湖南工學(xué)院液壓與汽壓傳動課程設(shè)計說明書題目YA32-3150型四柱萬能液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計年月日目錄一、 設(shè)計課題二、 主要參數(shù)確定三、 確定主液壓缸、頂出液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸四、 液壓缸運動中的供油量計算五、 確定快速空程供油方式，液壓泵規(guī)格，驅(qū)動電機功率六、 選取液壓系統(tǒng)圖七、 液壓系統(tǒng)工作油路分析八、 計算和選取液壓元件九、 液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性論證十、設(shè)計小結(jié)十一、參考文獻一、設(shè)計課題設(shè)計內(nèi)容設(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=1.5噸，下行行程1.2m-1.5m。設(shè)計要求：確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸D,d(2)繪制正式液壓系統(tǒng)圖(1號圖紙)，動作表、明細表(3)確定系統(tǒng)的主要參數(shù)(4)進行必要的性能驗算(壓力損失、熱平衡)二、主要參數(shù)確定液壓系統(tǒng)最高工作壓力P=32MPa,在本系統(tǒng)中選用P=25MPa；主液壓缸公稱噸位3150KN；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；頂出缸公稱頂出力取主缸公稱噸位的五分之一，取650KN；頂出缸回程力為主液壓缸公稱噸位的十五分之一，210KN行程速度主液壓缸 快速空行程V=50mm/s工作行程 V=10mm/s回程 V=50mm/s

頂出液壓缸頂出行程V=50mm/s回程V=80mm/s三、確定主液壓缸、頂出液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸主液壓缸主液壓缸內(nèi)徑D：八 .'4R ：4x3150x103D= =], =0.4006m=400.6mm主''兀P 3.14x25x106根據(jù)GB/T2346-1993，取標準值D主=400mm主液壓缸活塞桿徑d: 王: 4R ' 4x800x103d=」D2-回=l.'0.42-— - =0.2536m=253.6mm主 兀P 3.14x25x106根據(jù)GB/T2346-1993，取標準值d主=250mm主液壓缸有效面積：（其中A1為無桿腔面積，％為有桿腔面積）40024002x3.14

4=125600mm2A二(A二(D2一d2)=3.14x(4002-2502)=76537.5mm22 4 4主液壓缸實際壓制力和回程力:R壓制=PA=25x106x0.1256=3.14x106N主液壓缸的工作力：（1）主液壓缸的平衡壓力P平衡1.5P平衡1.5x103x9.8

0.07654=1.96x105Pa（2）（2）主液壓缸工進工作壓力P=R&制+P平衡x氣=25.12MPa工AA1 1（3）液壓缸回程壓力RPRP=口程回A2800x103

0.07654=10.45MPa頂出液壓缸頂出液壓缸頂出液壓缸內(nèi)徑:4R :4x650x103D頂4R :4x650x103D頂=^~p頂=.3142510=0」8199m=181.99mm根據(jù)GB/T2346-1993，取標準值D頂=200mm頂出液壓缸活塞桿徑 頂: ■ 4x910x103d=、‘D2-—頂=」0.22-4x210x103=0.1711m=171.1mm頂、’頂兀P' 3.14x25x106根據(jù)GB/T2346-1993，取標準d頂=160mm頂出液壓缸有效面積（其中"為無桿腔面積，％為有桿腔面積）3.14x20024=31400mm2兀(D2-d2)3.14x(2002-1602) = =11304mm24 4頂出液壓缸的實際頂出力和回程力R頂出=PA3=25x106x0.0314=7.85x104NE.頂出壓缸的工作力P項出=25MPaP =R頂回=210x103=18.58Mpa頂回A0.01134四、液壓缸運動中的供油量計算主液壓缸的進出油量主液壓缸空程快速下行的進出油量：q快進=Ag=125600x50=6280000mm3/sq快回=Ay】=76537.5x50=3826875mm3/s主液壓缸工作行程的進出油量：4工進=氣七=125600x10=1256000mm3/sq工回=A,=76537.5x10=765375mm3/s主液壓缸回程進出油量：q回進=A2u3=76537.5x50=3826875mm3/sq回出=氣七=125600x50=6280000mm3/s

頂出液壓缸退回行程的進出油量頂出液壓缸頂出行程的進出油量：q頂進=氣。4=31400x50=1570000mm3/sq頂回=A4u4=11304x50=565200mm3/s頂出液壓缸退回行程的進出油量：q退進=A4U5=11304x80=904320mm3/sq退回=A3u5=31400x80=2512000mm3/s五、確定快速空程供油方式，液壓泵規(guī)格，驅(qū)動電機功率液壓系統(tǒng)快速空程供油方式:q快進=A,=125600x50=6280000mm3/s=376.8L/min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。選定液壓泵的流量及規(guī)格：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，主液壓缸的無桿腔進油量為：4工進=A\J2=125600x10=1256000mm3/s=75.36L/min主液壓缸的有桿腔進油量為：q回進=A2u3=76537.5x50=3826875mm3/s=229.6L/min頂出液壓缸頂出行程的無桿腔進油量為：q頂進=A3u4=31400x50=1570000mm3/s=94.2L/min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。液壓泵的驅(qū)動功率及電動機的選擇：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nv=0.96，機械效率Hm=0.95，兩種工況電機驅(qū)動功率為：Pq60q門Pq60q門vm以45x106x200x10一3=38.19Pq60q門Pq60q門vm60x0.96x0.9525x106m.%x10-3=34.43KW60x0.96x0.95

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。六、選取液壓系統(tǒng)圖1.液壓系統(tǒng)圖:17-■Xr~|~1.液壓系統(tǒng)圖:17-■Xr~|~ 12.電磁鐵動作表:動作順序1YA2YA3YA4YA5YA6YA主液壓缸快速下行++慢速加壓+保壓卸壓回程+停止頂出缸頂出+退回+壓邊+浮動拉伸+油箱容積：上油箱容積：V上=3x227=671L根據(jù)GB2876-81標準，取其標準值630L。下油箱容積：V下=7X227=1589L根據(jù)GB2876-81標準，取其標準值1600L。七、液壓系統(tǒng)工作油路分析啟動：電磁鐵全斷電，主泵卸荷。主泵（恒功率輸出）--9電液換向閥7的M型中位一9電液換向閥17的K型中位--9油箱液壓缸15活塞快速下行：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。進油路：主泵（恒功率輸出）--9電液換向閥7--9單向閥8--9液壓缸15上腔回油路：液壓缸15下腔--9單向閥13--9電液換向閥7--9電液換向閥17的K型中位--9油箱液壓缸活塞依靠重力快速下行形成負壓空腔：大氣壓油--9吸入閥11--9液壓缸15上腔液壓缸15活塞接觸工件，慢速下行（增壓行程）：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--9吸入閥11--9上液壓缸15上腔）吸油路。進油路：主泵（恒功率輸出）--9電液換向閥7--9單向閥8--9液壓缸15上腔回油路：液壓缸15下腔--9順序閥14--9電液換向閥7--9電液換向閥17的K型中位--9油箱保壓：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）當液壓缸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……。主泵（恒功率輸出）--9電液換向閥7的M型中位--9電液換向閥17的K型中位--9油箱，主泵卸荷。保壓結(jié)束，液壓缸15上腔卸荷后：保壓時間到位，時間繼電器電出信息，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：主泵1大部分油液--9電液換向閥7--9外控順序閥10--9油箱液壓缸15活塞快速上行：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。進油路：主泵1--9電液換向閥7--9液控單向閥13--9液壓缸15下腔回油路：液壓缸15上腔--9吸入閥11--9油箱頂出工件液壓缸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。進油路：主泵1--9電液換向閥7的M型中位--9電液換向閥17--9液壓缸16下腔回油路：液壓缸16上腔--9電液換向閥17--9油箱頂出活塞退回：4YA通電，3YA斷電，電液換向閥17左位工作進油路：主泵1--9電液換向閥7的M型中位一9電液換向閥17--9液壓缸16有桿腔回油路：液壓缸16無桿腔--9電液換向閥17--9油箱壓邊浮動拉伸：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。進油路：主泵1--9電液換向閥7的M型中位--9電液換向閥17--9液壓缸16無桿腔吸油路：大氣壓油--9電液換向閥17--9填補液壓缸16有桿腔的負壓空腔八、計算和選取液壓元件根據(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：序號元件名稱實際流量規(guī)格1斜軸式軸向柱塞變量泵227L/min5ZKB7322齒輪泵18L/minBBXQ3電動機Y802-4三相異步電機4濾油器245L/minWU-250XF5先導(dǎo)式溢流閥227L/minCG2V-8FW6溢流閥18L/minYF-L10B7電液換向閥227L/min24DY-B32H-Z8單向閥227L/minDF-L32H29壓力繼電器IPD01-H6L-Y10外控內(nèi)泄型順序閥227L/minXD4F-L32H11液控單向閥376L/minDFY-F50H212兩位四通電磁換向閥18L/min24D-10H-TZ13液控單向閥227L/minDFY-F32H214順序閥227L/minXD2F-L32H15主液壓缸16頂出液壓缸17電液換向閥227L/min24DY-B32H-Z18節(jié)流閥227L/minLDF-L32C19兩位兩通電磁換向閥227L/min22D-32B20先導(dǎo)式溢流閥227L/minCG2V-8FW21溢流閥227L/minYF-L32B九、液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性論證（一）主液壓缸壓力損失的驗算1、快速空行程時的壓力損失快速空行程時，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=32X10-3m，通過的流量q=3.83X10-3m3/s。液壓系統(tǒng)選用N32號液壓油，考慮最低工作溫度15°C，由手冊查出此時油的運動粘度v=1.5cm2/s，油的密度P=900kg/m3，液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。確定油流的流動狀態(tài)，回油路中液流的雷諾數(shù)為Re=xRe=x3.83x10-332x10-3x1.5x104=1015<2300由上可知，回油路中的流動是層流。沿程壓力損失EAp人4g4g在回油路上，流速□=其4x3.83x10-3 =4.76m/sx322x10-664/pu64/pu2則壓力損失為e64x2x900x4.762

2x1015x32x10-3=40181尸。(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：元件名稱額定流量實際流量額定損失實際損失液控單向閥250229.82168986電液換向閥*2250229.84675943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EAp=40181+168986+675943+50000=935110Pa慢速加壓行程的壓力損失在慢速加壓行程中，已知油管長度l=2m，油管直徑d=32X10-3m，通過的流量進油路q1=1.26X10-3m3/s，回油路q2=0.77X10-3m3/s。液壓系統(tǒng)選用N32號液壓油，考慮最低工作溫度15°C，由手冊查出此時油的運動粘度v=1.5cm2/s，油的密度P=900kg/m3，液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。確定油流的流動狀態(tài)x1.26x10-3進油路中液流的雷諾數(shù)為Re1= 32x10-3x1.5 x104=334<2300x0.77x10-3回油路中液流的雷諾數(shù)為Re2= 32x10-3x1.5 x104=204<2300由上可知，進回油路中的流動是層流。沿程壓力損失EAp人4q4q在進油路上，流速r4x1.26x10-3 =1.57m/sx322x10-664/pu2則壓力損失為E%=示京6464/pu2則壓力損失為E%=示京64x2x900x1.572

2x334x32x10-3=13284Pa4q在回油路上，流速。=和4x0.77x10-33.14x322x10-6=0.96m/s64/pu2則壓力損失為E%=有64x2x900x0.962

2x204x32x10-3=8132Pa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:元件名稱額定流量實際流量額定損失實際損失單向閥8075.62182883電液換向閥250229.84337973順序閥5046.23256133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Mp1=13284+182883+337973+30000=564140Pa回油路總的壓力損失為EAp2=8132+337973+337973+256133+50000=990211Pa快速退回行程的壓力損失在快速退回行程中，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=32X10-3m，通過的流量進油路q1=3.83X10-3m3/so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P=900kg/m3，液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。(1)確定油流的流動狀態(tài)進油路中液流的雷諾數(shù)為Re=技?2:1"?”x104=1015v23001 32x10-3x1.5由上可知，進油路中的流動是層流。(2)沿程壓力損失EAp人4q4q在進油路上，流速r4x3.83x10-3 =4.76m/sx322x10-664/pu64/pu2則壓力損失為恭萬64x2x900x3.832

2x1015x32x10-3=40181Pa(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:元件名稱額定流量實際流量額定損失實際損失單向閥250229.82168986電液換向閥250229.84337973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EAp1=40181+168986+337973+30000=577140Pa頂出液壓缸壓力損失驗算1.頂出行程的壓力損失在頂出液壓缸頂出行程中，已知油管長度l=2m，油管直徑d=32X10-3m，通過的流量進油路q1=1.57X10-3m3/s，回油路q2=0.57X10-3m3/s。液壓系統(tǒng)選用N32號液壓油，考慮最低工作溫度15°C，由手冊查出此時油的運動粘度v=1.5cm2/s，油的密度P=900kg/m3，液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。(1)確定油流的流動狀態(tài)

- 1.2732x1.57x10-3進油路中液流的雷諾數(shù)為骷=32x10-3x1.5 X104=416<2300回油路中液流的雷諾數(shù)為Re=I'；；2：?57:?-乂104=151<23002 32x10-3x1.5由上可知，進回油路中的流動是層流。(2)沿程壓力損失EAp人4g4g在進油路上，流速□=湍4x技"10-3=睥/sx322x10-664/pu2則壓力損失為日廣宙64x64/pu2則壓力損失為日廣宙64x2x900x1.9522x416x32x10-3=16453Pa4q在回油路上，流速□=薩4x0.57x10-33.14x322x10-6=0.71m/s64/pu2則壓力損失為Z%=有64x2x900x0.712

2x151x32x10-3=6009Pa(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：元件名稱額定流量實際流量額定損失實際損失電液換向閥25094.2/34.2456791/7486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EAp1=16453+56791+56791+30000=160035Pa回油路總的壓力損失為EAp2=6009+7486+50000=63495Pa頂出液壓缸退回行程的壓力損失在慢速加壓行程中，已知油管長度l=2m，油管直徑d=32X10-3m，通過的流量進油路q1=0.9X10-3m3/s，回油路q2=2.51X10-3m3/s。液壓系統(tǒng)選用N32號液壓油，考慮最低工作溫度15°C，由手冊查出此時油的運動粘度v=1.5cm2/s，油的密度P=900kg/m3，液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。(1)確定油流的流動狀態(tài)進油路中液流的雷諾數(shù)為Re= —~——x104=238<230032x10-3x1.5「 1.2732x2.51x10-3回油路中液流的雷諾數(shù)為Re= — x104=666<230032x10-3x1.5由上可知，進回油路中的流動是層流。(2)沿程壓力損失EAp人

4q在進油路上’流速r4x0.94q在進油路上’流速r4x0.9x10-33.14x322x10-6=1.12m/s則壓力損失為SAp人64/pu2 64x2x900x1.122= =9487Pa2Red 2x238x32x10-34q在回油路上’流速口=航4x2.51x10-33.14x322x10-6=3.12m/s則壓力損失為SAp人64/pu2 64x2x900則壓力損失為SAp人 = =26309Pa2Red 2x666x32x10-3(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：元件名稱額定流量實際流量額定損失實際損失電液換向閥25054/150.6418662/145154若取集成塊進油路壓力損失為30000Pa，回油路壓力損失為5000