小型压力机液压系统设计

1、另附CAD系统原理与装配图 如有需要发电邮至 wzhly007163 但是不保证与时回信 一般35天收信一次目录一液压系统原理设计 11工况分析 12拟定液压系统原理图 4二液压缸的设计与计算 61液压缸主要尺寸确实定 62液压缸的设计 7三液压系统计算与选择液压元件 101计算在各工作阶段液压缸所需的流量 102确定液压泵的流量，压力和选择泵的规格 103液压阀的选择 124确定管道尺寸2液压缸的设计125液压油箱容积确实定 126液压系统的验算 127系统的温升验算 158联接螺栓强度计算 16四设计心得 17五参考文献 17液压系统原理设计1工况分析设计一台小型液压压力机的液压系统，要某

2、某现：快速空程下行一慢速加压一 保压一快速回程一停止工作循环。快速往返速度为3m/min ,加压速度为40-250mm/min，压制力为300000N,运动部件总重力为25000N，工作行程400mm, 油缸垂直安装，设计压力机的液压传动系统。液压缸所受外负载F包括五种类型，即：F= F 压 + F磨 +F 惯+F 密+G式中：F压-工作负载，对于液压机来说，即为压制力；F惯-运动部件速度变化时的惯性负载；F磨-导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力。液压缸垂直安装，摩擦力 相对于运动部件自重，可忽略不计；F密-由于液压缸密圭寸所造成的运动阻力；G-运动部件自重。液压缸各种外负载值1）工作负载：

3、液压机压制力F压=300000N2）惯性负载：数 2500LJ 25510.20Ng t 9.8 0.33）运动部件自重:4）密封阻力G=25000NF密F（F为总的负载）5）摩擦力液压缸垂直安装，摩擦力较小，可忽略不计根据上述计算结果，列出各工作阶段所受的外负载工作循环各阶段外负载表工况计算公式液压缸的负载启动阶段：F启=F密+F惯-GF 惯G25510.2。25000566.89N启0.90.9加速阶段：F加=F密+F惯-GF 加F 惯 G25510.20 25000 566.89N加0.90.9快进阶段：F快=卩密-GF快 0.9( G) 22500N工进阶段：F工=F密+F压-GF工F

4、 压 G 300000 25000305555.56N0.90.9快退阶段：F退=F密+GF退 竺00027777.78N0.90.9按照给定要求与外负载表绘制速度循环图与负载循环图:速度循环图：负载循环图:F(N)儿30555556622500400277778L(mm)2拟定液压系统原理图1）确定供油方式：考虑到该压力机在工作进给时需要承受较大的工作压力，系统功率较大， 速度较底。而在快进，快退时负载较小，速度较快。从节能，减少发热，系统结 构，效率，工作压力等方面考虑，泵源系统宜选用轴向柱塞泵。2）调速方式的选择：在小型压力机液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或者调速阀。 在本系统

5、中选用回油节流调速，这种调速回路受泄漏与发热影响小，速度刚性 好，由于有背压存在，起到一定的阻尼作用，提升了运动的平稳性，同时空气 也不易渗入。3）速度切换方式的选择：系统采用由电磁阀控制的快慢速换接回路，它的结构简单，调节行程比拟 方便，阀的安装也较容易，但速度换接的平稳性较差。假如要提高系统的速度 换接平稳性，可改用由行程阀切换速度的换接回路。液压系统原理图：3YA2YA二液压缸的设计与计算1液压缸主要尺寸确实定工作压力p确实定：工作压力p可根据负载大小与机器类型初步确定，先查表取液压缸工作压力为25MPa.设备类型机床农业机械或中型工程机械液压机、重型机械、起重运输机械磨床组合机床龙门刨

6、床拉床工作压力P(MPa)352881010 1620 32液压缸缸筒内径D和液压缸活塞杆外径d确实定:由负载图知最大负载F为N,按表可取p2为0MPa, nm,考虑到快进，快退速 度相等，取d/D为。将上述数据代入液压缸缸筒内径计算公式，可得液压缸缸筒内3.14 25 106 0.9514 305555.5620。1(“勺128.02mm由液压缸缸筒内径缸径尺寸系列表查得 D=160mm。活塞直径d，按d/D,d=112mm。由液压缸活塞杆外径杆径尺寸系列表，取 d=125mm。由此求得液压缸的实际有效面积为：A22 2(D d )40.162420.0201m2 2(0.160.125 )

7、420.0078m初步计算液压缸最大工作压力:F 305555.56Pn15.20MPaA 0.0201按最低工进速度验算液压缸的最小稳定速度，由式QminVmin0.1 1034_25cm2式中Qmin是调速阀的最小稳定流量为L min本次设计中调速阀是安装在进油路上，故液压缸节流腔有效工作面积应取液压 缸无杆腔的实际面积，即A - D2 空 162200.96cm244200.96>25不等式满足，故液压缸能够达到所需稳定工进速度。液压缸缸筒内径缸径尺寸系列GB2348-80(mm)81012162025324050638090100110125140160180200220250(

8、280)320(360)400(450)500液压缸活塞杆外径杆径尺寸系列GB2348-80(mm)4568101214161820222528323640455056637080901001101251401601802002202502803203602液压缸的设计1）液压缸工作压力确实定：根据设备的类型有表2-1初选工作压力P=25MPa2）液压缸内径D和活塞杆d确实定：前面的计算以得出D=16cm, dcm3）液压缸壁厚确实定和外径确实定：a.起重运输机械的液压缸，一般采用无缝钢管制造，无缝钢管大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算：PyD式中：L液压缸壁厚（m）D 液压缸的内

9、径（m）py试验压力，一般取最大工作压力的）倍d缸筒材料的许用应力。其值为：锻钢：d=110 120MPa；铸钢：d=100110MPa；无缝钢管：d =100120MPa；高强度铸铁：d =60MPa;灰铸铁：d =25MPa。py 1.5pn 1.5 16.58 24.87MPa现取d=100MPa：查无缝钢管标准系列取池卫°19.90mm2 10020mm ob.缸体的外径为:D1 D 2160 2 20200mm选取Di=200mm,壁厚20mm的无缝钢管。4）液压缸工作行程确实定：本执行机构要求工作行程为400mm。5）缸盖厚度确实定：一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度t按

10、强度要求可用下面公式行近似的计算：0.433D2PyD2丫 (D2 d。)0.433 0.1624.87 106 0.16100 (0.16 0.035)t 39.09mm式中：t缸盖有效厚度（m）；D2液压缸缸盖的止口直径（m）；d0缸盖孔直径。6）最小导向长度确实定：最小导向长度是指从活塞支撑面到缸盖滑动轴承支撑面中点的距离，如果 导向长度过小，将使液压缸的初始绕度增大影响液压缸的稳定性。对一般液压缸，要求最小导向长度H应满足以下要求:lDH202式中：l 液压缸的最大行程；D 液压缸的内径。H丄D400160 100mm202202活塞宽度B 一般取B=（0.61.0）D,B=96160

11、mm,现取 B=130mm。缸盖的滑动支撑面的长度 A,根据液压缸内径D而确定,当 D<80mm 时，取 A=(0.61.0)D，当 D>80mm 时，取 A=(0.61.0)d,因为 D=160mm>80mm，故 A=(0.61.0)d=75125mm,现取 A=90mm。A B 130 90110mm H2 2可满足导向要求。三液压系统计算与选择液压元件1计算在各工作阶段液压缸所需的流量Q快进d2v-0.12523 36.80L/min44Q工进12D v0.1620.255.02L / min44Q工进22D v0.1620.040.80L/min44Q快退-(D2d2

12、)v -2(0.1620.125 ) 34423.49L/min2确定液压泵的流量，压力和选择泵的规格1) 泵的压力确实定：考虑到正常工作中进油路有一定的压力损失，所以泵的工作压力为PpP1P式中：pp液压泵最大工作压力；P1执行元件最大工作压力;p 进油管路中的压力损失，初算时简单系统可取MPapp p1 p 16.58 0.8 17.38MPaPp是静压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的压力往往超过静压力。另外考虑到低压系统取小值，高压系统取大值。在本系统中Pn 1.4 pP 24.33MPa。取 Pn=25MPa2) 泵的流量确实定：液压泵的最大流量为：qP KL( q)max 1

13、.2 36.8 44.12L/min取 qp=45L/min。式中：qp液压泵的最大流量；(q)max 同时作用的各执行元件所需流量之和的最大值；Kl系统泄漏系数,一般Kl,现取Kl0选择液压泵的规格：根据以上计算得的qp和pp再查有关手册，现选择 CY14-1B型斜盘式轴向 柱塞泵，该泵的参数为：每转的排量q0 2.5250mL/r，泵的额定压力，pn=32MPa电动机转速1470r/min，容积总效率 v 0.92，总效率0.8。与液压泵匹配的电动机的选定。首先分别算出快进与工进两种不同工况时 的功率，两者较大者作为电动机规格的依据。由于在工进时泵的输出流量减小， 泵的功率急剧下降，一般当

14、流量在0.21L/min的X围内时，可取0.30.14，同时还应该注意到，为了使所选择的电动机在经过泵的流量特性曲线的最大功 率点时不至电动机停转需进展验算即：Pbqp小-2Pn式中:pn所选电机额定功率;pb限压式变量泵的限定压力；qp 压力为pb时，泵的输出流量。首先计算快进时的功率，快进时的外负载为 ON,此时快进时进油路的压力为0,功率为0工进时所需电动机功率为:17.38 5.0260 0.81.82kw由手册选择Y100L2-4型三相异步电动机，功率3kw,额定转速1470r/min3液压阀的选择液压元件明细表序号元件名称型号通过的流量工作压力1过滤器XU-D32X10045L/m

15、i n25MPa2轴向柱塞泵CY14-1B45L/mi n25MPa3压力表KF3-EA20B20L/mi n25MPa4三位四通换向阀4YF30-E20B45L/mi n25MPa5调速阀AQF3-E20B30L/mi n25MPa6单向阀AF3-EA20B30L/mi n25MPa7二位三通换向阀23YF3B-E20345L/mi n25MPa4确定管道尺寸厂 60.294.65油路内径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定，也可按管路允许的流 速进展计算。本系统主油路流量为差动时流量 qL/min,压油管的允许流速取v=5m/s。15.97mm取 d=16mm。综合诸因素与系统上面各阀

16、的通径取 d=16mm,吸油管的直径参照CY14-1B变量泵吸油口连接尺寸，取吸油管内径 d=42mm。5液压油箱容积确实定本系统为高压系统，液压油箱有效容量按泵流量的57倍来确定,现选用容量为400L的油箱6液压系统的验算液压系统中进回油路的内径为d=16mm，各管道长度分别 ABm, BD=DE=1m, CFm, DFm,选用L-HM32液压油。设其工作在 20C，其运动 粘度u150cstcm/s油液的密度尸920kg/m3。1）工进进油路的压力损失：运动部件快进时的最大速度为，最大流量为L min，如此液压油在油管内的流速为：4 5.02 103 22498.01cm/ min 416

17、.3mm/ s1.62Re1为yd 41.63 1.6 一，Re1 -4441可见油液在管道内流态为层流，其沿程阻力系数进油管FC的沿程压力损失 巾1-1为l V20.71 1920 0.41632P1 11.69 -d 20.0162换向阀的压力损失 巾1-2MPa，忽略油液通过管接头，油路板处的局部压力损失，如此进油路的总压力损失巾1为：巾1= Ap1-1+Ap1-2MPa2）工进回油路的压力损失：V1 416.3 V2208.15mm/s2 2管道的雷诺数R2为q-d24管道的雷诺数Re1 <2300,75 旦 1.69Re144.410.023MPa20.815 1.61.522

18、.20Re2<2300,油液在管道内的流态为层流，其沿程阻力系数75Re23.38 ,22.20回油路管道沿程压力损失心-1为:p2 12c cc 2.5920 0.208153.38 -0.016 20.0105MPa换向阀压力损失 g-2MPa;调速阀的压力损失 巾2-3=1 MPa。 回油路的总压力损失：4)2=巾2-1 + Ap2-2+ Ap2-3MPa变量泵出口处的压力Pp:PpF / cm A p2A300000/ 0.95 7.83 10 3 1.036620.10 100.073 10616.19MPa3）快进进油路的压力损失：快进时液压缸为差动连接，自汇流点D至液压缸进

19、油口 E之间的管路DE中，流量L min。q-d244 60.29 1033.14 1.62 605000m m/ s管道的雷诺数Re1为:V1d500 1.61.5533.3Re1 <2300,可见油液在管道内流态为层流，其沿程阻力系数0.141533.3进油管DE的沿程压力损失 A31-1为:J_vd 20.14110.0162920 520.101MPa同样可求管道AD段，DF段的沿程压力损失绅1-2,巾1-3 oq 4 36.8 103V223052 mm/s_d23.14 1.62 60431948m m/s4 23.49 103.14 1.62 60管道的雷诺数Re2, Re

20、3为：Re2Re3V3d305.2 1.61.5194.8 1.61.5325208Re2、Re3<2300,油液在管道内流态为层流,其沿程阻力系数:75Re2753250.23P1 2p1 375Re3752080.3620.231.70.0160.361.50.016换向阀压力损失为巾1-4MPa,20.105MPa920 1.9420.0582Ap1-5MPa o泵的出口压力为:App= Ap1-1 + p1-2+Ap1-3+ Ap1-4+ Ap1-5MPa快退时压力损失验算从略。7系统的温升验算在整个工作循环中工进时所需的功率最大，为了简化计算，主要考虑工进时的 发热量。当以最小工进速度工作时:流量q：V=40mm/minqD2V0.162 0.04 0.80L/min44泵的效率泵的出口压力 MPa如此有:P输入FV16.19 0.860 0.12.16kw30000040 106600.2kwAP=P输入-P输出kw当以最大工进速度V=40mm/min 工作时，qL/min，总效率0.7，门16.19 5.02F输入1.93kw60 0.7P输出FV 3