液壓與氣動(dòng)課程設(shè)計(jì)-四柱萬(wàn)能液壓機(jī)

1、梧州學(xué)院?液壓與氣動(dòng)?課 程 設(shè) 計(jì)題 目： 四柱萬(wàn)能液壓機(jī)系 、班級(jí)：電子信息工程系 09機(jī)械X班姓 名： XXX學(xué) 號(hào)：2021指導(dǎo)教師：劉兆紅2012年6月2日 目錄一、設(shè)計(jì)課題31設(shè)計(jì)內(nèi)容32. 設(shè)計(jì)要求：3二、主要參數(shù)確定3三、確定主液壓缸、頂出液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸41. 主液壓缸42. 頂出液壓缸5四、液壓缸運(yùn)動(dòng)中的供油量計(jì)算51主液壓缸的進(jìn)出油量52. 頂出液壓缸退回行程的進(jìn)出油量6五、確定快速空程供油方式，液壓泵規(guī)格，驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率61液壓系統(tǒng)快速空程供油方式：62選定液壓泵的流量及規(guī)格：63液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率及電動(dòng)機(jī)的選擇：7六、選取液壓系統(tǒng)圖71液壓系統(tǒng)圖:72. 電磁鐵動(dòng)作表：83

2、油箱容積：8七、液壓系統(tǒng)工作油路分析9八、計(jì)算和選取液壓元件10九、液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性論證111主液壓缸壓力損失的驗(yàn)算112頂出液壓缸壓力損失驗(yàn)算133液壓系統(tǒng)發(fā)熱和溫升驗(yàn)算15十、設(shè)計(jì)小結(jié)15十一、參考文獻(xiàn)16一、設(shè)計(jì)課題1設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)一臺(tái)YA32-3150KN型四柱萬(wàn)能液壓機(jī)，設(shè)該四柱萬(wàn)能液壓機(jī)下行部件G=1.6噸，下行行程 。2. 設(shè)計(jì)要求： 1確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸D，d (2 ) 繪制正式液壓系統(tǒng)圖1號(hào)圖紙，動(dòng)作表、明細(xì)表 (3 ) 確定系統(tǒng)的主要參數(shù) (4 ) 進(jìn)行必要的性能驗(yàn)算壓力損失、熱平衡二、主要參數(shù)確定液壓系統(tǒng)最高工作壓力P=30MPa，在本系統(tǒng)中選用P=25MPa；主液壓缸

3、公稱噸位3150KN；主液壓缸用于沖壓的壓制力與回程力之比為8%，塑料制品的壓制力與回程力之比為2%，取800KN；頂出缸公稱頂出力取主缸公稱噸位的五分之一，取650KN；頂出缸回程力為主液壓缸公稱噸位的十五分之一，210KN行程速度主液壓缸 快速空行程 V=40mm/s 工作行程 V=10mm/s 回程 V=40mm/s頂出液壓缸 頂出行程 V=50mm/s 回程 V=80mm/s三、確定主液壓缸、頂出液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸1. 主液壓缸 A. 主液壓缸內(nèi)徑D： 根據(jù)GB/T2346-1993，取標(biāo)準(zhǔn)值 D主=400mm B. 主液壓缸活塞桿徑d: 根據(jù)GB/T2346-1993，取標(biāo)準(zhǔn)值d主=25

4、0mm C. 主液壓缸有效面積：其中A1為無(wú)桿腔面積，A2為有桿腔面積 D. 主液壓缸實(shí)際壓制力和回程力: E. 主液壓缸的工作力: 1主液壓缸的平衡壓力 2主液壓缸工進(jìn)工作壓力 3液壓缸回程壓力 2. 頂出液壓缸 A. 頂出液壓缸內(nèi)徑: 根據(jù)GB/T2346-1993，取標(biāo)準(zhǔn)值D頂=200mm B. 頂出液壓缸活塞桿徑 根據(jù)GB/T2346-1993，取標(biāo)準(zhǔn)d頂=160mm C. 頂出液壓缸有效面積其中A3為無(wú)桿腔面積，A4為有桿腔面積 D. 頂出液壓缸的實(shí)際頂出力和回程力 E. 頂出壓缸的工作力 四、液壓缸運(yùn)動(dòng)中的供油量計(jì)算1主液壓缸的進(jìn)出油量 A. 主液壓缸空程快速下行的進(jìn)出油量： B.

5、 主液壓缸工作行程的進(jìn)出油量： C. 主液壓缸回程進(jìn)出油量： 2. 頂出液壓缸退回行程的進(jìn)出油量 A. 頂出液壓缸頂出行程的進(jìn)出油量： B. 頂出液壓缸退回行程的進(jìn)出油量： 五、確定快速空程供油方式，液壓泵規(guī)格，驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率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(guò)吸入閥從油箱吸油，同時(shí)使液壓系統(tǒng)規(guī)格降低檔次。2選定液壓泵的流量及規(guī)格：設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)最高工作壓力P=25MPa，主液壓缸工作行程，主液壓缸的無(wú)桿腔進(jìn)油量為： 主液壓缸的有桿腔進(jìn)油量為: 頂出液壓缸頂出行程的無(wú)桿腔進(jìn)油量為： 設(shè)選主液壓缸工作行程和頂出液壓

6、缸頂出行程工作壓力最高P=25MPa工件頂出后不需要高壓。主液壓缸工作行程即壓制流量為/min，主液壓缸工作回程流量為/min，選用5ZKB732型斜軸式軸向柱塞變量泵，該泵主要技術(shù)性能參數(shù)如下：排量 234.3ml/r， 額定壓力 16MPa， 最大壓力 25MPa， 轉(zhuǎn)速 970r/min， 容積效率 96%。該液壓泵根本能滿足本液壓系統(tǒng)的要求。3液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率及電動(dòng)機(jī)的選擇：主液壓缸的壓制力與頂出液壓缸的頂出工作壓力均為P=25MPa，主液壓缸回程工作壓力為10.45MPa，頂出液壓缸退回行程工作壓力為18.58MPa，液壓系統(tǒng)允許短期過(guò)載，回此快速進(jìn)退選MPa，q=200L/min，

7、工進(jìn)選P=25MPa，q=/min，液壓泵的容積效率v=0.96，機(jī)械效率m=0.95，兩種工況電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率為：由以上數(shù)據(jù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選取Y280S-6三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵，該電動(dòng)機(jī)主要性能參數(shù)如下：額定功率 45KW， 滿載轉(zhuǎn)速 980r/min。六、選取液壓系統(tǒng)圖1液壓系統(tǒng)圖:2. 電磁鐵動(dòng)作表：動(dòng) 作 順 序1YA2YA3YA4YA5YA6YA主液壓缸快速下行+慢速加壓+保 壓卸壓回程+停 止頂出缸頂 出+退 回+壓 邊+浮動(dòng)拉伸+3油箱容積： 上油箱容積： 根據(jù)GB2876-81標(biāo)準(zhǔn)，取其標(biāo)準(zhǔn)值630L。 下油箱容積： 根據(jù)GB2876-81標(biāo)準(zhǔn)，取其標(biāo)準(zhǔn)值1600L。七、液

8、壓系統(tǒng)工作油路分析A啟動(dòng)：電磁鐵全斷電，主泵卸荷。 主泵恒功率輸出-à 電液換向閥7的M型中位-à 電液換向閥17的K型中位-à 油箱B液壓缸15活塞快速下行： 1YA，5YA通電，電液換向閥7右位工作，控制油路經(jīng)電磁換向閥12翻開液控單向閥13，接通液壓缸15下腔與液控單向閥13的通道。 進(jìn)油路：主泵恒功率輸出-à 電液換向閥7-à單向閥8-à 液壓缸15上腔 回油路：液壓缸15下腔-à 單向閥13-à 電液換向閥7-à 電液換向閥17的K型中位-à油箱 液壓缸活塞依靠重力快速下行形成負(fù)壓空腔

9、：大氣壓油-à 吸入閥11-à 液壓缸15上腔C液壓缸15活塞接觸工件，慢速下行增壓行程： 液壓缸活塞碰行程開關(guān)2XK使5YA斷電，切斷液壓缸15下腔經(jīng)液控單向閥13快速回油通路，上腔壓力升高，同時(shí)切斷大氣壓油-à 吸入閥11-à 上液壓缸15上腔吸油路。 進(jìn)油路：主泵恒功率輸出-à 電液換向閥7-à 單向閥8-à 液壓缸15上腔 回油路：液壓缸15下腔-à 順序閥14-à 電液換向閥7-à 電液換向閥17的K型中位-à 油箱D. 保壓： 液壓缸15上腔壓力升高到達(dá)預(yù)調(diào)壓力，電接觸壓力

10、表9發(fā)出信息，1YA斷電，液壓缸15進(jìn)口油路切斷，單向閥8和吸入閥11的高密封性能確保液壓缸15活塞對(duì)工件保壓，利用液壓缸15上腔壓力很高，翻開外控順序閥10的目的是防止控制油路使吸入閥11誤動(dòng)而造成液壓缸15上腔卸荷當(dāng)液壓缸15上腔壓力降低到低于電接觸壓力表9調(diào)定壓力，電接觸壓力表9又會(huì)使1YA通電，動(dòng)力系統(tǒng)又會(huì)再次向液壓缸15上腔供給壓力油。 主泵恒功率輸出-à 電液換向閥7的M型中位-à 電液換向閥17的K型中位-à 油箱，主泵卸荷。E保壓結(jié)束，液壓缸15上腔卸荷后： 保壓時(shí)間到位，時(shí)間繼電器電出信息，2YA通電1YA斷電，液壓缸15上腔壓力很高，翻開外控順

11、序閥10，大局部油液經(jīng)外控順序閥10流回油箱，壓力缺乏以立即翻開吸入閥11通油箱的通道，只能先翻開吸入11的卸荷閥，實(shí)現(xiàn)液壓缸15上腔先卸荷，后通油箱的順序動(dòng)作，此時(shí)： 主泵1大局部油液-à 電液換向閥7-à 外控順序閥10-à 油箱F液壓缸15活塞快速上行： 液壓缸15上腔卸壓到達(dá)吸入閥11開啟的壓力值時(shí)，外控順序閥10關(guān)閉。 進(jìn)油路：主泵1-à 電液換向閥7-à 液控單向閥13-à 液壓缸15下腔 回油路：液壓缸15上腔-à 吸入閥11-à 油箱G頂出工件 液壓缸15活塞快速上行到位，碰行程開關(guān)1XK，2YA斷

12、電，電液換向閥7復(fù)位，3YA通電，電液換向閥17右位工作。 進(jìn)油路：主泵1-à 電液換向閥7的M型中位-à 電液換向閥17-à 液壓缸16下腔 回油路：液壓缸16上腔-à 電液換向閥17-à 油箱H. 頂出活塞退回：4YA通電，3YA斷電，電液換向閥17左位工作 進(jìn)油路：主泵1-à 電液換向閥7的M型中位-à 電液換向閥17-à 液壓缸16有桿腔 回油路：液壓缸16無(wú)桿腔-à 電液換向閥17-à 油箱I. 壓邊浮動(dòng)拉伸： 薄板拉伸時(shí)，要求頂出液壓缸16無(wú)桿腔保持一定的壓力，以便液壓缸16活塞能隨

13、液壓缸15活塞驅(qū)動(dòng)一同下行對(duì)薄板進(jìn)行拉伸，3YA通電，電液換向閥17右位工作，6YA通電，電磁閥19工作，溢流閥21調(diào)節(jié)液壓缸16無(wú)桿腔油墊工作壓力。 進(jìn)油路：主泵1-à 電液換向閥7的M型中位-à 電液換向閥17-à 液壓缸16無(wú)桿腔 吸油路: 大氣壓油-à 電液換向閥17-à 填補(bǔ)液壓缸16有桿腔的負(fù)壓空腔 八、計(jì)算和選取液壓元件根據(jù)上面計(jì)算數(shù)據(jù)，查液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)選取液壓元件如下：序 號(hào)元 件 名 稱實(shí)際流量規(guī) 格1斜軸式軸向柱塞變量泵227L/min5ZKB7322齒輪泵18L/minBBXQ3電動(dòng)機(jī)Y802-4三相異步電機(jī)4濾油器245L

14、/minWU-250×F5先導(dǎo)式溢流閥227L/minCG2V-8FW6溢流閥18L/minYF-L10B7電液換向閥227L/min24DY-B32H-Z8單向閥227L/minDF-L32H29壓力繼電器IPD01-H6L-Y10外控內(nèi)泄型順序閥227L/minXD4F-L32H11液控單向閥376L/minDFY-F50H212兩位四通電磁換向閥18L/min24D-10H-TZ13液控單向閥227L/minDFY-F32H214順序閥227L/minXD2F-L32H15主液壓缸16頂出液壓缸17電液換向閥227L/min24DY-B32H-Z18節(jié)流閥227L/minLDF

15、-L32C19兩位兩通電磁換向閥227L/min22D-32B20先導(dǎo)式溢流閥227L/minCG2V-8FW21溢流閥227L/minYF-L32B九、液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性論證1主液壓缸壓力損失的驗(yàn)算1、快速空行程時(shí)的壓力損失 快速空行程時(shí)，由于液壓缸進(jìn)油從吸入閥11吸油，油路很短，因此不考慮進(jìn)油路上的壓力損失，在回油路上，油管長(zhǎng)度l=2m，油管直徑d=32×10-3m×10-3m3/s。液壓系統(tǒng)選用N32號(hào)液壓油，考慮最低工作溫度15，由手冊(cè)查出此時(shí)油的運(yùn)動(dòng)粘度v=2/s，油的密度=900kg/m3，液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。 (1.1) 確定油流的流動(dòng)狀態(tài)，回油路

16、中液流的雷諾數(shù)為 由上可知，回油路中的流動(dòng)是層流。 沿程壓力損失p 在回油路上，流速 那么壓力損失為 1.3局部壓力損失 由于采用集成塊式的液壓裝置，所以只考慮閥類元件和集成塊內(nèi)油路的壓力損失。通過(guò)各閥的局部壓力損失列于下表中:元 件 名 稱額定流量實(shí)際流量額定損失實(shí)際損失液控單向閥2502168986電液換向閥*22504675943假設(shè)取集成塊進(jìn)油路壓力損失為30000Pa，回油路壓力損失為50000Pa，那么回油路總的壓力損失為 2. 慢速加壓行程的壓力損失 在慢速加壓行程中，油管長(zhǎng)度l=2m，油管直徑d=32×10-3m，通過(guò)的流量進(jìn)油路q1×10-3m3/s，回油

17、路q2×10-3m3/s。液壓系統(tǒng)選用N32號(hào)液壓油，考慮最低工作溫度15，由手冊(cè)查出此時(shí)油的運(yùn)動(dòng)粘度v=2/s，油的密度=900kg/m3，液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。 2.1確定油流的流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)油路中液流的雷諾數(shù)為 回油路中液流的雷諾數(shù)為 由上可知，進(jìn)回油路中的流動(dòng)是層流。 2.2沿程壓力損失p 在進(jìn)油路上，流速 那么壓力損失為 在回油路上，流速 那么壓力損失為 2.3局部壓力損失 由于采用集成塊式的液壓裝置，所以只考慮閥類元件和集成塊內(nèi)油路的壓力損失。通過(guò)各閥的局部壓力損失列于下表中:元 件 名 稱額定流量實(shí)際流量額定損失實(shí)際損失單向閥802182883電液換向閥250

18、4337973順序閥503256133假設(shè)取集成塊進(jìn)油路壓力損失為30000Pa，回油路壓力損失為50000Pa，那么進(jìn)油路總的壓力損失為 回油路總的壓力損失為 3. 快速退回行程的壓力損失 在快速退回行程中，主液壓缸從順序閥10卸荷，油路很短，壓力損失忽略不計(jì)，油管長(zhǎng)度l=2m，油管直徑d=32×10-3m，通過(guò)的流量進(jìn)油路q1×10-3m3/s。液壓系統(tǒng)選用N32號(hào)液壓油，考慮最低工作溫度15，由手冊(cè)查出此時(shí)油的運(yùn)動(dòng)粘度v=2/s，油的密度=900kg/m3，液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。 3.1確定油流的流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)油路中液流的雷諾數(shù)為 由上可知，進(jìn)油路中的流動(dòng)是

19、層流。 3.2沿程壓力損失p 在進(jìn)油路上，流速 那么壓力損失為 3.3局部壓力損失 由于采用集成塊式的液壓裝置，所以只考慮閥類元件和集成塊內(nèi)油路的壓力損失。通過(guò)各閥的局部壓力損失列于下表中:元 件 名 稱額定流量實(shí)際流量額定損失實(shí)際損失單向閥2502168986電液換向閥2504337973假設(shè)取集成塊進(jìn)油路壓力損失為30000Pa，回油路壓力損失為50000Pa，那么進(jìn)油路總的壓力損失為 2頂出液壓缸壓力損失驗(yàn)算1. 頂出行程的壓力損失 在頂出液壓缸頂出行程中，油管長(zhǎng)度l=2m，油管直徑d=32×10-3m，通過(guò)的流量進(jìn)油路q1×10-3m3/s，回油路q2×1

20、0-3m3/s。液壓系統(tǒng)選用N32號(hào)液壓油，考慮最低工作溫度15，由手冊(cè)查出此時(shí)油的運(yùn)動(dòng)粘度v=2/s，油的密度=900kg/m3，液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。 1.1確定油流的流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)油路中液流的雷諾數(shù)為 回油路中液流的雷諾數(shù)為 由上可知，進(jìn)回油路中的流動(dòng)是層流。 1.2沿程壓力損失p 在進(jìn)油路上，流速 那么壓力損失為 在回油路上，流速 那么壓力損失為 1.3局部壓力損失 由于采用集成塊式的液壓裝置，所以只考慮閥類元件和集成塊內(nèi)油路的壓力損失。通過(guò)各閥的局部壓力損失列于下表中:元 件 名 稱額定流量實(shí)際流量額定損失實(shí)際損失電液換向閥250456791/7486假設(shè)取集成塊進(jìn)油路壓力

21、損失為30000Pa，回油路壓力損失為50000Pa，那么進(jìn)油路總的壓力損失為 回油路總的壓力損失為 2. 頂出液壓缸退回行程的壓力損失 在慢速加壓行程中，油管長(zhǎng)度l=2m，油管直徑d=32×10-3m，通過(guò)的流量進(jìn)油路q1×10-3m3/s，回油路q2×10-3m3/s。液壓系統(tǒng)選用N32號(hào)液壓油，考慮最低工作溫度15，由手冊(cè)查出此時(shí)油的運(yùn)動(dòng)粘度v=2/s，油的密度=900kg/m3，液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。 2.1確定油流的流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)油路中液流的雷諾數(shù)為 回油路中液流的雷諾數(shù)為 由上可知，進(jìn)回油路中的流動(dòng)是層流。 2.2沿程壓力損失p 在進(jìn)油路上，

22、流速 那么壓力損失為 在回油路上，流速 那么壓力損失為 2.3局部壓力損失 由于采用集成塊式的液壓裝置，所以只考慮閥類元件和集成塊內(nèi)油路的壓力損失。通過(guò)各閥的局部壓力損失列于下表中:元 件 名 稱額定流量實(shí)際流量額定損失實(shí)際損失電液換向閥250418662/145154假設(shè)取集成塊進(jìn)油路壓力損失為30000Pa，回油路壓力損失為50000Pa，那么進(jìn)油路總的壓力損失為 回油路總的壓力損失為 從以上驗(yàn)算結(jié)果可以看出，各種工況下的實(shí)際壓力損失都能滿足要求，說(shuō)明液壓系統(tǒng)的油路結(jié)構(gòu)、元件的參數(shù)是合理的，滿足要求。3液壓系統(tǒng)發(fā)熱和溫升驗(yàn)算 在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占用的時(shí)間最長(zhǎng)，所以系統(tǒng)的發(fā)熱主要是工進(jìn)階段造成的，幫按工進(jìn)工況驗(yàn)算系統(tǒng)溫升。 系統(tǒng)總的發(fā)熱功率為 =38.65-34.5=4.15KW=4150W 油箱容積V=1600L=3，那么油箱的近似散熱面積A為 假定通風(fēng)條件良好，取油箱散熱系數(shù)Cr=15×10-3KW/(m2·)，那么可得油液溫升為 設(shè)環(huán)境溫度T=25，那么熱平均溫度為，油箱散熱根本可到達(dá)要求。十、設(shè)計(jì)小結(jié) 這次液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)，是我們第一次較全面的液壓知識(shí)的綜合運(yùn)用，通過(guò)這次練習(xí)，使得我們對(duì)液壓根底知識(shí)有了一個(gè)較為系統(tǒng)全面的認(rèn)識(shí)，加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和運(yùn)用，將原