畢業(yè)設計----四柱萬能液壓機系統(tǒng)設計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一 設計目的及內(nèi)容.....................................3</p><p>　　1.設計目的.................................................3</p><p>　　2．設計內(nèi)容....

2、............................................3</p><p>　　3．設計參數(shù)........................................................3</p><p>　　二 液壓機與液壓系統(tǒng)的工況分析....................4</p><p>　　選取參數(shù)..

3、......................................................4</p><p>　　計算外載荷......................................................4</p><p>　　2.1 工作負載...................................................

4、....4 </p><p>　　2.2 摩擦阻力......................................................... </p><p>　　2.3慣性負載......................................................... </p><p>　　2.4 液壓缸在各工作

5、階段的負載值......................................</p><p>　　繪制液壓缸速度循環(huán)圖、負載圖......................................</p><p>　　三 工作原理.......................................</p><p>　　四 確定液壓缸參

6、數(shù)................................</p><p>　　初選液壓缸工作壓力.............................................</p><p>　　計算液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸................................................</p><p>　　3.主缸的壓制

7、力.....................................................</p><p>　　4.實際回程......................................................</p><p>　　5.頂出缸的內(nèi)徑..................................................&l

8、t;/p><p>　　6.頂出缸的面積.................................................</p><p>　　7.頂出缸的頂出力................................................</p><p>　　8.頂出缸的回程力..............................

9、..................</p><p>　　9.頂出液壓缸的工作壓力和回程工作壓力............................</p><p>　　10. 液壓缸運動中供油量..........................................</p><p>　　五 液壓元、輔件的選擇...................

10、.......</p><p>　　5.1液壓元件的選擇..............................................</p><p>　　5.2液壓輔件的選擇................................................</p><p>　　六 液壓系統(tǒng)主要性能驗算.................

11、.......</p><p>　　6.1系統(tǒng)壓力損失計算............................................</p><p>　　6.2系統(tǒng)效率計算................................................</p><p>　　6.3系統(tǒng)發(fā)熱與升溫計算....................

12、......................</p><p>　　七 設計心得...................................</p><p>　　八 參考文獻.................................. </p><p>　　一 設計目的及內(nèi)容</p><p><b>　　1.設

13、計目的</b></p><p>　　液壓傳動課程設計是機械設計制造及其自動化專業(yè)的主要專業(yè)基礎課和必修課，是在完成《液壓與氣壓傳動》課程理論教學以后所進行的重要實踐教學環(huán)節(jié)。學生通過課程設計對所學內(nèi)容能夠靈活掌握，融會貫通，并獲得綜合運用所學知識進行液壓系統(tǒng)設計的基本能力。通過課程設計，學生應達到以下目的：</p><p>　　1.鞏固和深化已學的液壓傳動的理論知識，掌握液壓系

14、統(tǒng)設計計算的一般方法和步驟；</p><p>　　2.鍛煉機械制圖、結(jié)構(gòu)設計和工程運算的能力；</p><p>　　3.熟悉液壓缸的結(jié)構(gòu)設計以及液壓元件的選擇方法；</p><p>　　4.學會使用有關(guān)國家標準、液壓手冊及產(chǎn)品樣本等有關(guān)技術(shù)資料。</p><p><b>　　2.設計內(nèi)容</b></p>&

15、lt;p>　　設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）。</p><p><b>　　3.設計參

16、數(shù)</b></p><p>　　最大壓制力：8100（KN） 活動橫梁空載最大下行速度：100（mm/s）</p><p>　　活動橫梁最大行程：800（mm） 活動橫梁工作時最大速度：8（mm/s） </p><p>　　活動橫梁最大回程速度：35（mm/s） 回程力：520（KN）</p>&

17、lt;p>　　頂出力：300（KN） 頂出回程力：215（KN）</p><p>　　拉伸時壓邊壓力：340（KN） 頂出活塞最大行程：250（mm）</p><p>　　頂出活塞最大速度：65（mm/s） 頂出活塞最大退回速度：95（mm/s）</p><p>　　二 液壓機與液

18、壓系統(tǒng)的工況分析</p><p><b>　　1.選取參數(shù)</b></p><p>　　取動摩擦系數(shù)fd=0.1 ，靜摩擦系數(shù)fj=0.2 ，η缸=0.9 ，</p><p>　　V快=100mm/s ， V工=8mm/s，令起動時間不超過0.2秒；</p><p>　　選取工作壓力F=25000N(按負載20000-3

19、0000計算得)；</p><p>　　選取P=20-25mPa 取P1=25mPa。</p><p><b>　　2.計算外載荷</b></p><p>　　2.1 工作負載: 工件的壓制抗力即為工作負載：Ft= 8100KN </p><p>　　2.2 摩擦阻力： 靜摩擦阻力： Ffs=fjG

20、=</p><p>　　動摩擦阻力： Ffd=fdG= </p><p>　　2.3 慣性負載： Fm=</p><p><b>　　Fb=</b></p><p>　　自重： G=mg=</p><p>　　2.4 液壓缸在各工作

21、階段的負載值：</p><p>　　其中： ——液壓缸的機械效率，一般取=0.9-0.97。</p><p>　　3.繪制液壓缸速度循環(huán)圖、負載圖</p><p><b>　　三 工作原理</b></p><p>　　A、啟動：電磁鐵全斷電，主泵卸荷。 </p><p>　　主泵（恒功率輸

22、出）→電液換向閥9的M型中位→電液換向閥21的K型中位→T</p><p>　　B、液壓缸16活塞快速下行： 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。</p><p>　　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</p><p>　　回油路：液壓

23、缸16下腔→電液換向閥9→電液換向閥21的K型中位→T</p><p>　　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上腔的負壓空腔</p><p>　　C.液壓缸16活塞接觸工件，開始慢速下行（增壓下行）：</p><p>　　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

24、　→吸入閥13　→上液壓缸16上腔）吸油路。</p><p>　　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</p><p>　　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→T</p><p><b>　　D、保壓：</b></p><p>　　液壓缸16上腔壓

25、力升高達到預調(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上腔供應壓力油……。</p>&

26、lt;p>　　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 。</p><p>　　E、保壓結(jié)束、液壓缸16上腔卸荷后：</p><p>　　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

27、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：</p><p>　　主泵1大部分油液→電液壓換向閥9→外控順序閥15→T</p><p>　　F、液壓缸16活塞快速上行： </p><p>　　液壓缸16上腔卸壓達到吸入閥13開啟的壓力值時

28、，液動換向閥14復位，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→外控順序閥15→T的油路，實現(xiàn)：</p><p>　　進油路：主泵1→電液換向閥9→液控單向閥19→液壓缸16下腔</p><p>　　回油路：液壓缸16上腔→吸入閥13→T</p><p><b>　　G、頂出工件：</b></p><p>

29、;　　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復位，4YA通電，電液換向閥21右位工作</p><p>　　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</p><p>　　回油路：液壓缸20上腔→電液換向閥21→T</p><p>　　H、頂出活塞退回：3YA通電，4YA斷電，電液換向閥21左位工作</

30、p><p>　　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</p><p>　　回油路：液壓缸20無桿腔→電液換向閥21→T</p><p><b>　　K、壓邊浮動拉伸：</b></p><p>　　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活塞能隨液壓缸16活塞驅(qū)動動

31、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。</p><p>　　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</p><p>　　吸油路：大氣壓油→電液壓換向閥21→填補液壓缸20有桿腔的負壓空腔</p><p>　　四 確定液壓缸參數(shù)<

32、/p><p>　　1.初選液壓缸工作壓力</p><p>　　按照液壓缸工作時的作用力F工參考課本270頁表9～1，初定工作壓力P1=20～25mpa ,取P1=25mpa；選用A1/2=A2差動液壓缸.</p><p>　　2、計算液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸</p><p><b>　　主缸的內(nèi)徑:</b></p>&l

33、t;p>　　根據(jù)GB/T2348－1993，取標準值　D主 =630mm</p><p><b>　　活塞桿直徑:</b></p><p>　　根據(jù)GB/T2348－1993，取標準值　</p><p>　　則有液壓缸各部分面積如下：</p><p><b>　　3.主缸的壓制力</b><

34、;/p><p><b>　　4.實際回程</b></p><p>　　R主回==725KN</p><p><b>　　5.頂出缸的內(nèi)徑</b></p><p>　　根據(jù)GB/T2348－1993，取標準值　</p><p><b>　　m</b></

35、p><p>　　根據(jù)GB/T2348－1993，取標準值　</p><p><b>　　6.頂出缸的面積</b></p><p><b>　　7.頂出缸的頂出力</b></p><p><b>　　8.頂出缸的回程力</b></p><p><b>

36、;　　R頂回= </b></p><p>　　9.頂出液壓缸的工作壓力和回程工作壓力：</p><p><b>　　Pa</b></p><p>　　10. 液壓缸運動中供油量</p><p><b>　　(1)快速空行 </b></p><p>　　(2)工作

37、進程進出油量</p><p><b>　　(3)主缸回程</b></p><p>　　(4)頂出缸進排油量 </p><p><b>　　頂出行程 </b></p><p><b>　　頂出缸退回 </b></p><p>　　五 液壓元、輔件的選

38、擇</p><p>　　5.1液壓元件的選擇</p><p>　　1.液壓系統(tǒng)快速空程供油方式：</p><p>　　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)格降低檔次。</p><p>　　2.選定液壓泵的流量及規(guī)格：</p><p>

39、;　　設計的液壓系統(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：</p><p>　　3.主液壓缸的有桿腔進油量為：</p><p>　　4.頂出液壓缸頂出行程的無桿腔進油量為：</p><p>　　設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

40、.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/min的進給設計要求。由于選用電液比例控制，獲節(jié)能高效效益。</p><p>　　5.液壓泵的驅(qū)動功率及電動機的選擇：</p><

41、p>　　主液壓缸的壓制與頂出液壓缸的頂出工作壓力均為P=20×106Pa；主液壓缸回程工作壓力為P=6.64×106Pa頂出液壓缸退回行程工作壓力17.1×106Pa，液壓系統(tǒng)允許短期過載，因此，快速進退選P=6.64×106Pa,q=156L/min, 工進選P=25.12×106Pa,q=101L/min,液壓泵的容積效率ηv=0.92，機械效率ηm=0.95，兩種工況電機驅(qū)動

42、功率為：</p><p>　　P工 > P快　　　電動機允許短期過載，選取37KW的Y250M-6型電機。若設定工作壓力在</p><p>　?。?5-32）×106Pa, 選取55KW的Y280M-6型電機。</p><p>　　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=2.88×106

43、Pa,q=250L/min, 工進選P=25.8×106Pa,q=157.5L/min,液壓泵的容積效率ηv=0.92，機械效率ηm=0.95，兩種工況電機驅(qū)動功率為 </p><p><b>　?。ò吹戎倒β视嬎悖?lt;/b></p><p>　　K——電動機過載系數(shù)　直流電動機K=1.8－2.5，若考慮到網(wǎng)絡電壓波動，一般取 K=1.5－2.0 取

44、</p><p>　　選取液壓泵的驅(qū)動電機，首先應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67.73/0.95×0.92=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的短期過載設計，選取45K

45、WY280M-2型交流異步電動機驅(qū)動液壓泵。）</p><p>　　查手冊選取Y280M-6型電機,其額定功率為37KW。</p><p>　　5.2液壓輔件的選擇</p><p>　　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。</p><p>　　2、油箱容量：按經(jīng)驗公式計算油箱容量</p>

46、;<p><b>　　上油箱容積：</b></p><p><b>　　下油箱容積：</b></p><p><b>　　液壓缸流量表 </b></p><p>　　六 液壓系統(tǒng)主要性能驗算</p><p>　　6.1系統(tǒng)壓力損失計算</p>&l

47、t;p>　　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。</p><p><b>　　1、判斷流動狀態(tài)</b></p><p>　　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</p><p>　　因為Re〉2300,故各工況下的

48、進、回油路中油液的流動狀態(tài)為紊流。</p><p>　　2、計算系統(tǒng)壓力損失</p><p>　　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。</p><p>　　A、進油路中的壓力損失</p><p>　　快進時油液在管道中的流速為</p><p>　　a、計算沿程壓力損失</p>

49、<p><b>　　△P=</b></p><p>　　b、局部壓力損失按經(jīng)驗公式計算</p><p>　　△P1=0.1△P=</p><p>　　c、閥類元件產(chǎn)生的局部壓力損失</p><p>　　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

50、實際流量，為標準流量。</p><p>　　△P進=△P+△P1+</p><p>　　B、回油路中的壓力損失</p><p>　　回油路中油液的流速為</p><p><b>　　回油路的雷諾數(shù)為</b></p><p>　　沿程壓力損失為△P=</p><p>　　局部

51、壓力損失為△P1=0.1△P沿=</p><p>　　閥類元件損失為△P閥=</p><p>　　△P回=△P+△P1+△P閥=</p><p>　　C、快進的總的壓力損失</p><p>　　△P總=△P進+△P回=</p><p>　　△P總小于工進壓力損失設定值△P1，壓力損失校驗合格。</p>&

52、lt;p><b>　　6.2系統(tǒng)效率計算</b></p><p>　　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。</p><p><b>　　1、計算回路效率</b></p><p><b>　　按公式來計算，其中</b></p><p&g

53、t;　　和————液壓缸的工作壓力和流量；</p><p>　　、、和——每個液壓泵的工作壓力和流量；</p><p>　　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</p><p>　　工進時，液壓缸回油腔的壓力為P2=1MPa，進油腔的壓力為</p><p><b>　　P1=</b>

54、;</p><p>　　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</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　則回路效率為</b></p><p><b>　　2、計算系統(tǒng)效率</b></p><p&

55、gt;　　取雙聯(lián)葉片泵的總效率η泵=0.70，液壓缸的總效率η缸=0.90，則系統(tǒng)效率η為</p><p>　　η=η泵η缸 =0.70.90.35=0.22</p><p>　　6.3系統(tǒng)發(fā)熱與升溫計算</p><p>　　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。</p><p>　　工進時，液壓泵的輸入功率為</p&g

56、t;<p><b>　　P入W</b></p><p>　　此時，系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱流量為</p><p>　　Q= P入（1-η）=121 （1-0.22）=94.38W</p><p><b>　　系統(tǒng)中的油液溫升為</b></p><p><b>　　℃</b>

57、</p><p>　　其中傳熱系數(shù)K=15W/（㎡·℃）。本系統(tǒng)溫升很小，符合要求</p><p><b>　　七 設計心得</b></p><p>　　我們的設計課題雖然牽涉的知識面相對較窄，但是我們的設計液壓控制系統(tǒng)還是采用近兩年比較興新液壓閥進行設計，所以設計起來不是很簡單，但在黃教授的指導和同學的幫助下完成了設計。這也是我們在

58、畢業(yè)這一段時間里重新的溫習和鞏固以前所學的東西，其體會有以下幾點：</p><p>　　通過設計使所學的液壓傳動以及相關(guān)知識得到了進一步的鞏固，加深和擴展，同時也學會了一些怎樣將理論知識運用于生產(chǎn)實際的方法。</p><p>　　在設計實踐中學習和掌握了通用液壓元件的選用，各類閥體的用途、組合方法和設計技能。</p><p>　　在這次的設計中不僅僅是液壓方面的知識

59、，對計算機會圖等各方面的知識、運用于熟悉設計資料以及進行經(jīng)驗估算等放面進行一次調(diào)練，同時，通過設計培養(yǎng)了分析和解決生產(chǎn)實際問題的能力。</p><p>　　通過這次設計使我感到自己掌握的知識和我在生產(chǎn)實踐中的距離，在今后的工作中依然得繼續(xù)學習。</p><p><b>　　八 參考文獻</b></p><p>　　1、《液壓系統(tǒng)設計簡明手冊》

60、，楊培元、朱福元主編，機械工業(yè)出版社。</p><p>　　2、《液壓傳動系統(tǒng)》第三版，官忠范主編，機械工業(yè)出版社。</p><p>　　3、《液壓傳動設計手冊》，煤炭工業(yè)部、煤炭科學研究院上海研究所主編，上?？茖W技術(shù)出版社。</p><p>　　4、《袖珍液壓氣動手冊》第二版，劉新德主編，機械工業(yè)出版社。</p><p>　　5、《液壓傳動

61、課程設計指導書》，高等工程專科學校機制及液壓教學研究會液壓組主編。</p><p>　　6、《液壓傳動與氣壓傳動》第二版，何存興、張鐵華主編，華中科技大學出版社。</p><p>　　7、《金屬鉆削機床液壓傳動》，章宏甲主編，江蘇科學技術(shù)出版社。</p><p>　　8、《工程機械液壓與液力傳動》，李芳民主編，人民交通出版社。</p><p>