四柱萬能液壓機系統(tǒng)設(shè)計
四柱萬能液壓機系統(tǒng)設(shè)計,萬能,液壓機,系統(tǒng),設(shè)計
目 錄 摘要.第一章 設(shè)計課題及主要技術(shù)參數(shù)、工作原理.31.1設(shè)計課題.31.2設(shè)計參數(shù).5第二章 工況分析.62.1繪制液壓缸速度循環(huán)圖、負載圖.62.2參數(shù).6第三章 確定液壓缸參數(shù)7第四章 液壓元、輔件的選擇.104.1液壓元件的選擇.104.2液壓輔件的選擇.11第五章 液壓系統(tǒng)主要性能驗算.145.1系統(tǒng)壓力損失計算.145.2系統(tǒng)效率計算.165.3系統(tǒng)發(fā)熱與升溫計算.17設(shè)計心得.18參考文獻 . 19第一章 設(shè)計課題及主要技術(shù)參數(shù)、工作原理1.1設(shè)計課題 設(shè)計一臺YA32-1000KN型四柱萬能液壓機,設(shè)該四柱萬能液壓機下行移動部件重G=1噸,下行行程1.0-1.2m,其液壓系統(tǒng)圖如下 1、 主液壓泵(恒功率輸出液壓泵),2、齒輪泵,3、電機,4、濾油器,5、7、8、22、25、溢流閥,6、18、24、電磁換向閥,9、21、電液壓換向閥,10、壓力繼電器,11、單向閥,12、電接觸壓力表,13、19、液控單向閥,14、液動換向閥,15、順序閥,16上液壓缸,17、順序閥,20、下液壓缸,23節(jié)流器,26、行程開關(guān)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9的M型中位電液換向閥21的K型中位TB、液壓缸16活塞快速下行: 2YA、5YA通電,電液換向閥9右位工作,道通控制油路經(jīng)電磁換向閥18,打開液控單向閥19,接通液壓缸16下腔與液控單向閥19的通道。 進油路:主泵(恒功率輸出)電液換向閥9單向閥11液壓缸16上腔回油路:液壓缸16下腔電液換向閥9電液換向閥21的K型中位T液壓缸活塞依靠重力快速下行:大氣壓油吸入閥13液壓缸16上腔的負壓空腔C.液壓缸16活塞接觸工件,開始慢速下行(增壓下行):液壓缸活塞碰行程開關(guān)2XK使5YA斷電,切斷液壓缸16下腔經(jīng)液控單向閥19快速回油通路,上腔壓力升高,同時切斷(大氣壓油吸入閥13上液壓缸16上腔)吸油路。進油路:主泵(恒功率輸出)電液換向閥9單向閥11液壓缸16上腔回油路:液壓缸16下腔順序閥17電液換向閥9電液換向閥21的K型中位TD、保壓:液壓缸16上腔壓力升高達到預(yù)調(diào)壓力,電接觸壓力表12發(fā)出信息,2YA斷電,液壓缸16進口油路切斷,(單向閥11 和吸入閥13的高密封性能確保液壓缸16活塞對工件保壓,利用液壓缸16上腔壓力很高,推動液動換向閥14下移,打開外控順序閥15,防止控制油路使吸入閥1誤動而造成液壓缸16上腔卸荷) 當液壓缸16上腔壓力降低到低于電接觸壓力表12調(diào)定壓力,電接觸壓力表12又會使2YA通電,動力系統(tǒng)又會再次向液壓缸16上腔供應(yīng)壓力油。主泵(恒功率輸出)主泵電液換向閥9的M型中位電液換向閥21的K型中位T,主泵卸荷 。E、保壓結(jié)束、液壓缸16上腔卸荷后:保壓時間到位,時間繼電器發(fā)出信息, 1YA通電(2TA斷電),液壓缸16上腔壓力很高,推動液動換向閥14下移,打開外控順序閥15,主泵1電液壓換向閥9的大部分油液經(jīng)外控順序閥15流回油箱,壓力不足以立即打開吸入閥13通油箱的通道,只能先打開吸入閥13的卸荷閥(或叫卸荷閥的卸荷口),實現(xiàn)液壓缸16上腔(只有極小部分油液經(jīng)卸荷閥口回油箱)先卸荷,后通油箱的順序動作,此時:主泵1大部分油液電液壓換向閥9外控順序閥15TF、液壓缸16活塞快速上行: 液壓缸16上腔卸壓達到吸入閥13開啟的壓力值時,液動換向閥14復(fù)位,外控制順序閥15關(guān)閉,切斷主泵1大部分油液電液換向閥9外控順序閥15T的油路,實現(xiàn):進油路:主泵1電液換向閥9液控單向閥19液壓缸16下腔回油路:液壓缸16上腔吸入閥13TG、頂出工件:液壓缸16活塞快速上行到位,碰行程開關(guān)1XK,1YA斷電,電液換向閥9復(fù)位,4YA通電,電液換向閥21右位工作進油路:主泵1電液換向閥9的M型中位電液換向閥21液壓缸20下腔回油路:液壓缸20上腔電液換向閥21TH、頂出活塞退回:3YA通電,4YA斷電,電液換向閥21左位工作進油路:主泵1電液換向閥9的M型中位電液換向閥21液壓缸20有桿腔回油路:液壓缸20無桿腔電液換向閥21TK、壓邊浮動拉伸:薄板拉伸時,要求頂出液壓缸20無桿腔保持一定的壓力,以便液壓缸20活塞能隨液壓缸16活塞驅(qū)動動模一同下行對薄板進行拉伸,4YA通電,電液壓換向閥21右位工作,6YA通電,電磁閥24工作,溢流閥25調(diào)節(jié)液壓缸20無桿腔油墊工作壓力。進油路:主泵1電液換向閥9的M型中位電液換向閥21液壓缸20無桿腔吸油路:大氣壓油電液壓換向閥21填補液壓缸20有桿腔的負壓空腔1.2設(shè)計參數(shù):液壓系統(tǒng)最高壓力P=32mPa 一般選用P=20-25mPa主液壓缸公稱噸位1000KN主液壓缸用于沖壓的壓制力與回程力之比值為5-10%,塑料制品的壓制力與回程力之比為2%,頂出缸公稱頂出力取主缸公稱噸位的五分之一頂出缸回程力為主液壓缸公稱噸位的十五分之一主液壓缸 快速空行程 V=100mm/s 工作行程 V=10mm/s 回程 V=80mm/s頂出液壓缸 頂出行程 V=80mm/s 回程 V=120mm/s 設(shè)計要求:設(shè)計選擇組成該液壓系統(tǒng)的基本液壓回路并說明液壓系統(tǒng)的工作原理,設(shè)計計算選擇液壓元件,進行液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性校核,繪液壓系統(tǒng)圖及液壓集成回路圖,設(shè)計液壓裝置和液壓集成塊,編寫液壓系統(tǒng)設(shè)計說明書。第二章 工況分析2.1繪制液壓缸速度循環(huán)圖、負載圖 2.2參數(shù)1、選取參數(shù)取動摩擦系數(shù)fd=0.1 ,靜摩擦系數(shù)fj=0.2 ,缸=0.9 , V快=100mm/s , V工=10mm/s,令起動時間不超過0.2秒, 選取工作壓力F=25000N(按負載20000-30000計算得) 選 取P=20-25mPa 取P1=25mPa2、計算摩擦力靜摩擦力F2=Gfj=98000.2=1960N動摩擦力F3=Gfd=98000.1=980N3、確定液壓缸的推力啟動推力F啟=F2/缸=19600.9=2178N,取整為2180N加速推力F加=(F3+F4)/缸=1644N,取整為1640N快進推力F快=F3/缸=9800.9=1089,取整為1090N工進推力F工=(F1+F3)/缸=39978N,取整為40000N第三章 確定液壓缸參數(shù)1、初選液壓缸工作壓力按照液壓缸工作時的作用力F工參考課本270頁表91,初定工作壓力P1=2025mpa ,取P1=25mpa;選用A1/2=A2差動液壓缸.2、計算液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸 主缸的內(nèi)徑 根據(jù)GB/T23481993,取標準值D主 =250mm活塞桿直徑 主缸根據(jù)GB/T23481993,取標準值 則有液壓缸各部分面積如下: 3 主缸的壓制力4 實際回程R主回=190000N=190KN5 頂出缸的內(nèi)徑 根據(jù)GB/T23481993,取標準值m根據(jù)GB/T23481993,取標準值6 頂出缸的面積 頂出缸的頂出力 7 頂出缸 的回程力R頂回= 8 .頂出液壓缸的工作壓力和回程工作壓力:Pa 9 液壓缸運動中供油量(1) 快速空行 (2) 工作進程進出油量 (3) 主缸回程(4) 頂出缸進排油量 頂出行程 頂出缸退回 第四章 液壓元、輔件的選擇4.1液壓元件的選擇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)計的液壓系統(tǒng)最高工作壓力主液壓缸工作行程,主液壓缸的無桿腔進油量為:3.主液壓缸的有桿腔進油量為:4.頂出液壓缸頂出行程的無桿腔進油量為: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()工件頂出后不需要高壓。主液壓缸工作行程(即壓制)流量為29.46L/min,主液壓缸工作回程流量為4.56L/min,選用160BGY14-1B型電液比例斜盤式軸向變量柱塞泵。雖然在只有156L/min,主液壓缸活塞返回速度有所降低,在工作壓力為時,流量降低40%,仍可獲101L/min的流量,基本滿足主液壓缸工作回程4.56L/min、滿足工進流量29.46L/min的進給設(shè)計要求。由于選用電液比例控制,獲節(jié)能高效效益。5.液壓泵的驅(qū)動功率及電動機的選擇:主液壓缸的壓制與頂出液壓缸的頂出工作壓力均為P=20106Pa;主液壓缸回程工作壓力為P=6.64106Pa頂出液壓缸退回行程工作壓力17.1106Pa,液壓系統(tǒng)允許短期過載,因此,快速進退選P=6.64106Pa,q=156L/min, 工進選P=25.12106Pa,q=101L/min,液壓泵的容積效率v=0.92,機械效率m=0.95,兩種工況電機驅(qū)動功率為:P工 P快電動機允許短期過載,選取37KW的Y250M-6型電機。若設(shè)定工作壓力在(25-32)106Pa, 選取55KW的Y280M-6型電機。液壓缸的壓制工作壓力為P=25.8mPa;液壓缸回程工作壓力為P=0.64mPa快速進退選P=2.88106Pa,q=250L/min, 工進選P=25.8106Pa,q=157.5L/min,液壓泵的容積效率v=0.92,機械效率m=0.95,兩種工況電機驅(qū)動功率為 (按等值功率計算: K電動機過載系數(shù)直流電動機K=1.82.5,若考慮到網(wǎng)絡(luò)電壓波動,一般取 K=1.52.0 取選取液壓泵的驅(qū)動電機,首先應(yīng)考慮等值功率和運動循環(huán)動作階段的最大功率。本課題運動循環(huán)動最大功率是終壓功率67.73/0.950.92=77.5KW,持續(xù)時間只有2秒鐘時間,不在電動機允許的短期過載范圍內(nèi),不能按等值功率計值的短期過載處理,也不能按運動循環(huán)選取250BGY14-1B型電液比例斜盤式軸向變量柱塞泵電動機的最大驅(qū)動功率,只能按短折算系數(shù)為1.7的短期過載設(shè)計,選取45KWY280M-2型交流異步電動機驅(qū)動液壓泵。)查手冊選取Y280M-6型電機,其額定功率為37KW。4.2液壓輔件的選擇1、根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過各元、輔件的實際流量,選擇的元、輔件的規(guī)格如下表所示。 序號元件名稱 實際流量規(guī)格備注 1斜盤式軸向柱塞泵160L/min160BGY14-1B 2齒輪泵10L/minCB-1055KW 3電動機Y250M-6 4濾油器 250L/minWU250180F 5電液比例溢流閥 160L/minYF-B20H 6直動式溢流閥10L/minY-Hb6F 7三位四通電液換向閥160L/min34BYM-H20-T 8單向閥160L/minDF-B20K3 9電接觸壓力表KF-L8/30E 10外控順序閥160L/minX4F-B20F-Y 11液控單向閥600L/min自制 12二位三通電磁換向閥10L/min23D-10B 13液控單向閥160L/minDFY-B20H2 14內(nèi)控外泄式順序閥160L/minX4F-B20F-Y1 15主液壓缸外購 16頂出液壓缸外購 17三位四通電液換向閥160L/min34BYK-H20-T 18阻尼器25L/min自制 19二位二通電磁換向閥25L/min22D-10B 20先導(dǎo)式溢流閥160L/minYF-B20H 21直動式溢流閥25L/min22行程開關(guān)Y-Hb6F外購3個2、油箱容量:按經(jīng)驗公式計算油箱容量 上油箱容積:下油箱容積: 液壓缸流量表 動作順序流進L/min流出L/min主液壓缸快速下行160+694=754 271.2工作行程 101 36.4回程 160 444.8頂出液壓缸頂出行程 101 61.8退回行程 160 261.5第五章 液壓系統(tǒng)主要性能驗算5.1系統(tǒng)壓力損失計算管道直徑按選定元件的接口尺寸確定為d=20mm,進、回油管長度都定為L=2m,油液的運動粘度取,油液的密度取。1、判斷流動狀態(tài)進、回油管路中所通過的流量以快退時回油量q=444.8L/min為最大,由雷諾數(shù) 可知因為Re2300,故各工況下的進、回油路中油液的流動狀態(tài)為紊流。2、計算系統(tǒng)壓力損失由于工進時,油路流量少,可忽略不計;以下只計算快進時的系統(tǒng)壓力損失。A、進油路中的壓力損失快進時油液在管道中的流速為a、計算沿程壓力損失P=b、局部壓力損失按經(jīng)驗公式計算P1=0.1P=c、閥類元件產(chǎn)生的局部壓力損失根據(jù)公式 ,其中為額定壓力損失,由手冊查得電液換向閥9、21單向閥11、行程閥26的額定壓力損失均為,q為實際流量,為標準流量。P進=P+P1+B、回油路中的壓力損失回油路中油液的流速為回油路的雷諾數(shù)為沿程壓力損失為P=局部壓力損失為P1=0.1P沿=閥類元件損失為P閥=P回=P+P1+P閥=C、快進的總的壓力損失P總=P進+P回=P總小于工進壓力損失設(shè)定值P1,壓力損失校驗合格。5.2系統(tǒng)效率計算在一個工作循環(huán)周期中,工進時間最長,因此,用工進時的效率來代表整個循環(huán)的效率。1、計算回路效率按公式來計算,其中和液壓缸的工作壓力和流量;、和每個液壓泵的工作壓力和流量;大流量泵的工作壓力就該泵通過順序閥17卸荷時產(chǎn)生的壓力損失,因此它的的值為工進時,液壓缸回油腔的壓力為P2=1MPa,進油腔的壓力為P1=小流量泵在工進時的工作壓力,等于液壓缸工作腔壓力加上進油路上的壓力損失,即=則回路效率為2、計算系統(tǒng)效率取雙聯(lián)葉片泵的總效率泵=0.70,液壓缸的總效率缸=0.90,則系統(tǒng)效率為=泵缸 =0.70.90.35=0.225.3系統(tǒng)發(fā)熱與升溫計算系統(tǒng)發(fā)熱計算和系統(tǒng)效率計算同樣原因,也只考慮工進階段。工進時,液壓泵的輸入功率為P入W此時,系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱流量為Q= P入(1-)=121 (1-0.22)=94.38W系統(tǒng)中的油液溫升為其中傳熱系數(shù)K=15W/()。本系統(tǒng)溫升很小,符合要求設(shè)計心得 我們的設(shè)計課題雖然牽涉的知識面相對較窄,但是我們的設(shè)計液壓控制系統(tǒng)還是采用近兩年比較興新液壓閥進行設(shè)計,所以設(shè)計起來不是很簡單,但在黃教授的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下完成了設(shè)計。這也是我們在畢業(yè)這一段時間里重新的溫習和鞏固以前所學(xué)的東西,其體會有以下幾點:1) 通過設(shè)計使所學(xué)的液壓傳動以及相關(guān)知識得到了進一步的鞏固,加深和擴展,同時也學(xué)會了一些怎樣將理論知識運用于生產(chǎn)實際的方法。2) 在設(shè)計實踐中學(xué)習和掌握了通用液壓元件的選用,各類閥體的用途、組合方法和設(shè)計技能。3) 在這次的設(shè)計中不僅僅是液壓方面的知識,對計算機會圖等各方面的知識、運用于熟悉設(shè)計資料以及進行經(jīng)驗估算等放面進行一次調(diào)練,同時,通過設(shè)計培養(yǎng)了分析和解決生產(chǎn)實際問題的能力。4) 通過這次設(shè)計使我感到自己掌握的知識和我在生產(chǎn)實踐中的距離,在今后的工作中依然得繼續(xù)學(xué)習。參考文獻1、液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊,楊培元、朱福元主編,機械工業(yè)出版社。2、液壓傳動系統(tǒng)第三版,官忠范主編,機械工業(yè)出版社。3、液壓傳動設(shè)計手冊,煤炭工業(yè)部、煤炭科學(xué)研究院上海研究所主編,上海科學(xué)技術(shù)出版社。4、袖珍液壓氣動手冊第二版,劉新德主編,機械工業(yè)出版社。5、液壓傳動課程設(shè)計指導(dǎo)書,高等工程??茖W(xué)校機制及液壓教學(xué)研究會液壓組主編。6、液壓傳動與氣壓傳動第二版,何存興、張鐵華主編,華中科技大學(xué)出版社。7、金屬鉆削機床液壓傳動,章宏甲主編,江蘇科學(xué)技術(shù)出版社。8、工程機械液壓與液力傳動,李芳民主編,人民交通出版社。9、新編液壓工程手冊,雷天覺主編,北京理工大學(xué)出版社。10、液壓系統(tǒng)設(shè)計圖集,周士昌主編,機械工業(yè)出版社。19
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