液压与液力传动-课程设计-w.docx

液压传动课程设计学校：徐州工程学院班级：O8机制姓名：吴明宽张建明指导老师：张元越目录一设计目的及内容2二液压机与液压系统的工况分析3三工作原理5四确定液压缸参数8五液压元、辅件的选择11六液压系统主要性能验算15七设计心得18八参考文献19设计目的及内容液压传动课程设计是机械设计制造及其自动化专业的主要专业根底课和必修课，是在完成液压与气压传动课程理论教学以后所进行的重要实践教学环节。学生通过课程设计对所学内容能够灵活掌握，融会贯穿，并获得综合运用所学知识进行液压系统设计的根本能力。通过课程设计，学生应到达以下目的：1.稳固和深化已学的液压传动的理论知识，掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤；2 .锻炼机械制图、结构设计和工程运算的能力；3 .熟悉液压缸的结构设计以及液压元件的选择方法；4 .学会使用有关国家标准、液压手册及产品样本等有关技术资料。设计一台多用途大台面液压机液压系统，适用于可塑材料的压制工艺，如冲压、弯曲翻边、落板拉伸等。要求该机的控制方式：用按钮集中控制，可实现调整，手动和半自动，自动控制。要求该机的工作压力、压制速度、空载快速下行和减速的行程范围均可根据工艺要求进行调整。主缸工作循环为：快降、工作行程、保压、回程、空悬。顶出缸工作循环为：顶出、顶出回程(或浮动压边)。最大压制力：8100(KN)活动横梁空载最大下行速度：100(mms)活动横梁最大行程：800(mm)活动横梁工作时最大速度：8(mms)活动横梁最大回程速度：35(mm/s)回程力：520(KN)顶出力：300(KN)顶出回程力：215(KN)拉伸时压边压力：340(KN)顶出活塞最大行程：250(mm)顶出活塞最大速度：65 (mms)顶出活塞最大退回速度：95 (mms)二液压机与液压系统的工况分析1.选取参数取动摩擦系数fd=0.1,静摩擦系数j=0.2,I=0.9,V快=IoOmm/s,VI=8mms,令起动时间不超过0.2秒；选取工作压力F=25000N（按负载20000-30000计算得）；选取P=20-25mPa取Pl=25mPa01.1 1工作负载：工件的压制抗力即为工作负载：Ft=8100KN1.2 摩擦阻力：静摩擦阻力：Ffs=fj×G动摩擦阻力：Ffd=fd×G1.3 惯性负载：FmFb自重：G=mg1.4 液压缸在各工作阶段的负载值：其中：77w=0.9m液压缸的机械效率，一般取%=0.9-0.97。居自动=8977.8NF加速N产快进N储:进N产快退N工况负载组成推力F%启动F=Fb-Ffs-G=SOSON8977.8N加速F=Fh+Ffd+Fni-G=834ON9266.7/V快进F=Fb+Ffit-G=759°N8433.3N工进F=Ffd+F产Fb-G=1477590N1641766,67/V快退F=G+Ffd+Fb=539ON5988.9/V3.绘制液压缸速度循环图、负载图速度循环图负载图工作原理As启动：电磁铁全断电，主泵卸荷。主泵（恒功率输出）f电液换向阀9的M型中位f电液换向阀21的K型中位-TB、液压缸16活塞快速下行：2YA、5YA通电，电液换向阀9右位工作，道通控制油路经电磁换向阀18,翻开液控单向阀19,接通液压缸16下腔与液控单向阀19的通道。进油路：主泵（恒功率输出）电液换向阀9单向阀Ilf液压缸16上腔回油路：液压缸16下腔f电液换向阀9一电液换向阀21的K型中位-T液压缸活塞依靠重力快速下行：大气压油一吸入阀13一液压缸16上腔的负压空腔C、液压缸16活塞接触工件，开始慢速下行（增压下行）：液压缸活塞碰行程开关2XK使5YA断电，切断液压缸16下腔经液控单向阀19快速回油通路，上腔压力升高，同时切断（大气压油一吸入阀13一上液压缸16上腔）吸油路。进油路：主泵1恒功率输出）电液换向阀9-单向阀Ilf液压缸16上腔回油路：液压缸16下腔顺序阀17-电液换向阀9f电液换向阀21的K型中位一TD、保压：液压缸16上腔压力升高到达预调压力，电接触压力表12发出信息，2YA断电，液压缸16进口油路切断，（单向阀11和吸入阀13的高密封性能确保液压缸16活塞对工件保压，利用液压缸16上腔压力很高，推动液动换向阀14下移，翻开外控顺序阀15,防止控制油路使吸入阀1误动而造成液压缸16上腔卸荷）当液压缸16上腔压力降低到低于电接触压力表12调定压力，电接触压力表12又会使2YA通电，动力系统又会再次向液压缸16上腔供给压力油。主泵（恒功率输出）主泵一电液换向阀9的M型中位f电液换向阀21的K型中位-*T,主泵卸荷。E、保压结束、液压缸16上腔卸荷后：保压时间到位，时间继电器发出信息，IYA通电（2TA断电），液压缸16上腔压力很高，推动液动换向阀14下移，翻开外控顺序阀15,主泵If电液压换向阀9的大局部油液经外控顺序阀15流回油箱，压力缺乏以立即翻开吸入阀13通油箱的通道，只能先翻开吸入阀13的卸荷阀（或叫卸荷阀的卸荷口），实现液压缸16上腔（只有极小局部油液经卸荷阀口回油箱）先卸荷，后通油箱的顺序动作，此时：主泵1大局部油液一电液压换向阀9-外控顺序阀15-TF、液压缸16活塞快速上行：液压缸16上腔卸压到达吸入阀13开启的压力值时，液动换向阀14复位，外控制顺序阀15关闭，切断主泵1大局部油液一电液换向阀9-外控顺序阀15-T的油路，实现：进油路：主泵If电液换向阀9-液控单向阀19-液压缸16下腔回油路：液压缸16上腔f吸入阀13-TG、顶出工件：液压缸16活塞快速上行到位，碰行程开关1XK,IYA断电，电液换向阀9复位，4YA通电，电液换向阀21右位工作进油路：主泵If电液换向阀9的M型中位一电液换向阀21液压缸20下腔回油路：液压缸20上腔电液换向阀21->TH、顶出活塞退回：3YA通电，4YA断电，电液换向阀21左位工作进油路：主泵If电液换向阀9的M型中位一电液换向阀21-液压缸20有杆腔回油路：液压缸20无杆腔电液换向阀21->TK、压边浮动拉伸：薄板拉伸时，要求顶出液压缸20无杆腔保持一定的压力，以便液压缸20活塞能随液压缸16活塞驱动动模一同下行对薄板进行拉伸，4YA通电，电液压换向阀21右位工作，6YA通电，电磁阀24工作，溢流阀25调节液压缸20无杆腔油垫工作压力。进油路：主泵I-电液换向阀9的M型中位一电液换向阀21-液压缸20无杆腔吸油路：大气压油一电液压换向阀21-填补液压缸20有杆腔的负压空腔I.主液压泵（恒功率输出液压泵）.电磁换向阀9.21、电液压换向阀13.19、液控单向阀L初选液压缸工作压力按照液压缸工作时的作用力F工参考课本270页表91,初定工作压力Pl=20-25mpa,取Pl=25mpa;选用A12=A2差动液压缸.2.计算液压缸结构尺寸4×81OO×1O3 -×25×106主缸的内径：=0.642/根据GB/T23481993,取标准值Du=630mm活塞杆直径:4×520×103 -×25×106=0.608?根据GB/T2348-1993,取标准值d主T600三那么有液压缸各局部面积如下:'=-D2=-×0.632=032m244A.=-d2=-0.62=0.283m244A)=A4=0.029in2F=PAi=25×IO6X0.312=7800KN。主=630mm4×300×1°63=0J13zn -×25×106F生回=PA2=25×106×0.029=725I<Nd主=600mm根据GB/T2348-1993,取标准值¾=IIOzwn4×7()×1cP0.1102-a=0.0121-0.00445=0.088A1 =0.312A3 = 0.283帆 2×20×106m根据GB/T23481993,取标准值d顶=9OmmAr.,=-D2=-×0.1102=0.0095机2=95cw2顶I44Ai=-J2=-×0.092=0.006=Mcm2顶344A顶2=A顶1_A顶3=0.0095-0.0064=0.003bn2=3Ictn2出=PA顶I=20×106×0.0095=1900OoN=190KNR顶回=PAf5j2=20×106×().(M)31=620(MW=62KN9,顶出液压缸的工作压力和回程工作压力:=20×106Pa620000.0031=20×106Pa10.液压缸运动中供油量(1)快速空行q快进=Alv1=0.049In?2×0m/s×60s=4.91×1×60=294.6L/min夕快网=A2匕=0.0076/w2X0.lmsX60s=0.76×1×60=45.6Lmin(2)工作进程进出油量夕工进=Alv2=0.049m2X0.0bn/sX60S=4.91×0.1×60=29.46L/min夕工回=4岭=°76×0.0m/sX60S=0.76×0.1×60=4.56Lmin(3)主缸回程夕回进=A2匕=00076h2X0.08m/sX60s=0.76x0.8X60=36.48Lminq回出=AlU3=0.0491m2x0.08wsx60s=4.91×0.8×60=235.68LminA2=0.029w2尸压制=780OKN尸主回=725KND顶=1IOnvnd顶=90VnA顶=95c7112A顶3=64cm2Ajjii2=31CR顶出=190KN=627V%出=20XK)6Pa%回=20XK/Pa4快进=294.6L/min夕快回=45.6Lmin。工进=29.46L/ming工回=4.56ZJrrrin(4)顶出缸进排油量顶出行程4顶进=A顶产4=00095Aw2×0.08wj×60s=0.95×0.8×60=45.6Lmi1,顶【可=&，2口4=°3nr×0.08/2?/S×60s=0.31×0.8×60=14.88L/min顶出缸退回4顶回=绘2已=0003Iw2×0.08/27/sX60S=0.31x0.8x6O=14.88L/min。回进=36.48L/IYrin夕回出=235.68Lmin夕顶进=456Zmin夕顶回=14.88Lmin4快进=294.6Lmin夕工进29.46£/min五液压元、辅件的选择1.液压系统快速空程供油方式：4快'进=Alv1=0.049Iw2X0.1?/s×60S=4.91×1×60=294.6L/min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尸=25x106Pa主液压缸工作行程，主液压缸的无杆腔进油量为：夕工进=AIU2=O4917772×0.0bn/s×60,=4.91×0.1×60=29.46L/min3 .主液压缸的有杆腔进油量为：.tt=A2v3=0.0076w2X0.08帆/sX60S=0.76×0.8×60=36.48Lmin液压缸顶出行程的无杆腔进油量为：q顶H=Ay4=°0°95m2X0.08m/sX60s=0.95×0.8×60=45.6Lmin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夕回进=36.48Lminq 顶进=45.6 £/ minP快=19.8KWP1- = 45.9KW(P=25×106Pa)工件顶出后不需要高压。主液压缸工作行程(即压制)流量为min,主液压缸工作回程流量为min,选用160BGY14-1B型电液比例斜盘式轴向变量柱塞泵。虽然在Pv7x1()6p4只有156Lmin,主液压缸活塞返回速度有所降低，在工作压力为P=25x106r7时，流量降低40%,仍可获IOILmin的流量，根本满足主液压缸工作回程/min、满足工进流量min的进给设计要求。由于选用电液比例控制，获节能高效效益。5 .液压泵的驱动功率及电动机的选择：主液压缸的压制与顶出液压缸的顶出工作压力均为P=20×106×IO6Pa顶出X106×106Pa,q=156L×l()6pa,q=101Lmin,液压泵的容积效率nv=0.92,机械效率nm=o.95,两种工况电机驱动功率为：Pq6.64×106×156×10-3Ktl=19.oW60名为0.92×0.95×60PT=2512xl()6l01xl0-3=45.9W6。小m,"60X0.92×0.95P11>P快电动机允许短期过载，选取37KW的Y250M-6型电机。假设设定工作压力在(25-32)XIO6Pa,选取55KW的Y280M-6型电机。液压缸的压制工作压力为P=2×106Pa,q=250L×l()6pa,q=min,液压泵的容积效率nv=0.92,机械效率nm=0.95,两种工况电机驱动功率为Pq2.88x106×250×103快一66v%0.92x0.95x60Pq69KfImm=77.5KW_25.8XIO6X157.5×10360×0.92×0.95（按等值功率计算:_I-2恒速）+尸2初压=+尸2终位丁+夕2快退XNn2+12.602×33.3+7.352×4+67.732×2+2.882×18.2=J=IjKWV33.3+4+2+18.22nax&K/定功率K电动机过载系数直流电动机K=1.8-2.5,假设考虑到网络电压波动，一般取K=I.5-2.0取Pr=-=25j2×1q6×101×1q%45.911V60vmlll60X0.92×0.95选取液压泵的驱动电机，首先应考虑等值功率和运动循环动作阶段的最大功率。本课题运动循环动最大功率是终压功率5×KW,持续时间只有2秒钟时间，不在电动机允许的短期过载范围内，不能按等值功率计值的短期过载处理，也不能按运动循环选取250BGY14-1B型电液比例斜盘式轴向变量柱塞泵电动机的最大驱动功率，只能按短折算系数为的短期过载设计，选取45KWY280M-2型交流异步电动机驱动液压泵。)查手册选取Y280M-6型电机,其额定功率为37KWoP工=45.9KW1、根据系统的工作压力和通过各元、辅件的实际流量，选择的元、辅序号元件名称实际流量规格备注1斜盘式轴向柱塞泵160Lmin160BGY14-1B件的规格如下表所示。2齿轮泵10LminCB-IO55KW3电动机Y250M-64滤油器250LminWU-250×180F5电液比例溢流阀160LminYF-B20H6直动式溢流阀10LminY-Hb6F7三位四通电液换向阀160Lmin34BYM-H20-T8单向阀160LminDF-B20K39电接触压力表KF-L830E10外控顺序阀160LminX4F-B20F-Y11液控单向阀600Lmin自制12二位三通电磁换向阀10Lmin23D-10B13液控单向阀160LminDFY-B20H214内控外泄式顺序阀160LminX4F-B20F-Y15主液压缸外购16顶出液压缸外购17三位四通电液换向阀160Lmin34BYK-H20-T18阻尼器25Lmin自制19二位二通电磁换向阀25Lmin22D-10B20先导式溢流阀160LminYF-B20H21直动式溢流阀25Lmin22行程开关Y-Hb6F外购3个2、油箱容量：按经验公式计算油箱容量上油箱容积：匕=2X600=120OL下油箱容积：V=10<7p=10×160=1600L液压缸流量表动作顺序流进L/min流出L/min主液压缸快速下行160+694=754工作行程IOl回程160顶出液压缸顶出行程IOl退回行程160K = 1200 LV 卜=160OL数Re =Vd _ 4(7V 7idv可知Re =4x444.8x10-3×60×20×10-3 ×1.5×104= 3147六液压系统主要性能验算管道直径按选定元件的接口尺寸确定为d=20mm,进、回油管长度都定为L=2m,油液的运动粘度取r=1.5×10-4m25,油液的密度取p=().88×103w3o1、判断流动状态进、回油管路中所通过的流量以快退时回油量q=min为最大，由雷诺Re=3147v0 = 4O.2m / s P= 7.6 X 10' Pa pi=7.6 X 10? pa因为Re2300,故各工况下的进、回油路中油液的流动状态为紊流。2、计算系统压力损失由于工进时，油路流量少，可忽略不计；以下只计算快进时的系统压力损失。A、进油路中的压力损失快进时油液在管道中的流速为4q4×754×103,vn=7=-=40.2m/su°d2万60(2IO-1a、计算沿程压力损失An75/pv02752880×4.72一P=×-×-=X7X=7.6x10Red26902×1022b、局部压力损失按经验公式计算×P=0.76×105pwc、阀类元件产生的局部压力损失根据公式AP=AP产其中p“为额定压力损失，由手册查得电液换向阀9、21单向阀11、行程阀26的额定压力损失均为2x105"q,q为实际流量，名为标准流量。=2x10，卢丫+候工竺Y=34xl0"1vUooJUooJ163JJP进=ZP+ZP1+AP=(7.6+0.76+0.34)×105=8.7×105paB、回油路中的压力损失回油路中油液的流速为4q4×271.2×I03一,Vnn=r=-14加/Svd24x60x(2x10-2)2 P= 8.7 XlOSPaV00= 14/77 / sRe=450P=9.37×105paP 总=183000OPa回油路的雷诺数为nVdAq4x271.2x10-3Re=-l-=7=450Vdv万X2x10X1.5x10沿程压力损失为随2=3.7x10"4502x1022局部压力损失为X沿=0.37x10'Pa阀类元件损失为aP阀二2x10'Xf1+f-1=5.3l0'poUooJV63JJP回=ZP+ZP1+aP阀=(3.7+0.37+5.3)x10$=9.37x10$PaC、快进的总的压力损失P总、=AP进+ZiP回与=(8.7+9.37X煞)x10'=18.3xIO5PaP总小于工进压力损失设定值4P1,压力损失校验合格。在一个工作循环周期中，工进时间最长，因此，用工进时的效率来代表整个循环的效率。1、计算回路效率Plql按公式-j来计算，其中'cPpQp+Pp2Qp2Pl和小液压缸的工作压力和流量；Ppi、Qpl、Pp2和9p2每个液压泵的工作压力和流量；大流量泵的工作压力就该泵通过顺序阀17卸荷时产生的压力损失，因此它的的值为PPl=2xl()5X卷)=o.54xl()5Pa工进时，液压缸回油腔的压力为P2=lMPa,进油腔的压力为DlF+p2A110000+45×106.n5Pl=4.73×10paA95小流量泵在工进时的工作压力，等于液压缸工作腔压力加上进油路上的压力损失，即Pp2=(4.73+5)×1()5=9.73X1()'那么回路效率为4.73×1O5×1O1×1O3",(0.54×o5×4O×l()+(9.73×105×6×l%)2、计算系统效率=0.35取双联叶片泵的总效率n泵二0.70,液压缸的总效率n缸=0.90,那么系p/)=54000paPl=473000ppp2=973000pa=统效率n为n=n泵n缸××系统发热计算和系统效率计算同样原因，也只考虑工进阶段。工进时，液压泵的输入功率为= 121WPPIqPl+02,02_0.54X105X45X107+4.73X105X6X10-30.7x60此时，系统所产生的热流量为Q=入=(1-11)=121×系统中的油液温升为:T =94.380.065K 护 0.065×152762.28 其中传热系数K=15W（m2C）o本系统温升很小，符合要求七设计心得我们的设计课题虽然牵涉的知识面相对较窄，但是我们的设计液压控制系统还是采用近两年比拟兴新液压阀进行设计，所以设计起来不是很P入二W简单，但在黄教授的指导和同学的帮助下完成了设计。这也是我们在毕业这一段时间里重新的温习和稳固以前所学的东西，其体会有以下几点：1）通过设计使所学的液压传动以及相关知识得到了进一步的稳固，加深和扩展，同时也学会了一些怎样将理论知识运用于生产实际的方法。2）在设计实践中学习和掌握了通用液压元件的选用，各类阀体的用途、组合方法和设计技能。3）在这次的设计中不仅仅是液压方面的知识，对计算时机图等各方面的知识、运用于熟悉设计资料以及进行经验估算等放面进行一次调练，同时，通过设计培养了分析和解决生产实际问题的能力。4）通过这次设计使我感到自己掌握的知识和我在生产实践中的距离，在今后的工作中依然得继续学习。八参考文献1、液压系统设计简明手册，杨培元、朱福元主编，机械工业出版社。2、液压与液力传动，周长城编著，北京大学出版社。3、新编液压工程手册，雷天觉主编，北京理工大学出版社。4、液压系统设计图集，周士昌主编，机械工业出版社。