液壓傳動(dòng)課程壓力機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)行業(yè)特制

1、安徽建筑工業(yè)學(xué)院液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目 壓力機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)電工程學(xué)院 班設(shè) 計(jì) 者 2010 年 4 月 10 日液壓傳動(dòng)任務(wù)書(shū)1. 液壓系統(tǒng)用途（包括工作環(huán)境和工作條件）及主要參數(shù)：?jiǎn)胃讐毫C(jī)液壓系統(tǒng)，工作循環(huán)：低壓下行高壓下行保壓低壓回程上限停止。自動(dòng)化程度為半自動(dòng)，液壓缸垂直安裝。最大壓制力：20×106n；最大回程力：4×104n；低壓下行速度：25mm/s；高壓下行速度：1mm/s；低壓回程速度：25mm/s；工作行程：300mm；液壓缸機(jī)械效率0.9。2. 執(zhí)行元件類(lèi)型：液壓缸3. 液壓系統(tǒng)名稱(chēng)：壓力機(jī)液壓系統(tǒng)。設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容1. 擬訂液壓系統(tǒng)原理圖；2

2、. 選擇系統(tǒng)所選用的液壓元件及輔件；3. 設(shè)計(jì)液壓缸；4. 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能；5. 編寫(xiě)上述1、2、3和4的計(jì)算說(shuō)明書(shū)。壓力機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 壓力機(jī)的功能圖1.1 液壓機(jī)外形圖1充液筒；2上橫梁；3上液壓缸；4上滑塊；5立柱；6下滑塊；7下液壓缸；8電氣操縱箱；9動(dòng)力機(jī)構(gòu)液壓機(jī)是一種利用液體靜壓力來(lái)加工金屬、塑料、橡膠、木材、粉末等制品的機(jī)械。它常用于壓制工藝和壓制成形工藝，如：鍛壓、沖壓、冷擠、校直、彎曲、翻邊、薄板拉深、粉末冶金、壓裝等等。液壓機(jī)有多種型號(hào)規(guī)格，其壓制力從幾十噸到上萬(wàn)噸。用乳化液作介質(zhì)的液壓機(jī)，被稱(chēng)作水壓機(jī)，產(chǎn)生的壓制力很大，多用于重型機(jī)械廠(chǎng)和造船廠(chǎng)等。用石油型液壓油做介質(zhì)

3、的液壓機(jī)被稱(chēng)作油壓機(jī)，產(chǎn)生的壓制力較水壓機(jī)小，在許多工業(yè)部門(mén)得到廣泛應(yīng)用。液壓機(jī)多為立式，其中以四柱式液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)布局最為典型，應(yīng)用也最廣泛。圖1.1所示為液壓機(jī)外形圖，它主要由充液筒、上橫梁2、上液壓缸3、上滑塊4、立柱5、下滑塊6、下液壓缸7等零部件組成。這種液壓機(jī)有4個(gè)立柱，在4個(gè)立柱之間安置上、下兩個(gè)液壓缸3和7。上液壓缸驅(qū)動(dòng)上滑塊4，下液壓缸驅(qū)動(dòng)下滑塊6。為了滿(mǎn)足大多數(shù)壓制工藝的要求，上滑塊應(yīng)能實(shí)現(xiàn)快速下行慢速加壓保壓延時(shí)快速返回原位停止的自動(dòng)工作循環(huán)。下滑塊應(yīng)能實(shí)現(xiàn)向上頂出停留向下退回原位停止的工作循環(huán)。上下滑塊的運(yùn)動(dòng)依次進(jìn)行，不能同時(shí)動(dòng)作。2 壓力機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一臺(tái)壓制柴

4、油機(jī)曲軸軸瓦的液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)。軸瓦毛坯為：長(zhǎng)×寬×厚 = 365 mm×92 mm×7.5 mm的鋼板，材料為08al，并涂有軸承合金；壓制成內(nèi)徑為220 mm的半圓形軸瓦。液壓機(jī)壓頭的上下運(yùn)動(dòng)由主液壓缸驅(qū)動(dòng)，頂出液壓缸用來(lái)頂出工件。其工作循環(huán)為：主缸快速空程下行®慢速下壓®快速回程®靜止®頂出缸頂出®頂出缸回程。液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)形式為四柱單缸液壓機(jī)。3 壓力機(jī)液壓系統(tǒng)工況液壓機(jī)技術(shù)參數(shù)：（1）主液壓缸（a）負(fù)載壓制力：壓制時(shí)工作負(fù)載可區(qū)分為兩個(gè)階段。第一階段負(fù)載力緩慢地線(xiàn)性增加，達(dá)到最大壓制力的10%左右

5、，其上升規(guī)律也近似于線(xiàn)性，其行程為90 mm（壓制總行程為110 mm）第二階段負(fù)載力迅速線(xiàn)性增加到最大壓制力18×105 n，其行程為20 mm?；爻塘Γ▔侯^離開(kāi)工件時(shí)的力）：一般沖壓液壓機(jī)的壓制力與回程力之比為510，本壓力機(jī)取為5，故回程力為fh = 3.6×105 n。移動(dòng)件（包括活塞、活動(dòng)橫梁及上模）質(zhì)量3058 kg。（在實(shí)際壓力機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之前，應(yīng)該已經(jīng)完成壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這里假設(shè)已經(jīng)設(shè)計(jì)完成壓力機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，移動(dòng)件的質(zhì)量已經(jīng)得到。）（b）行程及速度快速空程下行：行程sl = 200 mm，速度v160 mm/s；工作下壓：行程s2 = 110 mm，速

6、度v26 mm/s?？焖倩爻蹋盒谐蘳3 = 310 mm，速度v353 mm/s。（2）頂出液壓缸（a）負(fù)載：頂出力（頂出開(kāi)始階段）fd3.6×105 n，回程力fdh = 2×105 n。（b）行程及速度；行程l4 = 120 mm，頂出行程速度v455 mm/s，回程速度v5120 mm/s。液壓缸采用v型密封圈，其機(jī)械效率cm0.91。壓頭起動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間：0.2 s。設(shè)計(jì)要求。本機(jī)屬于中小型柱式液壓機(jī)，有較廣泛的通用性，除了能進(jìn)行本例所述的壓制工作外，還能進(jìn)行沖孔、彎曲、較正、壓裝及沖壓成型等工作。對(duì)該機(jī)有如下性能要求：（a）為了適應(yīng)批量生產(chǎn)的需要應(yīng)具有較高的生產(chǎn)率，

7、故要求本機(jī)有較高的空程和回程速度。（b）除上液壓缸外還有頂出缸。頂出缸除用以頂出工件外，還在其他工藝過(guò)程中應(yīng)用。主缸和頂出缸應(yīng)不能同時(shí)動(dòng)作，以防出現(xiàn)該動(dòng)作事故。（c）為了降低液壓泵的容量，主缸空程下行的快速行程方式采用自重快速下行。因此本機(jī)設(shè)有高位充液筒（高位油箱），在移動(dòng)件快速空程下行時(shí)，主缸上部形成負(fù)壓，充液筒中的油液能吸入主缸，以補(bǔ)充液壓泵流量之不足。（d）主缸和頂出缸的壓力能夠調(diào)節(jié)，壓力能方便地進(jìn)行測(cè)量。（e）能進(jìn)行保壓壓制。（f）主缸回程時(shí)應(yīng)有頂泄壓措施，以消除或減小換向卸壓時(shí)的液壓沖擊。（g）系統(tǒng)上應(yīng)有適當(dāng)?shù)陌踩Ｗo(hù)措施。4 確定壓力機(jī)液壓缸的主要參數(shù) （1）初選液壓缸的工作壓力（

8、a）主缸負(fù)載分析及繪制負(fù)載圖和速度圖液壓機(jī)的液壓缸和壓頭垂直放置，其重量較大，為防止因自重而下滑；系統(tǒng)中設(shè)有平衡回路。因此在對(duì)壓頭向下運(yùn)動(dòng)作負(fù)載分析時(shí)，壓頭自重所產(chǎn)生的向下作用力不再計(jì)入。另外，為簡(jiǎn)化問(wèn)題，壓頭導(dǎo)軌上的摩擦力不計(jì)。慣性力；快速下降時(shí)起動(dòng)faz = m = 3058×= 917 n快速回程時(shí)起動(dòng)與制動(dòng)fas = m = 3058×= 810 n壓制力：初壓階段由零上升到f1 = 1.8×106 n×0.10 = 1.8×105 n終壓階段上升到f2 = 1.8×106 n循環(huán)中各階段負(fù)載見(jiàn)表1.1，其負(fù)載圖見(jiàn)圖1.2a。

9、表1.1 主缸的負(fù)載計(jì)算工作階段負(fù)載力fl（n）液壓缸推力（n）液壓缸工作壓力（pa）（回程時(shí)）快速下行起動(dòng)fl = fa下 = 917100812533等速fl = 000壓制初壓fl = 1.8×1051.98×1052.46×106終壓fl = 1.8×1061.98×10624.6×106快速回程起動(dòng)fl = f回 = 3.6×1053.96×10521×106等速fl = mg = 30000329671.75×106制動(dòng)fl = mg- fa下 = 30000-810 = 29190

10、320771.7×106注：表1.1中的液壓缸工作壓力的計(jì)算利用了后續(xù)液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸。運(yùn)動(dòng)分析：根據(jù)給定條件，空載快速下降行程200 mm，速度60 mm/s。壓制行程110 mm，在開(kāi)始的90 mm內(nèi)等速運(yùn)動(dòng)。速度為6 mm/s，最后的20 mm內(nèi)速度均勻地減至零，回程以53 mm/s的速度上升。利用以上數(shù)據(jù)可繪制出速度圖，見(jiàn)圖1.2b。a 壓力機(jī)液壓系統(tǒng)負(fù)載圖 b 壓力機(jī)液壓缸運(yùn)動(dòng)速度圖圖1.2 液壓機(jī)主液壓缸負(fù)載和速度圖 （2）確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)根據(jù)有關(guān)資料，液壓機(jī)的壓力范圍為2030 mpa，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)液壓泵、液壓閥的最高工作壓力為32 mpa，如選此壓力為系統(tǒng)工作壓力

11、，液壓元件的工作性能會(huì)不夠穩(wěn)定，對(duì)密封裝置的要求以較高，泄漏較大。參考系列中現(xiàn)已生產(chǎn)的其它規(guī)格同類(lèi)液壓機(jī)（如63、100、200、300噸液壓機(jī)）所采用的工作壓力，本機(jī)選用工作壓力為25×106pa。液壓缸內(nèi)徑d和活塞桿直徑d可根據(jù)最大總負(fù)載和選取的工作壓力來(lái)確定。（a）主缸的內(nèi)徑dd = = = 0.317m = 317 mm按標(biāo)準(zhǔn)取d =320mm（b）主缸無(wú)桿腔的有效工作面積a1a1=d2 =×0.322=0.0804m2=804 cm2（c）主缸活塞桿直徑dd =0.287 m=287 mm按標(biāo)準(zhǔn)值取d = 280 mmd-d32028040 mm允許值12.5 m

12、m（據(jù)有關(guān)資料，（dd）小于允許值時(shí)，液壓缸會(huì)處于單向自鎖狀態(tài)。）（4）主缸有桿腔的有效工作面積a2a2 = （d2d2）= ×（0.3220.282）= 0.01885 m2 = 188.5 cm2（d）主缸的工作壓力活塞快速下行起動(dòng)時(shí) p1 = = = 12533 pa初壓階段末 p1 = = = 2.46×106 pa終壓階段末 p1 = = = 24.6×106 pa活塞回程起動(dòng)時(shí) p2 = = = 21×106 pa活塞等速運(yùn)動(dòng)時(shí) p2 = = = 1.75×106 pa回程制動(dòng)時(shí) p2 = = = 1.7×106 pa（e

13、）液壓缸缸筒長(zhǎng)度液壓缸缸筒長(zhǎng)度由活塞最大行程、活塞長(zhǎng)度、活塞桿導(dǎo)向套長(zhǎng)度、活塞桿密封長(zhǎng)度和特殊要求的其他長(zhǎng)度確定。其中活塞長(zhǎng)度 b=（0.61.0）d；導(dǎo)向套長(zhǎng)度a=（0.61.5）d。為了減少加工難度，一般液壓缸缸筒長(zhǎng)度不應(yīng)大于內(nèi)徑的2030倍。 （3）計(jì)算液壓缸的工作壓力、流量和功率（a）主缸的流量快速下行時(shí)q1 = a1v1 = 804×6 = 4824cm3/s = 289.4 l/min工作行程時(shí)q2 = a2v2 = 804×0.6 = 482cm3/s = 28.9 l/min快速回程時(shí)q3 = a3v3 = 183.5×5.3 = 999cm3/s

14、 = 59.9 l/min（b）主缸的功率計(jì)算快速下行時(shí)（起動(dòng)）：p1 = p1q1 = 12533×4824×10-6 = 60.46 w工作行程初壓階段末：p2 = p2q2 = 2.46×106×482×10-6 = 1186 w終壓階段：此過(guò)程中壓力和流量都在變化，情況比較復(fù)雜。壓力p在最后20 mm行程內(nèi)由2.46 mpa增加到24.6 mpa，其變化規(guī)律為p = 2.46+s = 2.46+1.11s（mpa）式中s行程（mm），由壓頭開(kāi)始進(jìn)入終壓階段算起。流量q在20 mm內(nèi)由482 cm3/s降到零，其變化規(guī)律為q = 482（

15、1）（cm3/s）功率為p = pq = 482×（2.46+1.11s）×（1）求其極值， = 0得s = 8.9（mm）此時(shí)功率p最大pmax = 482×（2.46+1.11×8.9）×（1）= 3300.8 w = 3.3 kw快速回程時(shí)；等速階段p = pq = 1.75×106×999×10-6 = 1.748 kw起動(dòng)階段：此過(guò)程中壓力和流量都在變化，情況也比較復(fù)雜。設(shè)啟動(dòng)時(shí)間0.2秒內(nèi)作等加速運(yùn)動(dòng)，起動(dòng)階段活塞行程為s = 0.5vt = 0.5×5.3×0.2 = 5.3mm在

16、這段行程中壓力和流量均是線(xiàn)性變化，壓力p由21 mpa降為1.75 mpa。其變化規(guī)律為p = 21s = 213.6s（mpa）式中 s行程（mm），由壓頭開(kāi)始回程時(shí)算起。流量q由零增為999 cm3/s，其變化規(guī)律為q = s = 188s（cm3/s）功率為p = pq = 188s（213.6s）求其極值， = 0得s = 2.9（mm），此時(shí)功率p最大pmax = 188×2.9×（213.6×2.9） = 5755 w = 5.76 kw由以上數(shù)據(jù)可畫(huà)出主液壓缸的工況圖（壓力循環(huán)圖、流量循環(huán)圖和功率循環(huán)圖）見(jiàn)圖1.3。（c）頂出缸的內(nèi)徑dddd = =

17、 = 1419 m = 142 mm按標(biāo)準(zhǔn)取dd = 150 mma 壓力循環(huán)圖 b 流量循環(huán)圖 c 功率循環(huán)圖圖1.3 主液壓缸工況圖（d）頂出缸無(wú)桿腔的有效工作面積a1da1d = dd 2 = ×0.152 = 0.0177m2 = 177 cm2（e）頂出缸活塞桿直徑dddd = = = 0.1063 m = 106 mm按標(biāo)準(zhǔn)取dd = 110 mm（f）頂出缸有桿腔的有效工作面積a2da2 d = （d d 2d d 2）= ×（0.1520.112） = 0.00817m2 = 81.7cm2（g）頂出缸的流量頂出行程q4 = a1 dv4 = 177

18、5;5.5 = 973.5 cm3/s = 58.4 l/min回程q5 = a2 dv5 = 81.7×12 = 980 cm3/s = 58.8 l/min頂出缸在頂出行程中的負(fù)載是變動(dòng)的，頂出開(kāi)始?jí)侯^離工件較大（負(fù)載為fd），以后很快減小，而頂出行程中的速度也是變化的，頂出開(kāi)始時(shí)速度由零逐漸增加到v4；由于這些原因，功率計(jì)算就較復(fù)雜，另外因頂出缸消耗功率在液壓機(jī)液壓系統(tǒng)中占的比例不大，所以此處不作計(jì)算。5 擬訂壓力機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖 （1）確定液壓系統(tǒng)方案液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)是在行程中壓力變化很大，所以在行程中不同階段保證達(dá)到規(guī)定的壓力是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中首先要考慮的。確定液壓機(jī)的液壓系

19、統(tǒng)方案時(shí)要重點(diǎn)考慮下列問(wèn)題：（a）快速行程方式液壓機(jī)液壓缸的尺寸較大，在快速下行時(shí)速度也較大，從工況圖看出，此時(shí)需要的流量較大（289.4 l/min），這樣大流量的油液如果由液壓泵供給；則泵的容量會(huì)很大。液壓機(jī)常采用的快速行程方式可以有許多種，本機(jī)采用自重快速下行方式。因?yàn)閴簷C(jī)的運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)方向在快速行程中是垂直向下，可以利用運(yùn)動(dòng)部件的重量快速下行；在壓力機(jī)的最上部設(shè)計(jì)一個(gè)充液筒（高位油箱），當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件快速下行時(shí)高壓泵的流量來(lái)不及補(bǔ)充液壓缸容積的增加，這時(shí)會(huì)形成負(fù)壓，上腔不足之油，可通過(guò)充液閥、充液筒吸取。高壓泵的流量供慢速壓制和回程之用。此方法的優(yōu)點(diǎn)為不需要輔助泵和能源，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；其缺點(diǎn)

20、為下行速度不易控制，吸油不充分將使升壓速度緩慢，改進(jìn)的方法是使充液閥通油斷面盡量加大，另外可在下腔排油路上串聯(lián)單向節(jié)流閥，利用節(jié)流造成背壓，以限制自重下行速度，提高升壓速度。由于本例的液壓機(jī)屬于小型壓機(jī)，下行速度的控制問(wèn)題不如大型壓機(jī)突出，所以本例采用的回路見(jiàn)圖1.4。圖1.4 液壓系統(tǒng)回路圖在主缸實(shí)現(xiàn)自重快速行程時(shí)，換向閥4切換到右邊位置工作（下行位置），同時(shí)電磁換向閥5斷電，控制油路k使液控單向閥3打開(kāi)，液壓缸下腔通過(guò)閥3快速排油，上腔從充液筒及液壓泵得到油液，實(shí)行滑塊快速空程下行。（b）減速方式液壓機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件在下行行程中快接近制件時(shí)，應(yīng)該由快速變換為較慢的壓制速度。減速方式主要有壓力順

21、序控制和行程控制兩種方式；壓力順序控制是利用運(yùn)動(dòng)部件接觸制件后負(fù)荷增加使系統(tǒng)壓力升高到一定值時(shí)自動(dòng)變換速度；某些工藝過(guò)程要求在運(yùn)動(dòng)部件接觸制件前就必須減速，本例壓制軸瓦工藝就有這個(gè)要求，這時(shí)適合選用行程減速方式。本系統(tǒng)擬選用機(jī)動(dòng)控制的伺服變量軸向柱塞泵（ccy型）作動(dòng)力源，液壓泵的輸出流量可由行程擋塊來(lái)控制，在快速下行時(shí)，液壓泵以全流量供油，當(dāng)轉(zhuǎn)換成工作行程（壓制）時(shí)，行程擋塊使液壓泵的流量減小，在最后20 mm內(nèi)擋塊使液壓泵流量減到零；當(dāng)液壓缸工作行程結(jié)束反向時(shí)，行程擋塊又使液壓泵的流里恢復(fù)到全流量。與液壓泵的流量相配合（協(xié)調(diào)），在液壓系統(tǒng)中，當(dāng)轉(zhuǎn)換為工作行程時(shí)，電氣擋塊碰到行程并關(guān)，發(fā)信號(hào)

22、使電磁換向閥5的電磁鐵3ya得電，控制油路k不能通至液控單向閥8，閥8關(guān)閉，此時(shí)單向順序閥2不允許滑塊等以自重下行。只能靠泵向液壓缸上腔供油強(qiáng)制下行，速度因而減慢（見(jiàn)圖1.4）。（c）壓制速度的調(diào)整制件的壓制工藝一般要提出一定壓制速度的要求，解決這一問(wèn)題的方很多，例如可以用壓力補(bǔ)償變量泵來(lái)實(shí)現(xiàn)按一定規(guī)律變化的壓制速度的要求。本例中采用機(jī)動(dòng)伺服變量泵，故仍利用行程擋塊（塊擋的形狀）來(lái)使液壓泵按一定規(guī)模變化以達(dá)到規(guī)定的壓制速度。（d）壓制壓力及保壓在壓制行程中不同階段的系統(tǒng)壓力決定于負(fù)載，為了保證安全，應(yīng)該限制液壓系統(tǒng)的最高壓力，本系統(tǒng)擬在變量泵的壓油口與主油路間并聯(lián)一只溢流閥作安全閥用。有時(shí)壓制

23、工藝要求液壓缸在壓制行程結(jié)束后保壓一定時(shí)間，保壓方法有停液壓泵保壓與開(kāi)液壓泵保壓兩種，本系統(tǒng)根據(jù)壓機(jī)的具體情況擬采用開(kāi)液壓泵保壓；此法的能量消耗較前一種大。但系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單。（e）泄壓換向方法液壓機(jī)在壓制行程完畢或進(jìn)入保壓狀態(tài)后，主液壓缸上腔壓力很高，此時(shí)由于主機(jī)彈性變形和油液受到壓縮，儲(chǔ)存了相當(dāng)大的能量。工作行程結(jié)束后反向行程開(kāi)始之前液壓缸上腔如何泄壓（控制泄壓速度）是必須考慮的問(wèn)題，實(shí)踐已證明，若泄壓過(guò)快，將引起劇烈的沖擊、振動(dòng)和驚人的聲音，甚至?xí)蛞簤簺_擊而使元件損壞。此問(wèn)題在大型液壓機(jī)中愈加重要。各種泄壓方法的原理是在活塞回程之前，當(dāng)液壓缸下腔油壓尚未升高時(shí)，先使上腔的高壓油接通油箱，以

24、一定速度使上腔高壓逐步降低。本例采用帶阻尼狀的電液動(dòng)換向閥，該閥中位機(jī)能是h型，控制換向速度，延長(zhǎng)換向時(shí)間，就可以使上腔高壓降低到一定值后才將下腔接通壓力油（見(jiàn)圖1.5）。此法最為簡(jiǎn)單，適合于小型壓機(jī)。（f）主缸與頂出缸的互鎖控制回路為保障頂出缸的安全，在主缸動(dòng)作時(shí)，必須保證頂出缸的活塞下行到最下位置。本例采用兩個(gè)換向閥適當(dāng)串聯(lián)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)兩缸的互鎖控制（見(jiàn)圖1.5）。從圖1.5中可見(jiàn)，只有在閥6處于右位工作時(shí)，即頂出缸活塞是下行狀態(tài)時(shí)壓力油才會(huì)通入換向閥4，主缸才能動(dòng)作。當(dāng)閥6處于左位工作，頂出缸為上行狀態(tài)時(shí)，只有壓力很低的回油通至閥4，主缸才不能動(dòng)作。液壓系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作見(jiàn)表1.2，液壓元件

25、規(guī)格明細(xì)表見(jiàn)表1.3。1.2 電磁鐵動(dòng)作循環(huán)表元件 動(dòng)作1ya2ya3ya4ya5ya主缸快速下行+主缸慢速下壓+ +主缸泄壓+-主缸回程+頂出缸頂出+頂出缸回程+原位卸荷表1.3 液壓元件明細(xì)表序 號(hào)名 稱(chēng)型 號(hào)1液控單向閥sv30p-30b2單向順序閥（平衡閥）dz10dp1-40by3液控單向閥sv20p-30b4電液換向閥weh25h20b106aet5電磁換向閥3we4a10b6電液換向閥weh25g20b106aet7順序閥dz10dp140b210m8溢流閥（安全閥）dbdh20p10b9軸向柱塞泵63ccy14-1b10主液壓缸自行設(shè)計(jì)11頂出液壓缸自行設(shè)計(jì)12壓力表y-100

26、13壓力表開(kāi)關(guān)kf-l8/20e （2）擬定液壓系統(tǒng)原理圖在以上分析的基礎(chǔ)上，擬定的液壓系統(tǒng)原理圖如圖1.5所示。圖1.5 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)的工作過(guò)程如下：液壓泵起動(dòng)后，電液換向閥4及6處于中位，液壓泵輸出油液經(jīng)背壓閥7再經(jīng)閥6的中位低壓卸荷，此時(shí)主缸處于最上端位置而頂出缸在最下端位置，電磁鐵2ya得電，換向閥6在右位工作，此時(shí)5ya得電，換向閥4也在右位工作，液壓泵輸出的壓力油進(jìn)入主缸上腔，此時(shí)3ya也得電，控制油路經(jīng)閥5通至液控單向閥3，使閥3打開(kāi)，主缸下腔的油能經(jīng)閥3很快排入油箱，主缸在自重作用下實(shí)現(xiàn)快速空程下行，由于活塞快速下行時(shí)液壓泵進(jìn)入主缸上腔的流量不足，上腔形成負(fù)壓，充液

27、筒中的油液經(jīng)充液閥（液控單向閥）1吸入主缸。當(dāng)電氣擋塊碰到行程開(kāi)關(guān)時(shí)3ya失電，控制油路斷開(kāi)，閥3關(guān)閉，此時(shí)單向順序閥（平衡閥）2使主缸下腔形成背壓，與移動(dòng)件的自重相平衡。自重快速下行結(jié)束。與此同時(shí)用行程擋塊使液壓泵的流量減小，主缸進(jìn)入慢速下壓行程，在此行程中可以用行程擋塊控制液壓泵的流量適應(yīng)壓制速度的要求。由壓力表刻度指示達(dá)到壓制行程的終點(diǎn)。行程過(guò)程結(jié)束后，可由手動(dòng)按鈕控制使5ya失電，4ya得電，換向閥4換向，由于閥2帶阻尼器，換向時(shí)間可以控制，而閥4的中位機(jī)能是h型，閥處于中位時(shí)使主缸上腔的高壓油泄壓，然后閥4再換為左位，此時(shí)壓力油經(jīng)閥2的單向閥進(jìn)入主缸下腔，由于下腔進(jìn)油路中的油液具有一

28、定壓力；故控制油路可以使閥1打開(kāi)，主缸上腔的油液大部分回到充液筒，一部分經(jīng)閥4排回油箱，此時(shí)主缸實(shí)現(xiàn)快速回程。充液筒油液充滿(mǎn)后，溢出的油液可經(jīng)油管引至油箱?；爻探Y(jié)束后，閥4換至中位，主缸靜止不動(dòng)。1ya得電，2ya失電，閥6換至左位，壓力油進(jìn)入頂出缸下腔，頂出缸頂出制件，然后1ya失電，2ya得電，閥6換至右位，頂出缸回程；回程結(jié)束后，2 ya失電，閥6換至中位，工作循環(huán)完成，系統(tǒng)回到原始狀態(tài)。6 選擇液壓元件 （1）液壓系統(tǒng)計(jì)算與選擇液壓元件（a）選擇液壓泵和確定電動(dòng)機(jī)功率 液壓泵的最高工作壓力就是液壓缸慢速下壓行程終了時(shí)的最大工作壓力pp = = = 24.6 mpa因?yàn)樾谐探K了時(shí)流量q0

29、，管路和閥均不產(chǎn)生壓力損失；而此時(shí)液壓缸排油腔的背壓已與運(yùn)動(dòng)部件的自重相平衡，所以背壓的影響也可不計(jì)。 液壓泵的最大流量qpk（q）max泄漏系數(shù)k = 1.11.3，此處取k = 1.1。由工況圖（圖1.3）知快速下降行程中q為最大（q = 289.41 l/min），但此時(shí)已采用充液筒充液方法來(lái)補(bǔ)充流量，所以不按此數(shù)值計(jì)算，而按回程時(shí)的流量計(jì)算。qmax = q3 = 59.9 l/minqp = 1.1q3 = 1.1×59.9 = 65.9 l/min 根據(jù)已算出的qp和pp，選軸向杜塞泵型號(hào)規(guī)格為63ccy14-1b，其額定壓力為32 mpa，滿(mǎn)足2560壓力儲(chǔ)備的要求。排

30、量為63m l/r，電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速為1500 r/min，故額定流量為：q = qn = = 94.5 l/min，額定流量比計(jì)算出的qp大，能滿(mǎn)足流量要求，此泵的容積效率v = 0.92。 電動(dòng)機(jī)功率 驅(qū)動(dòng)泵的電動(dòng)機(jī)的功率可以由工作循環(huán)中的最大功率來(lái)確定；由工況分析知，最大功率為5.76 kw，取泵的總效率為泵 = 0.85。則p = = = 6.78 kw選用功率為7.5 kw，額定轉(zhuǎn)速為1440 r/min的電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：y132m-4（y系列三相異步電動(dòng)機(jī)）。 （2）選擇液壓控制閥閥2、4、6、7通過(guò)的最大流量均等于qp，而閥1的允許通過(guò)流量為q。q = q1qp289.465

31、.9223.5 l/min，閥3的允許通過(guò)流量為q = q1 = 289.4 = 67.9 l/min閥8是安全閥，其通過(guò)流量也等于qp。以上各閥的工作壓力均取p32 mpa。本系統(tǒng)所選用的液壓元件見(jiàn)表1.4。表1.4 液壓機(jī)液壓元件型號(hào)規(guī)格明細(xì)表序號(hào)元件名稱(chēng)型 號(hào)規(guī) 格1液控單向閥sv30p-30b華德：31.5mpa，30通徑，流量400l/min2單向順序閥（平衡閥）dz10dp1-40by華德：10通徑，流量80l/min，控制壓力（25210）×105pa3液控單向閥sv20p-30b華德：31.5mpa，20通徑，流量400l/min4電液換向閥weh25h20b106a

32、et華德：28mpa，25通徑，流量1100l/min5電磁換向閥3we4a10b華德：21mpa，4通徑，流量25l/min6電液換向閥weh25g20b106aet華德：28mpa，25通徑，流量1100l/min7順序閥dz10dp140b210m華德：10通徑，流量80l/min，控制壓力（25210）×105pa8溢流閥（安全閥）dbdh20p10b華德：20通徑，流量250l/min，調(diào)壓范圍（2.540）mpa9軸向柱塞泵63ccy14-1b32mpa，排量63ml/r，1500r/min10主液壓缸自行設(shè)計(jì)11頂出液壓缸自行設(shè)計(jì)12壓力表y-100（0400）

33、5;105pa13壓力表開(kāi)關(guān)kf-l8/20e （3）選擇輔助元件（a）確定油箱容量由資料，中高壓系統(tǒng)（p>6.3 mpa）油箱容量v = （612）qp。本例取v = 8×qp = 8×94.5 = 756 l（qp用液壓泵的額定流量）.取油箱容量為800 l。充油筒容量v1 = （23）vg = 3×25 = 75（l）式中 vg主液壓缸的最大工作容積。在本例中，vg = a1smax = 804×31 = 24924cm3 25（l）（b）油管的計(jì)算和選擇如參考元件接口尺寸，可選油管內(nèi)徑d = 20mm。計(jì)算法確定：液壓泵至液壓缸上腔和下腔的

34、油管d = 取v = 4m/s，q = 65.9 l/mind = = 1.87 cm，選d = 20 mm.與參考元件接口尺寸所選的規(guī)格相同。充液筒至液壓缸的油管應(yīng)稍加大，可參考閥1的接口尺寸確定選d = 32 mm的油管，油管壁厚：。選用鋼管： = 83.25mpa，取n = 4， b = 333mpa（10鋼）。 = = = 3.84 mm，取 = 4 mm （4）選擇液壓油本系統(tǒng)是高壓系統(tǒng)，油液的泄漏是主要矛盾。為了減少泄漏應(yīng)選擇粘度較大的油，本系統(tǒng)選用68號(hào)抗磨液壓油。7 液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算（1）油路壓力的計(jì)算本系統(tǒng)是容積調(diào)速，系統(tǒng)在各運(yùn)動(dòng)階段的壓力由負(fù)載決定。本系統(tǒng)在開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)

35、說(shuō)明，運(yùn)動(dòng)部件在導(dǎo)軌上的摩擦和自重的影響均忽略不計(jì)（對(duì)實(shí)際計(jì)算產(chǎn)生的影響很?。?，因此要考慮的僅僅是閥和管路的壓力損失，而本系統(tǒng)對(duì)壓力的要求主要是工作行程終了時(shí)能達(dá)到的最大壓力值，由于此時(shí)速度已接近于零，閥門(mén)和管路的損失也接近于零，所以本例不詳細(xì)計(jì)算壓力損失值。（2）確定安全閥、平衡閥和順序閥的調(diào)整壓力安全閥調(diào)整壓力ps = 1.1p泵 = 1.1×25×106 = 27.5 mpa平衡閥調(diào)整壓力px = = = 1.59 mpa順序閥7的調(diào)整壓力：該閥的作用是使液壓泵在卸荷時(shí)泵的出口油壓不致降為零，出口油壓應(yīng)滿(mǎn)足液控單向閥和電液換向閥所需控制油壓的要求。由資料查的sv10型

36、液控單向閥的控制壓力5×105 pa，另外weh10型電液換向閥所需的控制油壓不得低于10×105 pa，故取順序閥的調(diào)整壓力為（1012）×105 pa。（3）驗(yàn)算電機(jī)功率由工況圖知主缸在快速起動(dòng)階段中s = 2.9 mm處功率為最大，pmax = 5.76 kw在pmax時(shí)液壓泵的流量較小，管路和閥的損失不大。在選擇電機(jī)時(shí)也已考慮功率留有一定量的儲(chǔ)備，所以電機(jī)功率不必再進(jìn)行驗(yàn)算，此處對(duì)液壓泵卸荷狀態(tài)下的功率再作一下計(jì)算，此時(shí)卸荷壓力p卸等于閥7的調(diào)整壓力p卸18×105 paq泵取泵的額定流量qp = 94.5 l/min。p卸 = p卸qp = （18×105×94.5）/60×10-3 = 2835w = 2.835 kw將液壓機(jī)在工作循環(huán)中的功率進(jìn)行比較后得知主缸快速回程起動(dòng)階段的功率為最大，所以用這個(gè)功率來(lái)計(jì)算電機(jī)功率是合理的。（4）繪制正式液壓系統(tǒng)圖通過(guò)上述驗(yàn)算表明；所擬定的液壓系統(tǒng)原理圖是可行的，可以以此原理圖為基礎(chǔ)經(jīng)修改完善后，繪制出正式的液壓系統(tǒng)原理圖。繪制時(shí)注意下列幾點(diǎn)：（l）液壓元件職能符號(hào)按國(guó)家標(biāo)