小型液压机液压系统.docx

1、小型液压机液压系统 Last updated on the afternoon of January 3, 2021小型液压机液压系统液压课程设计小型液压机液压系统姓名：田瑞学号：班级：机械1312摘要：作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压技术在国民经济各领域得到了广泛的应用。液压压力机是压缩成型和压注成型的主要设备，适用于可塑性材料的压制工艺。如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可以从事校正、压装、砂轮成型、冷挤金属零件成型、塑料制品及粉末制品的压制成型。本文根据小型压力机的用途特点和要求，利用液压传动的基本原理，拟定出合理的液压系统图，再经过必要的计算来确定液压系统的参数，然后

2、按照这些参数来选用液压元件的规格和进行系统的结构设计。小型压力机的液压系统呈长方形布置，外形新颖美观，动力系统采用液压系统，结构简单、紧凑、动作灵敏可靠。该机并设有脚踏开关，可实现半自动工艺动作的循环。液压传动是以流体作为工作介质对能量进行传动和控制的一种传动形式。利用有压的液体经由一些机件控制之后来传递运动和动力。相对于电力拖动和机械传动而言，液压传动具有输出力大，重量轻，惯性小，调速方便以及易于控制等优点，因而广泛应用于工程机械，建筑机械和机床等设备上。关键词：现代机械、液压技术、系统设计、小型液压机、液压传动。摘要.1关键词1一.工况分析3二.负载循环图和速度循环图的绘制4三拟定液压系统

3、原理图51.确定供油方式52.调速方式的选择53.液压系统的计算和选择液压元件64.液压阀的选择85.确定管道尺寸86.液压油箱容积的确定87.液压缸的壁厚和外径的计算98.液压缸工作行程的确定99.缸盖厚度的确定910.最小寻向长度的确定911.缸体长度的确定10四液压系统的验算101.压力损失的验算102.系统温升的验算123.螺栓校核124电磁铁动作顺序表13五.参考文献.14六.总结15技术参数和设计要求设计一台小型液压压力机的液压系统，要求实现快速空程下行慢速加压保压快速回程停止的工作循环，快速往返速度为5m/min，加压速度40-250mm/min,压制力为300000N，运动部件

4、总重为20000N,工作行程400mm,油缸垂直安装，设计改压力机的液压系统传动。一工况分析1工作负载工件的压制抗力即为工作负载：Fw=300000N2.摩擦负载静摩擦阻力：Ffs=0N动摩擦阻力：Ffd=0N3.惯性负载Fm=ma=20000/103/60)=5000N背压负载Fb=30000N(液压缸参数未定，估算)自重：G=mg=20000N4.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=。表：工作循环各阶段的外负载工况负载组成启动F=Fb+Ffs-G=5000N加速F=Fb+Ffd+Fm-G=11250N快进F=Fb+Ffd-G=5000N工进F=Fb+Ffd+Fw-G

5、=305000N快退F=Fb+Ffd+G=55000N二负载循环图和速度循环图的绘制负载循环图如下速度循环图三拟定液压系统原理图1.确定供油方式考虑到该机床压力要经常变换和调节，并能产生较大的压制力，流量大，功率大，空行程和加压行程的速度差异大，因此采用一高压泵供油2.调速方式的选择工作缸采用活塞式双作用缸，当压力油进入工作缸上腔，活塞带动横梁向下运动，其速度慢，压力大，当压力油进入工作缸下腔，活塞向上运动，其速度较快，压力较小，符合一般的慢速压制、快速回程的工艺要求得液压系统原理图3.液压系统的计算和选择液压元件（1）液压缸主要尺寸的确定1）工作压力P的确定。工作压力P可根据负载大小及机器的

6、类型，来初步确定由手册查表取液压缸工作压力为20MPa。2）计算液压缸内径D和活塞杆直径d。由负载图知最大负载F为305000N，按表9-2取p2可不计,考虑到快进，快退速度相等，取d/D=D=4Fw/p1cm1/2=147（mm）根据手册查表取液压缸内径直径D=160（mm）活塞杆直径系列取d=110（mm）取两液压缸的D和d分别为160mm和110mm。按最低工进速度验算液压缸的最小稳定速度AQmin/Vmin=1000/3=(cm2)液压缸节流腔有效工作面积选取液压缸有杆腔的实际面积，即A2=（D2d2）/4=（16021102）/4=满足不等式，所以液压缸能达到所需低速（2）计算在各工

7、作阶段液压缸所需的流量Q(快进)=d2v(快进)/4=（工进)=D2v(工进)/4=快退)=（D2-d2)v(快退)/4=确定液压泵的流量，压力和选择泵的规格1.泵的工作压力的确定考虑到正常工作中进油管有一定的压力损失，所以泵的工作压力为式中，Pp液压泵最大工作压力；P1执行元件最大工作压力(Pa)；进油管路中的压力损失(Pa)，简单系统可取。故可取压力损失P1=20+=上述计算所得的Pp是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过度阶段出现的动态压力往往超出静态压力，另外考虑到一定的压力储备量，并确保泵的寿命，因此选泵的压力值Pa应为因此Pa=（）=。2泵的流量确定,液压泵的最大流量应为QpK

8、（Q）maxK为系统泄漏系数，一般取K=，大流量取小值；小流量取大值。油液的泄露系数K=故Qp=K（Q）max=选择液压泵的规格根据以上计算的Pa和Qp查阅相关手册现选用63YCY14-1B斜盘式轴向柱塞泵，nmax=3000r/minnmin=1000r/min额定压力p0=32Mpa，每转排量q=63mL/r，容积效率=85%，总效率=.4.与液压泵匹配的电动机选定首先分别算出快进与工进两种不同工况时的功率，取两者较大值作为选择电动机规格的依据。由于在慢进时泵输出的流量减小，泵的效率急剧降低，一般在流量在1L/min范围内时，可取.同时还应该注意到，为了使所选择的电动机在经过泵的流量特性曲

9、线最大功率时不至停转，需进行演算，即PaQp/,式中，Pd所选电动机额定功率；Pb内啮合齿轮泵的限定压力；Qp压力为Pb时，泵的输出流量。首先计算快进时的功率，快进时的外负载为5000N，进油时的压力损失定为。/4)x10-6快进时所需电机功率为：工进时所需电机功率为：P=查阅电动机产品样本，选用Y90S-4型电动机，其额定功率为，额定转速为1400r/min4.液压阀的选择根据所拟定的液压系统图，按通过各元件的最大流量来选择液压元件的规格。选定的液压元件如表所示序号元件名称最大流量（L/min最大工作压力（Mpa）型号选择1滤油器3031ZU-H4010S2液压泵40BFW01A3三位四通电

10、磁阀6034WE6G50-50/AW220R4单向调速阀65S15A020/55二位三通电磁阀6023WE6G50-506单向阀65S15A020/57压力表AF6EA30/Y4008平衡阀5014DZ10-130/2109液控单向阀60约SV15GB230/210溢流阀Y-10B5.确定管道尺寸油管内径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定，也可接管路允许流速进行计算，本系统主要路流量为差动时流量Q=57Lmin压油管的允许流速取V=3m/s则内径d为:d=(57/3)1/2=若系统主油路流量按快退时取Q=min，则可算得油管内径d=.综合d=20mm吸油管同样可按上式计算（Q=min，V

11、=s）现参照YBX-16变量泵吸油口连接尺寸，取吸油管内径d为29mm6.液压油箱容积的确定根据液压油箱有效容量按泵的流量的57倍来确定则选用容量为400L。7.液压缸的壁厚和外径的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算液压缸的壁厚一般是指缸筒结构中最薄处的厚度，从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异，一般计算时可分为薄壁圆筒，起重运输机械和工程机械的液压缸一般用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算PD/2=160/（2100）=（=100110MP）故取=20mm液压缸壁厚算出后，即可求出缸体的外径D1为D1D+2160+220=200

12、mm8.液压缸工作行程的确定液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作烦人最大行程来确定，查表的系列尺寸选取标准值L=400mm。9.缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度t按强度要求可用下面两个公式进行近似计算无孔时：t（P）1/2=（100）1/2=有孔时：t（PD2（D2d0）1/2式中，t-缸盖有效厚度D-缸盖止口内直径D2-缸盖孔的直径10.最小寻向长度的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞支撑面中点到缸盖滑动支撑面中点的距离H称为最小导向长度过小，将使液压缸的初试挠度增大，影响液压缸的稳定性，因此，设计时必须保证有一定的最小导向长度。对一般的液压缸，最小导向长度H应满足以下要求

13、H=L/20+D/2=400/20+160/2=100mm取H=100mm活塞宽度B=（）D1=10011.缸体长度的确定液压缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和，缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度，一般的液压缸的缸体长度不应大于内径地2030倍四液压系统的验算已知该液压系统中进回油管的内径均为12mm，各段管道的长度分别为：AB=0.3mAC=1.7mAD=1.7mDE=2m。选用L-HL32液压油，考虑到油的最低温度为15查得15时该液压油曲运动粘度V=150cst=1.5cms，油的密度=920kgm1压力损失的验算1.工作进给时进油路压力损失，运动部件工作进给时的最大速度为0

14、.25mmin，进给时的最大流量为min，则液压油在管内流速V为：V1=Q/(dd4）=（1000）/2/4）=(cms)管道流动雷诺数Rel为Rel=Rel2300可见油液在管道内流态为层流，其沿程阻力系数l=75Rel=进油管道的沿程压力损失P为：P1-1=l（ld）（V2=+9202)=查得换向阀34WE6G50-50/AW220R的压力损失P=忽略油液通过管接头、油路板等处的局部压力损失，则进油路总压力损失P为：P1=P1-1+P1-2=1000000+1000000)=2.工作进给时间回油路的压力损失，由于选用单活塞杆液压缸且液压缸有杆腔的工作面积为无杆腔的工作面积的二分之一，则回油

15、管道的流量为进油管的二分之一，则V2=V/2=（cm/s）Rel=V2d/r=2/=2=75/Rel=75/=回油管道的沿程压力损失P为：P2-1=/（l/d）（PVXV/2）=2/9202=查产品样本知换向阀23WE6G50-50的压力损失P=。换向阀34WE6G50-50/AW220R的压力损失P=,调速阀ADTL-10的压力损失P=回油路总压力损失P为P2=P2-1+P2-2+P2-3+2-4=+=3.变量泵出口处的压力P：Pp=（F/cm+A2P2）/（A1+P1）=（305000/+100）/+=4.快进时的压力损失，快进时液压缸为差动连接，自会流点A至液压缸进油口C之间的管路AC中

16、，流量为液压泵出口流量的两倍即26L/min,AC段管路的沿程压力损失为P1-1为V1=Q/（dd/4）=1000/22/460)=(cm/s)Rel=V1d/r=1=75/Rel=P1-1=(l/d)(V2)=(9202)=同样可求管道AB段及AD段的沿程压力损失P1-2P1-3为V2=Q/（dd/4）=295cm/sRe2=V/d/r=236V2=75Re2=P1-2=P1-3=查产品样本知，流经各阀的局部压力损失为：34WE6G50-50/AW220R的压力损失，P2-1=23WE6G50-50的压力损失，P2-1=据分析在差动连接中，泵的出口压力为PP=2P1-2+P1-2+P2-2+

17、P2-1+P2-2+F/A2cm=2+017+25/=快退时压力损失验算亦是如此，上述验算表明，无需修改原设计。2.系统温升的验算在整个工作循环中，工进阶段所占的时间最长，为了简化计算，主要考虑工进时的发热量，一般情况下，工进速度大时发热量较大，由于限压式变量泵在流量不同时，效率相差极大，所以分别计算最大、最小时的发热量，然后加以比较，取数值大者进行分析。(1)当V=4cm/min时流量Q=V（DD/4）=4=L/min）此时泵的效率为，泵的出口压力为则有：P输入=（60）=（KW）P输出=FV=3050004/60=（Kw）此时的功率损失为P=P输入P输出=当V=25cm/min时，Q=mi

18、n总效率=则P输入=25（60）=（Kw）P输出=FV=30750025/60=（Kw）P=P输入P输出=（Kw）可见在工进速度低时，功率损失为，发热最大假定系统的散热状况一般，取K=10（cm）油箱的散热面积A为A=3=系统的温升为：T=P/KA=（10）=验算表明系统的温升在许可范围内3.螺栓校核液压缸主要承受轴向载荷Fmax=305000取6个普通螺栓，则每个螺栓的工作拉力为Fo=305000/6=51250N螺栓总拉力F=Fa+Cb/(Cb+Cm)FoFa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)】FFb为残余预紧力则Fb=（）F取Fb=1.5

19、FCb/(Cb+Cm)在无垫片是取去取值为得Fa=由此求得F=128125N螺栓的中径d4F)/1/2=s/S=433MP材料选用40Cr所以取标准值d=24mm选用螺栓为M24电磁铁动作顺序表1YA2YA3YA快进一+一工进一+快退+一+停止一一一五.参考文献：1成大先主编机械设计手册M第四版第四卷2液压与气动传动.机械工业出版社3液压与传动系统及设计.化学工业出版社4液压与气动技术手册.机械工业出版社?5现代机械设备设计手册.机械工业出版社?6中国机械设计大典.江西科学技术出版社7液压传动.机械工业出版社8新编液压工程手册.北京理工大9袖珍液压气动手册.机械工业出版社10液压与气压传动.国

20、防工业出版社总结这次课程设计的内容是小型液压机液压系统的设计，对我们来说液压系统的设计是一门新的知识，在设计过程中，碰到了一些与以往不同的方法及概念，总结起来，我认为最大的缺陷就是缺乏一个整体的观念，常常在不经意中，只考虑到满足一个或几个性能要求，而没有一个整体的思想来考虑问题。比如，我们设计系统图时，很容易忘记考虑系统保压和液压卸荷等问题，假如忘记考虑这些问题，就难以实现预定的工作要求。为此我也花了很长时间，经过反复思考最终设计出符合工作要求的系统图。另一方面，在这次的设计中，我用到了一些经验公式以及一些在一定范围内去职的数据，以前我习惯了在精确公式及数值下计算，而且在查阅工具书方面的能力还

21、不足，还需要在今后的设计中进一步加强。出现以上的种种缺陷的关键问题在于我们缺乏这方面专业能力的锻炼。但经过这次课程设计之后让我对于液压系统的应用更加了解。还有设计的时候应该具有严谨的态度，因为很多工程问题都是人命关天。所以要从现在开始就养成一种严谨的学习和工作态度，以后在生活中才能尽量避免一些重大失误。通过这次课程设计，让我对液压系统以及液压阀件有了更深的认识，对设计液压装备时应有的要求有了新的见解，完成同样的要求，有不同的设计方案，但是我们应向使用性能，结构，经济性更优的方向发展。当然这还需要我们不断地刻苦学习，然后在前人实践经验的基础上，勇于创新，寻求更经济实惠的设计。由于能力有限，在设计过程中还有许多不足之处，恳请老师批评改正！