四柱万能液压机课程设计

1、xx学院液压与气动课 程 设 计题 目： 四柱万能液压机课程设计系 、班级：电子信息工程系姓 名： 指导教师： 二零一二年五月二十二日目录一、设计题目21设计内容22. 设计要求2二、主要参数确定2三、确定主液压缸、顶出液压缸结构尺寸31. 主液压缸32. 顶出液压缸4四、液压缸运动中的供油量计算51主液压缸的进出油量52. 顶出液压缸退回行程的进出油量5五、确定快速空程供油方式，液压泵规格，驱动电机功率51液压系统快速空程供油方式：52选定液压泵的流量及规格：63液压泵的驱动功率及电动机的选择：6六、选取液压系统图71液压系统图:72. 电磁铁动作表：73油箱容积：8七、液压系统工作油路分析

2、8八、计算和选取液压元件10九、液压系统稳定性论证11（一）主液压缸压力损失的验算111、快速空行程时的压力损失112. 慢速加压行程的压力损失113. 快速退回行程的压力损失12（二）顶出液压缸压力损失验算131. 顶出行程的压力损失132. 顶出液压缸退回行程的压力损失14（三）液压系统发热和温升验算15十、设计小结16十一、参考文献16一、设计题目1设计内容设计一台四柱万能液压机，设该四柱万能液压机下行部件g=1.6吨，下行行程1.2m 1.5m。2. 设计要求 （1）确定液压缸的主要结构尺寸d，d (2 ) 绘制正式液压系统图，动作表、明细表 (3 ) 确定系统的主要参数 (4 ) 进

3、行必要的性能验算（压力损失、热平衡）二、主要参数确定液压系统最高工作压力p=30mpa，在本系统中选用p=25mpa；主液压缸公称吨位3150kn；主液压缸用于冲压的压制力与回程力之比为8%，塑料制品的压制力与回程力之比为2%，取800kn；顶出缸公称顶出力取主缸公称吨位的五分之一，取650kn；顶出缸回程力为主液压缸公称吨位的十五分之一，210kn行程速度主液压缸 快速空行程 v=40mm/s 工作行程 v=10mm/s 回程 v=40mm/s顶出液压缸 顶出行程 v=50mm/s 回程 v=80mm/s三、确定主液压缸、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/t

4、2346-1993，取标准值 d主=400mm b. 主液压缸活塞杆径d: 根据gb/t2346-1993，取标准值d主=250mm c. 主液压缸有效面积：（其中a1为无杆腔面积，a2为有杆腔面积） 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）主液压缸工进工作压力 （3）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d顶=200mm b. 顶出液压缸活塞杆径 根据gb/t2346-1993，取标准d顶=160mm c. 顶出液压缸有效面积（其中a3为无杆腔面积，a4为有杆腔面积） d. 顶出

5、液压缸的实际顶出力和回程力 e. 顶出压缸的工作力 四、液压缸运动中的供油量计算1主液压缸的进出油量 a. 主液压缸空程快速下行的进出油量： b. 主液压缸工作行程的进出油量： c. 主液压缸回程进出油量： 2. 顶出液压缸退回行程的进出油量 a. 顶出液压缸顶出行程的进出油量： b. 顶出液压缸退回行程的进出油量： 五、确定快速空程供油方式，液压泵规格，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p=25mp

6、a，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（p=25mpa）工件顶出后不需要高压。主液压缸工作行程（即压制）流量为75.36l/min，主液压缸工作回程流量为183.69l/min，选用5zkb732型斜轴式轴向柱塞变量泵，该泵主要技术性能参数如下：排量 234.3ml/r， 额定压力 16mpa， 最大压力 25mpa， 转速 970r/min， 容积效率 96%。该液压泵基本能满足本液压系统的要求。3液压泵的驱动功率及电动机的选择：主液压缸的压制力与顶出液压缸的顶出

7、工作压力均为p=25mpa，主液压缸回程工作压力为10.45mpa，顶出液压缸退回行程工作压力为18.58mpa，液压系统允许短期过载，回此快速进退选10.45mpa，q=200l/min，工进选p=25mpa，q=75.36l/min，液压泵的容积效率v=0.96，机械效率m=0.95，两种工况电机驱动功率为：由以上数据，查机械设计手册，选取y280s-6三相异步电动机驱动液压泵，该电动机主要性能参数如下：额定功率 45kw， 满载转速 980r/min。六、选取液压系统图1液压系统图:2. 电磁铁动作表：动 作 顺 序1ya2ya3ya4ya5ya6ya主液压缸快速下行+慢速加压+保 压卸

8、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： 根据gb2876-81标准，取其标准值630l。 下油箱容积： 根据gb2876-81标准，取其标准值1600l。七、液压系统工作油路分析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17的k型中位- 油箱b液压缸15活塞快速下行： 1ya，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15下腔与液控单向阀13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- 单向阀13

9、- 电液换向阀7- 电液换向阀17的k型中位-油箱 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c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- 油箱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，1ya断电，液压

10、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15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1ya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）- 电液换向阀7的m型中位- 电液换向阀17的k型中位- 油箱，主泵卸荷。e保压结束，液压缸15上腔卸荷后： 保压时间到位，时间继电器电出信息，2ya通电（1ya断电），液压缸15上腔压力很高，打开外控顺序阀10，大部分油液经外控顺序阀10流回油箱，压力不足

11、以立即打开吸入阀11通油箱的通道，只能先打开吸入11的卸荷阀，实现液压缸15上腔先卸荷，后通油箱的顺序动作，此时： 主泵1大部分油液- 电液换向阀7- 外控顺序阀10- 油箱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，外控顺序阀10关闭。 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- 油箱g顶出工件 液压缸15活塞快速上行到位，碰行程开关1xk，2ya断电，电液换向阀7复位，3ya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

12、缸16上腔- 电液换向阀17- 油箱h. 顶出活塞退回：4ya通电，3ya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- 油箱i. 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活塞驱动一同下行对薄板进行拉伸，3ya通电，电液换向阀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- 电液换向阀17-

13、 填补液压缸16有杆腔的负压空腔 八、计算和选取液压元件根据上面计算数据，查液压设计手册选取液压元件如下：序 号元 件 名 称实际流量规 格1斜轴式轴向柱塞变量泵227l/min5zkb7322齿轮泵18l/minbbxq3电动机y802-4三相异步电机4滤油器245l/minwu-250f5先导式溢流阀227l/mincg2v-8fw6溢流阀18l/minyf-l10b7电液换向阀227l/min24dy-b32h-z8单向阀227l/mindf-l32h29压力继电器ipd01-h6l-y10外控内泄型顺序阀227l/minxd4f-l32h11液控单向阀376l/mindfy-f50h2

14、12两位四通电磁换向阀18l/min24d-10h-tz13液控单向阀227l/mindfy-f32h214顺序阀227l/minxd2f-l32h15主液压缸16顶出液压缸17电液换向阀227l/min24dy-b32h-z18节流阀227l/minldf-l32c19两位两通电磁换向阀227l/min22d-32b20先导式溢流阀227l/mincg2v-8fw21溢流阀227l/minyf-l32b九、液压系统稳定性论证（一）主液压缸压力损失的验算1、快速空行程时的压力损失 快速空行程时，由于液压缸进油从吸入阀11吸油，油路很短，因此不考虑进油路上的压力损失，在回油路上，已知油管长度l=

15、2m，油管直径d=3010-3m，通过的流量q=3.0610-3m3/s。液压系统选用n32号液压油，考虑最低工作温度15，由手册查出此时油的运动粘度v=1.5cm2/s，油的密度=900kg/m3，液压系统元件采用集成块式的配置形式。 (1) 确定油流的流动状态，回油路中液流的雷诺数为 由上可知，回油路中的流动是层流。 （2）沿程压力损失p 在回油路上，流速 则压力损失为 （3）局部压力损失 由于采用集成块式的液压装置，所以只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失。通过各阀的局部压力损失列于下表中:元 件 名 称额定流量实际流量额定损失实际损失液控单向阀250229.82168986电液换向阀

16、*2250229.84675943若取集成块进油路压力损失为30000pa，回油路压力损失为50000pa，则回油路总的压力损失为 2. 慢速加压行程的压力损失 在慢速加压行程中，已知油管长度l=2m，油管直径d=3010-3m，通过的流量进油路q1=1.2610-3m3/s，回油路q2=0.7710-3m3/s。液压系统选用n32号液压油，考虑最低工作温度15，由手册查出此时油的运动粘度v=1.5cm2/s，油的密度=900kg/m3，液压系统元件采用集成块式的配置形式。 （1）确定油流的流动状态进油路中液流的雷诺数为 回油路中液流的雷诺数为 由上可知，进回油路中的流动是层流。 （2）沿程压

17、力损失p 在进油路上，流速 则压力损失为 在回油路上，流速 则压力损失为 （3）局部压力损失 由于采用集成块式的液压装置，所以只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失。通过各阀的局部压力损失列于下表中:元 件 名 称额定流量实际流量额定损失实际损失单向阀8075.62182883电液换向阀250229.84337973顺序阀5046.23256133若取集成块进油路压力损失为30000pa，回油路压力损失为50000pa，则进油路总的压力损失为 回油路总的压力损失为 3. 快速退回行程的压力损失 在快速退回行程中，主液压缸从顺序阀10卸荷，油路很短，压力损失忽略不计，已知油管长度l=2m，油管直

18、径d=3010-3m，通过的流量进油路q1=3.0610-3m3/s。液压系统选用n32号液压油，考虑最低工作温度15，由手册查出此时油的运动粘度v=1.5cm2/s，油的密度=900kg/m3，液压系统元件采用集成块式的配置形式。 （1）确定油流的流动状态进油路中液流的雷诺数为 由上可知，进油路中的流动是层流。 （2）沿程压力损失p 在进油路上，流速 则压力损失为 （3）局部压力损失 由于采用集成块式的液压装置，所以只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失。通过各阀的局部压力损失列于下表中:元 件 名 称额定流量实际流量额定损失实际损失单向阀250229.82168986电液换向阀250229

19、.84337973若取集成块进油路压力损失为30000pa，回油路压力损失为50000pa，则进油路总的压力损失为 （二）顶出液压缸压力损失验算1. 顶出行程的压力损失 在顶出液压缸顶出行程中，已知油管长度l=2m，油管直径d=3010-3m，通过的流量进油路q1=1.5710-3m3/s，回油路q2=0.5710-3m3/s。液压系统选用n32号液压油，考虑最低工作温度15，由手册查出此时油的运动粘度v=1.5cm2/s，油的密度=900kg/m3，液压系统元件采用集成块式的配置形式。 （1）确定油流的流动状态进油路中液流的雷诺数为 回油路中液流的雷诺数为 由上可知，进回油路中的流动是层流。

20、 （2）沿程压力损失p 在进油路上，流速 则压力损失为 在回油路上，流速 则压力损失为 （3）局部压力损失 由于采用集成块式的液压装置，所以只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失。通过各阀的局部压力损失列于下表中:元 件 名 称额定流量实际流量额定损失实际损失电液换向阀25094.2/34.2456791/7486若取集成块进油路压力损失为30000pa，回油路压力损失为50000pa，则进油路总的压力损失为 回油路总的压力损失为 2. 顶出液压缸退回行程的压力损失 在慢速加压行程中，已知油管长度l=2m，油管直径d=3010-3m，通过的流量进油路q1=0.910-3m3/s，回油路q2=2

21、.5110-3m3/s。液压系统选用n32号液压油，考虑最低工作温度15，由手册查出此时油的运动粘度v=1.5cm2/s，油的密度=900kg/m3，液压系统元件采用集成块式的配置形式。 （1）确定油流的流动状态进油路中液流的雷诺数为 回油路中液流的雷诺数为 由上可知，进回油路中的流动是层流。 （2）沿程压力损失p 在进油路上，流速 则压力损失为 在回油路上，流速 则压力损失为 （3）局部压力损失 由于采用集成块式的液压装置，所以只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失。通过各阀的局部压力损失列于下表中:元 件 名 称额定流量实际流量额定损失实际损失电液换向阀25054/150.6418662/

22、145154若取集成块进油路压力损失为30000pa，回油路压力损失为50000pa，则进油路总的压力损失为 回油路总的压力损失为 从以上验算结果可以看出，各种工况下的实际压力损失都能满足要求，说明液压系统的油路结构、元件的参数是合理的，满足要求。（三）液压系统发热和温升验算 在整个工作循环中，工进阶段所占用的时间最长，所以系统的发热主要是工进阶段造成的，帮按工进工况验算系统温升。 系统总的发热功率为 =38.65-34.5=4.15kw=4150w 已知油箱容积v=1600l=1.6m3，则油箱的近似散热面积a为 假定通风条件良好，取油箱散热系数cr=1510-3kw/(m2)，则可得油液温升为 设环境温度t=25，则热平均温度为56.14，油箱散热基本可达到要求。十、设计总结 经过这近