液壓與液力傳動課程設(shè)計多用途大臺面液壓機液壓系統(tǒng)

1、液壓傳動課程設(shè)計學(xué)校： 徐 州 工 程 學(xué) 院班級： 0 8機制姓名： 吳明寬 張建明指導(dǎo)老師： 張 元 越目 錄一 設(shè)計目的及內(nèi)容2二 液壓機與液壓系統(tǒng)的工況分析3三 工作原理5四 確定液壓缸參數(shù)8五 液壓元、輔件的選擇11六 液壓系統(tǒng)主要性能驗算15七 設(shè)計心得18八 參考文獻19一 設(shè)計目的及內(nèi)容1.設(shè)計目的液壓傳動課程設(shè)計是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課和必修課，是在完成液壓與氣壓傳動課程理論教學(xué)以后所進行的重要實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)生通過課程設(shè)計對所學(xué)內(nèi)容能夠靈活掌握，融會貫通，并獲得綜合運用所學(xué)知識進行液壓系統(tǒng)設(shè)計的基本能力。通過課程設(shè)計，學(xué)生應(yīng)達到以下目的：1.鞏固和深化已

2、學(xué)的液壓傳動的理論知識，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計計算的一般方法和步驟；2.鍛煉機械制圖、結(jié)構(gòu)設(shè)計和工程運算的能力；3.熟悉液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及液壓元件的選擇方法；4.學(xué)會使用有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、液壓手冊及產(chǎn)品樣本等有關(guān)技術(shù)資料。2.設(shè)計內(nèi)容設(shè)計一臺多用途大臺面液壓機液壓系統(tǒng)，適用于可塑材料的壓制工藝，如沖壓、彎曲翻邊、落板拉伸等。要求該機的控制方式：用按鈕集中控制，可實現(xiàn)調(diào)整，手動和半自動，自動控制。要求該機的工作壓力、壓制速度、空載快速下行和減速的行程范圍均可根據(jù)工藝要求進行調(diào)整。主缸工作循環(huán)為：快降、工作行程、保壓、回程、空懸。頂出缸工作循環(huán)為：頂出、頂出回程（或浮動壓邊）。3.設(shè)計參數(shù)最大壓制力：81

3、00（kn） 活動橫梁空載最大下行速度：100（mm/s）活動橫梁最大行程：800（mm） 活動橫梁工作時最大速度：8（mm/s） 活動橫梁最大回程速度：35（mm/s） 回程力：520（kn）頂出力：300（kn） 頂出回程力：215（kn）拉伸時壓邊壓力：340（kn） 頂出活塞最大行程：250（mm）頂出活塞最大速度：65（mm/s） 頂出活塞最大退回速度：95（mm/s）二 液壓機與液壓系統(tǒng)的工況分析1.選取參數(shù)取動摩擦系數(shù)fd=0.1 ，靜摩擦系數(shù)fj=0.2 ，缸=0.9 ， v快=100mm/s ， v工=8mm/s，令起動時間不超過0.2秒； 選取工作壓力f=25000n(按負(fù)

4、載20000-30000計算得)； 選取p=20-25mpa 取p1=25mpa。2.計算外載荷2.1 工作負(fù)載: 工件的壓制抗力即為工作負(fù)載：ft= 8100kn 2.2 摩擦阻力： 靜摩擦阻力： ffs=fjg 動摩擦阻力： ffd=fdg 2.3 慣性負(fù)載： fm fb 自重： g=mg2.4 液壓缸在各工作階段的負(fù)載值：其中： 液壓缸的機械效率，一般取=0.9-0.97。工況負(fù)載組成推力 f/ 3.繪制液壓缸速度循環(huán)圖、負(fù)載圖 速度循環(huán)圖 負(fù)載圖三 工作原理a、啟動：電磁鐵全斷電，主泵卸荷。 主泵（恒功率輸出）電液換向閥9的m型中位電液換向閥21的k型中位tb、液壓缸16活塞快速下行：

5、 2ya、5ya通電，電液換向閥9右位工作，道通控制油路經(jīng)電磁換向閥18，打開液控單向閥19，接通液壓缸16下腔與液控單向閥19的通道。 進油路：主泵（恒功率輸出）電液換向閥9單向閥11液壓缸16上腔回油路：液壓缸16下腔電液換向閥9電液換向閥21的k型中位t液壓缸活塞依靠重力快速下行：大氣壓油吸入閥13液壓缸16上腔的負(fù)壓空腔c、液壓缸16活塞接觸工件，開始慢速下行（增壓下行）：液壓缸活塞碰行程開關(guān)2xk使5ya斷電，切斷液壓缸16下腔經(jīng)液控單向閥19快速回油通路，上腔壓力升高，同時切斷（大氣壓油吸入閥13上液壓缸16上腔）吸油路。進油路：主泵（恒功率輸出）電液換向閥9單向閥11液壓缸16上

6、腔回油路：液壓缸16下腔順序閥17電液換向閥9電液換向閥21的k型中位td、保壓：液壓缸16上腔壓力升高達到預(yù)調(diào)壓力，電接觸壓力表12發(fā)出信息，2ya斷電，液壓缸16進口油路切斷，(單向閥11 和吸入閥13的高密封性能確保液壓缸16活塞對工件保壓，利用液壓缸16上腔壓力很高，推動液動換向閥14下移，打開外控順序閥15，防止控制油路使吸入閥1誤動而造成液壓缸16上腔卸荷) 當(dāng)液壓缸16上腔壓力降低到低于電接觸壓力表12調(diào)定壓力，電接觸壓力表12又會使2ya通電，動力系統(tǒng)又會再次向液壓缸16上腔供應(yīng)壓力油。主泵（恒功率輸出）主泵電液換向閥9的m型中位電液換向閥21的k型中位t，主泵卸荷 。e、保壓

7、結(jié)束、液壓缸16上腔卸荷后：保壓時間到位，時間繼電器發(fā)出信息， 1ya通電（2ta斷電），液壓缸16上腔壓力很高，推動液動換向閥14下移，打開外控順序閥15，主泵1電液壓換向閥9的大部分油液經(jīng)外控順序閥15流回油箱，壓力不足以立即打開吸入閥13通油箱的通道，只能先打開吸入閥13的卸荷閥（或叫卸荷閥的卸荷口），實現(xiàn)液壓缸16上腔（只有極小部分油液經(jīng)卸荷閥口回油箱）先卸荷，后通油箱的順序動作，此時：主泵1大部分油液電液壓換向閥9外控順序閥15tf、液壓缸16活塞快速上行： 液壓缸16上腔卸壓達到吸入閥13開啟的壓力值時，液動換向閥14復(fù)位，外控制順序閥15關(guān)閉，切斷主泵1大部分油液電液換向閥9外控

8、順序閥15t的油路，實現(xiàn)：進油路：主泵1電液換向閥9液控單向閥19液壓缸16下腔回油路：液壓缸16上腔吸入閥13tg、頂出工件：液壓缸16活塞快速上行到位，碰行程開關(guān)1xk，1ya斷電，電液換向閥9復(fù)位，4ya通電，電液換向閥21右位工作進油路：主泵1電液換向閥9的m型中位電液換向閥21液壓缸20下腔回油路：液壓缸20上腔電液換向閥21th、頂出活塞退回：3ya通電，4ya斷電，電液換向閥21左位工作進油路：主泵1電液換向閥9的m型中位電液換向閥21液壓缸20有桿腔回油路：液壓缸20無桿腔電液換向閥21tk、壓邊浮動拉伸：薄板拉伸時，要求頂出液壓缸20無桿腔保持一定的壓力，以便液壓缸20活塞能

9、隨液壓缸16活塞驅(qū)動動模一同下行對薄板進行拉伸，4ya通電，電液壓換向閥21右位工作，6ya通電，電磁閥24工作，溢流閥25調(diào)節(jié)液壓缸20無桿腔油墊工作壓力。進油路：主泵1電液換向閥9的m型中位電液換向閥21液壓缸20無桿腔吸油路：大氣壓油電液壓換向閥21填補液壓缸20有桿腔的負(fù)壓空腔四 確定液壓缸參數(shù)1.初選液壓缸工作壓力按照液壓缸工作時的作用力f工參考課本270頁表91，初定工作壓力p1=2025mpa ,取p1=25mpa；選用a1/2=a2差動液壓缸.2.計算液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸主缸的內(nèi)徑:根據(jù)gb/t23481993，取標(biāo)準(zhǔn)值d主 =630mm活塞桿直徑:根據(jù)gb/t23481993，取標(biāo)

10、準(zhǔn)值則有液壓缸各部分面積如下： 3.主缸的壓制力4.實際回程=725kn5.頂出缸的內(nèi)徑 根據(jù)gb/t23481993，取標(biāo)準(zhǔn)值m根據(jù)gb/t23481993，取標(biāo)準(zhǔn)值6.頂出缸的面積 7.頂出缸的頂出力 8.頂出缸的回程力= 9.頂出液壓缸的工作壓力和回程工作壓力：pa pa10. 液壓缸運動中供油量(1)快速空行 (2)工作進程進出油量(3)主缸回程(4)頂出缸進排油量 頂出行程 頂出缸退回 五 液壓元、輔件的選擇5.1液壓元件的選擇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(fù)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

11、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)最高工作壓力主液壓缸工作行程，主液壓缸的無桿腔進油量為：3.主液壓缸的有桿腔進油量為：4.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（）工件頂出后不需要高壓。主液壓缸工作行程（即壓制）流量為29.46l/min,主液壓缸工作回程流量為4.56l/min,選用160bgy14-1b型電液比例斜盤式軸向變量柱塞泵。雖然在只有156l/min，主液壓缸活塞返回速度有所降低，在工作壓力為時，流量降低40%,仍可獲101l/min的流量，基本滿足主液壓缸工作回程4.56l/min、滿足工進流量29.46l/m

12、in的進給設(shè)計要求。由于選用電液比例控制，獲節(jié)能高效效益。5.液壓泵的驅(qū)動功率及電動機的選擇：主液壓缸的壓制與頂出液壓缸的頂出工作壓力均為p=20106pa；主液壓缸回程工作壓力為p=6.64106pa頂出液壓缸退回行程工作壓力17.1106pa，液壓系統(tǒng)允許短期過載，因此，快速進退選p=6.64106pa,q=156l/min, 工進選p=25.12106pa,q=101l/min,液壓泵的容積效率v=0.92，機械效率m=0.95，兩種工況電機驅(qū)動功率為：p工 p快電動機允許短期過載，選取37kw的y250m-6型電機。若設(shè)定工作壓力在（25-32）106pa, 選取55kw的y280m-

13、6型電機。液壓缸的壓制工作壓力為p=25.8mpa；液壓缸回程工作壓力為p=0.64mpa快速進退選p=2.88106pa,q=250l/min, 工進選p=25.8106pa,q=157.5l/min,液壓泵的容積效率v=0.92，機械效率m=0.95，兩種工況電機驅(qū)動功率為 （按等值功率計算： k電動機過載系數(shù)直流電動機k=1.82.5，若考慮到網(wǎng)絡(luò)電壓波動，一般取 k=1.52.0 取選取液壓泵的驅(qū)動電機，首先應(yīng)考慮等值功率和運動循環(huán)動作階段的最大功率。本課題運動循環(huán)動最大功率是終壓功率67.73/0.950.92=77.5kw，持續(xù)時間只有2秒鐘時間，不在電動機允許的短期過載范圍內(nèi)，不

14、能按等值功率計值的短期過載處理，也不能按運動循環(huán)選取250bgy14-1b型電液比例斜盤式軸向變量柱塞泵電動機的最大驅(qū)動功率，只能按短折算系數(shù)為1.7的短期過載設(shè)計，選取45kwy280m-2型交流異步電動機驅(qū)動液壓泵。）查手冊選取y280m-6型電機,其額定功率為37kw。5.2液壓輔件的選擇1、根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過各元、輔件的實際流量，選擇的元、輔件的規(guī)格如下表所示。 序號元件名稱 實際流量規(guī)格備注 1斜盤式軸向柱塞泵160l/min160bgy14-1b 2齒輪泵10l/mincb-1055kw 3電動機y250m-6 4濾油器 250l/minwu250180f 5電液比例溢流閥

15、160l/minyf-b20h 6直動式溢流閥10l/miny-hb6f 7三位四通電液換向閥160l/min34bym-h20-t 8單向閥160l/mindf-b20k3 9電接觸壓力表kf-l8/30e 10外控順序閥160l/minx4f-b20f-y 11液控單向閥600l/min自制 12二位三通電磁換向閥10l/min23d-10b 13液控單向閥160l/mindfy-b20h2 14內(nèi)控外泄式順序閥160l/minx4f-b20f-y1 15主液壓缸外購 16頂出液壓缸外購 17三位四通電液換向閥160l/min34byk-h20-t 18阻尼器25l/min自制 19二位二

16、通電磁換向閥25l/min22d-10b 20先導(dǎo)式溢流閥160l/minyf-b20h 21直動式溢流閥25l/min22行程開關(guān)y-hb6f外購3個2、油箱容量：按經(jīng)驗公式計算油箱容量 上油箱容積：下油箱容積： 液壓缸流量表 動作順序 流進 l/min流出l/min主液壓缸快速下行160+694=754 271.2工作行程 101 36.4回程 160 444.8頂出液壓缸頂出行程 101 61.8退回行程 160 261.5六 液壓系統(tǒng)主要性能驗算6.1系統(tǒng)壓力損失計算管道直徑按選定元件的接口尺寸確定為d=20mm,進、回油管長度都定為l=2m,油液的運動粘度取,油液的密度取。1、判斷流

17、動狀態(tài)進、回油管路中所通過的流量以快退時回油量q=444.8l/min為最大，由雷諾數(shù) 可知因為re2300,故各工況下的進、回油路中油液的流動狀態(tài)為紊流。2、計算系統(tǒng)壓力損失由于工進時，油路流量少，可忽略不計；以下只計算快進時的系統(tǒng)壓力損失。a、進油路中的壓力損失快進時油液在管道中的流速為a、計算沿程壓力損失p=b、局部壓力損失按經(jīng)驗公式計算p1=0.1p=c、閥類元件產(chǎn)生的局部壓力損失根據(jù)公式 ，其中為額定壓力損失，由手冊查得電液換向閥9、21單向閥11、行程閥26的額定壓力損失均為，q為實際流量，為標(biāo)準(zhǔn)流量。p進=p+p1+b、回油路中的壓力損失回油路中油液的流速為回油路的雷諾數(shù)為沿程壓

18、力損失為p=局部壓力損失為p1=0.1p沿=閥類元件損失為p閥=p回=p+p1+p閥=c、快進的總的壓力損失p總=p進+p回=p總小于工進壓力損失設(shè)定值p1，壓力損失校驗合格。6.2系統(tǒng)效率計算在一個工作循環(huán)周期中，工進時間最長，因此，用工進時的效率來代表整個循環(huán)的效率。1、計算回路效率按公式來計算，其中和液壓缸的工作壓力和流量；、和每個液壓泵的工作壓力和流量；大流量泵的工作壓力就該泵通過順序閥17卸荷時產(chǎn)生的壓力損失，因此它的的值為工進時，液壓缸回油腔的壓力為p2=1mpa，進油腔的壓力為p1=小流量泵在工進時的工作壓力，等于液壓缸工作腔壓力加上進油路上的壓力損失，即=則回路效率為2、計算系

19、統(tǒng)效率取雙聯(lián)葉片泵的總效率泵=0.70，液壓缸的總效率缸=0.90，則系統(tǒng)效率為=泵缸 =0.70.90.35=0.226.3系統(tǒng)發(fā)熱與升溫計算系統(tǒng)發(fā)熱計算和系統(tǒng)效率計算同樣原因，也只考慮工進階段。工進時，液壓泵的輸入功率為w此時，系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱流量為q= （1-）=121 （1-0.22）=94.38w系統(tǒng)中的油液溫升為:其中傳熱系數(shù)k=15w/（）。本系統(tǒng)溫升很小，符合要求七 設(shè)計心得 我們的設(shè)計課題雖然牽涉的知識面相對較窄，但是我們的設(shè)計液壓控制系統(tǒng)還是采用近兩年比較興新液壓閥進行設(shè)計，所以設(shè)計起來不是很簡單，但在黃教授的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下完成了設(shè)計。這也是我們在畢業(yè)這一段時間里重新的溫習(xí)和鞏固以前所學(xué)的東西，其體會有以下幾點：1） 通過設(shè)計使所學(xué)的液壓傳動以及相關(guān)知識