其控制回路，液压元件显著减少，液压系统简单，用油不多而且动作迅速，但是闭式回路也有其特点，就是其回路的散热条件较差，并且所有的双向液压泵比较复杂而且系统要增设补，排油装置，成本较高，故应用还不普遍。
本课题设计的液压传动系统类型采用开式液压系统，系统的结构简单。
3.2
液压回路的选择[1]
液压机械的液压系统虽然越来越复杂，但是一个复杂的液压系统往往是由一些基本回路组成的。
液压基本回路就是由有关液压元件组成，能够完成某一特定功能的基本回路。
在本设计中采用5种回路，分别为调压回路、调速回路、平衡回路、换向回路和卸荷回路。
1）调压回路
调压回路的功用在于调定或限制液压源的最高工作压力，也就是说能够控制系统的工作压力，使它不超过某一预先调定好的数值，或使工作机构在运动过程中的各个阶段具有不同的工作压力。
调压控制回路包括连续调压回路、多级调压回路、恒压控制回路等。
液压源工作压力级的多少，压力在调节、控制或切换方式上的差异，是这种回路出现多种结构方案的原因，也是对它进行评比、选择时要考虑的因素。
该设计选择溢流阀单极调压回路，溢流阀开启压力可通过调压弹簧调定，如果调定溢流阀调压弹簧的顶压缩量，便可设定供油压力的最高值，系统的实际工作压力有负载决定，当外负载压力小于溢流阀调定压力时，溢流阀处无溢流流量，此时溢流阀起安全阀的作用。
图示油路可靠，价格便宜。
图3.1调压回路
2）调速回路
调速阀调速回路由调速阀、溢流阀、液压泵和执行元件等组成。
它通过改变调速阀的通流面积来控制和调节进入或流出执行元件的流量，从而达到调速的目的。
这种调速回路具有结构简单、工作可靠、成本低、使用维护方便、调速范围大等优点。
用流量控制阀实现速度控制的回路有三种基本方式，节流调速回路分为进口节流调速回路、出口节流调速回路、旁通节流调速回路等。
本设计选用单向进油节流调速回路。
用溢流阀和串联在执行元件进油路上的调速阀调节流入执行元件的油液流量，从而控制执行元件的速度。
基本回路如下图所示：
图3.2调速回路
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