课程设计YA32350型四柱万能液压机液压系统设计.docx
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课程设计YA32350型四柱万能液压机液压系统设计
液压与汽压传动课程设计说明书
题目YA32-3150型四柱万能液压机液压系统设计
课程设计评语:
课程设计答辩负责人签字:
年月日
一、设计课题
二、主要参数确定
三、确定主液压缸、顶出液压缸结构尺寸
四、液压缸运动中的供油量计算
五、确定快速空程供油方式,液压泵规格,驱动电机功率
六、选取液压系统图
七、液压系统工作油路分析
八、计算和选取液压元件
九、液压系统稳定性论证
十、设计小结
十一、参考文献
一、设计课题
1.设计内容
设计一台YA32-3150KN型四柱万能液压机,设该四柱万能液压机下行部件G=1.5吨,下行行程1.2m–1.5m。
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(1号图纸),动作表、明细表
(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)
二、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
三、确定主液压缸、顶出液压缸结构尺寸
1.主液压缸
A.主液压缸内径D:
根据GB/T2346-1993,取标准值D主=400mm
B.主液压缸活塞杆径d:
根据GB/T2346-1993,取标准值d主=250mm
C.主液压缸有效面积:
(其中A1为无杆腔面积,A2为有杆腔面积)
D.主液压缸实际压制力和回程力:
E.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
2.顶出液压缸
A.顶出液压缸内径:
根据GB/T2346-1993,取标准值D顶=200mm
B.顶出液压缸活塞杆径
根据GB/T2346-1993,取标准d顶=160mm
C.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)
D.顶出液压缸的实际顶出力和回程力
E.顶出压缸的工作力
四、液压缸运动中的供油量计算
1.主液压缸的进出油量
A.主液压缸空程快速下行的进出油量:
B.主液压缸工作行程的进出油量:
C.主液压缸回程进出油量:
2.顶出液压缸退回行程的进出油量
A.顶出液压缸顶出行程的进出油量:
B.顶出液压缸退回行程的进出油量:
五、确定快速空程供油方式,液压泵规格,驱动电机功率
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。
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。
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。
六、选取液压系统图
1.液压系统图:
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
+
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。
七、液压系统工作油路分析
A.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
B.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
C.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。
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--顺序阀14--电液换向阀7--电液换向阀17的K型中位--油箱
D.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。
E.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
F.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。
进油路:
主泵1--电液换向阀7--液控单向阀13--液压缸15下腔
回油路:
液压缸15上腔--吸入阀11--油箱
G.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。
进油路:
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
回油路:
液压缸16上腔--电液换向阀17--油箱
H.顶出活塞退回:
4YA通电,3YA断电,电液换向阀17左位工作
进油路:
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
回油路:
液压缸16无杆腔--电液换向阀17--油箱
I.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。
进油路:
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
八、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
227L/min
CG2V-8FW
6
溢流阀
18L/min
YF-L10B
7
电液换向阀
227L/min
24DY-B32H-Z
8
单向阀
227L/min
DF-L32H2
9
压力继电器
IPD01-H6L-Y
10
外控内泄型顺序阀
227L/min
XD4F-L32H
11
液控单向阀
376L/min
DFY-F50H2
12
两位四通电磁换向阀
18L/min
24D-10H-TZ
13
液控单向阀
227L/min
DFY-F32H2
14
顺序阀
227L/min
XD2F-L32H
15
主液压缸
16
顶出液压缸
17
电液换向阀
227L/min
24DY-B32H-Z
18
节流阀
227L/min
LDF-L32C
19
两位两通电磁换向阀
227L/min
22D-32B
20
先导式溢流阀
227L/min
CG2V-8FW
21
溢流阀
227L/min
YF-L32B
九、液压系统稳定性论证
(一)主液压缸压力损失的验算
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ΕΔpλ
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:
元件名称
额定流量
实际流量
额定损失
实际损失
液控单向阀
250
229.8
2
168986
电液换向阀*2
250
229.8
4
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
2.慢速加压行程的压力损失
详细D=W=G图=纸:
三二③1爸爸五四0六
全套资料低拾10快起
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=0.77×10-3m3/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
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。
(2)沿程压力损失ΕΔpλ
在进油路上,流速
则压力损失为
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:
元件名称
额定流量
实际流量
额定损失
实际损失
单向阀
80
75.6
2
182883
电液换向阀
250
229.8
4
337973
顺序阀
50
46.2
3
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
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=3.83×10-3m3/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
进油路中液流的雷诺数为
由上可知,进油路中的流动是层流。
(2)沿程压力损失ΕΔpλ
在进油路上,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:
元件名称
额定流量
实际流量
额定损失
实际损失
单向阀
250
229.8
2
168986
电液换向阀
250
229.8
4
337973
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
(二)顶出液压缸压力损失验算
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=0.57×10-3m3/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
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。
(2)沿程压力损失ΕΔpλ
在进油路上,流速
则压力损失为
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:
元件名称
额定流量
实际流量
额定损失
实际损失
电液换向阀
250
94.2/34.2
4
56791/7486
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
2.顶出液压缸退回行程的压力损失
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=0.9×10-3m3/s,回油路q2=2.51×10-3m3/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
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。
(2)沿程压力损失ΕΔpλ
在进油路上,流速
则压力损失为
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:
元件名称
额定流量
实际流量
额定损失
实际损失
电液换向阀
250
54/150.6
4
18662/145154
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
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。
(三)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。
十、设计小结
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
十一、参考文献
[1]许福玲,陈尧明主编.液压与气压传动.北京:
机械工业出版社.2004.7
[2]贾明新主编.液压传动与控制解难和练习.北京:
国防工业出版社.2003
[3]液压设计手册(电子版R1.0).北京:
机械工业出版社
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