哈工大液压大作业压力机液压系统设计Word文件下载.docx
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低压回程速度:
工作行程:
600mm。
2、执行元件类型:
液压缸
3、液压系统名称:
压力机液压系统。
设计内容
1、拟订液压系统原理图;
2、选择系统所选用得液压元件及辅件;
3、设计液压缸;
4、验算液压系统性能;
5、编写上述1、2、3与4得计算说明书。
指导教师签字
教研室主任签字
年月日签发
一、工况分析
1、主液压缸
(1)负载
压制力:
压制时工作负载可区分为两个阶段。
第一阶段负载力缓慢地线性增加,达到最大压制力得10%左右,其上升规律也近似于线性,其行程为90mm(压制总行程为110mm)第二阶段负载力迅速线性增加到最大压制力3、8×
106N,其行程为20mm。
回程力(压头离开工件时得力):
一般冲压液压机得压制力与回程力之比为5~10,本压力机取为5,故回程力为Fh=7、6×
105N。
因移动件质量未知,参考其她液压机取移动件(包括活塞、活动横梁及上模)质量=3000kg。
(2)行程及速度
快速空程下行:
行程Sl=490mm,速度v1=40mm/s;
工作下压:
行程S2=110mm,速度v2=3mm/s。
快速回程:
行程S3=600mm,速度v3=40mm/s。
2、顶出液压缸
(1)负载:
顶出力(顶出开始阶段)Fd=3、6×
105N,回程力Fdh=2×
(2)行程及速度;
行程L4=120mm,顶出行程速度v4=40mm/s,回程速度v5=120mm/s。
液压缸采用V型密封圈,其机械效率ηcm=0、91。
压头起动、制动时间:
0、2s。
设计要求。
本机属于中小型柱式液压机,有较广泛得通用性,除了能进行本例所述得压制工作外,还能进行冲孔、弯曲、较正、压装及冲压成型等工作。
对该机有如下性能要求:
(1)为了适应批量生产得需要应具有较高得生产率,故要求本机有较高得空程与回程速度。
(2)除上液压缸外还有顶出缸。
顶出缸除用以顶出工件外,还在其她工艺过程中应用。
主缸与顶出缸应不能同时动作,以防出现该动作事故。
(3)为了降低液压泵得容量,主缸空程下行得快速行程方式采用自重快速下行。
因此本机设有高位充液筒(高位油箱),在移动件快速空程下行时,主缸上部形成负压,充液筒中得油液能吸入主缸,以补充液压泵流量之不足。
(4)主缸与顶出缸得压力能够调节,压力能方便地进行测量。
(5)能进行保压压制。
(6)主缸回程时应有顶泄压措施,以消除或减小换向卸压时得液压冲击。
(7)系统上应有适当得安全保护措施。
二、初定液压执行元件得基本参数
1、主缸负载分析及绘制负载图与速度图
液压机得液压缸与压头垂直放置,其重量较大,为防止因自重而下滑;
系统中设有平衡回路。
因此在对压头向下运动作负载分析时,压头自重所产生得向下作用力不再计入。
另外,为简化问题,压头导轨上得摩擦力不计。
惯性力;
快速下降时起动
Faz=m
=3000×
=600N
快速回程时起动与制动
Fas=m
初压阶段由零上升到F1=3、8×
106N×
0、10=3、8×
105N
终压阶段上升到F2=3、8×
106N
循环中各阶段负载见表1、1,其负载图见图1、2a。
表1、1主缸得负载计算
工作阶段
负载力FL(N)
液压缸推力
(N)
快速下行
起动
FL=Fa下=600
659
等速
FL=0
压制
初压
FL=3、8×
105
4、18×
终压
106
快速回程
FL=F回=7、6×
8、35×
FL=mg=30000
32967
制动
FL=mgFa下=30000600=29400
32308
运动分析:
根据给定条件,空载快速下降行程490mm,速度40mm/s。
压制行程110mm,在开始得90mm内等速运动。
速度为3mm/s,最后得20mm内速度均匀地减至零,回程以40mm/s得速度上升。
利用以上数据可绘制出速度图,见图1、2b。
a压力机液压系统负载图b压力机液压缸运动速度图
图1、2液压机主液压缸负载与速度图
2、确定液压缸得主要结构参数
根据有关资料,液压机得压力范围为20~30MPa,现有标准液压泵、液压阀得最高工作压力为32MPa,如选此压力为系统工作压力,液压元件得工作性能会不够稳定,对密封装置得要求以较高,泄漏较大。
参考系列中现已生产得其它规格同类液压机(如63、100、200、300吨液压机)所采用得工作压力,本机选用工作压力为25×
106Pa。
液压缸内径D与活塞杆直径d可根据最大总负载与选取得工作压力来确定。
1)主缸得内径D
D=
=
按标准取D=500mm
2)主缸无杆腔得有效工作面积A1
A1=
D2=
×
0、502=0、1963m2=1963cm2
3)主缸活塞杆直径d
d=
=
按标准值取d=400mm
Dd=500–400=100mm>允许值12、5mm
(据有关资料,(D–d)小于允许值时,液压缸会处于单向自锁状态。
)
4)主缸有杆腔得有效工作面积A2
A2=
(D2–d2)=
(0、502–0、402)=0、0707m2=707cm2
5)主缸得工作压力
活塞快速下行起动时p1=
初压阶段末p1=
=
终压阶段末p1=
活塞回程起动时p2=
活塞等速运动时p2=
回程制动时p2=
6)液压缸缸筒长度
液压缸缸筒长度由活塞最大行程、活塞长度、活塞杆导向套长度、活塞杆密封长度与特殊要求得其她长度确定。
其中活塞长度B=(0、6~1、0)D;
导向套长度A=(0、6~1、5)d。
为了减少加工难度,一般液压缸缸筒长度不应大于内径得20~30倍。
3、计算液压缸得工作压力、流量与功率
1)主缸得流量
快速下行时q1=A1v1=1963×
4=7852cm3/s=471、1L/min
工作行程时q2=A1v2=1963×
0、3=588、9cm3/s=35、33L/min
快速回程时q3=A2v3=707×
4=2828cm3/s=169、68L/min
2)主缸得功率计算
快速下行时(起动):
P1=p1q1=3358、8×
7852×
106=26、37W
工作行程初压阶段末:
P2=p2q2=2、13×
106×
588、9×
106=1254、4W
终压阶段:
此过程中压力与流量都在变化,情况比较复杂。
压力p在最后20mm行程内由2、13MPa增加到21、27MPa,其变化规律为
p=2、13+S=2、13+0、96S(MPa)
式中S——行程(mm),由压头开始进入终压阶段算起。
流量q在20mm内由471、1cm3/s降到零,其变化规律为q=471、1(1-
)(cm3/s)
功率为P=pq=471、1×
(2、13+0、96S)×
(1-
求其极值,
=0得S=8、89(mm)此时功率P最大
Pmax=471、1×
(2、13+0、96×
8、89)×
(1-)=2790、8W=2、8kW
快速回程时;
等速阶段P=pq=0、175×
999×
106=0、175kW
起动阶段:
此过程中压力与流量都在变化,情况也比较复杂。
设启动时间0、2秒内作等加速运动,起动阶段活塞行程为
S=0、5vt=0、5×
40×
0、2=4mm
在这段行程中压力与流量均就是线性变化,压力p由21MPa降为0、47MPa。
其变化规律为
p=21–S=21–5、1S(MPa)
式中S——行程(mm),由压头开始回程时算起。
流量q由零增为2828cm3/s,其变化规律为
q=S=707S(cm3/s)
功率为P=pq=707S(21–5、1S)
=0得S=2、1(mm),此时功率P最大
Pmax=707×
2、1×
(21–5、1×
2、9)=9220W=9、22kW
由以上数据可画出主液压缸得工况图(压力循环图、流量循环图与功率循环图)见图1、3。
3)顶出缸得内径Dd
Dd=
=0、1419m=142mm
按标准取Dd=150mm
a压力循环图b流量循环图c功率循环图
图1、3主液压缸工况图
4)顶出缸无杆腔得有效工作面积A1d
A1d=
Dd2=
0、152=0、0177m2=177cm2
5)顶出缸活塞杆直径dd
dd=
=0、1063m=106mm
按标准取dd=110mm
6)顶出缸有杆腔得有效工作面积A2d
A2d=
(Dd2–dd2)=
(0、152–0、112)=0、00817m2=81、7cm2
7)顶出缸得流量
顶出行程q4=A1dv4=177×
4=708cm3/s=42、5L/min
回程q5=A2dv5=81、7×
12=980cm3/s=58、8L/min
顶出缸在顶出行程中得负载就是变动得,顶出开始压头离工件较大(负载为Fd),以后很快减小,而顶出行程中得速度也就是变化得,顶出开始时速度由零逐渐增加到v4;
由于这些原因,功率计算就较复杂,另外因顶出缸消耗功率在液压机液压系统中占得比例不大,所以此处不作计算。
三、拟订液压系统原理图
1、确定液压系统方案
液压机液压系统得特点就是在行程中压力变化很大,所以在行程中不同阶段保证达到规定得压力就是系统设计中首先要考虑得。
确定液压机得液压系统方案时要重点考虑下列问题:
(1)快速行程方式
液压机液压缸得尺寸较大,在快速下行时速度也较大,从工况图瞧出,此时需要得流量较大,这样大流量得油液如果由液压泵供给;
则泵得容量会很大。
液压机常采用得快速行程方式可以有许多种,本机采用自重快速下行方式。
因为压机得运动部件得运动方向在快速行程中就是垂直向下,可以利用运动部件得重量快速下行;
在压机构得最上部设计一个充液筒(高位油箱),当运动部件快速下行时高压泵得流量来不及补充液压缸容积得增加,这时会形成负压,上腔不足之油,可通过充液阀、充液筒吸取。
高压泵得流量供慢速压制与回程之用。
此方法得优点为不需要辅助泵与能源,结构简单;
其缺点为下行速度不易控制,吸油不充分将使升压速度缓慢,改进得方法就是使充液阀通油断面尽量加大,另外可在下腔排油路上串联单向节流阀,利
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