毕业设计四柱万能液压机系统设计说明书

目 录

摘要………………………………………………………….Ⅱ

第一章 设计课题及主要技术参数、工作原理………….3 1.1设计课题………………………………………………..3 1.2设计参数………………………………………………..5 第二章 工况分析…………………………………………..6 2.1绘制液压缸速度循环图、负载图……………………..6 2.2参数……………………………………………………..6 第三章 确定液压缸参数……………………………………7

第四章 液压元、辅件的选择.........................10 4.1液压元件的选择……………………………………….10 4.2液压辅件的选择………………………………………..11 第五章 液压系统主要性能验算…………………………..14 5.1系统压力损失计算………………………………..…..14

1

5.2系统效率计算………………………………………….16 5.3系统发热与升温计算………………………………….17 设计心得……………………………………….…………....18

参考文献 ……………………………………….……………

2

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第一章 设计课题及主要技术参数、工作原理

1.1设计课题

设计一台YA32-1000KN型四柱万能液压机，设该四柱万能液压机下行移动部件重G=1吨，下行行程1.0-1.2m，其液压系统图如下

1、

主液压泵（恒功率输出液压泵），2、齿轮泵，3、电机，4、滤油器，5、7、8、22、25、溢流阀，6、18、24、电磁换向阀，9、21、电液压换向阀，10、压力继电器，11、单向阀，12、电接触压力表，13、19、液控单向阀，14、液动换向阀，15、顺序阀，16上液压缸，17、顺序阀，20、下液压缸，23节流器，26、

3

行程开关

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9的M型中位→电液换向阀21的K型中位→T

B、液压缸16活塞快速下行： 2YA、5YA通电，电液换向阀9右位工作，道通控制油路经电磁换向阀18，打开液控单向阀19，接通液压缸16下腔与液控单向阀19的通道。

进油路：主泵（恒功率输出）→电液换向阀9→单向阀11→液压缸16上腔 回油路：液压缸16下腔→电液换向阀9→电液换向阀21的K型中位→T 液压缸活塞依靠重力快速下行：大气压油→吸入阀13→液压缸16上腔的负压空腔

C.液压缸16活塞接触工件，开始慢速下行（增压下行）：

液压缸活塞碰行程开关2XK使5YA断电，切断液压缸16下腔经液控单向阀19快速回油通路，上腔压力升高，同时切断（大气压油 →吸入阀13 →上液压缸16上腔）吸油路。

进油路：主泵（恒功率输出）→电液换向阀9→单向阀11→液压缸16上腔 回油路： 液压缸16下腔→顺序阀17→电液换向阀9→电液换向阀21的K型中位→T

D、保压：

液压缸16上腔压力升高达到预调压力，电接触压力表12发出信息，2YA断电，液压缸16进口油路切断，(单向阀11 和吸入阀13的高密封性能确保液压缸16活塞对工件保压，利用液压缸16上腔压力很高，推动液动换向阀14下移，打开外控顺序阀15，防止控制油路使吸入阀1误动而造成液压缸16上腔卸荷) 当液压缸16上腔压力降低到低于电接触压力表12调定压力，电接触压力表12又会使2YA通电，动力系统又会再次向液压缸16上腔供应压力油……。

主泵（恒功率输出）主泵→电液换向阀9的M型中位→电液换向阀21的K型中位→T，主泵卸荷 。

E、保压结束、液压缸16上腔卸荷后：

保压时间到位，时间继电器发出信息， 1YA通电（2TA断电），液压缸16上腔压力很高，推动液动换向阀14下移，打开外控顺序阀15，主泵1→电液压换向阀9的大部分油液经外控顺序阀15流回油箱，压力不足以立即打开吸入阀13通油箱的通道，只能先打开吸入阀13的卸荷阀（或叫卸荷阀的卸荷口），实现液压缸16上腔（只有极小部分油液经卸荷阀口回油箱）先卸荷，后通油箱的顺序动作，此时：

主泵1大部分油液→电液压换向阀9→外控顺序阀15→T F、液压缸16活塞快速上行：

液压缸16上腔卸压达到吸入阀13开启的压力值时，液动换向阀14复位，外控制顺序阀15关闭，切断主泵1大部分油液→电液换向阀9→外控顺序阀15→T的油路，实现：

进油路：主泵1→电液换向阀9→液控单向阀19→液压缸16下腔 回油路：液压缸16上腔→吸入阀13→T

G、顶出工件：

液压缸16活塞快速上行到位，碰行程开关1XK，1YA断电，电液换向阀9复位，4YA通电，电液换向阀21右位工作

进油路：主泵1→电液换向阀9的M型中位→电液换向阀21→液压缸20下腔

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回油路：液压缸20上腔→电液换向阀21→T

H、顶出活塞退回：3YA通电，4YA断电，电液换向阀21左位工作

进油路：主泵1→电液换向阀9的M型中位→电液换向阀21→液压缸20有杆腔 回油路：液压缸20无杆腔→电液换向阀21→T

K、压边浮动拉伸：

薄板拉伸时，要求顶出液压缸20无杆腔保持一定的压力，以便液压缸20活塞能随液压缸16活塞驱动动模一同下行对薄板进行拉伸，4YA通电，电液压换向阀21右位工作，6YA通电，电磁阀24工作，溢流阀25调节液压缸20无杆腔油垫工作压力。

进油路：主泵1→电液换向阀9的M型中位→电液换向阀21→液压缸20无杆腔 吸油路：大气压油→电液压换向阀21→填补液压缸20有杆腔的负压空腔

1.2设计参数：

液压系统最高压力P=32mPa 一般选用P=20-25mPa 主液压缸公称吨位1000KN

主液压缸用于冲压的压制力与回程力之比值为5-10%，塑料制品的压制力与回程力之比为2%，

顶出缸公称顶出力取主缸公称吨位的五分之一 顶出缸回程力为主液压缸公称吨位的十五分之一 主液压缸 快速空行程 V=100mm/s 工作行程 V=10mm/s 回程 V=80mm/s 顶出液压缸 顶出行程 V=80mm/s 回程 V=120mm/s 设计要求：

设计选择组成该液压系统的基本液压回路并说明液压系统的工作原理，设计计算选择液压元件，进行液压系统稳定性校核，绘液压系统图及液压集成回路图，设计液压装置和液压集成块，编写液压系

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统设计说明书。

第二章 工况分析

2.1绘制液压缸速度循环图、负载图

2.2参数 1、选取参数

取动摩擦系数fd=0.1 ，静摩擦系数fj=0.2 ，η缸=0.9 ， V快=100mm/s ， V工=10mm/s，令起动时间不超过0.2秒， 选取工作压力F=25000N(按负载20000-30000计算得) 选 取P=20-25mPa 取P1=25mPa 2、计算摩擦力

静摩擦力F2=G?fj=9800?0.2=1960N 动摩擦力F3=G?fd=9800?0.1=980N

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3、确定液压缸的推力 启动推力F启=F2/η

缸=1960÷0.9=2178N,取整为

2180N

加速推力F加=（F3+F4）/η快进推力F快=F3/η

缸=1644N，取整为1640N

缸=980÷0.9=1089,取整为1090N

工进推力F工=（F1+F3）/η缸=39978N，取整为40000N

第三章 确定液压缸参数

1、初选液压缸工作压力

按照液压缸工作时的作用力F工参考课本270页表9～1，初定工作压力P1=20～25mpa ,取P1=25mpa；选用A1/2=A2差动液压缸. 2、计算液压缸结构尺寸

主缸的内径

4R4?1000?103 D主??P???25?106?0.226m

根据GB/T2348－1993，取标准值 D主 =250mm

活塞杆直径

4R回4?100?1036 主缸d主?D2??P?0.252???20?10?0.237m

根据GB/T2348－1993，取标准值 d主?230mm

则有液压缸各部分面积如下：

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A1??4Dd22??44?0.2522?0.0491m22?491cm22

A3??4??0.23?0.0415m2?415cm

A2?A1?A3?0.0076m?76cm2

3 主缸的压制力

R压制＝PA1?25?10?0.0491?1227500N?1227.5KN6

4 实际回程

R主回=PA2?25?106?0.0076=190000N=190KN

5 顶出缸的内径

4R顶4?200?1036D顶＝?P???20?10?0.1129m

根据GB/T2348－1993，取标准值 D顶?110mm

4R顶回36d顶?D顶?2?P?0.1102?4?70?10??20?10?0.0121?0.00445?0.088m

根据GB/T2348－1993，取标准值 d顶?90mm

6 顶出缸的面积

A顶1?A顶3??4Dd2???4?0.110?0.0922?0.0095m22?95cm22

2?42?4?0.0064m?64cmA顶2?A顶1?A顶3?0.0095?0.0064?0.0031m?31cm2

顶出缸的顶出力 R顶出＝PA顶1?20?106?0.0095?190000N?190KN

7 顶出缸 的回程力

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R顶回= PA顶2?20?106?0.0031?62000N?62KN

8 .顶出液压缸的工作压力和回程工作压力：

P顶出＝20?106Pa

?20?106 P顶回＝R顶回A顶2?620000.0031

9 液压缸运动中供油量

（1）

快速空行

2q快进＝A1v1?0.0491m?0.1m/s?60s?4.91?1?60?294.6L/min

q快回＝A2v1?0.0076m?0.1m/s?60s?0.76?1?60?45.6L/min2

（2） 工作进程进出油量

q工进＝A1v2?0.0491m?0.01m/s?60s?4.91?0.1?60?29.46L/min22

q工回＝A2v2?0.0076m?0.01m/s?60s?0.76?0.1?60?4.56L/min

(3) 主缸回程

q回进＝A2v3?0.0076m?0.08m/s?60s?0.76?0.8?60?36.48L/min

q回出＝A1v3?0.0491m?0.08m/s?60s?4.91?0.8?60?235.68L/min22

（4） 顶出缸进排油量 顶出行程

q顶进＝A顶1v4?0.0095m2?0.08m/s?60s?0.95?0.8?60?45.6L/min

q顶回＝A顶2v4?0.0031m?0.08m/s?60s?0.31?0.8?60?14.88L/min2

顶出缸退回

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q顶回＝A顶2v4?0.0031m?0.08m/s?60s?0.31?0.8?60?14.88L/min2第四章 液压元、辅件的选择

4.1液压元件的选择

1.液压系统快速空程供油方式：

2q快进＝A1v1?0.0491m?0.1m/s?60s?4.91?1?60?294.6L/min

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?25?106Pa主液压缸工作行程，主液压缸的无杆腔进油量为：

q工进＝A1v2?0.0491m?0.01m/s?60s?4.91?0.1?60?29.46L/min

23.主液压缸的有杆腔进油量为：

q回进＝A2v3?0.0076m?0.08m/s?60s?0.76?0.8?60?36.48L/min

24.顶出液压缸顶出行程的无杆腔进油量为：

2q顶进＝A1v4?0.0095m?0.08m/s?60s?0.95?0.8?60?45.6L/min

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?25?106Pa）工件顶出后不需要高压。主液压缸工作行程（即压制）流量为29.46L/min,主液压缸工作回程流量为4.56L/min,选用160BGY14-1B型电液比例斜盘式轴向变量柱塞泵。虽然在P?7?106Pa只有156L/min，主液压缸活塞返回速度有所降低，在工作压力为

P?25?10Pa6时，流量降低40%,仍可获101L/min的流量，基本满足

主液压缸工作回程4.56L/min、满足工进流量29.46L/min的进给设计要求。由于选用电液比例控制，获节能高效效益。 5.液压泵的驱动功率及电动机的选择：

6

主液压缸的压制与顶出液压缸的顶出工作压力均为P=20×10Pa；主液压缸回程工作压力为P=6.64×106Pa顶出液压缸退回行程工作压力17.1

6

×10Pa，液压系统允许短期过载，因此，快速进退选P=6.64×106Pa,q=156L/min, 工进选P=25.12×106Pa,q=101L/min,液压泵的容积效率ηv=0.92，机械效率ηm=0.95，两种工况电机驱动功率为：

P快?

Pq60?v?m?6.64?10?156?100.92?0.95?606?3?19.8KW

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