液压项目报告

1、（3级）项目报告项目名称： 液压传动课程设计项目题目： 液压传动课程设计指导教师：系 别： 机电系 专 业：机械设计制造及其自动化姓名：完成时间：年月日至年月日、设计任务设计一台液压机，工艺动作为开模-合模快进-合模工进-停止，设加、减速时间不希望超过 各开合模总时间的10%模板与立柱的摩擦系数为fs=0.2，fd=0.1，模板对立柱的压力按动模 板重量的10%f算，液压缸机械效率 f0.9，其它主要技术参数为：公称（工动模板重快进行程快进速度工进行程工进速度回程速度进）压力量Tmmmm/smmmm/smm/skN3001.5200801020300根据主要技术参数设计液压系统、选择液压元件及

2、其液压装置。、方案分析（一）、分析系统工况对液压系统进行工况分析，就是要查明它的每个执行元件在各自工作过程中的运动速 度和负载的变化规律。这是满足主机规定的动作要求和承载能力所必须具备的。液压系统 的负载可由主机的规格规定，由理论分析确定。经过考虑其工作负载、惯性负载和阻力负 载等计算绘制成图；同样的，也压执行元件在各自运动阶段内的运动速度也相应的绘制成 图。相面就系统的分析计算以及系统的负载突和速度图：设加速度a=2m/s,开合模的情况如下表：工况速度（mm/时间（s）行程（mm加速0.041.6快进（匀速）802.5200减速0.031.5工进（匀速）200.510减速0.010.1回程加

3、速0.1522.5回程匀速3000.56168回程减速0.1522.5总计3.94213.2+213其中：加减速总时间：0.38s、开合模总时间：3.94s、加减速总时间占开合模总时间9.64%动模板重力：G=mg=15009.8N=14700N工作负载：Ft=300000N惯性负载：Fn=ma=1.5X 1000X 2N=3000N阻力负载：Ffs=0.2 X 1500X 0.1 X 9.8N=294N(单位：N)F fd=0.1 X 1500X 0.1 X 9.8N=147N其中液压缸的机械效率取 =0.9 ;重力加速度取g=9.8m/s2。 执行元件的负载图与速度图：工况负载组成负载值F

4、推力F/g启动F=Fs294327加速F = Fd+Fm31473496快进F=Fd147163工进F=Fd +Ft300147333496快退F=Fd147163液压缸在各工作阶段的负载：Av850100190(B) （二）、液压缸主要参数的确定及其装配图由表11-2和表11-3可知，液压系统在最大负载约为333496N时宜取Pi =20MPa。这里的液压 缸选用单杆活塞式的，并在快进时作差动连接。为了使系统运行稳定，液压缸回油路上必须具 有背压P2,以防孔滑台突然前冲。根据现代机械设备设计手册（详见参考文献4）中推荐数值，可取 p2=1.0MPa。设活塞杆的直径为d，缸内径D,差动快进的速

5、度为 V，快退的速度为M，则W哼vndV24q二(D2 -d2) vd2V2V1 _ (D2 -d2)(D Y- 80d .丿解得：鸣127=A R - A2 P2 = A -m则有A1 -F_A1P21.2702(P2 、 333496 X0/ P I = 11.270 丿0.9-6f-/ 20 -10、0.019286 m21.270D= （4A1）/ 二=156-7mmd = 0.8873D 二 139.04mm当按GB/T 2348 2001将这些直径圆整成就近标准值时得：D=160mm d=130mm昔误！未找到引用源。由此求得液压缸两腔的实际有效面积为:242A1201.0610

6、m24错误！未找到引用源。，A22 2二口 =68.33 10um2。经检验，活塞杆的强度和稳定性均符合要求。表：液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值:工况甘5回油腔压力进油腔压力错误！未找到引 用源。输入流量q/L-min-1输入功率P/kW计算式快进（差 动）起动32700.0246q - 如內P讪加速3496助=0.5723恒速1630.321263.710.341工进3334961.016.926724.12726.8066q 人nP讪快退起动32700.04785Pi =(r+p2AfAzP = PiQ加速34960.82.8656恒速1632.3778122.994.8743液

7、压缸的装配图如下图所示:1 前缸盖2、E锥阀3前缓冲套 氛11 一前、后缓冲柱塞5缸筒了一后缸盖8活塞杆9一活塞杆导向装置10后法兰12活塞13 止动销14一前法兰三、液压系统图的拟定根据上面计算结果可得系统的工况图如下图所示:他 9267n:j e.80763710,57230.02460*3410,3212i 丨 TJi 24132377848740.04792.8656122.99（一）液压回路的选择首先要选择调速回路。由工况图可知，这液压系统的功率较小，工作负载变化较大，速度变化 方位较大，采用液压机属于中高速，再考虑到功率最大为6.8066kW,在5kW以上，所以选用容积调速回路。如

8、下图所示：从工况图中吋以淸楚地看到，在这个液压系统的工作循环内，液压缸要求油源交替地提供低压大流量和高压小流量的油液。最大流量与最小流量之比约为5.1,而快进快退所需的时间ti和工进所需的时间t2分别为11=(1 1/v 1)+(I 3/v 3)=(60 x 200)/(4.8 x 1000) + (60 x 210)/(18 x 1000)s =3.2s12 = I 2/V 2 = (60 x 10)/(1.2 x 1000)s = 0.5s亦即是t2/t1=6.4,因此从提高系统效率、节省能量的角度上来看，采用单个定量泵作为油源 显然是不合适的，而宜选用大、小两个液压泵自动并联供油的油源方

9、案。 如下图所示：双泵供油回路其次是选择快速运动和换向回路。因为需要快进和快退，同时为了换向平稳起见，所以采用三 位五通电液阀来实现3个工作状态(快进，停止，快退)的实现。流速从63.71L/min转换到24.1272L/min再转换到122.99L/min ，显然是快速转慢速再转为快速，所以选择行程阀的速度换向 回路。其中换向回路及速度换接回路如下图所示：换向回路用行程阀的速度换接回路最后考虑压力控制回路，包括系统的调压以及卸荷回路。由于釆用双泵供油回路，故用液控顺序阀实现低压大流量泵卸荷，由于快进快退时大流量泵工作，工进时大流量泵卸荷，所以顺序阀的 调定压力必须大于快进时的压力小于工进时的

10、压力。用溢流阀调整髙压小流量泵的供油压力。为了 便于观察和调整压力，在液压泵的出口处、背压阀和液压缸无杆腔进口处可以设测压点。 其调压回 路和卸压回路如下图所示：压力回路大泵卸荷回路液压回路的综合Wo120nV6hTpi1n2OT，把上面选出的各种回路组合画在一起，就可以得到下图所示的液压系统原理图1讯训汕W快迥w1YA-hY1卑4H他,+停止电检威和彳;丹阀Tft液rn系号t图1-双联叶片泵，2：盔流阀，3, 4.7, 13, 14, 15-单向阀，5-三位五通换向阀，6-调速阀* 8-tf 程阀丫 9, 12-旁通式调速阀.11-液压缸,16- 背压阀仃-外控顺序阀，14滤油器（三）液压回

11、路各个阶段行程分析：快进（差动连接）：进油路：油液经油箱，滤油器18,双联叶片泵1后再经单向阀3,4进入三位五通电液换向阀5的左位，经行程阀8和旁通式调速阀9后进入液压缸11的无杆腔。回油路：油液从液压缸11的有杆腔流出后经单向阀14和三位五通电液换向阀5的左位，再 经单向阀15与进油路上的油液汇合，一起流向液压缸的无杆腔，从而实现差动连接。工进（大流量泵卸荷）：进油路：油液经油箱，滤油器18,小流量泵后再经单向阀4进入三位五通电液换向阀5的 左位，经调速阀6后进入液压缸11的无杆腔。回油路：油液从液压缸11的有杆腔流出后经单向阀14,三位五通电液换向阀5的左位，再 经单向阀15与进油路上的油

12、液汇合，经过调速阀后一起流向液压缸的无杆腔。快退（电液阀换向）：进油路：油液经油箱，滤油器18,双联叶片泵后再经单向阀3,4进入三位五通电液换向阀5 的右位，然后再经单向阀13,旁通式调速阀12,最后进入液压缸的有杆腔。回油路：油液从液压缸的无杆腔流出后经单向阀7,再经三位五通电液换向阀5的右位流回油箱。四、液压元件的选择（一）液压泵液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为16.9267MPa,如取进油路上的压力损失为0.8MPa,压力继电器调整压力高出系统最大工作压力之值为0.5MPa,旁通式调速阀的压力损失为0.5MPa,则小流量泵的最大工作压力应为 Pp1 = （16.9267 + 0.8

13、 + 0.5+0.5）MPa = 18.7267MPa大流量泵是在快速运动时才向液压缸输油的，快退时液压缸中的工作压力比快进时大，如取进油路上的压力损失为0.5MPa,旁通式调速阀的压力损失为 0.5MPa,贝氏流量泵的最高工作压力为 Pp2 = （2.3778 +0.5+0.5）MPa = 3.3778MPa两个液压泵应向液压缸提供的最大流量为122.99L/min,若回路中的泄漏按液压缸输人流量的10%估计，则两个泵的总流量应为 qp =1.1 x122.99L/min =135. 289L/mi n由于溢流阀的最小稳定溢流量为 3L/min，而工进时输人液压缸的流量为24.13L/min

14、，由小流量液压泵单独供油，所以小液压泵的流量规格最少应为27.13L/min根据以上压力和流量的数值査阅产品样本， 最后确定选取PFED-5141110/029型双联叶片泵,其小泵和大泵的排量分别为29.3mL/r和109.6mL/r，若取液压泵的容积效率 v=0. 9,则当泵的转速np=1100r/min时，液压泵的实际输出流量为qp= (29.3+ 109.6) x 1100 x 0. 9/1000L/min = (29.007 +108.504)L/min = 137.511L/min工进时液压泵的实际输出流量为 qp= 29.3x 1100X 0.9/1000L/min= 29L/mi

15、n由于液压缸在工进时输人功率最大，这时液压泵工作压力为18.7267MPa、流量为29L/min取泵的总效率p=0. 81,则液压泵驱动电动机所需的功率为60 0.81p =业二他726729.07kw.177kw根据此数值按JB/T 9616-1999,查阅电动机产品样本选取 Y160L-4型电动机，其额定功率Pn = 15kW,额定转速 nn=1500r/min(二)阀类元件及辅助元件根据阀类及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量，可选出这些液压元件的型号及规格如下表(表中序号与液压系统图中的元件标号相同)：元件的型号及规格序号元件名称估计通过流量(L/min)额定流量

16、(L/min )额定压力(MPa)额定压降(MPa)型号、规格1双联叶片泵(141+34)21/21PFED-5141110/0292溢流阀56316YF3-E10B3单向阀10615031.50.6S15A204单向阀2915031.50.6S15A205三位五通电液阀135140250.535DYF3Y-E10B6调速阀250.07140250.5QCI-63B7单向阀36245031.50.3S30P308行程阀170300210.3DMT-06-3D-309旁通式调速阀65125250.6FBG-03-125-1010压力继电器10HED1KA/1012旁通式调速阀123125250.

17、6FBG-03-125-1013单向阀12315031.50.6S15A2014单向阀2215031.50.6S15A2015单向阀2215031.50.6S15A2016背压阀0.36316YF3-E10B17外控顺序阀108.5160160.3XF3-E10B18过滤器135400=404.59运动速度(m/min)M =qp/(A -A2)= (65X0)/(201.06 68.33)= 4.89V2 =q1/ A= (24.13X0)/201.06= 1.2V3 = q1 / A?= (137.50)/68.33= 20.12根据表中的数值，当油液在压力管中流速取6m/min时，算得与

18、液压缸无杆腔和有杆腔相连 的油管内径分别为d=2 . q(_v)=2 .,(98.46 106)/(二 6 103 60)mm = 18.67mmd =2,(137.5 106)/(二 6 103 60)mm = 22.06mm根据GB/T 2351-2005与无杆腔相连的油管为外径 28mm内径20mnffl管 与有杆腔相连的油管为外径34mm内径25mm（四）过滤器：XU-400XF80-J（五）油箱容积估算，取E =6,得到容积为 V E q=6x137.5=825L按 JB/T 7938-1999规定，取标准值 V=800L五、液压系统性能的验算验算液压系统性能的目的在于判断设计质量，

19、然而液压系统的性能验算是很复杂的问题， 故我们只是采用简单得验算公式近似的估算，以便定性地说明情况。液压系统性能验算的项目 有很多，但我们在该项目中主要验算回路压力损失和发热温升验算。具体情况如下：（一）验算系统压力损失并确定压力阀的调整值由于系统的管路布置尚未具体确定，整个系统的压力损失无法全面估算，故只能先估 算阀类元件的压力损失，待设计好管路布局图后，加上管路的沿程损失和局部损失即可完 成全面的估算校核。但对于我们三级项目的中、大型液压系统，管路的压力损失甚微，可 予以不计。压力损失的验算按一个工作循环不同阶段分别进行：1、快进快进时是差动连接，进油路上油液通过单向阀3的流量是29L/m

20、in,单向阀4的流量 是106L/min、三位五通电磁换向阀5的流量是137.5L/min、然后与液压有杆腔的回油汇合，以流量170.96L/min通过行程阀8,再经过调速阀以63.71L/min进入无杆腔。因此，进油路上的总压降为：-Aj106 f29 Y137.5“70.96 Y 1Z Apv= 0.2汇 一 +0.2汉 一 +0.5汇 十0.3汉+0.5 MPa = 1.074MPa1150 丿J50 丿I 160 丿i 300 丿此值不大，不会使压力阀开启，所以能确保流量全部进入无杆腔。回油路上，有杆腔出油流经单向阀14和三位五通电磁换向阀5和单向阀15的流量是33.46L/min，后

21、与液压泵供油合并，然后进入行程阀和调速阀，然后进入无杆腔。由此算出快进的时候有杆腔压力p2与无杆腔压力p1之差=P2 - 卩1 =业2+0.5沁】2150. 140*170 96 丫+ 0.3汉 一:I +0.5 MPa = 0.646MPa I 300丿 此值小于原估计值0.5Mpa,所以是偏安全的。2、工进工进时，油液在进油路上先通过单向阀4,流量为29L/min，再通过电液换向阀5,流量为29L/min，在调速阀6的压力损失为0.5 MPa；油液在回油路上先通过单向阀14,流量为8.2L/min ,再经过电液换向阀5,流量为8.2L/min，在背压阀9处的压力损失为0.5Mpa,通过顺序

22、阀17的流量为116.7L/min，此时液压缸回油腔的压力 p2为:P2f 8 2 f=0.2氏 I一 i1 +0.5X I U50 丿p.2 而丿0.5 0.316.7 鬥MPa 二 0.662MPaF AAi可见此值小于原估计值1Mpa。所以按表中公式计算得工进时液压缸进油腔压力pi,即:MPa = 16.812MPa333496 0.662 106 68.33 10*201.06x10d06计算误差大小：E = (16.9267-16.812) /16.9267x100%=0.6776% 误差很小，符合所需要求。3、快退快退时，油液在进油路上通过单向阀4流量是29L/min,单向阀3的流

23、量是108.5L/min，再通过三位五通电磁换向阀 5的流量是137.5L/min，再通过单向阀13， 流量为137.5L/min，再经过调速阀12,压降为0.5MPa；油液在回油路上通过单向阀 7 的流量为404.59L/min，然后经三位五通电磁换向阀 5流回油箱。因此进油路上的总压降为送 Kpv1= 0.2 汉竺 | +0.2 汽 I085 | +0.5疋 丫!375 | +0.2 疋 I375 +0.5”MPa=1.262MPa 匕50 丿1150 丿I 140 丿、150 丿所以，快退时液压泵的最大工作压力 pp= (2.3778+1.262) MPa=3.640MPa快退是回油路上总压降约为404 59 丫,z404 59 弋 IZ也pv2= 0.2汇I +0.5汇I MPa = 0.566MPa 符合设计要求。I 450 丿、450 丿(二)油液温度升验算这项验算是用热平衡原理来对油液的温升值进行计算。对于系统各个阶段的发热和油液温升的情况，具体内容如下：快进时，双泵供油。液压缸的有效功率：P