校正壓裝液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、液壓與氣壓課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書課程名稱：液壓與氣壓課程設(shè)計(jì)題目名稱：校正壓裝液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)班 級(jí)：機(jī)設(shè)5班姓名：何金旭學(xué) 號(hào)：1003010504指導(dǎo)教師：康輝民目錄1.1.1 設(shè)計(jì)任務(wù) -1 -2.1.1 負(fù)載分析和速度分析 -1 -2.11 負(fù)載分析 -1 -2.12 速度分析 -2 -3.1.1 確定液壓缸主要參數(shù) -3 -4.1.1 擬定液壓系統(tǒng)圖 -5 -4.11 選擇基本回路 -5 -4.12 液壓回路選擇設(shè)計(jì) -5 -4.13 工作原理： -6 -5.1.1 液壓元件的選擇 -7 -5.11 液壓泵的參數(shù)計(jì)算 -7 -5.12 選擇電機(jī) -8-6.1.1 輔件元件的選擇 -9-6

2、.11 輔助元件的規(guī)格 -9-6.12 過(guò)濾器的選擇 -10-7.1.1 油管的選擇 -10-8.1.1 油箱的設(shè)計(jì) -11-8.11 油箱長(zhǎng)寬高的確定 -11-8.12 各種油管的尺寸 -12-9.1.1 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能 -12-9.11 壓力損失的驗(yàn)算及泵壓力的調(diào)整 -12-9.12 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗(yàn)算 -14-1.1.1設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一臺(tái)校正壓裝液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)。要求工作循環(huán)是快速下行t慢速加壓t快速返回t停止。壓裝工作速度不超過(guò)5mnZs，快速下行速度應(yīng)為工作速度的810倍，工件壓力不小于10KN。2.1.1負(fù)載分析和速度分析2.11 負(fù)載分析已知工作負(fù)載Fw=10000N。慣性

3、負(fù)載Fa=900N，摩擦阻力Ff=900N.取液壓缸機(jī)械效率 m=0.9,則液壓缸工作階段的負(fù)載值如表 2-1:工況計(jì)算公式缸的負(fù)載f/N啟動(dòng)加速F = ( Ff+ Fa)/ m2000快速下行F= Ff/ m1000慢速加壓F= (FfFw)/ m12111快速返回F= Ff/ m1000(表 2-1)2.12 速度分析已知工作速度即工進(jìn)速度為最大 5mm/s,快進(jìn)快退速度為工進(jìn)速度的8-10倍。即40-50mm/s.按上述分析可繪制出負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖：（負(fù)載循環(huán)圖）-17 -（速度循環(huán)圖）3.1.1確定液壓缸主要參數(shù)初選液壓缸的工作壓力由最大負(fù)載值查表9-3，取液壓缸工作壓力為2Mp

4、a計(jì)算液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)為使液壓缸快進(jìn)和快退速度相等，選用單出桿活塞缸差動(dòng)連接的方式實(shí)現(xiàn)快進(jìn)，設(shè)液壓缸兩有效面積為 A1和A 2，且A1 =2A 2即d=0.707D.為防止鉆通時(shí)發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸回油腔背壓選擇p2取0.6MPa,而液壓缸快退時(shí)背壓取0.5 Mpa由工進(jìn)工況下液壓缸的平衡力平衡方程P1A1=P2A2 +F,由此可得A 1=F/( P, -0.5 P2 )=71.89cm2 ( A取 72 cm2)液壓缸內(nèi)徑D就為D= 4A1 =9.57cm 圓整為 10cm由 d=0.707D,圓整 d=8cm工進(jìn)時(shí)采用調(diào)速閥調(diào)速，其最小穩(wěn)定流量qmin =0.05L/mi n液壓缸實(shí)際所需流

5、量計(jì)算：AV工進(jìn)時(shí)所需流量：Q1 =72/100x0.05x60/0.9=2.4L/mi nmAV快速空程時(shí)所需流量：Q2= 丄=72/100x0.05x60x10/0.9=24 L/minm（表3-1 ）液壓缸在工作循環(huán)各階段的壓力，流量和功率值工況計(jì)算公式負(fù)載F（kn）回油腔壓力P2輸入流量進(jìn)油腔壓力P1輸入功 率PFP A2(P2 P1)P1 =A1A2差動(dòng) 快進(jìn)q1=(A 1-A 2 ) v 11000P2 = P1+0.510.80.810.146P=PZ1工進(jìn)P1F A2P2 =Aq1=A 1V1121110.62.161.980.071P= P1 q1快退F A1P21Aq1=A

6、 2 v1P= P1 q110000.510.81.280.2304.1.1擬定液壓系統(tǒng)圖4.11 選擇基本回路（1）調(diào)速回路 因?yàn)橐簤合到y(tǒng)功率較小，且只有正值負(fù)載，所以選用進(jìn)油節(jié)流 調(diào)速回路。為有好的低速平穩(wěn)性和速度負(fù)載特性， 可選用調(diào)速閥調(diào)速，并在液壓 缸回路上設(shè)置背壓。（2）泵供油回路 由于工進(jìn)速度和快速運(yùn)動(dòng)速度相差懸殊，所以采用雙泵供油。（3） 速度換接回路和快速回路由于工進(jìn)速度和快速運(yùn)動(dòng)速度相差懸殊，為了 換接平穩(wěn)，選用行程閥控制的換接回路?？焖龠\(yùn)動(dòng)通過(guò)差動(dòng)回路來(lái)實(shí)現(xiàn)。（4）換向回路 為了換向平穩(wěn)，選用電液換向閥。為實(shí)現(xiàn)液壓缸中位停止和差 動(dòng)連接，采用三位五通閥。（5）壓力控制回路

7、采用換向閥式低壓卸荷回路，減少了能耗，結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn) 單。4.12 液壓回路選擇設(shè)計(jì)對(duì)選定的基本回路合成時(shí)，有必要進(jìn)行整理，修改和歸并。（1）防止工作進(jìn)給時(shí)進(jìn)油路和回油路相通，并須接入單向閥。（2）要實(shí)現(xiàn)差動(dòng)快進(jìn)，必須在回油路上設(shè)置液控順序閥，以防止油液流回油箱。合并后完整的液壓系統(tǒng)工作原理圖如圖4-1：（圖 4-1 ）4.13 工作原理：1、快速下行按下起動(dòng)按鈕，電磁鐵1Y通電，這時(shí)的油路為：雙聯(lián)葉片泵1單向閥2三位五通電磁閥3左位一二位二通電磁閥4右位一 壓力繼電器6液壓缸上腔液壓缸下腔的回油路液壓缸下腔一三位五通電磁閥3左位一單向閥7二位二通電磁閥4右位一 壓力繼電器6液壓缸上腔2、慢速加

8、壓油路分析：當(dāng)上腔快速下降到一定的時(shí)候，壓力繼電器 6發(fā)出信號(hào)，使二位 二通電磁閥4的電磁鐵3Y得電，換右位。液壓油由調(diào)速閥 5流入液壓缸上腔，流速受調(diào)速閥限制，進(jìn)入工進(jìn)階段工作。3、快速返回液壓缸下腔的供油的油路：雙聯(lián)葉片泵1單向閥2三位五通電磁閥3右位一一液壓缸下腔 液壓缸上腔的回油油路：液壓缸上腔一一二位二通電磁閥4右位一一三位五通電磁閥3右位一一單向 閥13副油箱表4-1電磁鐵動(dòng)作順序表1Y2Y3Y快進(jìn)+一一工進(jìn)+一+快退一+一停止一一一5.1.1液壓元件的選擇5.11 液壓泵的參數(shù)計(jì)算由前面可知，液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中的最大工作壓力1.98MPa,本系統(tǒng)采用調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速，選取進(jìn)

9、油管道壓力損失為0.6MPa。由于采用壓力繼電器，溢流閥的調(diào)整壓力一般應(yīng)比系統(tǒng)最高壓力大0.5MPa,故泵的最高壓力為Pp1=( 1.98+0.6+0.5) MPa=3.08MPa這是小流量泵的最高工作壓力(穩(wěn)態(tài))，即溢流閥的調(diào)整工作壓力。液壓泵的公稱工作壓力Pr為Pr=1.25 Pp =1.25X 3.08MPa=3.85MPa大流量泵只在快速時(shí)向液壓缸輸油，由壓力圖可知，液壓缸快退時(shí)的工作壓力 比快進(jìn)時(shí)大，這時(shí)壓力油不通過(guò)調(diào)速閥，進(jìn)油路比較簡(jiǎn)單，但流經(jīng)管道和閥的油 流量較大。取進(jìn)油路壓力損失為 0.5MPa，故快退時(shí)泵的工作壓力為Pp2= (1.28+0.5) MPa=1.78MPa這是大

10、流量泵的最高工作壓力。由表3-1可知，工進(jìn)時(shí)所需流量最小是2.16L/min，設(shè)溢流閥最小溢流量為2.5L/min ， 則小泵的流量按式 (8-16) 應(yīng)為qp1 (1.1 x2.16 +25) L/ min=5.94 L/ min，快進(jìn)快退時(shí)液壓缸所需的最大流量是 10.8L/min，則泵的總流量為qp (11x10.8) L/ min=11.88 L/ min。即大流量泵的流量 qp2 qp-qp1= (1188-5.94) L/ min二5.94 L/ min。根據(jù)上面計(jì)算的壓力和流量，查產(chǎn)品樣本，選用YB-6/9型的雙聯(lián)葉片泵，該泵額定壓力7MPa額定轉(zhuǎn)速1000r/min 。5.12

11、選擇電機(jī)系統(tǒng)為雙泵供油系統(tǒng)，其中小泵 1的流量qp1= （6x10-3/60 ） m3 /s=0.1x10'3m3/s , 大泵流量qp1= （9x10-3/60 ） m3/s=0.15x10-3m3/s。差動(dòng)快進(jìn)，快退時(shí)兩個(gè)泵同時(shí) 向系統(tǒng)供油，工進(jìn)時(shí)，小泵向系統(tǒng)供油，大泵卸載。下面分別計(jì)算三個(gè)階段所需 的電動(dòng)機(jī)功率P。1、差動(dòng)快進(jìn)差動(dòng)快進(jìn)時(shí)，大泵2的出口壓力油經(jīng)單向閥10后與小泵1匯合，然后經(jīng)單向 閥2,三位五通閥3,二位二通閥4進(jìn)入液壓缸大腔，大腔的壓力 p1=pj=8.1x105Pa,查樣本可知，小泵的出口壓力損失 Vp1=4.5x105Pa，大泵出口到小泵出口的壓力損失Vp2=

12、1.5x105Pa。于是計(jì)算可得小泵的出口壓力Pp1=12.6x105Pa （總效率 1 =0.5），大口出口壓力Pp2 = 14.1x105Pa （總效率 2=05）。電動(dòng)機(jī)功率P= Pp1q1 + Pp2q2 =( 12.6x105x0.1x103 + 14.1 x105x0.15x101 2050.53-)W=675W2、工進(jìn)考慮到調(diào)速閥所需最小壓力差 Vp1=5x10 5Pa壓力繼電器可靠動(dòng)作需要壓力差Vp2=5x105Pa。因此工進(jìn)時(shí)小泵的出口壓力5Pp1=p1+Vp1 +Vp2=29.8x10 Pa。而大泵的卸載壓力取Pp2=2x105Pa。（小泵的總效率1 =0565，大泵的總效

13、率2=0.3 ）。電動(dòng)機(jī)功率Ppq I Pp?q21 25q29.8x10x0.1x1005655q2x10x0.15x10 +0.3W =628W3、快退類似差動(dòng)快進(jìn)分析知：小泵的出口壓力p1=17.3x105Pa（總效率1=0.5 ）;大泵出口壓力 Pp2=18.8x105Pa （總效率 2=0.51）。電動(dòng)機(jī)功率5Q52P= Pq1 十 PP2q2_1 2W =899W(17.3x10x0.1x10 十18.8x10x0.15x1005051綜合比較，快退時(shí)所需功率最大。據(jù)此查樣本選用丫90L-6異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng) 機(jī)功率1.1KW 額定轉(zhuǎn)速910r/min 。6.1.1輔件元件的選擇6.

14、11 輔助元件的規(guī)格根據(jù)液壓泵的工作壓力和通過(guò)閥的實(shí)際流量， 選擇各種液壓元件和輔助元件的規(guī) 格。表6-1液壓元件及型號(hào)序 號(hào)元件名稱最大通過(guò)流量/L min型號(hào)1雙聯(lián)葉片泵15YB-6/92單向閥15I-25B3三位五通電磁閥3035DY36BY4二位二通電磁閥3022EF3-E10B5調(diào)速閥0.32Q-10B6壓力繼電器D50518D7單向閥16I-25B8背壓閥<1B 10B9液控順序閥0.16XY-2510單向閥16I-25B11溢流閥6.3Y D6B12過(guò)濾器28.8XU 40 X 20013單向閥16I-25B（注：以上元件除液壓泵、濾油器外，均為板式連接。）6.12 過(guò)濾器

15、的選擇按照過(guò)濾器的流量至少是液壓泵總流量的兩倍的原則，取過(guò)濾器的流量為泵流量 的2.5倍。由于所設(shè)計(jì)組合機(jī)床液壓系統(tǒng)為普通的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)油液的過(guò)濾 精度要求不高，故有q過(guò)濾器 q泵入 2.5(14.4 2.5)L/min 36L/min因此系統(tǒng)選取通用型XU系列線隙式吸油過(guò)濾器，參數(shù)如表 6-2所示表6-2通用型XU系列線隙式吸油中過(guò)濾器參數(shù)型號(hào)通徑mm公稱流量L/min過(guò)濾精度m尺寸M (d)HDd1XU A40200-J2040200M27 2198?787.1.1油管的選擇各元件間連接管道的規(guī)格可根據(jù)元件接口處尺寸來(lái)決定，液壓缸進(jìn)、出油管的規(guī)格可按照輸入、排出油液的最大流量進(jìn)行計(jì)算。

16、由于液壓泵具體選定之后液壓缸 在各個(gè)階段的進(jìn)、出流量已與原定數(shù)值不同，所以應(yīng)對(duì)液壓缸進(jìn)油和出油連接管 路重新進(jìn)行計(jì)算，如表7-1所示。表7-1液壓缸的進(jìn)、出油流量和運(yùn)動(dòng)速度流量、速度快進(jìn)工進(jìn)快退輸入流量1/1 L/minq (Aqp)/(A A(7200 14.4) (7200-3600) 28.8q12.16q1 qp 14.4q2 (A2CO/Aq2 (AqJ/Aq2 (AqJ/A?排出流量3600 28.83600 2.1614.4 7200L/mi n 172007200360014.41.0828.8V1 q% 陽(yáng)q./q. /V2ZaV3運(yùn)動(dòng)速度14.4 103/A/AA7200

17、36002.16 “314.43m/ min 141072001036000.34根據(jù)表8中數(shù)值，當(dāng)油液在壓力管中流速取 3m/s時(shí)，可算得與液壓缸無(wú)桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為:d 2 q 2, (28.8 10.8) "16.74mm，取標(biāo)準(zhǔn)值 20mm；Y v V 3 103 60d28.8 1063mm3 103 6014.27 mm，取標(biāo)準(zhǔn)值 15mm。因此與液壓缸相連的兩根油管可以按照標(biāo)準(zhǔn)選用公稱通徑為20和15的無(wú)縫鋼管或高壓軟管。如果液壓缸采用缸筒固定式，則兩根連接管采用無(wú)縫鋼管連接 在液壓缸缸筒上即可。如果液壓缸采用活塞桿固定式，則與液壓缸相連的兩根油 管可以采

18、用無(wú)縫鋼管連接在液壓缸活塞桿上或采用高壓軟管連接在缸筒上。8.1.1油箱的設(shè)計(jì)8.11油箱長(zhǎng)寬高的確定油箱的主要用途是貯存油液，同時(shí)也起到散熱的作用，參考相關(guān)文獻(xiàn)及設(shè)計(jì)資料， 油箱的設(shè)計(jì)可先根據(jù)液壓泵的額定流量按照經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法計(jì)算油箱的體積，然后再根據(jù)散熱要求對(duì)油箱的容積進(jìn)行校核。油箱中能夠容納的油液容積按 JB/T79381999標(biāo)準(zhǔn)估算，取 7時(shí)，求得其容 積為V q 7 14.4L100.8LP按JB/T79381999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值 V=150L。如果取油箱內(nèi)長(zhǎng)11、寬W1、高h(yuǎn)i比例為3: 2: 1,可得長(zhǎng)為：li=945mm.寬 w1 =630mm,高為 hi =315mm。對(duì)于分

19、離式油箱采用普通鋼板焊接即可，鋼板的厚度分別為：油箱箱壁厚 3mm,箱底厚度5mm,因?yàn)橄渖w上需要安裝其他液壓元件，因此箱蓋厚度取為 10m m。為了易于散熱和便于對(duì)油箱進(jìn)行搬移及維護(hù)保養(yǎng)，取箱底離地的距離為 160mm。因此，油箱基體的總長(zhǎng)總寬總高為：長(zhǎng)為.l l1 2t (9452 3)mm 951mm寬為.w w1 2t 630 2 3mm 636mm亠 h (10 h 5 160)mm (10 315 5 160)mm 490mm 高為：1o為了更好的清洗油箱，取油箱底面傾斜角度為 °5。8.12 各種油管的尺寸油箱上回油管直徑可根據(jù)前述液壓缸進(jìn)、 出油管直徑進(jìn)行選取，上述油

20、管的最大 內(nèi)徑為20mm,外徑取為28mm。泄漏油管的尺寸遠(yuǎn)小于回油管尺寸，可按照各 順序閥或液壓泵等元件上泄漏油口的尺寸進(jìn)行選取。油箱上吸油管的尺寸可根據(jù)q泵入qpv16L/min14.40.9d18.4mm液壓泵流量和管中允許的最大流速進(jìn)行計(jì)算。取吸油管中油液的流速為1m/s?？傻?液壓泵的吸油管徑應(yīng)盡可能選擇較大的尺寸，以防止液壓泵內(nèi)氣穴的發(fā)生 因此根據(jù)上述數(shù)據(jù)，按照標(biāo)準(zhǔn)取公稱直徑為 d=32mm,外徑為42mm。9.1.1驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能9.11壓力損失的驗(yàn)算及泵壓力的調(diào)整已知：快退時(shí)進(jìn)油管和回油管長(zhǎng)度均為l= 1.8 m,油管直徑d=15x10-3m,通過(guò)的流 量 為 進(jìn) 油 路qM

21、/L/min=0.24x10 -3m3/sq2=28.8L/min=0.48x10 -3m3/s。液壓系統(tǒng)選用N32號(hào)液壓油，考慮最低工作溫度 為15C,由手冊(cè)查出此時(shí)油的運(yùn)動(dòng)粘度v=1.5st=1.5 cm 2/s,油的密度為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(dòng)狀態(tài)按式（9-30）經(jīng)單位換算為(9-30)廠 vd “41.2732q “4Re= x10 =x10式中vdVdv平均流速(m/s)油管內(nèi)徑(mV 油的運(yùn)動(dòng)粘度（cm2/s）q 通過(guò)的流量（m3/s）則進(jìn)油路中液流的雷諾數(shù)為Re1=1.2732x0.24x10-3315x10- x1.54x10

22、4136 2300則回油路中液流的雷諾數(shù)為Re 2=1.2732x0.48x10-315x10-3x1.5x104272 2300由上可知，進(jìn)回油路中的流動(dòng)都是層流2. 沿程壓力損失Vp由式（9-37）可算出進(jìn)油路和回油路的壓力損失Vp=64 l pv2=Re d 2(9-37)-3在進(jìn)油路上流速歸號(hào)4：；2；：0。" 1.36m/sVpPa=O.47x10Pa64 I pv2 =64x1.8x900x1.362Re, d 2 = 136x15x10-3x2在回油路上，流速為進(jìn)油路流速的兩倍即v=2.72m/s,貝U壓力損失為Vp64x1.8x900x2.723272x15x10-

23、x2Pa50.94x10 Pa3. 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(guò)各閥的局部壓力損失按式（9-39）計(jì)算，結(jié)果列 于表9-1。表9-1閥類元件局部壓力損失元件名稱額定流量qn / L min-1實(shí)際通過(guò)的流量q/L min-1額定壓力損失Vpn/(x105Pa)實(shí)際壓力損失Vp /(x105Pa)單向閥22514.420.82三位五通電磁閥36314.4/28.840.26/1.03二位二通電磁 閥6328.841.03單向閥251220.46注：快退時(shí)經(jīng)過(guò)三位五通閥的兩油道流量不同，壓力損失也不同若取集成塊進(jìn)油路的壓力損失Vpji=0.3x105Pa，回油路壓力損失為Vpj2=0.5x105Pa,則進(jìn)油路和回油路總的壓力損失為Vp1= Vp 1+ Vp +Vpj1= (0.47 + 0.82 + 0.26 + 0.46 +0.3) x105Pa=2.31x10 5Pa55Vp2= Vp 2+ Vp +Vpj2= (0.94+1.03+1.03+ 0.5)x10 Pa=3.5x10 Pa查表1知快退時(shí)液壓缸負(fù)載F=1000N ;貝9快退時(shí)液壓缸的工作壓力為»= (F+ VP2A) /A2= (1000+3.5x105x72x10-4) /36x1