四柱液壓壓力機系統(tǒng)設(shè)計說明書(共17頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上液 壓 與 氣 壓 傳 動課程設(shè)計說明書學 院： 機電工程學院 設(shè)計題目： 四柱液壓壓力機系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)班級： 機械設(shè)計制造及其自動化2011-1學 生： 2013年12月專心-專注-專業(yè)1 工況分析與計算1.1 工況分析1.1.1 工作循環(huán)1.1.2 工作循環(huán)圖繪制1.2 負載分析與計算1.2.1 負載分析1.2.2 負載計算（1） 負載壓力計算（2） 負載流量計算1.2.3 負載圖與速度圖繪制2 液壓系統(tǒng)圖的擬定2.1 系統(tǒng)功能分析2.2 系統(tǒng)圖的擬定2.3 系統(tǒng)圖的繪制2.4 系統(tǒng)功能說明3 液壓元件的計算與選擇3.1 確定液壓泵的型號及電動機功率3.2 閥類元件

2、及輔助元件的選擇3.3 元件列表4 液壓缸設(shè)計4.1 液壓缸結(jié)構(gòu)的擬定4.2 液壓缸結(jié)構(gòu)的計算4.3 液壓缸結(jié)構(gòu)圖4.4 液壓缸結(jié)構(gòu)校核5 設(shè)計總結(jié)設(shè)計題目:四柱液壓壓力機系統(tǒng)設(shè)計題目說明： 液壓壓力機是用靜壓力來加工金屬，塑料，橡膠制品的機械，四柱液壓壓力機是在四個主柱之間安置著上，下兩個液壓缸，完成的一半的壓制工藝要求：主缸（上液壓缸）驅(qū)動上滑塊實現(xiàn)“快速下行慢速加壓保壓延時快速返回原位停止”的動作循環(huán)，要求頂出缸（下液壓缸）驅(qū)動下滑塊實現(xiàn)：“向上頂出停留快速返回原位停止”的動作循環(huán)。原本設(shè)計參數(shù)如下：參數(shù)類別參數(shù)值參數(shù)類別參數(shù)值主缸快進行程0.5m快進速度2.5m/min工進行程0.05

3、m工進速度0.2-0.8m/min快退行程0.55m快退速度10m/min保壓壓力1520Mpa保壓時間8s加壓時間10s卸壓時間5s 磨具重量3000KN卸壓結(jié)束壓力4Mpa最大載荷800KN頂出缸工作行程0.05m工進速度1m/min快進行程0.05m快退速度2m/min題目要求：1. 驅(qū)動裝置：雙作用單出桿活塞缸，尾部可調(diào)緩沖2安裝方式：主缸機架采用頭部外法蘭式連接，活塞桿帶動上滑塊移動3控制方式：用行程閥控制主缸快進到工進的程序換接，用電接點壓力表控制保壓開始和卸壓結(jié)束設(shè)計要求：1. 進行工況分析與計算，繪制工況圖（包括速度圖，負載圖）。2. 擬定液壓系統(tǒng)原理圖，選擇標準液壓元件，繪制

4、電磁鐵動作循環(huán)表。3. 進行主液壓缸設(shè)計計算，圖紙繪制。上交材料：1. 設(shè)計說明書一份2. 液壓系統(tǒng)原理圖一張3. 液壓缸裝配圖及部分零件圖一套1工況分析與計算1.1工況分析 本系統(tǒng)中的負載壓力及執(zhí)行部件的自重較高，系統(tǒng)所需流量較高，功率損失較大，發(fā)熱量大。因此選用雙作用單出活塞缸作為執(zhí)行元件，斜盤式柱塞泵作為動力元件，采用循環(huán)水冷卻。1.1.1工作循環(huán) 主缸（上液壓缸）驅(qū)動上滑塊實現(xiàn)“快速下行慢速加壓保壓延時快速返回原位停止”的動作循環(huán) 頂出缸（下液壓缸）驅(qū)動下滑塊實現(xiàn)：“向上頂出停留快速返回原位停止”的動作循環(huán)。1.1.2工作循環(huán)圖繪制 工作循環(huán)圖見圖1-1。快進主缸工進保壓 快退 頂出缸

5、快進工進快退 圖1-1 液壓缸工作循環(huán)圖1.2負載分析與計算1.2.1負載分析 平衡負載：1000KN 1)啟動： 2)加速： 3)快下行程： 4)減速： 5)工進行程： 6)制動： 7)保壓： 8)快上啟動： 9)快退： 10)制動： 以上式中F-液壓缸載荷 -下行部件所受慣性力 G-模具下行部分重力 -活塞速度變化量 -活塞缸速度變化所用時間。1.2.2負載計算確定主液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸液壓系統(tǒng)最高工作壓力32mpa，在本系統(tǒng)中選用工作壓力為20mpa。模具下行部分質(zhì)量取1000KN。主液壓缸內(nèi)徑D：根據(jù)GB/T2348-1993 主液壓缸內(nèi)徑D值取圓整主液壓缸活塞桿徑d:根據(jù)GB/T2348-

6、1993，主液壓桿活塞桿直徑取標準值d主=125mm。主液壓缸有桿腔面積：主液壓缸無桿腔面積活塞桿的穩(wěn)定性校核活塞桿總行程為550mm，活塞桿直徑為125mm，因此不需要進行穩(wěn)定性校核。負載流量計算負載壓力計算液壓缸各工作階段的壓力流量及功率見表1-1。 表1-1 液壓缸各工作階段的壓力流量及功率 工況 壓力流量功率快下0122.50工進16.329.82665.6快上27.7360 1.2.3負載圖與工況圖的繪制 主缸工況圖見圖1-2，主缸負載圖見圖1-3。V() OX(s) 圖1-2 主缸工況圖負載圖見圖1-3F(N)X(m)O 圖1-3 主缸負載圖2.液壓系統(tǒng)的擬定2.1系統(tǒng)功能分析 液

7、壓壓力機是一種用靜壓力來加工金屬，塑料，橡膠，粉末制品的機械，在許多工業(yè)部門得到了廣泛的應(yīng)用。2.2系統(tǒng)圖的擬定本系統(tǒng)為壓力機液壓系統(tǒng)，以力的變換控制為主，應(yīng)從選擇調(diào)壓回路開始系統(tǒng)的設(shè)計。用行程閥控制主缸快進到工進的程序換接,用電接點壓力表控制保壓開始和卸壓結(jié)束。液壓系統(tǒng)的功率較大，要求溫升較小，采用容積調(diào)速，開式供油系統(tǒng)。系統(tǒng)在不同工作階段需要兩種以上的工作壓力，通過先導式溢流閥來獲取多級壓力。由于在不同的行程中主缸的流量有明顯的變化，因此選用變量泵為系統(tǒng)供油，采用外界油箱補償快進行程中所需流量。頂出缸的流量較小，所選變量泵完全能夠提供頂出缸所需流量，因此采用一個油泵為系統(tǒng)供油。由于本系統(tǒng)的

8、壓力流量較大，采用液控換向閥控制系統(tǒng)的行程，為了便于操作，采用電液控制換向閥。下行部件的的質(zhì)量較大，采用液控單向閥來平衡下行部件的重力，防止下滑過快。2.3系統(tǒng)圖的繪制 液壓系統(tǒng)圖見圖2-1 圖2-1 液壓系統(tǒng)圖2.4系統(tǒng)功能說明 該系統(tǒng)有一高壓泵供油，控制油路的壓力油是經(jīng)主油路由減壓閥減壓后所得到，現(xiàn)以一般的定壓成型壓制工藝為例，說明該液壓壓力機液壓系統(tǒng)的工作原理，其中壓力機的滑塊的工作情況為：1）快速下行 電磁鐵1YA通電，做先導閥用的換向閥5和上缸主換向閥（液控6接入系統(tǒng)，液控單向閥11被打開，這時系統(tǒng)中油液進入液壓缸上腔，因上滑塊在自重作用下迅速下降。而液壓泵的流量較小，所以液壓機頂部

9、補油油箱中的油液經(jīng)液控單向閥12流入液壓缸上腔。其油液流動情況為：進油路：泵1-閥7-上缸換向閥6（左位）-閥10-上液壓缸上腔； 補油油箱-閥12-上液壓缸上腔；回油路：上液壓缸下腔-閥11-上缸換向閥6（左位）-下缸換向閥14（中位）-油箱2）慢速加壓 上滑塊在運行中接觸到工件，這時上液壓缸上腔壓力升高，液控單向閥12關(guān)閉，加壓速度便由液壓泵的流量來決定，主油路的油液流動情況與快速下行時相同。3）保壓延時 保壓延時是系統(tǒng)中的壓力升高到時壓力繼電器9起作用，電磁鐵1YA斷電，先導閥5和上液壓缸換向6都處于中位時出現(xiàn)的，保壓時間由電壓力表控制，可在0-24MIN內(nèi)調(diào)節(jié)。保壓時間除了液壓泵在較低

10、壓力下卸荷外，系統(tǒng)中沒有油液流動。其卸荷油路為： 泵1-閥7-上缸換向閥-上缸換向閥6（中位）-下缸換向閥14（中位）-油箱。4）泄壓快速返回 保壓時間結(jié)束后，電壓力表發(fā)出信號，使電磁鐵2YA通電。但為了防止保壓狀態(tài)向快速返回狀態(tài)轉(zhuǎn)變過快，再系統(tǒng)中引起壓力沖擊并使上滑塊動作不平穩(wěn)而設(shè)置了預泄換向閥組8，它的功用就是在2YA通電后，其控制壓力油必須在上液壓缸上腔卸壓后，才能進入主換向閥右腔，使主換向閥6換向。預泄換向閥8的工作原理是：在保壓階段，這個閥以上位接入系統(tǒng)，當電磁鐵2YA通電，先導閥右位接入系統(tǒng)時，控制液流中的壓力油雖然到達預泄換向閥組8閥芯的下端，但由于其上端的高壓未曾卸除，閥芯不動

11、。但是，由于液控單向閥，可以在控制壓力低于其主油路壓力下打開，所以有： 上液壓缸上腔-液控單向閥-預泄換向閥組8（上位）-油箱。 于是上液壓缸上腔的油液壓力被卸除，預泄換向閥組8的閥芯在控制壓力油作用下向上移動，以其下位接入通道，它一方面切斷上液壓缸上腔通相油箱的通道，一方面是控制油流中的壓力油疏導上缸換向閥6閥芯的右端，使該閥右位接入系統(tǒng)。這是，液控單向閥11被打開，油液流動情況為 進油路：泵1-閥7-上缸換向閥6（右位）-閥11-上液壓缸下腔； 回油路：上液壓缸上腔-閥12-補油油箱。 所以，上滑塊快速返回，從回油路進入補油油箱中的油液，若超過預定位置時，可從補油油箱中的溢流管流回油箱。由

12、圖可見，上缸換向閥在由左位切換到中位時，閥芯右端由油箱經(jīng)單向閥補油，在由右位轉(zhuǎn)換到中位時，閥芯右端的油經(jīng)單向閥流回油箱。5）原位停止 原位停止時上滑塊上升至預定高度，擋塊壓下行程開關(guān)，電磁鐵2YA失電，先導閥和上缸換向閥均處于中位時得到的，這是上缸停止運動，液壓泵再較低壓力下卸荷，由于閥11和安全法13的支撐作用，上滑塊懸空停止。6）液壓壓力機下滑塊（頂出缸）的頂出和返回 下滑快向上頂出時，電磁鐵4YA通電，這是有；進油路：泵1-閥7-閥6（中位）-下缸換向閥14（右位）-下液壓缸下腔；回油路：下液壓缸上腔-下缸換向閥14（右位）-油箱。 下滑塊向上移動至下液壓缸中活塞碰上缸塞時，便停留在這個

13、位置上。向下退回時在電磁鐵4YA斷電，3YA通電時發(fā)生的，這時有進油路：泵1-閥7-閥6（中位）-下缸換向閥14（左位）-下液壓缸上腔；回油路：下液壓缸下腔-下缸換向閥14（右位）-油箱. 原位停止是在電磁鐵3YA，4YA均失電，下缸換向閥14處于中位時得到，系統(tǒng)中閥16為下缸安全閥，閥15為下缸溢流閥，有它可以調(diào)整頂出壓力。 電磁鐵及預泄閥動作順序表見表2-1。 表2-1 液壓壓力機液壓缸工作循環(huán)電磁鐵預泄閥信號來源 液壓壓力機液壓缸工作循環(huán) 上滑塊 下滑塊快速下行慢速加壓保壓延時快速返回原 快位 速停 頂止 出停留返回原位停留V主缸頂出缸1YA+-按鈕啟動2YA+-繼電器控制預泄閥上下3Y

14、A+-按鈕控制4YA+-按鈕啟動3液壓元件的計算與選擇3.1確定液壓泵的型號及電動機功率 確定液壓泵的最高工作壓力（為第三部分所計算的液壓系統(tǒng)最大壓力，由于管路比較復雜系統(tǒng)取1.5Mpa） 確定液壓泵的最大供油量式中：K-考慮系統(tǒng)中有泄漏等因素的修正系數(shù)，本系統(tǒng)中流量較大K取1.1 -為主缸最大流量與頂出缸最大流量之和 選擇液壓泵規(guī)格根據(jù)機械設(shè)計手冊選擇A7V500式斜盤式柱塞泵作為供油方式。A7V500型柱塞泵的性能參數(shù)：壓力：35Mpa 排量：500 轉(zhuǎn)速： 轉(zhuǎn)矩：2782。 確定液壓泵的驅(qū)動功率P為液壓泵的最大工作壓力；q為液壓泵的輸出流量；為液壓泵的總效率。確定液壓泵的驅(qū)動電動機根據(jù)選

15、擇電動機，查閱機械設(shè)計手冊選擇JS127-4型三相異步電動機作為液壓泵的驅(qū)動電動機。JS127-4型三相異步電動機的性能參數(shù)：功率：260KW 轉(zhuǎn)速：14753.2閥類元件及輔助元件的選擇液壓管道的計算：管道用于輸送有壓工作介質(zhì)，管道內(nèi)徑液壓管道的兩主要參數(shù)q-通過油管的最大流量V-油管中的允許流速高壓管允許流速為2.5-5m/s,由于本系統(tǒng)油液流速較高取油管中油的流速為5m/s根據(jù)計算結(jié)果取油管內(nèi)徑為41mm 根據(jù)油管的內(nèi)徑校核液壓系統(tǒng)性能采用N32液壓油，油液在管中的流速為5m/s沿程壓力損失管中為層流，則阻力損失系數(shù)：取油管長度均為2m，油液密度為890,則進油路上的沿程壓力損失為：局部

16、壓力損失：包括管道安裝和管接頭的壓力損失和通過液壓閥的局部壓力損失前者一般取沿程壓力損失的10%，后者在本系統(tǒng)中可以忽略，則總壓力損失為：符合之前的假設(shè)，因此壓力損失符合要求。液壓油箱計算：液壓壓力機屬于鍛壓機械a的范圍為612在本系統(tǒng)中取10根據(jù)JB/T 7983-1999選擇油箱容量為5000L。系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升設(shè)油箱的三個邊長在1:1:1-1:2:3范圍內(nèi)，則散熱面積為：由于本系統(tǒng)流量壓力較大在自然通風良好時：所以溫升為136.84度，不符合要求因此需要外加水冷設(shè)施。采用循環(huán)水冷卻時：取符合散熱要求。3.3元件列表根據(jù)管路中的最大壓力與最大流量選取元件如下：元件名稱元件型號1斜盤式軸向柱

17、塞變量泵A7V5002先導式溢流閥DB32BG23溢流閥DBDS30K4.減壓閥RCT10H-225電液三位四通換向閥H-4WEH326液控三位四通換向閥HWH32T7順序閥DZ3218預泄順序閥(液控單向閥，2單向閥) 9電壓力表YXC-10010單向閥11單向閥 液控單向閥行程閥2CT1022調(diào)速閥F3FG109912液控單向閥13溢流閥DBDS30K14先導式電液三位四通換向閥H-4WEH3215溢流閥DBDS30K16溢流閥DBDS30K4.液壓缸的設(shè)計4.1液壓缸結(jié)構(gòu)的擬定本系統(tǒng)中的壓力較大，采用雙作用單出活塞缸作為執(zhí)行元件。選擇碳鋼作為缸筒材料缸前端與機架，底座與缸體，缸體與缸套，

18、缸體與后蓋均采用法蘭連接。由于系統(tǒng)負載較大采用后端可調(diào)緩沖。由一個單向閥與一個節(jié)流閥構(gòu)成，端蓋底座和法蘭間采用螺栓連接，共采用12個螺栓。根據(jù)活塞中間支撐環(huán)大約20mm,兩邊各向外擴展10mm，安放一對Y型密封環(huán)，Y型密封環(huán)寬度20mm。再兩邊各向外取10mm，活塞軸向長度為以上長度之和?；钊c缸筒間采用Y型密封圈密封，端蓋與活塞間采用Y型密封圈密封。4.2液壓缸結(jié)構(gòu)的計算液壓缸油口尺寸計算=mm根據(jù)計算結(jié)果取液壓缸油口直徑為d=50mm。筒壁厚計算選材料為碳鋼=150D=250 取 根據(jù)計算結(jié)果取缸筒壁厚為mm。缸筒底部厚度 =0.433 =52mm根據(jù)計算結(jié)果取缸筒底部厚度為h=60mm。4.3液壓缸結(jié)構(gòu)圖 圖4-1為液壓缸結(jié)構(gòu)圖 圖4-1 液壓缸結(jié)構(gòu)圖4.4液壓缸結(jié)構(gòu)校核筒壁厚校核額定工作壓力P，應(yīng)該低于一個極限值=0.35=76Mpa滿足要求螺栓連接的校核螺紋處拉應(yīng)力為：=27.7Mpa=N取K=4=31 螺栓數(shù)為12 滿足強度要求5.設(shè)計小結(jié) 1）本次課程設(shè)計中所設(shè)計的四柱液壓壓力機液壓系統(tǒng)能夠完成：主缸（上液壓缸）驅(qū)動上滑塊實現(xiàn)“快速下行慢速加壓保壓延時快速返回原位停止”的動作循環(huán)。頂出缸（下液壓缸）驅(qū)動下滑塊實現(xiàn)：“向上頂出停留快速返回原位停止”的動作循環(huán)。2. ）液壓系統(tǒng)用行程閥控制主缸快進到工進的程序換接，用