YA323150型四柱万能液压机液压系统设计Word下载.docx
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1.2设计要求:
(1)确定液压缸的主要结构尺寸D,d
(2)绘制正式液压系统图(A3图纸)
(3)确定系统的主要参数
(4)进行必要的性能验算(压力损失、热平衡)
2主要参数确定
液压系统最高工作压力P=32MPa,在本系统中选用P=25MPa;
主液压缸公称吨位3150KN;
主液压缸用于冲压的压制力与回程力之比为8%,塑料制品的压制力与回程力之比为2%,取800KN;
顶出缸公称顶出力取主缸公称吨位的五分之一,取650KN;
顶出缸回程力为主液压缸公称吨位的十五分之一,210KN
行程速度
主液压缸快速空行程V=50mm/s
工作行程V=10mm/s
回程V=50mm/s
顶出液压缸顶出行程V=50mm/s
回程V=80mm/s
3确定主液压缸、顶出液压缸结构尺寸
3.1主液压缸
1主液压缸内径D:
根据GB/T2346-1993,取标准值D主=400mm
2主液压缸活塞杆径d:
根据GB/T2346-1993,取标准值d主=250mm
3主液压缸有效面积:
(其中A1为无杆腔面积,A2为有杆腔面积)
4主液压缸实际压制力和回程力:
5主液压缸的工作力:
(1)主液压缸的平衡压力
(2)主液压缸工进工作压力
(3)液压缸回程压力
3.2顶出液压缸
1顶出液压缸内径:
根据GB/T2346-1993,取标准值D顶=200mm
2顶出液压缸活塞杆径
根据GB/T2346-1993,取标准d顶=160mm
3顶出液压缸有效面积(其中A3为无杆腔面积,A4为有杆腔面积)
4顶出液压缸的实际顶出力和回程力
5顶出压缸的工作力
4液压缸运动中的供油量计算
4.1主液压缸的进出油量
1主液压缸空程快速下行的进出油量:
2主液压缸工作行程的进出油量:
3主液压缸回程进出油量:
4.2顶出液压缸退回行程的进出油量
1顶出液压缸顶出行程的进出油量:
2顶出液压缸退回行程的进出油量:
5确定快速空程供油方式,液压泵规格,驱动电机功率
5.1液压系统快速空程供油方式:
由于供油量大,不宜采用由液压泵供油方式,利用主液压缸活塞等自重快速下行,形成负压空腔,通过吸入阀从油箱吸油,同时使液压系统规格降低档次。
5.2选定液压泵的流量及规格:
设计的液压系统最高工作压力P=25MPa,主液压缸工作行程,主液压缸的无杆腔进油量为:
主液压缸的有杆腔进油量为:
顶出液压缸顶出行程的无杆腔进油量为:
设选主液压缸工作行程和顶出液压缸顶出行程工作压力最高(P=25MPa)工件顶出后不需要高压。
主液压缸工作行程(即压制)流量为75.36L/min,主液压缸工作回程流量为229.6L/min,选用5ZKB732型斜轴式轴向柱塞变量泵,该泵主要技术性能参数如下:
排量234.3ml/r,额定压力16MPa,最大压力25MPa,转速970r/min,容积效率96%。
该液压泵基本能满足本液压系统的要求。
5.3液压泵的驱动功率及电动机的选择:
主液压缸的压制力与顶出液压缸的顶出工作压力均为P=25MPa,主液压缸回程工作压力为10.45MPa,顶出液压缸退回行程工作压力为18.58MPa,液压系统允许短期过载,回此快速进退选10.45MPa,q=200L/min,工进选P=25MPa,q=75.36L/min,液压泵的容积效率ηv=0.96,机械效率ηm=0.95,两种工况电机驱动功率为:
由以上数据,查机械设计手册,选取Y280S-6三相异步电动机驱动液压泵,该电动机主要性能参数如下:
额定功率45KW,满载转速980r/min。
6选取液压系统图
6.2电磁铁动作表:
动作顺序
1YA
2YA
3YA
4YA
5YA
6YA
主液压缸
快速下行
+
慢速加压
保压
卸压回程
停止
顶出缸
顶出
退回
压边
浮动拉伸
6.3油箱容积:
上油箱容积:
根据GB2876-81标准,取其标准值630L。
下油箱容积:
根据GB2876-81标准,取其标准值1600L。
7液压系统工作油路分析
1启动:
电磁铁全断电,主泵卸荷。
主泵(恒功率输出)--电液换向阀7的M型中位--电液换向阀17的K型中位--油箱
2液压缸15活塞快速下行:
1YA,5YA通电,电液换向阀7右位工作,控制油路经电磁换向阀12打开液控单向阀13,接通液压缸15下腔与液控单向阀13的通道。
进油路:
主泵(恒功率输出)--电液换向阀7--单向阀8--液压缸15上腔
回油路:
液压缸15下腔--单向阀13--电液换向阀7--电液换向阀17的K型中位--油箱
液压缸活塞依靠重力快速下行形成负压空腔:
大气压油--吸入阀11--液压缸15上腔
3液压缸15活塞接触工件,慢速下行(增压行程):
液压缸活塞碰行程开关2XK使5YA断电,切断液压缸15下腔经液控单向阀13快速回油通路,上腔压力升高,同时切断(大气压油--吸入阀11--上液压缸15上腔)吸油路。
主泵(恒功率输出)--电液换向阀7--单向阀8--液压缸15上腔
液压缸15下腔--顺序阀14--电液换向阀7--电液换向阀17的K型中位--油箱
4保压:
液压缸15上腔压力升高达到预调压力,电接触压力表9发出信息,1YA断电,液压缸15进口油路切断,(单向阀8和吸入阀11的高密封性能确保液压缸15活塞对工件保压,利用液压缸15上腔压力很高,打开外控顺序阀10的目的是防止控制油路使吸入阀11误动而造成液压缸15上腔卸荷)当液压缸15上腔压力降低到低于电接触压力表9调定压力,电接触压力表9又会使1YA通电,动力系统又会再次向液压缸15上腔供应压力油……。
主泵(恒功率输出)--电液换向阀7的M型中位--电液换向阀17的K型中位--油箱,主泵卸荷。
5保压结束,液压缸15上腔卸荷后:
保压时间到位,时间继电器电出信息,2YA通电(1YA断电),液压缸15上腔压力很高,打开外控顺序阀10,大部分油液经外控顺序阀10流回油箱,压力不足以立即打开吸入阀11通油箱的通道,只能先打开吸入11的卸荷阀,实现液压缸15上腔先卸荷,后通油箱的顺序动作,此时:
主泵1大部分油液--电液换向阀7--外控顺序阀10--油箱
6液压缸15活塞快速上行:
液压缸15上腔卸压达到吸入阀11开启的压力值时,外控顺序阀10关闭。
主泵1--电液换向阀7--液控单向阀13--液压缸15下腔
液压缸15上腔--吸入阀11--油箱
7顶出工件
液压缸15活塞快速上行到位,碰行程开关1XK,2YA断电,电液换向阀7复位,3YA通电,电液换向阀17右位工作。
主泵1--电液换向阀7的M型中位--电液换向阀17--液压缸16下腔
液压缸16上腔--电液换向阀17--油箱
8顶出活塞退回:
4YA通电,3YA断电,电液换向阀17左位工作
主泵1--电液换向阀7的M型中位--电液换向阀17--液压缸16有杆腔
液压缸16无杆腔--电液换向阀17--油箱
9压边浮动拉伸:
薄板拉伸时,要求顶出液压缸16无杆腔保持一定的压力,以便液压缸16活塞能随液压缸15活塞驱动一同下行对薄板进行拉伸,3YA通电,电液换向阀17右位工作,6YA通电,电磁阀19工作,溢流阀21调节液压缸16无杆腔油垫工作压力。
主泵1--电液换向阀7的M型中位--电液换向阀17--液压缸16无杆腔
吸油路:
大气压油--电液换向阀17--填补液压缸16有杆腔的负压空腔
8计算和选取液压元件
根据上面计算数据,查液压设计手册选取液压元件如下:
序号
元件名称
实际流量
规格
1
斜轴式轴向柱塞变量泵
227L/min
5ZKB732
2
齿轮泵
18L/min
BBXQ
3
电动机
Y802-4三相异步电机
4
滤油器
245L/min
WU-250×
F
5
先导式溢流阀
CG2V-8FW
6
溢流阀
YF-L10B
7
电液换向阀
24DY-B32H-Z
8
单向阀
DF-L32H2
9
压力继电器
IPD01-H6L-Y
10
外控内泄型顺序阀
XD4F-L32H
11
液控单向阀
376L/min
DFY-F50H2
12
两位三通电液换向阀
24D-10H-TZ
13
DFY-F32H2
14
顺序阀
XD2F-L32H
15
16
顶出液压缸
17
18
节流阀
LDF-L32C
19
两位两通电液换向阀
22D-32B
20
21
YF-L32B
9液压系统稳定性论证
9.1主液压缸压力损失的验算
9.1.1快速空行程时的压力损失
快速空行程时,由于液压缸进油从吸入阀11吸油,油路很短,因此不考虑进油路上的压力损失,在回油路上,已知油管长度l=2m,油管直径d=32×
10-3m,通过的流量q=3.83×
10-3m3/s。
液压系统选用N32号液压油,考虑最低工作温度15℃,由手册查出此时油的运动粘度v=1.5cm2/s,油的密度ρ=900kg/m3,液压系统元件采用集成块式的配置形式。
(1)确定油流的流动状态:
回油路中液流的雷诺数为
由上可知,回油路中的流动是层流。
(2)沿程压力损失
:
在回油路上,流速
则压力损失为
(3)局部压力损失:
由于采用集成块式的液压装置,所以只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失。
通过各阀的局部压力损失列于下表中:
额定流量
额定损失
实际损失
250
229.8
168986
电液换向阀*2
675943
若取集成块进油路压力损失为30000Pa,回油路压力损失为50000Pa,则回油路总的压力损失为:
9.1.2慢速加压行程的压力损失
在慢速加压行程中,已知油管长度l=2m,油管直径d=32×
10-3m,通过的流量进油路q1=1.26×
10-3m3/s,回油路q2=0.77×
进油路中液流的雷诺数为
回油路中液流的雷诺数为
由上可知,进回油路中的流动是层流。
在进油路上,流速
则压力损失为
在回油路上,流速
(3)局部压力损失由于采用集成块式的液压装置,所以只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失。
80
75.6
182883
337973
50
46.2
256133
若取集成块进油路压力损失为30000Pa,回油路压力损失为50000Pa,则进油路总的压力损失为:
回油路总的压力损失为:
9.1.3快速退回行程的压力损失
在快速退回行程中,主液压缸从顺序阀10卸荷,油路很短,压力损失忽略不计,已知油管长度l=2m,油管直径d=32×
10-3m,通过的流量进油路q1=3.83×
由上可知,进油路中的流动是层流。
在进油路上,流速
9.2顶出液压缸压力损失验算
9.2.1顶出行程的压力损失
在顶出液压缸顶出行程中,已知油管长度l=2m,油管直径d=32×
10-3m,通过的流量进油路q1=1.57×
10-3m3/s,回油路q2=0.57×
(1)确定油流的流动状态:
进油路中液流的雷诺数为:
回油路中液流的雷诺数为:
由上可知,进回油路中的流动是层流。
94.2/34.2
56791/7486
回油路总的压力损失为:
9.2.2顶出液压缸退回行程的压力损失
10-3m,通过的流量进油路q1=0.9×
10-3m3/s,回油路q2=2.51×
(2)沿程压力损失
54/150.6
18662/145154
从以上验算结果可以看出,各种工况下的实际压力损失都能满足要求,说明液压系统的油路结构、元件的参数是合理的,满足要求。
9.2.3液压系统发热和温升验算
在整个工作循环中,工进阶段所占用的时间最长,所以系统的发热主要是工进阶段造成的,帮按工进工况验算系统温升。
系统总的发热功率Φ为:
Φ=38.65-34.5=4.15KW=4150W
已知油箱容积V=1600L=1.6m3,则油箱的近似散热面积A为:
假定通风条件良好,取油箱散热系数Cr=15×
10-3KW/(m2·
℃),则可得油液温升为:
℃
设环境温度T=25℃,则热平均温度为56.14℃,油箱散热基本可达到要求。
设计总结
这次液压系统课程设计,是我们第一次较全面的液压知识的综合运用,通过这次练习,使得我们对液压基础知识有了一个较为系统全面的认识,加深了对所学知识的理解和运用,将原来看来比较抽象的内容实现了具体化,初步掊养了我们理论联系实际的设计思想,训练了综合运用相关课程的理论,结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力,巩固、加深和扩展了有关液压系统设计方面的知识。
通过制订设计方案,合理选择各液压零件类型,正确计算零件的工作能力,以及针对课程设计中出现的问题查阅资料,大大扩展了我们的知识面,培养了我们在本学科方面的兴趣及实际动手能力,对将来我们在此方面的发展起了一个重要的作用。
本次课程设计是我们对所学知识运用的一次尝试,是我们在液压知识学习方面的一次有意义的实践。
在本次课程设计中,我独立完成了自己的设计任务,通过这次设计,弄懂了一些以前书本中难以理解的内容,加深了对以前所学知识的巩固。
在设计中,通过老师的指导,使自己在设计思想、设计方法和设计技能等方面都得到了一次良好的训练。
参考文献
[1]《液压与气压传动》杨慧敏西北工业大学出版社2009-8
[2]《液压传动》(第三版)丁树模、丁问司机械工业出版社2009-6
[3]《液压传动设计指南》张利平化学工业出版社2009-7
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- YA323150 型四柱 万能 液压机 液压 系统 设计