1、液壓課程設計小型液壓機液壓系統姓名：田瑞學號： 班級：機械1312 摘要： 作為現代機械設備實現傳動與控制的重要技術手段，液壓技術在國民經濟各 領域得到了廣泛的應用。液壓壓力機是壓縮成型和壓注成型的主要設備，適用于可塑 性材料的壓制工藝。如沖壓、彎曲、翻邊、薄板拉伸等。也可以從事校正、壓裝、砂 輪成型、冷擠金屬零件成型、塑料制品及粉末制品的壓制成型。本文根據小型壓力機 的用途、特點和要求，利用液壓傳動的基本原理，擬定出合理的液壓系統圖，再經過 必要的計算來確定液壓系統的參數，然后按照這些參數來選用液壓元件的規格和進行 系統的結構設計。小型壓力機的液壓系統呈長方形布置，外形新穎美觀，動力系統采

2、用液壓系統，結構簡單、緊湊、動作靈敏可靠。該機并設有腳踏開關，可實現半自動 工藝動作的循環 。 液壓傳動是以流體作為工作介質對能量進行傳動和控制的一種傳動形式。利用有壓的 液體經由一些機件控制之后來傳遞運動和動力。相對于電力拖動和機械傳動而言，液 壓傳動具有輸出力大，重量輕，慣性小，調速方便以及易于控制等優點，因而廣泛應 用于工程機械，建筑機械和機床等設備上。 關鍵詞：現代機械、液壓技術、系統設計、小型液壓機、液壓傳動。目錄摘要1關鍵詞 1一.工況分析 3二負載循環圖和速度循環圖的繪制 4三擬定液壓系統原理圖 51確定供油方式 52調速方式的選擇 53液壓系統的計算和選擇液壓元件 64. 液壓

3、閥的選擇 85. 確定管道尺寸 86. 液壓油箱容積的確定 87. 液壓缸的壁厚和外徑的計算 98. 液壓缸工作行程的確定 99. 缸蓋厚度的確定 910. 最小尋向長度的確定 911. 缸體長度的確定 10四液壓系統的驗算 101.壓力損失的驗算 102系統溫升的驗算 123.螺栓校核 124電磁鐵動作順序表 13五. 參考文獻 14六. 總結 15技術參數和設計要求設計一臺小型液壓壓力機的液壓系統，要求實現快速空程下行一慢速加壓一保壓一快速回程一停止的工作循環，快速往返速度為5 m/min,加壓速度40-250mr/min, 壓制力為300000N運動部件總重為20000N,工作行程400

4、mm油缸垂直安裝，設計改壓 力機的液壓系統傳動。一工況分析1工作負載工件的壓制抗力即為工作負載：Fw=300000N2.摩擦負載靜摩擦阻力：Ffs=0N動摩擦阻力：Ffd=0N3慣性負載Fm=maF20000/10 X 3/ X 60）=5000N背壓負載Fb二30000N（液壓缸參數未定，估算）自 重：G=mg=20000N4液壓缸在各工作階段的負載值：其中：m 0.9m 液壓缸的機械效率，一般取m=。表：工作循環各階段的外負載工況負載組成啟動F= Fb+ Ffs-G=5000N加速F=Fb+Ffd+Fm-G=11250N快進F=Fb+Ffd-G=5000N工進F=Fb+Ffd+Fw-G=3

5、05000N快退F=Fb+Ffd+G=55000N.負載循環圖和速度循環圖的繪制負載循環圖如下速度循環圖三.擬定液壓系統原理圖1. 確定供油方式考慮到該機床壓力要經常變換和調節，并能產生較大的壓制力，流量大，功率大， 空行程和加壓行程的速度差異大，因此采用一高壓泵供油2. 調速方式的選擇工作缸采用活塞式雙作用缸，當壓力油進入工作缸上腔，活塞帶動橫梁向下運動， 其速度慢，壓力大，當壓力油進入工作缸下腔，活塞向上運動，其速度較快，壓力較 小，符合一般的慢速壓制、快速回程的工藝要求得液壓系統原理圖3. 液壓系統的計算和選擇液壓元件(1) 液壓缸主要尺寸的確定1 )工作壓力P的確定。工作壓力P可根據負

6、載大小及機器的類型，來初步確定 由手冊查表取液壓缸工作壓力為 20MPa2 )計算液壓缸內徑D和活塞桿直徑d。由負載圖知最大負載F為305000N按表 9-2取p2可不計,考慮到快進，快退速度相等，取 d/D=D=4Fw/冗pl n cn1/2= 147 (mm)根據手冊查表取液壓缸內徑直徑 D=160 (mm)活塞桿直徑系列取d=110 (mm) 取兩液壓缸的D和d分別為160mm和110mm。按最低工進速度驗算液壓缸的最小穩定速度A 血mi n/Vmi n= X 1000/3=(cm2)液壓缸節流腔有效工作面積選取液壓缸有桿腔的實際面積，即A2=n( D2-d2) /4= X( 1602

7、1102) /4 = cm 2滿足不等式，所以液壓缸能達到所需低速（2）計算在各工作階段液壓缸所需的流量Q（快進）=冗d2v （快進）/4=（工進）=冗D2v （工進）/4= 4=min Q（快退）=n （D2-d2）v （快退）/4= x3/4=min（3）確定液壓泵的流量，壓力和選擇泵的規格1. 泵的工作壓力的確定考慮到正常工作中進油管有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為 式中，Pp液壓泵最大工作壓力；P1 執行元件最大工作壓力 （Pa） ；p 進油管路中的壓力損失 （Pa） ，簡單系統可取。故可取壓力損失刀 P1 =20+=上述計算所得的Pp是系統的靜態壓力，考慮到系統在各種工況的過度階

8、段出現的 動態壓力往往超出靜態壓力，另外考慮到一定的壓力儲備量，并確保泵的壽命， 因此選泵的壓力值Pa應為Pa 因此Pa=（ ）=。2泵的流量確定 , 液壓泵的最大流量應為Qp K （刀Q） maxK 為系統泄漏系數，一般取 K=,大流量取小值；小流量取大值。油液的泄露系數 K=故Qp=K（E Q max=選擇液壓泵的規格根據以上計算的Pa和Qp查閱相關手冊現選用63YCY14-1B斜盤式軸向柱塞泵,n max= 3000 r/minn min=1000r/min額定壓力pO=32Mpa每轉排量q=63mL/r，容積效率 v =85%總效率 =.4. 與液壓泵匹配的電動機選定 首先分別算出快進

9、與工進兩種不同工況時的功率，取兩者較大值作為選擇電動機 規格的依據。由于在慢進時泵輸出的流量減小，泵的效率急劇降低，一般在流量在1L/min范圍內時，可取 =.同時還應該注意到，為了使所選擇的電動機在經過泵的流量特性曲線最大功率時不至停轉，需進行演算，即Pax Qp/Pd,式中，Pd所選電動機額定功率；Pb內嚙合齒輪泵的限定壓力；Qp-壓力為Pb時，泵的輸出流量。 首先計算快進時的功率，快進時的外負載為5000N進油時的壓力損失定為。n /4)x10 -6快進時所需電機功率為：工進時所需電機功率為：P=查閱電動機產品樣本，選用 Y90S-4 型電動機，其額定功率為，額定轉速為1400r/min

10、4. 液壓閥的選擇 根據所擬定的液壓系統圖，按通過各元件的最大流量來選擇液壓元件的規格。選定的液壓元件如表所示序號元件名稱最大流量(L/min最大工作壓力(Mpa型號選擇1濾油器3031ZU-H40X 10S2液壓泵40BFW01A3三位四通電磁閥6034WE6G50-50/AW220R4單向調速閥65S15A020/55二位三通電磁閥6023WE6G50-506單向閥65S15A020/57壓力表AF6EA30/Y4008平衡閥5014DZ10-130/2109液控單向閥60約SV15GB230/210溢流閥Y-10B5.確定管道尺寸油管內徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可接管

11、路允許流速進行計算，本系統主要路流量為差動時流量 Q=57L/ min壓油管的允許流速取V=3m/s 則內徑d為：1/2d=(57/3)=若系統主油路流量按快退時取 Q=/min,則可算得油管內徑d=.綜合d=20mm吸油管同樣可按上式計算(Q=/min , V=/s)現參照YBX-16變量泵吸油口連接尺 寸，取吸油管內徑d為29mm6. 液壓油箱容積的確定根據液壓油箱有效容量按泵的流量的 5 7倍來確定則選用容量為400L。7. 液壓缸的壁厚和外徑的計算液壓缸的壁厚由液壓缸的強度條件來計算液壓缸的壁厚一般是指缸筒結構中最薄處的厚度，從材料力學可知，承受內壓力的圓筒，其內應力分布規律因壁厚的不

12、同而各異，一般計算時可分為薄壁圓筒， 起重運輸機械和工程機械的液壓缸一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結構， 其壁厚按薄壁圓筒公式計算Z> PD/2(T = X 160/ (2X 100) = (T =100110MP故取Z =20mm液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外徑D1為D1> D+2Z 160+2X 20=200mm8. 液壓缸工作行程的確定液壓缸工作行程長度，可根據執行機構實際工作煩人最大行程來確定，查表的 系列尺寸選取標準值 L=400mm。9. 缸蓋厚度的確定一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度 t 按強度要求可用下面兩個公式進行 近似計算無孔時：t >( P/

13、 (T ) 1/2= (100) 1/2 =有孔時：t > D2 (P D2/(T (D2- do) 1/2 式中，t缸蓋有效厚度D 缸蓋止口內直徑D2 缸蓋孔的直徑10. 最小尋向長度的確定 當活塞桿全部外伸時，從活塞支撐面中點到缸蓋滑動支撐面中點的距離 H 稱為 最小導向長度過小，將使液壓缸的初試撓度增大，影響液壓缸的穩定性，因此，設計 時必須保證有一定的最小導向長度。對一般的液壓缸，最小導向長度 H應滿足以下要求H>=L/20+D/2=400/20+160/2=100mm取 H=100mm活塞寬度 B=( ) D1=1001 1 .缸體長度的確定 液壓缸體內部長度應等于活塞的

14、行程與活塞的寬度之和， 缸體外形長度還要考慮 到兩端端蓋的厚度，一般的液壓缸的缸體長度不應大于內徑地 2030倍四液壓系統的驗算已知該液壓系統中進回油管的內徑均為 12mm各段管道的長度分別為：AB=0.3mAC=1.7m AD=1.7m DE=2m。選用L-HL32液壓油，考慮到油的最低溫度為 15C查得 15C時該液壓油曲運動粘度 V=150cst=1.5cm /s，油的密度p =920kg/m1 壓力損失的驗算1. 工作進給時進油路壓力損失，運動部件工作進給時的最大速度為0.25mmin ，進給時的最大流量為 min ，則液壓油在管內流速 V 為：V仁Q/(n dd/4) = (X 10

15、00) / XX 2/4 ) =(cm/s)管道流動雷諾數 Rel 為Rel=X/ =Relv 2300可見油液在管道內流態為層流，其沿程阻力系數入1=75 Rel=進油管道的沿程壓力損失 P為： P1-仁入 l/(l/d) (p V/2 )=X( + )/X 920X/2)=查得換向閥34WE6G50-50/AW220的壓力損失厶P=忽略油液通過管接頭、油路板等處的局部壓力損失，則進油路總壓力損失厶P為：卩仁厶 P1-1 + A P1-2=X 1000000+X 1000000)=2. 工作進給時間回油路的壓力損失，由于選用單活塞桿液壓缸且液壓缸有桿腔 的工作面積為無桿腔的工作面積的二分之一

16、， 則回油管道的流量為進油管的二分之 一，則V2=V/2= ( cm/s)Rel=V2d/r=X 2/=入 2=75/Rel=75/=回油管道的沿程壓力損失 P為： P2-1=X / (l/d) X( PX VXV/2 ) = X 2/X 920X 2=查產品樣本知換向閥 23WE6G50-5(的壓力損失 P=。換向閥34WE6G50-50/AW220R 的壓力損失 P=調速閥ADTL-10的壓力損失 P=回油路總壓力損失 P為 P2M P2-1 + A P2-2+ P2-3+A 2-4=+=3. 變量泵出口處的壓力 P：Pp= ( F/n cm+A2 P2) / (A1+ P1)=( 305

17、000/+XX 100)/+4. 快進時的壓力損失， 快進時液壓缸為差動連接， 自會流點 A 至液壓缸進油口 C 之 間的管路AC中，流量為液壓泵出口流量的兩倍即 26L/min,AC段管路的沿程壓力損失為 P1-1為V1=Q/ (n dx d/4) =x 1000/X 2X 2/4X 60)=(cm/s)Rel=V1d/r= 入 1=75/Rel= P1-仁入(l/d) x ( p V2)=XX (920XXX 2)同樣可求管道AB段及AD段的沿程壓力損失 P1-2 P1-3為V2=Q/(n dx d/4)=295cm/sRe2=V/d/r=236V2=75 Re2=P1-2=P1-3=查產

18、品樣本知，流經各閥的局部壓力損失為：34WE6G50-50/AW220的壓力損失， P2-仁23WE6G50-5(的壓力損失， P2-仁據分析在差動連接中，泵的出口壓力為 PP=2A P1-2+A P1-2+A P2-2+A P2-1 + A P2-2+F/A2 n cm =2x +017+25/x快退時壓力損失驗算亦是如此，上述驗算表明，無需修改原設計。2. 系統溫升的驗算在整個工作循環中，工進階段所占的時間最長，為了簡化計算，主要考慮工進 時的發熱量，一般情況下，工進速度大時發熱量較大，由于限壓式變量泵在流量不 同時，效率相差極大，所以分別計算最大、最小時的發熱量，然后加以比較，取數 值大

19、者進行分析。(1)當 V=4cm/min 時流量 Q=V (n DD/4) = nXX 4= ( L/min)此時泵的效率為，泵的出口壓力為則有：P輸入=X( 60X) = ( KW)P 輸出=FV=305000 X 4/60 XX = (Kw)此時的功率損失為 P=P輸入一P輸出=(Kw)當V=25cm/min時，Q=min 總效率n =則 P 輸入=25X( 60X) = ( Kw)P 輸出=FV=307500 X 25/60 XX = ( Kw) P=P輸入P輸出=(Kw)可見在工進速度低時，功率損失為，發熱最大假定系統的散熱狀況一般，取 K=10 X( cm°C)油箱的散熱面

20、積A為A=3=系統的溫升為： T= P/KA= (10XX)C =C驗算表明系統的溫升在許可范圍內3. 螺栓校核液壓缸主要承受軸向載荷Fmax=305000取6個普通螺栓，則每個螺栓的工作拉力為 Fo=305000/6=51250N螺栓總拉力F=Fa+Cb/(Cb+Cm)FoFa為螺栓預緊力Cb為螺栓剛度Cm為被連接件剛度又Fa=Fb+【1-Cb/(Cb+Cm)】FFb為殘余預緊力則Fb= () F取 Fb=1.5FCb/(Cb+Cm)在無墊片是取去取值為得 Fa= F= Fo 由此求得 F=128125N螺栓的中徑d > X 4F)/ c 冗1/2二c = c s/S=433MP 材料選用 40Cr所以取標準值d=24mm選用螺栓為M24電磁鐵動作順序表1YA2YA3YA快進4+工進4+快退+停止五.參考文獻：1成大先主編 機械設計手冊M第四版第四卷2液壓與氣動傳動.機械工業出版社液壓與傳動系統及設計.化學工業出版社4液壓與氣動技術手冊.機械工業出版社現代機械設備設計手冊.機械工業出版社6中國機械設計大典.江西科學技術出版社7液壓傳動.機械工