液壓與氣動課程設(shè)計-四柱萬能液壓機

1、<p>　　《液壓與氣動》課 程 設(shè) 計</p><p>　　題 目： 四柱萬能液壓機</p><p>　　系 、班級：電子信息工程系 </p><p><b>　　09機械（X）班</b></p><p>　　姓 名： XXX</p><p><b>　　2

2、012年6月2日</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、設(shè)計課題3</b></p><p><b>　　1．設(shè)計內(nèi)容3</b></p><p>　　2. 設(shè)計要求：3</p><p>　　二、

3、主要參數(shù)確定3</p><p>　　三、確定主液壓缸、頂出液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸4</p><p><b>　　1. 主液壓缸4</b></p><p>　　2. 頂出液壓缸5</p><p>　　四、液壓缸運動中的供油量計算5</p><p>　　1．主液壓缸的進出油量5</p>

4、<p>　　2. 頂出液壓缸退回行程的進出油量6</p><p>　　五、確定快速空程供油方式，液壓泵規(guī)格，驅(qū)動電機功率6</p><p>　　1．液壓系統(tǒng)快速空程供油方式：6</p><p>　　2．選定液壓泵的流量及規(guī)格：6</p><p>　　3．液壓泵的驅(qū)動功率及電動機的選擇：7</p><

5、p>　　六、選取液壓系統(tǒng)圖7</p><p>　　1．液壓系統(tǒng)圖:7</p><p>　　2. 電磁鐵動作表：8</p><p><b>　　3．油箱容積：8</b></p><p>　　七、液壓系統(tǒng)工作油路分析9</p><p>　　八、計算和選取液壓元件10</p>

6、;<p>　　九、液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性論證11</p><p>　　1主液壓缸壓力損失的驗算11</p><p>　　2頂出液壓缸壓力損失驗算13</p><p>　　3液壓系統(tǒng)發(fā)熱和溫升驗算15</p><p><b>　　十、設(shè)計小結(jié)15</b></p><p>　　十一、參

7、考文獻16</p><p><b>　　一、設(shè)計課題</b></p><p><b>　　1．設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　設(shè)計一臺YA32-3150KN型四柱萬能液壓機，設(shè)該四柱萬能液壓機下行部件G=1.6噸，下行行程1.2m – 1.5m。</p><p><b>　　2.

8、設(shè)計要求：</b></p><p>　?。?）確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸D，d</p><p>　　(2 ) 繪制正式液壓系統(tǒng)圖（1號圖紙），動作表、明細表</p><p>　　(3 ) 確定系統(tǒng)的主要參數(shù)</p><p>　　(4 ) 進行必要的性能驗算（壓力損失、熱平衡）</p><p><b>

9、;　　二、主要參數(shù)確定</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)最高工作壓力P=30MPa，在本系統(tǒng)中選用P=25MPa；</p><p>　　主液壓缸公稱噸位3150KN；</p><p>　　主液壓缸用于沖壓的壓制力與回程力之比為8%，塑料制品的壓制力與回程力之比為2%，取800KN；</p><p>　　頂出缸公稱頂出力取主缸公

10、稱噸位的五分之一，取650KN；</p><p>　　頂出缸回程力為主液壓缸公稱噸位的十五分之一，210KN</p><p><b>　　行程速度</b></p><p>　　主液壓缸 快速空行程 V=40mm/s</p><p>　　工作行程 V=10mm/s</p><p>　

11、　回程 V=40mm/s</p><p>　　頂出液壓缸 頂出行程 V=50mm/s</p><p>　　回程 V=80mm/s</p><p>　　三、確定主液壓缸、頂出液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸</p><p><b>　　1. 主液壓缸</b></p><p>　　

12、A. 主液壓缸內(nèi)徑D：</p><p>　　根據(jù)GB/T2346-1993，取標準值 D主=400mm</p><p>　　B. 主液壓缸活塞桿徑d:</p><p>　　根據(jù)GB/T2346-1993，取標準值d主=250mm</p><p>　　C. 主液壓缸有效面積：（其中A1為無桿腔面積，A2為有桿腔面積）</p>&l

13、t;p>　　D. 主液壓缸實際壓制力和回程力:</p><p>　　E. 主液壓缸的工作力:</p><p>　　（1）主液壓缸的平衡壓力</p><p>　?。?）主液壓缸工進工作壓力</p><p>　　（3）液壓缸回程壓力</p><p><b>　　2. 頂出液壓缸</b></

14、p><p>　　A. 頂出液壓缸內(nèi)徑:</p><p>　　根據(jù)GB/T2346-1993，取標準值D頂=200mm</p><p>　　B. 頂出液壓缸活塞桿徑</p><p>　　根據(jù)GB/T2346-1993，取標準d頂=160mm</p><p>　　C. 頂出液壓缸有效面積（其中A3為無桿腔面積，A4為有桿腔面積

15、）</p><p>　　D. 頂出液壓缸的實際頂出力和回程力</p><p>　　E. 頂出壓缸的工作力</p><p>　　四、液壓缸運動中的供油量計算</p><p>　　1．主液壓缸的進出油量</p><p>　　A. 主液壓缸空程快速下行的進出油量：</p><p>　　B. 主液壓缸工

16、作行程的進出油量：</p><p>　　C. 主液壓缸回程進出油量：</p><p>　　2. 頂出液壓缸退回行程的進出油量</p><p>　　A. 頂出液壓缸頂出行程的進出油量：</p><p>　　B. 頂出液壓缸退回行程的進出油量：</p><p>　　五、確定快速空程供油方式，液壓泵規(guī)格，驅(qū)動電機功率<

17、/p><p>　　1．液壓系統(tǒng)快速空程供油方式：</p><p>　　由于供油量大，不宜采用由液壓泵供油方式，利用主液壓缸活塞等自重快速下行，形成負壓空腔，通過吸入閥從油箱吸油，同時使液壓系統(tǒng)規(guī)格降低檔次。</p><p>　　2．選定液壓泵的流量及規(guī)格：</p><p>　　設(shè)計的液壓系統(tǒng)最高工作壓力P=25MPa，主液壓缸工作行程，主液壓缸的

18、無桿腔進油量為：</p><p>　　主液壓缸的有桿腔進油量為:</p><p>　　頂出液壓缸頂出行程的無桿腔進油量為：</p><p>　　設(shè)選主液壓缸工作行程和頂出液壓缸頂出行程工作壓力最高（P=25MPa）工件頂出后不需要高壓。主液壓缸工作行程（即壓制）流量為75.36L/min，主液壓缸工作回程流量為229.6L/min，選用5ZKB732型斜軸式軸向柱塞

19、變量泵，該泵主要技術(shù)性能參數(shù)如下：排量 234.3ml/r， 額定壓力 16MPa， 最大壓力 25MPa， 轉(zhuǎn)速 970r/min， 容積效率 96%。該液壓泵基本能滿足本液壓系統(tǒng)的要求。</p><p>　　3．液壓泵的驅(qū)動功率及電動機的選擇：</p><p>　　主液壓缸的壓制力與頂出液壓缸的頂出工作壓力均為P=25MPa，主液壓缸回程工作壓力為10.45MPa，頂出液壓缸退回行程工

20、作壓力為18.58MPa，液壓系統(tǒng)允許短期過載，回此快速進退選10.45MPa，q=200L/min，工進選P=25MPa，q=75.36L/min，液壓泵的容積效率ηv=0.96，機械效率ηm=0.95，兩種工況電機驅(qū)動功率為：</p><p>　　由以上數(shù)據(jù)，查機械設(shè)計手冊，選取Y280S-6三相異步電動機驅(qū)動液壓泵，該電動機主要性能參數(shù)如下：額定功率 45KW， 滿載轉(zhuǎn)速 980r/min。</p&g

21、t;<p><b>　　六、選取液壓系統(tǒng)圖</b></p><p><b>　　1．液壓系統(tǒng)圖:</b></p><p>　　2. 電磁鐵動作表：</p><p><b>　　3．油箱容積：</b></p><p><b>　　上油箱容積：</b&

22、gt;</p><p>　　根據(jù)GB2876-81標準，取其標準值630L。</p><p><b>　　下油箱容積：</b></p><p>　　根據(jù)GB2876-81標準，取其標準值1600L。</p><p>　　七、液壓系統(tǒng)工作油路分析</p><p>　　A．啟動：電磁鐵全斷電，主泵卸荷

23、。</p><p>　　主泵（恒功率輸出）-- 電液換向閥7的M型中位-- 電液換向閥17的K型中位-- 油箱</p><p>　　B．液壓缸15活塞快速下行：</p><p>　　1YA，5YA通電，電液換向閥7右位工作，控制油路經(jīng)電磁換向閥12打開液控單向閥13，接通液壓缸15下腔與液控單向閥13的通道。</p><p>　　進油路：主泵

24、（恒功率輸出）-- 電液換向閥7--單向閥8-- 液壓缸15上腔</p><p>　　回油路：液壓缸15下腔-- 單向閥13-- 電液換向閥7-- 電液換向閥17的K型中位--油箱</p><p>　　液壓缸活塞依靠重力快速下行形成負壓空腔：大氣壓油-- 吸入閥11-- 液壓缸15上腔</p><p>　　C．液壓缸15活塞接觸工件，慢速下行（增壓行程）：</

25、p><p>　　液壓缸活塞碰行程開關(guān)2XK使5YA斷電，切斷液壓缸15下腔經(jīng)液控單向閥13快速回油通路，上腔壓力升高，同時切斷（大氣壓油-- 吸入閥11-- 上液壓缸15上腔）吸油路。</p><p>　　進油路：主泵（恒功率輸出）-- 電液換向閥7-- 單向閥8-- 液壓缸15上腔</p><p>　　回油路：液壓缸15下腔-- 順序閥14-- 電液換向閥7-- 電液

26、換向閥17的K型中位-- 油箱</p><p><b>　　D. 保壓：</b></p><p>　　液壓缸15上腔壓力升高達到預(yù)調(diào)壓力，電接觸壓力表9發(fā)出信息，1YA斷電，液壓缸15進口油路切斷，（單向閥8和吸入閥11的高密封性能確保液壓缸15活塞對工件保壓，利用液壓缸15上腔壓力很高，打開外控順序閥10的目的是防止控制油路使吸入閥11誤動而造成液壓缸15上腔卸荷）

27、當(dāng)液壓缸15上腔壓力降低到低于電接觸壓力表9調(diào)定壓力，電接觸壓力表9又會使1YA通電，動力系統(tǒng)又會再次向液壓缸15上腔供應(yīng)壓力油……。</p><p>　　主泵（恒功率輸出）-- 電液換向閥7的M型中位-- 電液換向閥17的K型中位-- 油箱，主泵卸荷。</p><p>　　E．保壓結(jié)束，液壓缸15上腔卸荷后： </p><p>　　保壓時間到位，時間繼電器電出信

28、息，2YA通電（1YA斷電），液壓缸15上腔壓力很高，打開外控順序閥10，大部分油液經(jīng)外控順序閥10流回油箱，壓力不足以立即打開吸入閥11通油箱的通道，只能先打開吸入11的卸荷閥，實現(xiàn)液壓缸15上腔先卸荷，后通油箱的順序動作，此時：</p><p>　　主泵1大部分油液-- 電液換向閥7-- 外控順序閥10-- 油箱</p><p>　　F．液壓缸15活塞快速上行：</p>

29、<p>　　液壓缸15上腔卸壓達到吸入閥11開啟的壓力值時，外控順序閥10關(guān)閉。</p><p>　　進油路：主泵1-- 電液換向閥7-- 液控單向閥13-- 液壓缸15下腔</p><p>　　回油路：液壓缸15上腔-- 吸入閥11-- 油箱</p><p><b>　　G．頂出工件</b></p><p>

30、　　液壓缸15活塞快速上行到位，碰行程開關(guān)1XK，2YA斷電，電液換向閥7復(fù)位，3YA通電，電液換向閥17右位工作。</p><p>　　進油路：主泵1-- 電液換向閥7的M型中位-- 電液換向閥17-- 液壓缸16下腔</p><p>　　回油路：液壓缸16上腔-- 電液換向閥17-- 油箱</p><p>　　H. 頂出活塞退回：4YA通電，3YA斷電，電液換向

31、閥17左位工作</p><p>　　進油路：主泵1-- 電液換向閥7的M型中位-- 電液換向閥17-- 液壓缸16有桿腔</p><p>　　回油路：液壓缸16無桿腔-- 電液換向閥17-- 油箱</p><p>　　I. 壓邊浮動拉伸：</p><p>　　薄板拉伸時，要求頂出液壓缸16無桿腔保持一定的壓力，以便液壓缸16活塞能隨液壓缸15

32、活塞驅(qū)動一同下行對薄板進行拉伸，3YA通電，電液換向閥17右位工作，6YA通電，電磁閥19工作，溢流閥21調(diào)節(jié)液壓缸16無桿腔油墊工作壓力。</p><p>　　進油路：主泵1-- 電液換向閥7的M型中位-- 電液換向閥17-- 液壓缸16無桿腔</p><p>　　吸油路: 大氣壓油-- 電液換向閥17-- 填補液壓缸16有桿腔的負壓空腔 </p><p>　

33、　八、計算和選取液壓元件</p><p>　　根據(jù)上面計算數(shù)據(jù)，查液壓設(shè)計手冊選取液壓元件如下：</p><p>　　九、液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性論證</p><p>　　1主液壓缸壓力損失的驗算</p><p>　　（1）、快速空行程時的壓力損失</p><p>　　快速空行程時，由于液壓缸進油從吸入閥11吸油，油路很短，因此

34、不考慮進油路上的壓力損失，在回油路上，已知油管長度l=2m，油管直徑d=32×10-3m，通過的流量q=3.83×10-3m3/s。液壓系統(tǒng)選用N32號液壓油，考慮最低工作溫度15℃，由手冊查出此時油的運動粘度v=1.5cm2/s，油的密度ρ=900kg/m3，液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。</p><p>　　(1.1) 確定油流的流動狀態(tài)，回油路中液流的雷諾數(shù)為</p>

35、<p>　　由上可知，回油路中的流動是層流。</p><p>　?。?.2）沿程壓力損失ΕΔpλ</p><p><b>　　在回油路上，流速</b></p><p><b>　　則壓力損失為 </b></p><p>　　（1.3）局部壓力損失 由于采用集成塊式的液壓裝置，所以只考慮

36、閥類元件和集成塊內(nèi)油路的壓力損失。通過各閥的局部壓力損失列于下表中:</p><p>　　若取集成塊進油路壓力損失為30000Pa，回油路壓力損失為50000Pa，則回油路總的壓力損失為</p><p>　　（2）. 慢速加壓行程的壓力損失</p><p>　　在慢速加壓行程中，已知油管長度l=2m，油管直徑d=32×10-3m，通過的流量進油路q1=1.

37、26×10-3m3/s，回油路q2=0.77×10-3m3/s。液壓系統(tǒng)選用N32號液壓油，考慮最低工作溫度15℃，由手冊查出此時油的運動粘度v=1.5cm2/s，油的密度ρ=900kg/m3，液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。</p><p>　?。?.1）確定油流的流動狀態(tài)</p><p>　　進油路中液流的雷諾數(shù)為 </p><p>　　

38、回油路中液流的雷諾數(shù)為 </p><p>　　由上可知，進回油路中的流動是層流。</p><p>　　（2.2）沿程壓力損失ΕΔpλ</p><p><b>　　在進油路上，流速</b></p><p><b>　　則壓力損失為 </b></p><p><b>　

39、　在回油路上，流速</b></p><p><b>　　則壓力損失為 </b></p><p>　　（2.3）局部壓力損失 由于采用集成塊式的液壓裝置，所以只考慮閥類元件和集成塊內(nèi)油路的壓力損失。通過各閥的局部壓力損失列于下表中:</p><p>　　若取集成塊進油路壓力損失為30000Pa，回油路壓力損失為50000Pa，則進油

40、路總的壓力損失為</p><p>　　回油路總的壓力損失為 </p><p>　?。?）. 快速退回行程的壓力損失</p><p>　　在快速退回行程中，主液壓缸從順序閥10卸荷，油路很短，壓力損失忽略不計，已知油管長度l=2m，油管直徑d=32×10-3m，通過的流量進油路q1=3.83×10-3m3/s。液壓系統(tǒng)選用N32號液壓油，考慮最低工

41、作溫度15℃，由手冊查出此時油的運動粘度v=1.5cm2/s，油的密度ρ=900kg/m3，液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。</p><p>　　（3.1）確定油流的流動狀態(tài)</p><p>　　進油路中液流的雷諾數(shù)為 </p><p>　　由上可知，進油路中的流動是層流。</p><p>　?。?.2）沿程壓力損失ΕΔpλ</p&

42、gt;<p><b>　　在進油路上，流速</b></p><p><b>　　則壓力損失為 </b></p><p>　?。?.3）局部壓力損失 由于采用集成塊式的液壓裝置，所以只考慮閥類元件和集成塊內(nèi)油路的壓力損失。通過各閥的局部壓力損失列于下表中:</p><p>　　若取集成塊進油路壓力損失為300

43、00Pa，回油路壓力損失為50000Pa，則進油路總的壓力損失為</p><p>　　2頂出液壓缸壓力損失驗算</p><p>　?。?）. 頂出行程的壓力損失</p><p>　　在頂出液壓缸頂出行程中，已知油管長度l=2m，油管直徑d=32×10-3m，通過的流量進油路q1=1.57×10-3m3/s，回油路q2=0.57×10-3

44、m3/s。液壓系統(tǒng)選用N32號液壓油，考慮最低工作溫度15℃，由手冊查出此時油的運動粘度v=1.5cm2/s，油的密度ρ=900kg/m3，液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。</p><p>　?。?.1）確定油流的流動狀態(tài)</p><p>　　進油路中液流的雷諾數(shù)為 </p><p>　　回油路中液流的雷諾數(shù)為 </p><p>　　由上

45、可知，進回油路中的流動是層流。</p><p>　?。?.2）沿程壓力損失ΕΔpλ</p><p><b>　　在進油路上，流速</b></p><p><b>　　則壓力損失為 </b></p><p><b>　　在回油路上，流速</b></p><p&

46、gt;<b>　　則壓力損失為 </b></p><p>　?。?.3）局部壓力損失 由于采用集成塊式的液壓裝置，所以只考慮閥類元件和集成塊內(nèi)油路的壓力損失。通過各閥的局部壓力損失列于下表中:</p><p>　　若取集成塊進油路壓力損失為30000Pa，回油路壓力損失為50000Pa，則進油路總的壓力損失為</p><p>　　回油路總的壓

47、力損失為 </p><p>　?。?）. 頂出液壓缸退回行程的壓力損失</p><p>　　在慢速加壓行程中，已知油管長度l=2m，油管直徑d=32×10-3m，通過的流量進油路q1=0.9×10-3m3/s，回油路q2=2.51×10-3m3/s。液壓系統(tǒng)選用N32號液壓油，考慮最低工作溫度15℃，由手冊查出此時油的運動粘度v=1.5cm2/s，油的密度ρ=

48、900kg/m3，液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。</p><p>　?。?.1）確定油流的流動狀態(tài)</p><p>　　進油路中液流的雷諾數(shù)為 </p><p>　　回油路中液流的雷諾數(shù)為 </p><p>　　由上可知，進回油路中的流動是層流。</p><p>　?。?.2）沿程壓力損失ΕΔpλ</p&g

49、t;<p><b>　　在進油路上，流速</b></p><p><b>　　則壓力損失為 </b></p><p><b>　　在回油路上，流速</b></p><p><b>　　則壓力損失為 </b></p><p>　?。?.3）局部

50、壓力損失 由于采用集成塊式的液壓裝置，所以只考慮閥類元件和集成塊內(nèi)油路的壓力損失。通過各閥的局部壓力損失列于下表中:</p><p>　　若取集成塊進油路壓力損失為30000Pa，回油路壓力損失為50000Pa，則進油路總的壓力損失為</p><p>　　回油路總的壓力損失為 </p><p>　　從以上驗算結(jié)果可以看出，各種工況下的實際壓力損失都能滿足要求，說明

51、液壓系統(tǒng)的油路結(jié)構(gòu)、元件的參數(shù)是合理的，滿足要求。</p><p>　　3液壓系統(tǒng)發(fā)熱和溫升驗算</p><p>　　在整個工作循環(huán)中，工進階段所占用的時間最長，所以系統(tǒng)的發(fā)熱主要是工進階段造成的，幫按工進工況驗算系統(tǒng)溫升。</p><p>　　系統(tǒng)總的發(fā)熱功率Φ為</p><p>　　Φ=38.65-34.5=4.15KW=4150W<

52、;/p><p>　　已知油箱容積V=1600L=1.6m3，則油箱的近似散熱面積A為</p><p>　　假定通風(fēng)條件良好，取油箱散熱系數(shù)Cr=15×10-3KW/(m2·℃)，則可得油液溫升為</p><p><b>　　℃</b></p><p>　　設(shè)環(huán)境溫度T=25℃，則熱平均溫度為56.14℃，

53、油箱散熱基本可達到要求。</p><p><b>　　十、設(shè)計小結(jié)</b></p><p>　　這次液壓系統(tǒng)課程設(shè)計，是我們第一次較全面的液壓知識的綜合運用，通過這次練習(xí)，使得我們對液壓基礎(chǔ)知識有了一個較為系統(tǒng)全面的認識，加深了對所學(xué)知識的理解和運用，將原來看來比較抽象的內(nèi)容實現(xiàn)了具體化，初步掊養(yǎng)了我們理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想，訓(xùn)練了綜合運用相關(guān)課程的理論，結(jié)合生產(chǎn)實際

54、分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、加深和擴展了有關(guān)液壓系統(tǒng)設(shè)計方面的知識。</p><p>　　通過制訂設(shè)計方案，合理選擇各液壓零件類型，正確計算零件的工作能力，以及針對課程設(shè)計中出現(xiàn)的問題查閱資料，大大擴展了我們的知識面，培養(yǎng)了我們在本學(xué)科方面的興趣及實際動手能力，對將來我們在此方面的發(fā)展起了一個重要的作用。本次課程設(shè)計是我們對所學(xué)知識運用的一次嘗試，是我們在液壓知識學(xué)習(xí)方面的一次有意義的實踐。</p&

55、gt;<p>　　在我的設(shè)計過程中，還得到了眾多同學(xué)的支持和幫助，在此，我對這些同學(xué)表示我衷心的感謝和永遠的祝福！ </p><p>　　對于這次的課程設(shè)計，還有許多美好的設(shè)想由于時間和自身因素?zé)o法得以實現(xiàn)，這不能不說是本次設(shè)計的遺憾之處。不過，至少它啟發(fā)了我的的思維，提高了我的動手能力，豐富了我為人處世的經(jīng)驗，進一步鞏固了所學(xué)知識，這為我在以后的學(xué)習(xí)過程當(dāng)中奠定了堅實的基礎(chǔ) 。也為以后在自己的工作

56、崗位上發(fā)揮才能奠定了堅實的基礎(chǔ)。</p><p>　　最后，再一次衷心的感謝贈與我知識、給予我?guī)椭乃欣蠋?，你們傳遞的知識使我受用一生，你們的恩情我會銘記一生！雖然說謝謝二字不足以表達我的感情，但是仍然對你們說聲“謝謝”，“桃李不言，下自成溪”！</p><p><b>　　十一、參考文獻</b></p><p>　　[1] 李育錫．機械設(shè)計

57、課程設(shè)計［M］．北京：高等教育出版社，2010.</p><p>　　[2] 王巍，錢可強．機械工程圖學(xué) [M]．北京：機械工業(yè)學(xué)出版社,2006.</p><p>　　[3] 周開勤．機械零件手冊 [M]．北京：高等教育出版社,2010.</p><p>　　[4] 胡鳳蘭．互換性與技術(shù)測量基礎(chǔ)［M］．北京：高等教育出版社，2010.</p><