油壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書題 目：油壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院：機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化1401班 學(xué) 號(hào)：2014212010102學(xué)生姓名： 謝增亮 指導(dǎo)教師姓名： 陳愛紅 指導(dǎo)教師職稱： 副教授 2016 年 5 月 30日油壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化1401班：謝增亮指導(dǎo)教師：陳愛紅摘要:本設(shè)計(jì)任務(wù)為四柱式油壓機(jī)，主機(jī)最大工作負(fù)載設(shè)計(jì)為1960KN。主機(jī)主要由上梁、導(dǎo)柱、工作臺(tái)、移動(dòng)橫梁、主缸、頂出缸等組成。本文介紹了液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。通過具體的參數(shù)計(jì)算及工作情況況分析，制定出總體的設(shè)計(jì)方案。然后，擬定液壓系統(tǒng)原理圖。為了解決主缸快進(jìn)時(shí)供油不足的

2、問題，主機(jī)頂部設(shè)置補(bǔ)油油箱進(jìn)行補(bǔ)油。主缸的速度換接與安全行程限制通過壓力繼電器來控制；為了防止產(chǎn)生液壓沖擊，系統(tǒng)中設(shè)有泄壓回路，確保設(shè)備安全穩(wěn)定的工作為了保證工件的加工質(zhì)量，液壓系統(tǒng)中設(shè)置了保壓回路，通過保壓使工件穩(wěn)定的成型。最后，本文對(duì)液壓站進(jìn)行了總體布局設(shè)計(jì)，對(duì)重要液壓元件進(jìn)行了外形、結(jié)構(gòu)、工藝設(shè)計(jì)，進(jìn)行了比較簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)。通過液壓系統(tǒng)的壓力損失和油溫溫升的驗(yàn)算，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以滿足油壓機(jī)順序循環(huán)的工作要求，能夠?qū)崿F(xiàn)塑性材料沖壓、冷擠、彎曲等成型加工工藝。關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)；油壓機(jī)；畢業(yè)設(shè)計(jì)Hydraulic system design of hydraulic pressABSTRACT:

3、This Paper design for the medium frame of hydraulic machines, the mainframes largest work load design for 1960KN. Mainframe mainly by the beam、guided、Worktable、Mobile beams、Master cylinder、Cylinder head out of components .This Paper focuses on the hydraulic system design. Through specific parameters

4、 and hydraulic mechanic situation analyzes ,formulation of a master control program. By contrast, developed hydraulic control system diagram .Hydraulic systems use cartridge valve integrated control system, integrated cartridge valve control system has good sealing, flow capacity, small pressure cha

5、racteristics etc. To solve the master cylinder express entered the shortage of oil supply in the top of the mainframe installed oil tank. Master cylinder for the speed of access restrictions and security through the trip exchanging to control switches. To Prevent hydraulic shocks, pressure relief sy

6、stem with a loop to ensure that this equipment can be a safe and stable work. In addition, the paper hydraulic station on the overall layout of the key components of the hydraulic structure、shape、Technique for a specific design. By the loss of hydraulic system pressure and temperature checked. Hydra

7、ulic system is designed to meet the hydraulic action sequence and cycle requirements can be achieved by forging plastic materials, stamping, cold extrusion, straightening, bending, and other molding processes.Keywords :Hydraulic System；Hydraulic Pressure machine ；Graduation design目錄1概論.11.1液壓傳動(dòng)的發(fā)展概況

8、.11.2液壓傳動(dòng)在機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用.11.3液壓系統(tǒng)的基本組成.22油壓機(jī)概論.22.1油壓機(jī)的簡(jiǎn)介.22.2小型油壓機(jī)的基本結(jié)構(gòu).22.3工作原理及基本組成.32.4特點(diǎn).43工況分析.44液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算.44.1明確液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求.44.2進(jìn)行主液壓缸工況分析.44.3繪制液壓系統(tǒng)負(fù)載圖和速度圖.54.4液壓缸主要參數(shù)的確定.64.5進(jìn)行頂出缸工況分析.75液壓系統(tǒng)圖.85.1液壓系統(tǒng)原理圖.95.2工作原理圖的簡(jiǎn)要分析.96液壓元件的選擇.106.1液壓泵的選擇.116.2液壓泵規(guī)格的選擇.116.3閥類元件及輔助元件.116.4油管.127油壓機(jī)系統(tǒng)的性能的運(yùn)算.127.1進(jìn)油

9、壓力損失驗(yàn)算.127.2回油壓力損失驗(yàn)算.137.3快進(jìn)快退時(shí)壓力損失.137.4液壓系統(tǒng)的溫升計(jì)算.148液壓油箱的設(shè)計(jì).148.1油箱有效容積的確定.148.2液壓油箱的外形尺寸設(shè)計(jì).148.3液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).169液壓站布局設(shè)計(jì).169.1液壓站設(shè)計(jì)需要考慮的問題.169.2液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).1710結(jié)論.17參考文獻(xiàn).18致謝.191 概論1.1液壓傳動(dòng)的發(fā)展概況液壓技術(shù)在工業(yè)中推廣應(yīng)用應(yīng)該說是20世紀(jì)中葉以后的事，時(shí)間還不很長(zhǎng)。因?yàn)橐褂迷途氈破穪碜鳛閭鲃?dòng)工作介質(zhì)，近代液壓傳動(dòng)是由19世紀(jì)崛起并繁榮發(fā)展的石油工業(yè)來推動(dòng)起來的。最早實(shí)踐成功的液壓傳動(dòng)裝置是艦艇上的炮塔轉(zhuǎn)位器。二戰(zhàn)

10、期間，在一些功率較大，反應(yīng)快速，動(dòng)作準(zhǔn)確的液壓傳動(dòng)與控制裝置應(yīng)用在兵器上，極大的提高了兵器的性能，極大的促進(jìn)了當(dāng)代的液壓技術(shù)的快速發(fā)展。二戰(zhàn)結(jié)束后，液壓技術(shù)很快轉(zhuǎn)向民用領(lǐng)域，并且由于液壓行業(yè)各種標(biāo)準(zhǔn)的不斷制定和完善，各種元件的標(biāo)準(zhǔn)化，集約化，系列化在機(jī)械制造，機(jī)械工程，機(jī)械電子，農(nóng)業(yè)機(jī)械工程，仿真加工，汽車制造等等行業(yè)中推廣開來。20世紀(jì)60年代后，隨著核子能技術(shù)，空間應(yīng)用技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展再一次將液壓技術(shù)向前推進(jìn)，這樣使它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面都得到了應(yīng)用。 中國(guó)的液壓工業(yè)于20世紀(jì)50年代開始，液壓元件最早開始應(yīng)用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備中。在20世紀(jì)60年代起，從國(guó)外引進(jìn)一些液壓元件的技術(shù)，開

11、始自行設(shè)計(jì)液壓產(chǎn)品以來，液壓技術(shù)已滲透到各個(gè)工業(yè)部門，成為促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的中堅(jiān)力量。在機(jī)床制造、農(nóng)業(yè)工程機(jī)械、機(jī)械冶金、汽車和船舶制造、航空以及軍工等工業(yè)中廣泛使用。當(dāng)前的液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、低能耗、長(zhǎng)壽命、高度集成化等方向發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)以來，新型高科技元件的應(yīng)用、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD、計(jì)算機(jī)仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)、微型計(jì)算機(jī)控制等技術(shù)的發(fā)展，為液壓技術(shù)發(fā)展提供了廣泛舞臺(tái)。現(xiàn)在，為了保證和最新技術(shù)的發(fā)展保持一致，液壓技術(shù)必須不斷創(chuàng)新，不斷地提高，不斷發(fā)展，通過改進(jìn)元件和系統(tǒng)的性能，滿足日益變化的市場(chǎng)需求，才能在未來占有一席之地。液壓技術(shù)的持續(xù)發(fā)展體現(xiàn)在下面的特征： 1)

12、提高元件性能，創(chuàng)制新型元件，不斷小型化和微型化2)高度的組合化，集成化和模塊化 3)和微電子技術(shù)現(xiàn)結(jié)合，走向智能化 4)研發(fā)特殊傳動(dòng)介質(zhì)，推動(dòng)工作介質(zhì)多元化1.2液壓傳動(dòng)在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用機(jī)床工業(yè)磨床、銑床、刨床、拉床、壓力機(jī)、自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等工程機(jī)械挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)等汽車工業(yè)自卸式汽車、平板車、高空作業(yè)車等農(nóng)業(yè)機(jī)械聯(lián)合收割機(jī)的控制系統(tǒng)、拖拉機(jī)的懸掛裝置等輕工機(jī)械打包機(jī)、注塑機(jī)、校直機(jī)、橡膠硫化機(jī)、造紙機(jī)等冶金機(jī)械電爐控制系統(tǒng)、軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)等起重運(yùn)輸機(jī)械起重機(jī)、叉車、裝卸機(jī)械、液壓千斤頂?shù)鹊V山機(jī)械開采機(jī)、提升機(jī)、液壓支架等建筑機(jī)械打樁機(jī)、平地機(jī)等船舶港口機(jī)械起貨

13、機(jī)、錨機(jī)、舵機(jī)等鑄造機(jī)械砂型壓實(shí)機(jī)、加料機(jī)、壓鑄機(jī)等1.3 液壓系統(tǒng)的基本組成 1）能源裝置液壓泵 把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能的裝置。它給液壓系統(tǒng)提供壓力油。2）執(zhí)行元件液壓缸和液壓馬達(dá) 大油液的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的元件。液壓缸作直線運(yùn)動(dòng)，液壓馬達(dá)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。3）控制元件各種液壓閥。對(duì)系統(tǒng)中油液壓力，流量或者油液流動(dòng)方向進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)的元件。根據(jù)控制和調(diào)節(jié)功能的不同，液壓閥可分為流量控制閥、壓力控制閥和方向控制閥。4）輔助元件上述三部分以外的元件。包括油箱、油管、蓄能器、過濾器、管接頭、壓力開關(guān)等等。通過把這些元件跟系統(tǒng)聯(lián)接在一起，用來實(shí)現(xiàn)各種工作的循環(huán)。5）工作介質(zhì)液壓油。絕大多數(shù)液壓油采用礦物油

14、，成本較低，系統(tǒng)用它來傳遞能量。2 油壓機(jī)概論 2.1油壓機(jī)簡(jiǎn)介油壓機(jī)是一種通過液壓泵作為動(dòng)力源，用液壓油做為工作介質(zhì)，依靠于液壓泵的作用推力將液壓油通過液壓油管進(jìn)入油缸和活塞 ，然后油缸和活塞通過互相配合的密封件，由于工作位置的密封都是不同的，但都起到密封的作用，以至于液壓油不能泄露出去。最后通過單向閥使液壓油在油箱循環(huán)使油缸和活塞循環(huán)做功進(jìn)而完成一定的機(jī)械動(dòng)作來作為生產(chǎn)力的一種機(jī)械。油壓機(jī)由機(jī)械主機(jī)及控制機(jī)構(gòu)兩大部分組成。油壓機(jī)主機(jī)部分包括機(jī)身、主缸、頂出缸等。動(dòng)力機(jī)構(gòu)通常由油箱、液壓泵、電動(dòng)機(jī)及各種閥類組成。動(dòng)力機(jī)構(gòu)通過在電氣裝置的集中控制下，由液壓泵和液壓缸及各種液壓閥實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，

15、調(diào)節(jié)和傳輸，用以完成各種各樣的工藝動(dòng)作循環(huán)。2.2小型油壓機(jī)的基本結(jié)構(gòu)小型油壓機(jī)機(jī)身屬于四立柱機(jī)身。機(jī)身由上橫梁、下橫梁和四根立柱組成。油壓機(jī)的各個(gè)部件都統(tǒng)一安裝在機(jī)身上，在下橫梁的中間孔安裝頂出缸，在上橫梁的中間孔安裝工作缸，并且在工作臺(tái)臺(tái)面上開有T型槽，用它來安裝壓制模具?；顒?dòng)橫梁的四個(gè)角上的孔套裝在四立柱上方和工作缸活塞相連接，由于其帶動(dòng)橫梁上下運(yùn)動(dòng)。機(jī)身在油壓機(jī)工作中承受全部的工作載荷。 工作缸采用活塞式單出桿雙作用缸，當(dāng)液壓油進(jìn)入工作缸上腔且活塞帶動(dòng)橫梁向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，其速度較慢，壓力較大，當(dāng)壓力油進(jìn)入工作缸下腔且活塞向上運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)速度較快，壓力較小，一般情況下符合慢速壓制、快速回程的

16、液壓工藝要求?；顒?dòng)橫梁是立柱式液壓機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件，位于油壓機(jī)機(jī)身的中間，中間圓孔和上橫梁的工作活塞桿連接，四角孔在工作活塞的帶動(dòng)下，靠立柱導(dǎo)向作上下的運(yùn)動(dòng)，活動(dòng)橫梁的底面也開有T型槽，用來安裝模具。 在機(jī)身下部設(shè)有頂出缸，通過頂桿可以將成型后的塑件頂出。油壓機(jī)的動(dòng)力部分是高壓泵，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗?，向液壓機(jī)的工作缸和頂出缸提供高壓液體。如下圖所示 圖1 油壓機(jī)簡(jiǎn)圖2.3工作原理及基本組成液壓傳動(dòng)是利用流體作為工作介質(zhì)對(duì)能量進(jìn)行傳遞動(dòng)力和進(jìn)行控制的一種傳動(dòng)形式。液壓泵：將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能的轉(zhuǎn)化裝置。液壓缸：將液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。控制閥：控制液壓油的流量，方向，壓力，液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作順序等及保

17、護(hù)液壓回路。對(duì)系統(tǒng)中油液壓力，流量或者油液流動(dòng)方向進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)的元件。根據(jù)控制和調(diào)節(jié)功能的不同，液壓閥可分為流量控制閥、壓力控制閥和方向控制閥。例如單向閥，換向閥，溢流閥，開停閥，順序閥，節(jié)流閥，調(diào)速閥等等輔助元件：1、油箱2、油管和油管接頭 3、壓力表4、濾油器5、密封元件等2.4 特點(diǎn)1、油壓機(jī)活動(dòng)橫梁的下行程速度主要取決于液壓泵的供液油量，而與制造過程中的鍛件變形阻力無密切關(guān)系。如果泵的供液量為常量，則油壓機(jī)的工作速度為定值。2、泵的供油壓力與所消耗的功率，被加工工件的變形阻力都有著密切關(guān)系，工作過程中工作變形阻力大，那么液壓泵的供液壓力和所消耗的功率也大，反之亦然。3、能夠利用活動(dòng)橫

18、梁行程速度的恒定性和液壓泵供液壓力不斷變化的一些特點(diǎn)，作為操縱分配器的信號(hào)，進(jìn)一步來實(shí)現(xiàn)油壓機(jī)的自動(dòng)工作。3進(jìn)行工況分析液壓缸的負(fù)載主要包括：工作負(fù)載、慣性負(fù)載、重力負(fù)載、摩擦負(fù)載、密封負(fù)載和背壓負(fù)載等。本次設(shè)計(jì)題目是小型油壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在這次液壓系統(tǒng)中液壓缸的主要負(fù)載有：1.移動(dòng)部件的自重，2.壓制時(shí)的負(fù)載，3.快速回程時(shí)的負(fù)載。一般情況下的油壓機(jī)多采用四立柱式結(jié)構(gòu)。4液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算按要求設(shè)計(jì)一小型油壓機(jī)液壓系統(tǒng)，其主要工作循環(huán)為：快速下降壓制保壓快速退回原位停止。題目主要性能參數(shù)為：1)最大壓制力：200×9.8KN，最大行程：800mm，壓制速度：6.8mm/s。2)油

19、液最大壓力：21MPa3)最大回程力：40×9.8KN，回程速度：52mm/s。4)最大頂出力：30×9.8KN，行程：250mm，速度：65mm/s。5)退回力：15×9.8KN，退回速度：138mm/s。6)工作臺(tái)面距地面高度：650mm。7)活動(dòng)橫梁下平面距工作臺(tái)面最大距離：1250mm。8)頂出活塞上平面距工作臺(tái)面最大距離：445mm。9)工作臺(tái)有效面積：（前后×左右）：1160×1260mm。10)活動(dòng)橫梁空載下行最大速度：80mm/s。4.1明確液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求對(duì)油壓機(jī)液壓系統(tǒng)的基本要求是：1）為完成一般的壓制成型，要求主缸驅(qū)動(dòng)滑

20、塊實(shí)現(xiàn)“快速下降壓制保壓快速回退原位停止”的工作循環(huán)，頂出缸完快速頂出快速退回的工作要求。2）液壓系統(tǒng)功率大，空行程和加壓行程的速度差異大，因此要求功率設(shè)計(jì)合理。3）油壓機(jī)為高壓大流量系統(tǒng)，對(duì)工作平穩(wěn)性和安全性要求高。4.2 進(jìn)行主液壓缸工況分析4.2.1工作負(fù)載工件的壓制抗力即為工作負(fù)載：Fw=1960KN4.2.2 摩擦負(fù)載靜摩擦阻力： =0.2x40=8kN動(dòng)摩擦阻力： =0.1X40=4kN34.2.3 慣性負(fù)載34.3 繪制液壓系統(tǒng)負(fù)載圖和速度圖負(fù)載圖和速度圖繪制如圖4-1與4-2所示圖2 負(fù)載圖 圖3 速度圖4.4液壓缸主要參數(shù)的確定4.4.1確定液壓泵的最大工作壓力由已知條件，取

21、液壓系統(tǒng)壓力為21Mpa。4.4.2計(jì)算液壓缸內(nèi)徑和活塞桿直徑預(yù)選液壓缸的設(shè)計(jì)壓力P1=21Mpa。將液壓缸主工作腔為無桿腔，考慮到液壓缸在下行時(shí)，滑塊自重所采用得液壓平衡方式，繼而可計(jì)算出液壓缸無桿腔的有效面積：液壓缸內(nèi)徑D=0.353=353mm按照GB/T2348-1993，將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)值D=360mm=36cm根據(jù)快速下行和快速上升速度比來確定活塞桿的直徑d:由于 1故活塞桿直徑d=0.58D=0.58*450=208 取標(biāo)準(zhǔn)值d=200mm=20cm由此求得液壓缸的實(shí)際有效工作面積則：無桿腔實(shí)際有效面積：A1 =1017cm2有桿腔實(shí)際有效面積：A2 =703cm24.4.

22、3計(jì)算在各工作階段液壓缸所需的流量快進(jìn)：Q=81017=8136cm3/s=488L/min工進(jìn)：Q= =0.681017=692cm3/s =41.5L/min快退：Q= =5.2703=3655 cm3/s =219L/min液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力和流量計(jì)算： 表2 液壓缸在不同階段的壓力流量工作階段負(fù)載F工作腔壓力MPa輸入流量L/min啟動(dòng)80000.079-加速41330.041-快進(jìn)40000.039488工進(jìn)196400019.341.5保壓快退196400039600019.35.641.5219按以上數(shù)據(jù)可繪制液壓缸的工況圖如圖4所示。圖4液壓缸工況圖4.5 進(jìn)行頂出

23、缸工況分析4.5.1頂出缸速度循環(huán)圖按所給題目，油壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中頂出缸活塞的行程時(shí)250mm，進(jìn)而得到頂出缸的速度循環(huán)圖如下圖5 速度圖4.5.2頂出缸負(fù)載分析主缸回程停止后，頂出缸的下腔進(jìn)油，活塞上行，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生慣性負(fù)載、靜摩擦力負(fù)載、動(dòng)摩擦力負(fù)載等。因?yàn)轫敵龈坠ぷ鲿r(shí)的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于主缸的工況壓力，且質(zhì)量也比主缸滑塊小很多，慣性負(fù)載也很小，故計(jì)算可以忽略；同樣摩擦負(fù)載與頂出力相比較也很小，也可忽略不計(jì)；工件頂出時(shí)的工作負(fù)載比較大，計(jì)算頂出缸的最大工作負(fù)載時(shí)也可近似等于頂出力。所以頂出缸各階段負(fù)載循環(huán)圖6 頂出缸負(fù)載圖5 液壓系統(tǒng)圖5.1 液壓系統(tǒng)原理圖綜上分析可得小型液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理如圖

24、5-1所示。圖7液壓系統(tǒng)原理圖1-油箱 2-過濾器 3-變量泵4-節(jié)流閥5-溢流閥 6三位四通電磁換向閥7-二位三通電磁換向閥8-液控單向閥 9-調(diào)速閥 10-繼電器11-三位四通電磁換向閥12-液壓缸 13-液壓缸14-二位二通電磁換向閥52 工作原理圖的簡(jiǎn)要分析對(duì)工作原理圖的簡(jiǎn)要分析如下：1）快速下行當(dāng)電磁鐵1YA通電后，上缸換向閥6左位接入系統(tǒng)，二位二通右位接入系統(tǒng)，同時(shí)3YA通電，液控單向閥8被打開。系統(tǒng)主油路為：進(jìn)油路：液壓泵上缸換向閥6左位上液壓缸12上腔 液壓泵二位二通換向閥補(bǔ)油箱上液壓缸12上腔回油路：上液壓缸12下腔液控單向閥8上缸換向閥6左位油箱2）壓制當(dāng)上滑塊下行到接觸工

25、件后，因受阻力而減速，液控單向閥8關(guān)閉，回油路經(jīng)調(diào)速閥9回油箱，實(shí)現(xiàn)壓制過程。3）保壓當(dāng)上液壓缸上腔壓力升高，液壓泵卸荷，實(shí)現(xiàn)保壓。4）釋壓當(dāng)液壓系統(tǒng)在保壓過程中，因?yàn)闄C(jī)械部分的彈性變形和油液的壓縮性，進(jìn)而儲(chǔ)存了相當(dāng)多的能量，如果立即換向，一定會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊。因而對(duì)容量大的液壓缸和高壓系統(tǒng)，應(yīng)在保壓與換向之間采取釋壓措施。5）快速退回在保壓延時(shí)結(jié)束以后，電磁鐵2YA通電，上缸換向閥右的位接入系統(tǒng)，其主油路為:進(jìn)油路：液壓泵上缸換向閥6右位液控單向閥8上液壓缸12下腔回油路：上液壓缸12上腔上缸換向閥6右位油箱6）原位停止電磁鐵2YA斷電，上缸換向閥位于中位，同時(shí)壓力繼電器動(dòng)作。7）頂出缸快進(jìn)下

26、缸換向閥14左位接入系統(tǒng)，5YA通電，液壓缸下缸系統(tǒng)主油路為：進(jìn)油路：液壓泵下缸換向閥14右位下液壓缸13下腔回油路：下液壓缸13上腔下缸換向閥14右位油箱8）頂出缸快退電磁鐵4YA通電，下缸換向閥左位接入，實(shí)現(xiàn)頂出缸退回動(dòng)作。9）卸荷表2 液壓缸工作循環(huán)圖符號(hào)工作循環(huán)1YA2YA3YA4YA5YA6YA繼電器快進(jìn)+-+-工進(jìn)+-保壓-釋壓-+-快退-+-停止-+頂出缸快進(jìn)-+-頂出缸快退-+-卸荷-6 液壓元件的選擇6.1液壓泵的選擇6.1.1泵工作壓力確定由題目可知，本油壓機(jī)執(zhí)行部件的最大工作壓力P1=21MPa ，這時(shí)液壓缸的輸入流量極小，并且進(jìn)油路元件也比較少，所以液壓泵到液壓缸的進(jìn)油

27、壓力損失取為=0.5MPa 。所以泵的最高工作壓力=21.5MPa 。該壓力系統(tǒng)屬于靜壓力系統(tǒng)，故液壓系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動(dòng)壓力可能會(huì)超過靜壓力。此外，為了延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)必須有一定的壓力儲(chǔ)備量，并確保泵的壽命，因此在選取泵的額定工作壓力p1時(shí)，應(yīng)滿足p1>(1.25-1.6)P2,取P2=1.25即 6.1.2液壓泵最大流量計(jì)算液壓泵的最大供油量 按液壓缸最大輸入流量（488L/min）計(jì)算，取泄漏系數(shù)K=1.1,則=536L/min。6.2 液壓泵規(guī)格選擇根據(jù)額定壓力，選取CY系列軸向液壓泵，額定排量為300mm/r，額定轉(zhuǎn)速為1500r/min，額定壓力為

28、31.5Mpa,容積效率92%。6.2.1泵的流量驗(yàn)算：由液壓泵的基本參數(shù)可知泵每分鐘排量q=300ml/r×1500r/min=450L/min，而泵實(shí)際所需的最大流量=536L/min，油壓機(jī)出現(xiàn)供油不足，快進(jìn)無法實(shí)現(xiàn)。為了滿足油壓機(jī)的正?？爝M(jìn)，必須在液壓系統(tǒng)中設(shè)置補(bǔ)油油箱6.2.2電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)額定功率的確定，應(yīng)依據(jù)消耗功率最大的工況。比較主缸、頂出缸各工況所需要的功率，由實(shí)際情況可知主缸工進(jìn)時(shí)的功率最大，故應(yīng)根據(jù)此功率進(jìn)行校合。由于液壓缸在工進(jìn)的時(shí)候輸入功率是最大的，這時(shí)液壓缸的工作壓力為19.3MPa，按照J(rèn)B/T9616-1999，選取Y180-4型電動(dòng)機(jī)，其額定功率

29、P=22KW ，滿載轉(zhuǎn)速n=1470r/min。6.3 液壓閥類元件及輔助元件按照液壓閥類元件及輔助元件在油路的最大工作壓力和通過液壓元件的最大實(shí)際流量。故可選出這些液壓元件的型號(hào)及規(guī)格，結(jié)果見表四。 表3 液壓元件的型號(hào)及規(guī)格序號(hào)元件名稱額定壓力/MPa排量L/min型號(hào)及規(guī)格1變量泵31.5300CY系列2三位四通換向閥3210034DO-B10H-T3調(diào)速閥32160FBG-3-125-10 4液控單向閥0.1580YAF3-EO10B 5二位二通換向閥324022EF3-E10B 6過濾器-52.8XU-B32X100 7油箱- 8壓力繼電器25-HED1kA/10 9二位三通換向閥2

30、540LD74A-23 10三位四通換向閥3210034DO-B10H-T6.4 油管在液壓傳動(dòng)的裝置中，經(jīng)常用到的液壓油管有鋼管、尼龍管、銅管和塑料管等。由于工作過程中鋼管承受的壓力較高，且彎曲半徑不能太小，故彎制的時(shí)候較困難。對(duì)于高壓系統(tǒng)液壓油管一般選澤無縫鋼管；紫銅管承受的工作壓力一般在6.310MPa。紫銅管加熱軟化后可以進(jìn)行彎曲，比鋼管容易彎制，價(jià)格昂貴，抗振性比較弱。尼龍管主要用于低壓系統(tǒng)；塑料管承受的工作壓力比較小，一般用于液壓系統(tǒng)的回油路中。高壓膠管是通過制作鋼絲編制體為骨架，可用于較高的油路中。通過油壓機(jī)主缸工作壓力的計(jì)算可知，主缸的最大工作壓力約為19.3MPa,由公式2按

31、推薦取油液在液壓油管的流速v=4m/s,按公式算的與液壓缸無桿腔及有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為這兩根油管都按GB/T23512005外徑分別為40mm和32mm的冷拔無縫鋼管。 7 液壓系統(tǒng)性能的運(yùn)算7.1 進(jìn)油路壓力損失驗(yàn)算由于在整個(gè)液壓循環(huán)工作過程中，最大的壓力損失為工進(jìn)時(shí)，故只要校核工進(jìn)時(shí)的壓力損失是否滿足要求，則其余情況下的壓力損失九都滿足使用要求，故工進(jìn)時(shí)的壓力損失為式中工進(jìn)時(shí)的總的壓力損失之和1工進(jìn)時(shí)的沿程壓力損失之和2工進(jìn)時(shí)的閥的局部損失之和設(shè)該液壓系統(tǒng)的進(jìn)回油管的長(zhǎng)度為8m，油管的內(nèi)徑選，選用L-HL32號(hào)液壓油，其油溫在時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度,密度為油壓機(jī)工進(jìn)時(shí)運(yùn)動(dòng)部件的最大速度是0.0

32、068m/s，最大流量41.5L/min,故液壓油在油管中的流速為：2管道流動(dòng)雷諾數(shù)2R1<2000,所以油液在管道內(nèi)得流動(dòng)應(yīng)為層流，故沿程系數(shù)&1=75/R1=0.926，設(shè)進(jìn)油管長(zhǎng)度是8m,計(jì)算沿程壓力損失：2閥的壓力損失,那么進(jìn)油路總的壓力損失7.2回油路壓力損失驗(yàn)算有桿腔實(shí)際有效面積：=703工進(jìn)時(shí)回油管的最大流量回油管中液壓油的流速2管道流動(dòng)雷諾數(shù)R1<2000,所以油液在管道內(nèi)得流動(dòng)應(yīng)為層流，沿程系數(shù)&1=75/R1=1.73，設(shè)進(jìn)油管長(zhǎng)度為8m,沿程壓力損失：2閥的壓力損失調(diào)速閥的壓力損失那么進(jìn)油路總的壓力損失兩個(gè)回路的壓力損失都小于1.5Mpa，故壓

33、力損失符合要求。7.3 快進(jìn)、快退時(shí)的壓力損失主缸快進(jìn)的時(shí)候由于供油不足，泵口的壓力很小；快退時(shí)的負(fù)載與工進(jìn)時(shí)的負(fù)載相比要小的多，這樣回油路的壓力損失比工進(jìn)時(shí)要小，并且液壓泵的出口壓力也比工進(jìn)時(shí)小，所以舍去具體驗(yàn)算過程。7.4液壓系統(tǒng)的溫升計(jì)算對(duì)油壓機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)溫升驗(yàn)算，故只要驗(yàn)算發(fā)熱量最大的那個(gè)工況就可行。液壓缸各個(gè)工況輸入功率P，由前面計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率時(shí)已經(jīng)得出，所以現(xiàn)在只要計(jì)算液壓缸工進(jìn)時(shí)的輸出功率輸出P主缸工進(jìn)時(shí)輸入、輸出功率分別為：輸入P=22kw輸出3工進(jìn)時(shí)系統(tǒng)發(fā)熱功率 =22-13.5=5.5kw通過計(jì)算可知，主缸的最大發(fā)熱功率為8.5kw油箱的散熱面積公式為將=8.5kw，A=9.

34、4m2可得3代入公式查資料可知，允許的最高油溫T，對(duì)于工程機(jī)械T=6580。通過溫升驗(yàn)算可知，系統(tǒng)溫升在許可油溫范圍內(nèi)，滿足要求。8 液壓油箱的設(shè)計(jì)液壓油箱主要作用是存放液壓油和分離液壓油中的空氣與雜質(zhì)，同時(shí)還可以起到散熱的作用。8.1 油箱有效容積的確定液壓油箱根據(jù)系統(tǒng)壓力的不同，有效容積的確定也不一樣。為了避免液壓油從油箱中溢出，故油箱中的液壓油油位不能很高，一般不應(yīng)該超過液壓油箱高度的80%。低壓、中壓、高壓系統(tǒng)油箱的有效容積V確定算法如下：低壓系統(tǒng)(P2.5MPa)：V=(24)Pq中壓系統(tǒng)(P6.3MPa)：V=(57)Pq中高壓或高壓系統(tǒng)(P6.3MPa)：V=(612)Pq式中：

35、V液壓油箱有效容積；Pq液壓泵額定流量。油壓機(jī)屬于高壓系統(tǒng)，油箱的有效容積可由公式求出，即：3按JB/T 79381999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值V2000L 8.2 液壓油箱的外形尺寸設(shè)計(jì)當(dāng)液壓油箱的有效面積確定之后，需設(shè)計(jì)液壓油箱的整個(gè)外形尺寸，一般情況下設(shè)計(jì)尺寸比（長(zhǎng)：寬：高）為1：1：11：2：3。但是，在安裝位置不受限制時(shí)，為了提高冷卻的效率，可以適當(dāng)將液壓油箱的容量以適量增大，這次設(shè)計(jì)中的油箱選擇為長(zhǎng)為1.5m,寬為1.2m，高為1.2m。8.3 液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般的開式油箱是用鋼板焊接而成的。油箱的形狀一般是正方形或者長(zhǎng)方形，為了便于清洗油箱的內(nèi)壁及箱內(nèi)濾油器，油箱蓋板一般設(shè)計(jì)成可拆裝

36、的。考慮油箱設(shè)計(jì)時(shí)主要是這幾點(diǎn)要求：1）壁板：壁板厚度一般是34mm；大容量的油箱一般取46mm。本設(shè)計(jì)中取油箱的壁厚為6mm。2）底板和底腳：底板應(yīng)比側(cè)板厚一些，且底板應(yīng)有適當(dāng)傾斜以便于排凈存油和清洗，液壓油箱的油塞安放在最低處且底部應(yīng)做成傾斜式箱底。油箱的底部必須設(shè)有底腳，且一般高度為150200mm，這樣有利于通風(fēng)散熱且有利于排出箱內(nèi)油液。一般來說采用型鋼來加工底腳。本設(shè)計(jì)中用的是槽鋼加工的。3）頂板：頂板一般取得厚一些，為610mm，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)把液壓泵、液壓閥和電動(dòng)機(jī)安裝在油箱頂部上時(shí)，頂板厚度最大值6mm。為了保證安裝精度，同時(shí)為了減少機(jī)加工工作量，安裝面應(yīng)該用尺寸和形狀適當(dāng)?shù)暮皲摪?/p>

37、焊接，頂板上的元件和部件的安裝面應(yīng)該經(jīng)過機(jī)械加工。4）隔板：油箱內(nèi)應(yīng)設(shè)有隔板，隔板的主要作用是使回油區(qū)與泵的吸油區(qū)隔開，降低油液的循環(huán)速度，增大油液循環(huán)的路徑，這樣有利于氣泡析出、降溫散熱和雜質(zhì)沉淀。隔板的安裝型式有很多，隔板一般情況下沿油箱縱向布置，它的高度一般為最低液面高度的2/33/4。有時(shí)隔板可以設(shè)計(jì)成高出液壓油面，使液壓油從隔板側(cè)面流過。5）側(cè)板：側(cè)板厚度一般選擇為3-4mm，且在側(cè)板四周頂部加工成高出油箱頂板34mm，為了防止液壓元件在工作等的情況下泄漏出來的油不至于灑落在地面上，同時(shí)還可以防止濺到操作者的身上，造成傷害。為了防止出現(xiàn)吸空和回油沖擊油面，所以液壓泵的吸油管和回油管應(yīng)

38、該設(shè)計(jì)在油箱最低液面50100mm以下。為了防止吸入沉淀物而損壞系統(tǒng)，管口與箱底距離不應(yīng)小于2倍的管徑。6）吸油管： 吸油管前應(yīng)該設(shè)置濾油器，其精度為100200目的網(wǎng)式或線式隙式濾油器。濾油器要有足夠大的容量，避免阻力太大。濾油器與箱底間的距離應(yīng)不小于20mm。吸油管應(yīng)插入液壓油面以下，這樣是為了防止吸油時(shí)吸去空氣或因流入液壓油箱的液壓油攪動(dòng)油面，使油中混入氣泡。7）濾油器： 濾油器的主要作用過濾液壓系統(tǒng)中液壓油中的雜質(zhì)物，例如塵埃、氧化皮、鐵屑、碎片、油漆皮。這些雜質(zhì)是造成液壓元件故障的一個(gè)重要原因，它們會(huì)造成油泵、液壓缸及液壓閥類元件內(nèi)運(yùn)動(dòng)件和密封件的磨損，閥芯卡死，小孔堵塞等故障，嚴(yán)重

39、的影響液壓系統(tǒng)的可靠性和使用壽命。近些年來，人液壓油的污染控制已經(jīng)開始引起液壓設(shè)計(jì)人員的極大重視。8）油箱的頂板上需要裝有空氣濾清器?？諝鉃V清器能對(duì)進(jìn)入油箱的空氣進(jìn)行過濾，進(jìn)而防止大氣中的雜質(zhì)污染液壓油?？諝鉃V器器的過濾精度應(yīng)與液壓系統(tǒng)中最高的濾油器的精度相同。9）在設(shè)計(jì)油箱時(shí)，為了便于隨時(shí)檢查和觀察箱內(nèi)液體液位的情況，必須在壁板的側(cè)面安裝帶有液面指示器，用來顯示最高和最低油位。10）油箱內(nèi)部應(yīng)刷淺色的耐油油漆，以防止銹蝕。9 液壓站布局設(shè)計(jì)9.1 液壓站設(shè)計(jì)需要考慮的問題1）液壓裝置中各個(gè)部件和元件的布置要?jiǎng)蚍Q，這樣便于安裝和維修；2）液壓站的結(jié)構(gòu)一般盡量采用集中式，液壓泵裝置的安裝一般采用

40、臥式，這樣有利于維護(hù)和散熱；3）換向閥的位置必須靠近操作的部位。換向閥之間要留出一定的軸向距離，這樣才能手動(dòng)的調(diào)整和裝拆電磁鐵，便于維修。壓力表及開關(guān)應(yīng)布置在方便觀察和調(diào)整的地方；4）隨工作運(yùn)動(dòng)的管道盡量采用軟管或有彈性的管子。軟管安裝時(shí)不要發(fā)生相互扭轉(zhuǎn)。硬管在布置時(shí)應(yīng)沿主機(jī)外形布置，在平行的管道之前應(yīng)有一定的安全間隔，并用管夾固定和加緊。9.2 液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓站由液壓油箱、液壓泵裝置、液壓控制裝置等三部分組成。其中，液壓油箱應(yīng)包括空氣濾清器、過濾器、指示器和清洗孔端蓋等；液壓泵裝置包括液壓泵、電動(dòng)機(jī)和聯(lián)軸器等；液壓控制裝置包括各種液壓組合閥和液壓聯(lián)接件。1）四柱油壓機(jī)液壓站結(jié)構(gòu)形式的選擇液壓站的結(jié)構(gòu)形式通常有兩種，即：分散式和集中式。分散式液壓站結(jié)構(gòu)緊湊，且泄漏油容易回收，比較節(jié)省占地的面積，但有安裝維修不方便的缺點(diǎn)，一般較少采用；集中式液壓站的有優(yōu)點(diǎn)安裝維修方便，液壓裝置產(chǎn)生的振動(dòng)、發(fā)熱、都和主機(jī)相隔離，避免影響了主機(jī)的工作精度。故油壓機(jī)選用集中式液壓站。2）液壓泵安裝方式的選擇液壓泵裝置包括液壓