YA321000KN型四柱万能液压机1.docx

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YA321000KN型四柱万能液压机1

2、设计一台YA32-1000KN型四柱万能液压机，设该四柱万能液压机下行移动部件重G＝1吨，下行行程1.0-1.2m，其液压系统图如下   　

YA32-1000KN型四柱万能液压机

1、主液压泵（恒功率输出液压泵），2、齿轮泵，3、电机，4、滤油器，5、7、8、22、25、溢流阀，6、18、24、电磁换向阀，9、21、电液压换向阀，10、压力继电器，11、单向阀，12、电接触压力表，13、19、液控单向阀，14、液动换向阀，15、顺序阀，16上液压缸，17、顺序阀，20、下液压缸，23节流器，26、行程开关

A、启动：

电磁铁全断电，主泵卸荷。

主泵（恒功率输出）→电液换向阀9的M型中位→电液换向阀21的K型中位→T

B、液压缸16活塞快速下行：

2YA、5YA通电，电液换向阀9右位工作，道通控制油路经电磁换向阀18，打开液控单向阀19，接通液压缸16下腔与液控单向阀19的通道。

进油路：

主泵（恒功率输出）→电液换向阀9→单向阀11→液压缸16上腔

回油路：

液压缸16下腔→电液换向阀9→电液换向阀21的K型中位→T

液压缸活塞依靠重力快速下行：

大气压油→吸入阀13→液压缸16上腔的负压空腔

C、液压缸16活塞接触工件，开始慢速下行（增压下行）：

液压缸活塞碰行程开关2XK使5YA断电，切断液压缸16下腔经液控单向阀19快速回油通路，上腔压力升高，同时切断（大气压油　→吸入阀13　→上液压缸16上腔）吸油路。

进油路：

主泵（恒功率输出）→电液换向阀9→单向阀11→液压缸16上腔

回油路：

　液压缸16下腔→顺序阀17→电液换向阀9→电液换向阀21的K型中位→T

D、保压：

液压缸16上腔压力升高达到预调压力，电接触压力表12发出信息，2YA断电，液压缸16进口油路切断，（单向阀11和吸入阀13的高密封性能确保液压缸16活塞对工件保压，利用液压缸16上腔压力很高，推动液动换向阀14下移，打开外控顺序阀15，防止控制油路使吸入阀1误动而造成液压缸16上腔卸荷）当液压缸16上腔压力降低到低于电接触压力表12调定压力，电接触压力表12又会使2YA通电，动力系统又会再次向液压缸16上腔供应压力油……。

主泵（恒功率输出）主泵→电液换向阀9的M型中位→电液换向阀21的K型中位→T，主泵卸荷。

E、保压结束、液压缸16上腔卸荷后：

保压时间到位，时间继电器发出信息，1YA通电（2TA断电），液压缸16上腔压力很高，推动液动换向阀14下移，打开外控顺序阀15，主泵1→电液压换向阀9的大部分油液经外控顺序阀15流回油箱，压力不足以立即打开吸入阀13通油箱的通道，只能先打开吸入阀13的卸荷阀（或叫卸荷阀的卸荷口），实现液压缸16上腔（只有极小部分油液经卸荷阀口回油箱）先卸荷，后通油箱的顺序动作，此时：

主泵1大部分油液→电液压换向阀9→外控顺序阀15→T

F、液压缸16活塞快速上行：

液压缸16上腔卸压达到吸入阀13开启的压力值时，液动换向阀14复位，外控制顺序阀15关闭，切断主泵1大部分油液→电液换向阀9→外控顺序阀15→T的油路，实现：

进油路：

主泵1→电液换向阀9→液控单向阀19→液压缸16下腔

回油路：

液压缸16上腔→吸入阀13→T

G、顶出工件：

液压缸16活塞快速上行到位，碰行程开关1XK，1YA断电，电液换向阀9复位，4YA通电，电液换向阀21右位工作

进油路：

主泵1→电液换向阀9的M型中位→电液换向阀21→液压缸20下腔

回油路：

液压缸20上腔→电液换向阀21→T

H、顶出活塞退回：

3YA通电，4YA断电，电液换向阀21左位工作

进油路：

主泵1→电液换向阀9的M型中位→电液换向阀21→液压缸20有杆腔

回油路：

液压缸20无杆腔→电液换向阀21→T

K、压边浮动拉伸：

薄板拉伸时，要求顶出液压缸20无杆腔保持一定的压力，以便液压缸20活塞能随液压缸16活塞驱动动模一同下行对薄板进行拉伸，4YA通电，电液压换向阀21右位工作，6YA通电，电磁阀24工作，溢流阀25调节液压缸20无杆腔油垫工作压力。

进油路：

主泵1→电液换向阀9的M型中位→电液换向阀21→液压缸20无杆腔

吸油路：

大气压油→电液压换向阀21→填补液压缸20有杆腔的负压空腔

设计说明书要求完成：

（1）、求出液压缸快进、工进、快退推力，绘制快进、工进、快退工作循环图，，绘制快进、工进、快退推力循环图，绘制快进、工进、快退速度循环图及液压系统图；

（2）、确定液压缸结构尺寸，液压泵的流量，系统输入输出功率和系统的效率；

（4）、列出液压元件规格表

（5）、进行液压系统稳定性校核，确定液压系统工作状态，油液发热升温状态，其中包括油箱体积；

（6）、用3#图纸绘制液压系统图。

YA32-5000KN四柱压机液压系统设计计算题

设计一台YA32-5000KN型四柱万能液压机，设该四柱万能液压机下行移动部件重G＝1吨，下行行程1.0-1.2m，

一、液压系统最高工作压力P=32mPa 一般选用P=20-25mPa；

主液压缸公称吨位5000KN；

主液压缸用于冲压的压制力与回程力之比为5－10%，塑料制品的压制力与回

程力之比为2%，取1000KN；

顶出缸公称顶出力取主缸公称吨位的五分之一，取1000KN；

顶出缸回程力为主液压缸公称吨位的十五分之一,315KN。

行程速度

主液压缸   快速空行程  V=60mm/s

工作行程   V=10mm/s

回程     V=60mm/s

顶出液压缸  顶出行程   V=60mm/s

回程     V=120mm/s

4、油箱体积

低压系统   V=（3-6）qp

中压系统   V=（5-8）qp

高压系统   V=（8-12）qp

二、设计计算主液压缸、顶出液压缸结构尺寸：

1、主液压缸

A、主液压缸内径D:

根据GB/T2346－1993，取标准值　D主=

B、主液压缸活塞杆径d：

根据GB/T2346－1993，取标准值　

C、主液压缸有效面积：

D、主液压缸实际压制力和回程力：

E、主液压缸的工作力：

（1）、主液压缸的平衡压力

（2）、主液压缸工进作压力

（3）、主液压缸回程压力

2、顶出液压缸

A、顶出液压缸内径：

根据GB/T2346－1993，取标准值　

B、顶出液压缸活塞杆径d顶：

根据GB/T2346－1993，取标准值　

C、顶出液压缸有效面积：

D、顶出液压缸实际顶出力和回程力：

E、主液压缸的工作力：

三、液压缸运动中的供油量

A、主液压缸的进出油量

1、主液压缸空程快速下行的进出油量：

2、主液压缸工作行程的进出油量：

3、主液压缸回程进出油量：

B、顶出液压缸的进出油量

1、顶出液压缸顶出行程的进出油量：

2、顶出液压缸退回行程的进出油量：

四、确定快速空程供油方式，液压泵的规格，驱动电机功率

1、液压系统快速空程供油方式：

由于供油量大，不宜采用由液压泵供油方式，利用主液压缸活塞等自重快速下行，形成负压空腔，通过吸入阀从油箱吸油，同时使液压系统规格降低档次。

2、选定液压泵的流量及规格：

设计的液压系统最高工作压力

主液压缸工作行程，主液压缸的无杆腔进油量为：

主液压缸的有杆腔进油量为：

顶出液压缸顶出行程的无杆腔进油量为：

设选主液压缸工作行程和顶出液压缸顶出行程工作压力最高（

）工件顶出后不需要高压。

主液压缸工作行程（即压制）流量为118L/min,主液压缸工作回程流量为×××L/min,选用×××BGY14-1B型电液比例斜盘式轴向变量柱塞泵。

虽然在

只有×××L/min，主液压缸活塞返回速度有所降低，在工作压力为

时，流量降低40%,仍可获×××L/min的流量，基本满足主液压缸工作回程×××L/min、满足工进流量118L/min的进给设计要求。

由于选用电液比例控制，获节能高效效益。

3、液压泵的驱动功率及电动机的选择：

主液压缸的压制与顶出液压缸的顶出工作压力均为P=25×106；主液压缸回程工作压力为P=××Pa顶出液压缸退回行程工作压力×××Pa，液压系统允许短期过载，因此，快速进退选P=×××Pa,q=200L/min,工进选P=25×106Pa,q=×××L/min,液压泵的容积效率ηv=0.92，机械效率ηm=0.95，两种工况电机驱动功率为：

P工>P快 　电动机允许短期过载，选取××KW的××××型电机。

若设定工作压力在

（25-32）×106Pa,选取××KW的××××××型电机。

五、设计选取液压系统图

1、液液压系统图：

2、电磁铁动作表：

动　作　顺　序

1yA

2yA

3yA

4YA

5YA

6YA

7YA

主

液

压

缸

快速下行

＋

＋

慢速加压

＋

保压

卸压回程

＋

＋

停止

顶

出

缸

顶出

＋

退回

＋

＋

压边

＋

浮动拉伸

＋

3、油箱容积：

上油箱容积：

下油箱容积：

上油箱容积

五、计算和选取液压元件

液压缸流量表：

动　作　顺　序

流进L/min

流出　L/min

主液

压缸

快速下行

xxx＋xxx=xxx

xxx

工作行程

xxx

xxx

回程

xxx

xxx

顶出

液压缸

顶出行程

xxx

xxx

退回行程

xxx

xxx

液压元件表

序号 　元　件　名　称  实际流量 　　规 格   备 注

1   斜盘式轴向柱塞泵    xxxL/min   xxxBGY14-1B

2   齿轮泵         xxxL/min   CB-xx

3   电动机    　选取××KW的××××××型电机

4   滤油器         xxxL/min   WU－xxx×180F

5   先导式溢流阀      xxxLmin    FY-BxxH

6   二位二通电磁换向阀   xxxL/min   22D-xxB

7   远程调压阀       xxL?

min    FY-xxB

8   直动式溢流阀      xxL/min    Y-HbxF

9   三位四通电液换向阀   xxxL/min   34BYM-Hxx-T

10  压力继电器              IPD01-Hc6L-Y2

11  单向阀         xxL/min    DFBxxK3

12  电接触压力表             KF-L8/30E

13  吸入阀（液控单向阀）  xxxL/min   自制    　可外购

14  二位三通液动换向阀   xxxL/min   23Y-xxB

15  卸荷阀（外控序阀）   xxxL/min   X4F-BxxD-Y

16   主液压缸                           外购

17   内控外泄式顺序阀   xxxL/min    X2F-BxxF-Y1

18   二位四通电磁换向阀  xxxL/min    24D-xxB

19   顶出液压缸             外购

20   液控单向阀      xxxL/min    DFY-BxxH2

21   三位四通电液换向阀  xxxL/min    34BYK-Hxx-T

22   先导式溢流阀     xxxL/min    FY-BxxH

23   阻尼器                自制     可外购

24   二位二通电磁换向阀 xxxL/min  22D-xxB

25   直动式溢流阀  　xxL/min    

六、液压系统稳定性论证

YA32-5000KN型四柱万能液压机的液压系统的动力机构，采用xxxBGY14-1B型

电液比例控制斜盘式轴向变量柱塞泵，选用电液比例控制的变量泵和液压缸组成容积

调速系统，无节流损失，系统高效节能。

3、设计一台YA32-3150KN型四柱万能液压机，设该四柱万能液压机下行部件G＝1.5吨，下行行程1.2m-1.5m，其液压系统图如下:

3150KN通用压机液压系统图

1、主液压泵，2、齿轮泵，4、滤油器，5、电液比例溢流阀，6、20、21、溢流阀，7、17、电液换向阀，

8、单向阀，9、电接触压力表，10、外控顺序阀11、13、液控单向阀，12、19、电磁阀，14、顺序阀，15、主液压缸，，16顶出缸，18、液压缸，22、行程开关

A、启动：

电磁铁全断电，主泵卸荷。

主泵（恒功率输出）→电液换向阀7的M型中位→电液换向阀21的K型中位→T

B、液压缸16活塞快速下行：

2YA、5YA通电，电液换向阀7右位工作，控制油路经电磁换向阀12，打开液控单向阀13，接通液压缸16下腔与液控单向阀19的通道。

进油路：

主泵（恒功率输出）→电液换向阀7→单向阀8→液压缸15上腔

回油路：

液压缸15下腔→电液换向阀7→电液换向阀17的K型中位→T

液压缸活塞依靠重力快速下行形成负压空腔：

大气压油→吸入阀11→液压缸15上腔的负压空腔

A、液压缸15活塞接触工件，慢速下行（增压行程）：

液压缸活塞碰行程开关2XK使5YA断电，切断液压缸15下腔经液控单向阀13快速回油通路，上腔压力升高，同时切断（大气压油　→吸入阀11　→上液压缸15上腔）吸油路。

进油路：

主泵（恒功率输出）→电液换向阀7→单向阀8→液压缸15上腔

回油路：

　液压缸15下腔→顺序阀14→电液换向阀7→电液换向阀17的K型中位→T

D、保压：

液压缸15上腔压力升高达到预调压力，电接触压力表9发出信息，2YA断电，液压缸15进口油路切断，（单向阀8和吸入阀11的高密封性能确保液压缸15活塞对工件保压，利用液压缸11上腔压力很高，打开外控顺序阀10的目的是防止控制油路使吸入阀11误动而造成液压缸15上腔卸荷）当液压缸15上腔压力降低到低于电接触压力表9调定压力，电接触压力表9又会使2YA通电，动力系统又会再次向液压缸15上腔供应压力油……。

主泵（恒功率输出）主泵→电液换向阀7的M型中位→电液换向阀17的K型中位→T，主泵卸荷。

E、保压结束、液压缸15上腔卸荷后：

保压时间到位，时间继电器发出信息，1YA通电（2TA断电），液压缸15上腔压力很高，打开外控顺序阀10，主泵1→电液压换向阀7的大部分油液经外控顺序阀10流回油箱，压力不足以立即打开吸入阀11通油箱的通道，只能先打开吸入阀11的卸荷阀（或叫卸荷阀的卸荷口），实现液压缸15上腔（只有极小部分油液经卸荷阀口回油箱）先卸荷，后通油箱的顺序动作，此时：

主泵1大部分油液→电液压换向阀7→外控顺序阀10→T

F、液压缸15活塞快速上行：

液压缸15上腔卸压达到吸入阀11开启的压力值时，外控制顺序阀15关闭，切断主泵1大部分油液→电液换向阀7→外控顺序阀10→T的油路，实现：

进油路：

主泵1→电液换向阀7→液控单向阀13→液压缸15下腔

回油路：

液压缸15上腔→吸入阀11→T

G、顶出工件：

液压缸15活塞快速上行到位，碰行程开关1XK，1YA断电，电液换向阀7复位，4YA通电，电液换向阀17右位工作

进油路：

主泵1→电液换向阀7的M型中位→电液换向阀17→液压缸16下腔

回油路：

液压缸16上腔→电液换向阀17→T

H、顶出活塞退回：

3YA通电，4YA断电，电液换向阀17左位工作

进油路：

主泵1→电液换向阀7的M型中位→电液换向阀17→液压缸16有杆腔

回油路：

液压缸16无杆腔→电液换向阀17→T

K、压边浮动拉伸：

薄板拉伸时，要求顶出液压缸16无杆腔保持一定的压力，以便液压缸16活塞能随液压缸15活塞驱动动模一同下行对薄板进行拉伸，4YA通电，电液压换向阀17右位工作，6YA通电，电磁阀19工作，溢流阀21调节液压缸16无杆腔油垫工作压力。

进油路：

主泵1→电液换向阀7的M型中位→电液换向阀17→液压缸16无杆腔

吸油路：

大气压油→电液压换向阀17→填补液压缸16有杆腔的负压空腔

设计说明书要求完成：

（1）、求出液压缸快进、工进、快退推力，绘制快进、工进、快退工作循环图，，绘制快进、工进、快退推力循环图，绘制快进、工进、快退速度循环图及液压系统图；

（2）、确定液压缸结构尺寸，液压泵的流量，系统输入输出功率和系统的效率；

（4）、列出液压元件规格表

（5）、进行液压系统稳定性校核，确定液压系统工作状态，油液发热升温状态，其中包括油箱体积；

（6）、用3#图纸绘制液压系统图。

第二部分、设计参数

A、按机床选取工作压力（P×MPa）

磨床 车、镗、銑 珩磨 组合机床 运输机械 拉床、龙门刨

<2   2-4    2-5  3-5    <7     <10

B、按负载（牛顿（N））选工作压力（P×MPa）

<5×103、 5×103-104、104-2×104、 2×104-3×104、3×104-5×104、 >5×104

<0.8-1.0 1.5-2.0   2.5-3.0   3.0-4.0     4.0-5.0   >5.0-7.0

C、执行元件的回油背压

回油路有节流阀的调速系统：

      （0.2～0.5）MPa

回油路有背压阀或调速阀的调速系统：

  （0.5～1.5）MPa

采用辅助泵补油的闭式液压回路：

    （1.0～1.5）MPa

②、以有杆腔作工作腔时

其中

式中：

P1为缸工作腔的工作压力，可根据机床类型或负载的大小来确定；Fmax为最大作用负载。

（2）、活塞杆外径d：

也可根据活塞杆受力状况来确定，

受拉力               d=0.3～0.5D。

受压及拉    pI＜5MPa时，    d=0.5～0.55D

受压及拉    5MPa＜pI＜7MPa时  d=0.6～0.7D

受压及拉    pI＞7MPa时     d=0.7D

（3）、缸筒长度L：

缸筒长度L由最大工作行程长度加上各种结构需要来确定，即：

式中：

为活塞的最大工作行程；B为活塞宽度，一般为（0.6-1）D;A为活塞杆导向长度，取（0.6-1.5）D;M为活塞杆密封长度，由密封方式定；C为其他长度。

一般缸筒的长度最好不超过内径的20倍。

另外，液压缸的结构尺寸还有最小导向长度H。

3、缸筒壁厚校核 

缸筒壁厚校核。

缸筒壁厚校核时分薄壁和厚壁两种情况，当δ≤D/10时为薄壁，壁厚按下式进行校核：

δ≥

式中：

D为缸筒内径；pt为缸筒试验压力，当缸的额定压力Pn≤16MPa时，取Py=1.5pn，Py为液压缸的试验压力；当Pn＞16MPa时，取Py=1.25Pn；［σ］为缸筒材料的许用应力，［σ］=σb/n,σb为材料的抗拉强度，n为安全系数，一般取n=5。

当D/

＜10时为厚壁，缸筒壁厚按下式校核：

在使用式（4-37）、式（4-38）进行校核时，若液压缸缸筒与缸盖采用半环连接，δ应取缸筒壁厚最小处的值。

2、YA32-1000KN型四柱万能液压机设计参数

液压系统最高工作压力P=32mPa 一般选用P=20-25mPa；

主液压缸公称吨位1000KN；

主液压缸用于冲压的压制力与回程力之比值为5-10%，塑料制品的压制力与

回程力之比为2%；

顶出缸公称顶出力取主缸公称吨位的五分之一；

顶出缸回程力为主液压缸公称吨位的十五分之一。

行程速度

主液压缸   快速空行程  V=100mm/s

工作行程   V=10mm/s

回程     V=80mm/s

顶出液压缸  顶出行程   V=80mm/s

回程     V=120mm/s

3、YA32-3150KN型四柱万能液压机设计参数

液压系统最高工作压力P=32mPa 一般选用P=20-25mPa；

主液压缸公称吨位315吨；

主液压缸用于冲压的压制力与回程力之比为5-10%，塑料制品的压制力与回

程力之比为2%；

顶出缸公称顶出力取主缸公称吨位的五分之一；

顶出缸回程力为主液压缸公称吨位的十五分之一。

行程速度

主液压缸   快速空行程  V=100mm/s

工作行程   V=10mm/s

回程     V=80mm/s

顶出液压缸  顶出行程   V=80mm/s

回程     V=120mm/s

三、卧式钻镗组合机床、四柱万能压机，液压剪板机的液压系统的性能要求

1、主液压缸应具有良好的使用性能，可靠的安全可靠工作性能；

2、应确保压机主液压缸和顶出液压缸不同时运动，以防发生误动；

3、液压系统应有合适的自身安全可靠保护措施；

4、液压系统各部分的工作压力应检测方便；

5、液压系统操作安全方便，省时省力，生产效率高。

四、《液压传动》课程设计要求

1、每班分三组，两人一个课题，按学号分配，擅自更改设计课题无效；

2、提倡诚信，反对抄袭，一经查出，零分论处；

3、课程设计时间一周，机制0801～0803三个班16周星期3上午8：

30以班为单位上交，机制0804、0805两个班16周星期4上午8：

30以班为单位上交，模具0801～0802两个班15周星期3上午8：

30以班为单位上交，机电0801在15周星期3下午1：

30以班为单位上交，拖延不交，责任自负。