四柱萬能液壓機(jī)課程設(shè)計(jì)

xx學(xué)院液壓與氣動課 程 設(shè) 計(jì)題 目： 四柱萬能液壓機(jī)課程設(shè)計(jì)系 、班級：電子信息工程系姓 名： 指導(dǎo)教師： 二零一二年五月二十二日目錄一、設(shè)計(jì)題目21設(shè)計(jì)內(nèi)容22. 設(shè)計(jì)要求2二、主要參數(shù)確定2三、確定主液壓缸、頂出液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸31. 主液壓缸32. 頂出液壓缸4四、液壓缸運(yùn)動中的供油量計(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5五、確定快速空程供油方式，液壓泵規(guī)格，驅(qū)動電機(jī)功率51液壓系統(tǒng)快速空程供油方式：52選定液壓泵的流量及規(guī)格：63液壓泵的驅(qū)動功率及電動機(jī)的選擇：6六、選取液壓系統(tǒng)圖71液壓系統(tǒng)圖:72. 電磁鐵動作表：73油箱容積：8七、液壓系統(tǒng)工作油路分析8八、計(jì)算和選取液壓元件10九、液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性論證11（一）主液壓缸壓力損失的驗(yàn)算111、快速空行程時的壓力損失112. 慢速加壓行程的壓力損失113. 快速退回行程的壓力損失12（二）頂出液壓缸壓力損失驗(yàn)算131. 頂出行程的壓力損失132. 頂出液壓缸退回行程的壓力損失14（三）液壓系統(tǒng)發(fā)熱和溫升驗(yàn)算15十、設(shè)計(jì)小結(jié)16十一、參考文獻(xiàn)16一、設(shè)計(jì)題目1設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)一臺四柱萬能液壓機(jī)，設(shè)該四柱萬能液壓機(jī)下行部件G=1.6噸，下行行程1.2m 1.5m。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，動作表、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=250mm C. 主液壓缸有效面積：（其中A1為無桿腔面積，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. 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，通過吸入閥從油箱吸油，同時使液壓系統(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桿腔進(jìn)油量為： 設(shè)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（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75.36L/min，主液壓缸工作回程流量為183.69L/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%。該液壓泵基本能滿足本液壓系統(tǒng)的要求。3液壓泵的驅(qū)動功率及電動機(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)允許短期過載，回此快速進(jìn)退選10.45MPa，q=200L/min，工進(jìn)選P=25MPa，q=75.36L/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)動功率為：由以上數(shù)據(jù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，選取Y280S-6三相異步電動機(jī)驅(qū)動液壓泵，該電動機(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. 電磁鐵動作表：動 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、液壓系統(tǒng)工作油路分析A啟動：電磁鐵全斷電，主泵卸荷。 主泵（恒功率輸出）- 電液換向閥7的M型中位- 電液換向閥17的K型中位- 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打開液控單向閥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）- 電液換向閥7-單向閥8- 液壓缸15上腔 回油路：液壓缸15下腔- 單向閥13- 電液換向閥7- 電液換向閥17的K型中位-油箱 液壓缸活塞依靠重力快速下行形成負(fù)壓空腔：大氣壓油- 吸入閥11- 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，同時切斷（大氣壓油- 吸入閥11- 上液壓缸15上腔）吸油路。 進(jìn)油路：主泵（恒功率輸出）- 電液換向閥7- 單向閥8- 液壓缸15上腔 回油路：液壓缸15下腔- 順序閥14- 電液換向閥7- 電液換向閥17的K型中位- 油箱D. 保壓： 液壓缸15上腔壓力升高達(dá)到預(yù)調(diào)壓力，電接觸壓力表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活塞對工件保壓，利用液壓缸15上腔壓力很高，打開外控順序閥10的目的是防止控制油路使吸入閥11誤動而造成液壓缸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又會使1YA通電，動力系統(tǒng)又會再次向液壓缸15上腔供應(yīng)壓力油。 主泵（恒功率輸出）- 電液換向閥7的M型中位- 電液換向閥17的K型中位- 油箱，主泵卸荷。E保壓結(jié)束，液壓缸15上腔卸荷后： 保壓時間到位，時間繼電器電出信息，2YA通電（1YA斷電），液壓缸15上腔壓力很高，打開外控順序閥10，大部分油液經(jīng)外控順序閥10流回油箱，壓力不足以立即打開吸入閥11通油箱的通道，只能先打開吸入11的卸荷閥，實(shí)現(xiàn)液壓缸15上腔先卸荷，后通油箱的順序動作，此時： 主泵1大部分油液- 電液換向閥7- 外控順序閥10- 油箱F液壓缸15活塞快速上行： 液壓缸15上腔卸壓達(dá)到吸入閥11開啟的壓力值時，外控順序閥10關(guān)閉。 進(jìn)油路：主泵1- 電液換向閥7- 液控單向閥13- 液壓缸15下腔 回油路：液壓缸15上腔- 吸入閥11- 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- 電液換向閥7的M型中位- 電液換向閥17- 液壓缸16下腔 回油路：液壓缸16上腔- 電液換向閥17- 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- 電液換向閥7的M型中位- 電液換向閥17- 液壓缸16有桿腔 回油路：液壓缸16無桿腔- 電液換向閥17- 油箱I. 壓邊浮動拉伸： 薄板拉伸時，要求頂出液壓缸16無桿腔保持一定的壓力，以便液壓缸16活塞能隨液壓缸15活塞驅(qū)動一同下行對薄板進(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無桿腔油墊工作壓力。 進(jìn)油路：主泵1- 電液換向閥7的M型中位- 電液換向閥17- 液壓缸16無桿腔 吸油路: 大氣壓油- 電液換向閥17- 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)手冊選取液壓元件如下：序 號元 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電動機(jī)Y802-4三相異步電機(jī)4濾油器245L/minWU-250F5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-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（一）主液壓缸壓力損失的驗(yàn)算1、快速空行程時的壓力損失 快速空行程時，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，已知油管長度l=2m，油管直徑d=3010-3m，通過的流量q=3.0610-3m3/s。液壓系統(tǒng)選用N32號液壓油，考慮最低工作溫度15，由手冊查出此時油的運(yùn)動粘度v=1.5cm2/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) 確定油流的流動狀態(tài)，回油路中液流的雷諾數(shù)為 由上可知，回油路中的流動是層流。 （2）沿程壓力損失p 在回油路上，流速 則壓力損失為 （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250229.82168986電液換向閥*2250229.84675943若取集成塊進(jìn)油路壓力損失為30000Pa，回油路壓力損失為50000Pa，則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，已知油管長度l=2m，油管直徑d=3010-3m，通過的流量進(jìn)油路q1=1.2610-3m3/s，回油路q2=0.7710-3m3/s。液壓系統(tǒng)選用N32號液壓油，考慮最低工作溫度15，由手冊查出此時油的運(yùn)動粘度v=1.5cm2/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）確定油流的流動狀態(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)回油路中的流動是層流。 （2）沿程壓力損失p 在進(jìn)油路上，流速 則壓力損失為 在回油路上，流速 則壓力損失為 （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8075.62182883電液換向閥250229.84337973順序閥5046.23256133若取集成塊進(jìn)油路壓力損失為30000Pa，回油路壓力損失為50000Pa，則進(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)，已知油管長度l=2m，油管直徑d=3010-3m，通過的流量進(jìn)油路q1=3.0610-3m3/s。液壓系統(tǒng)選用N32號液壓油，考慮最低工作溫度15，由手冊查出此時油的運(yùn)動粘度v=1.5cm2/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）確定油流的流動狀態(tài)進(jìn)油路中液流的雷諾數(shù)為 由上可知，進(jìn)油路中的流動是層流。 （2）沿程壓力損失p 在進(jìn)油路上，流速 則壓力損失為 （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250229.82168986電液換向閥250229.84337973若取集成塊進(jìn)油路壓力損失為30000Pa，回油路壓力損失為50000Pa，則進(jìn)油路總的壓力損失為 （二）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，已知油管長度l=2m，油管直徑d=3010-3m，通過的流量進(jìn)油路q1=1.5710-3m3/s，回油路q2=0.5710-3m3/s。液壓系統(tǒng)選用N32號液壓油，考慮最低工作溫度15，由手冊查出此時油的運(yùn)動粘度v=1.5cm2/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）確定油流的流動狀態(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)回油路中的流動是層流。 （2）沿程壓力損失p 在進(jìn)油路上，流速 則壓力損失為 在回油路上，流速 則壓力損失為 （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25094.2/34.2456791/7486若取集成塊進(jìn)油路壓力損失為30000Pa，回油路壓力損失為50000Pa，則進(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，已知油管長度l=2m，油管直徑d=3010-3m，通過的流量進(jìn)油路q1=0.910-3m3/s，回油路q2=2.5110-3m3/s。液壓系統(tǒng)選用N32號液壓油，考慮最低工作溫度15，由手冊查出此時油的運(yùn)動粘度v=1.5cm2/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）確定油流的流動狀態(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)回油路中的流動是層流。 （2）沿程壓力損失p 在進(jìn)油路上，流速 則壓力損失為 在回油路上，流速 則壓力損失為 （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25054/150.6418662/145154若取集成塊進(jìn)油路壓力損失為30000Pa，回油路壓力損失為50000Pa，則進(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。（三）液壓系統(tǒng)發(fā)熱和溫升驗(yàn)算 在整個工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占用的時間最長，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 已知油箱容積V=1600L=1.6m3，則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=1510-3KW/(m2)，則可得油液溫升為 設(shè)環(huán)境溫度T=25，則熱平均溫度為56.14，油箱散熱基本可達(dá)到要求。十、設(shè)計(jì)總結(jié) 經(jīng)過這近三個星期的液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)，這也是我第一次較全的運(yùn)用液壓系統(tǒng)的知識運(yùn)用到設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過程中，雖然遇到了許多問題，但是幸好都能很快的有所改正或有所改良。在設(shè)計(jì)過程中培養(yǎng)了我的綜合運(yùn)用液壓與氣壓傳動課程及其他課程理論知識和利用生產(chǎn)時間知識來解決實(shí)際問題的能力，真正做到了學(xué)以致用。在此期間我我們同學(xué)之間互相幫助，共同面對課程設(shè)計(jì)當(dāng)中遇到的困難，培養(yǎng)了我們的團(tuán)隊(duì)精神。在這些過程當(dāng)中我充分的認(rèn)識到自己在知識理解和接受應(yīng)用方面的不足，特別是自己的系統(tǒng)的自我學(xué)習(xí)能力的欠缺，將來要進(jìn)一步加強(qiáng)，今后的學(xué)習(xí)還要更加的努力。本次課程設(shè)計(jì)不僅僅是對自己所學(xué)的知識的一次系統(tǒng)總結(jié)與應(yīng)用，還是鍛煉我的耐力和意志力的過程。 另外，通過每天都過得很充實(shí)的課程設(shè)計(jì)，從中得到的收獲還是非常多的。次較全面的液壓知識的綜合運(yùn)用，通過這次練習(xí)，使得我們對液壓基礎(chǔ)知識有了一個較為系統(tǒng)全面的認(rèn)識，加深了對所學(xué)知識的理解和運(yùn)用，將原來看來比較抽象的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)了具體化，初步掊養(yǎng)了我們理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練了綜合運(yùn)用相關(guān)課程的理論，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分析和解決工程實(shí)際問題的能力，鞏固、加深了有關(guān)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面知識的了解。通過設(shè)計(jì)方案，合理選擇各液壓零件類型，正確計(jì)算零件的工作能力，以及針對課程設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題查閱相關(guān)資料，擴(kuò)展了我們的知識面，培養(yǎng)了我們在本學(xué)科方面的興趣及實(shí)際動手能力，對將來我們在此方面的發(fā)展起了一個重要的作用。本次課程設(shè)計(jì)是我們對所學(xué)知識運(yùn)用，是我們在液壓知識學(xué)習(xí)方面的有意義的實(shí)踐。十一、參考文獻(xiàn)1.液壓傳動與氣壓傳動第2版，劉延俊主編，機(jī)械工業(yè)出版社。2.液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手冊，楊培元、朱福元主編，機(jī)械工業(yè)出版社。3、液壓與氣壓傳動學(xué)習(xí)及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，劉延俊、蘇杭主編，機(jī)械工業(yè)出版社。16