(完整版)四柱型液压机的液压系统设计毕业设计

毕业设计（论文）

题目:Y32-100四柱型液压机的液压系统设计学院机电工程与自动化学院

专业(层次) 机械制造及自动化（专升本）

年级

班级三一重工

学生许文斌

目录

摘要

绪论

第一章液压机的特点

1.1液压机的特点 (6)

1.2液压原理设计 (6)

1.3 四柱型液压机工作原理 (7)

第二章液压系统的设计及计算

2.1Y32-100型四柱式液压机的主要技术参数 ..........................................................

2.2Y32─100型四柱式万能液压机系统工况图 .......................................................

2.3液压基本回路及各控制阀 ....................................................................................

2.3.1概述 ....................................................................................................................

2.3.2Y32─100型四柱式万能液压机工作循环图 .................................................

2.4液压缸的设计 ........................................................................................................

2.4.1主液压缸 ............................................................................................................

2.4.2顶出液压缸 ........................................................................................................

2.4.3液压缸运动中的供油量 ....................................................................................第三章常用液压元件和液压油的选择

3.1泵的选择...............................................................................................................

3.2电动机的选择 ......................................................................................................

3.3液压控制阀的选择 ..............................................................................................

3.4液压油的选择 ......................................................................................................

3.5液压辅助件 ..........................................................................................................

3.5.1管件...................................................................................................................

3.5.2滤油器...............................................................................................................

3.5.3压力表及开关 ..................................................................................................

3.5.4油箱...................................................................................................................

3.6液压系统的安装.使用和维护 ............................................................................

3.6.1液压元件的安装 ..............................................................................................

3.6.2液压系统的使用 ..............................................................................................

3.6.3液压系统的调整 ..............................................................................................第四章四柱液压机液压系统故障诊断

4.1四柱液压机液压系统常见故障病因 (25)

4.2故障诊断技术及应用 (26)

结论 (28)

致谢 (28)

参考文献……………………………………………………………………………..

(29)

摘要

液压机是随着液压传动技术产生的，而液压传动的主要理论依据是流体力学中的帕斯卡原理、连续性原理以及能量守恒定理。随着我国工业和科学技术的不断发展液压传动技术在诸多领域得到了越来越广泛的应用。因此，由液压传动所产生的液压机也越来越受到人们的欢迎。

本设计主要是从概论、本体结构的设计及设计计算和液压系统的设计三个方面来叙述的，并详细说明了液压机的工作原理、特点、分类、基本参数及其零件等。尤其是液压系统的设计，从多个角度和方面提出液压系统的具体要求和注意问题，并满足成本低、效益高、重量轻等要求。

关键词：液压机、液压传动、液压系统、设计

ABSTRACT

Hydraulic press is with the technology, and the main theoretical basis for is PASCAL's principle, continuity principle of fluid mechanics and the theorem of conservation of energy. Along with our country industry and the continuous development of science and technology of technology more and more widely used in many fields. Therefore, produced by of mainly from the introduction to the design and the design and calculation, the structure of the ontology and the design of the , basic parameters and

parts, etc. Especially the design of the to the problem, and satisfy the low cost, ,

绪论

作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压技术在国民经济各领域得到了广泛的应用。与其他传动控制技术相比，液压技术具有能量密度高﹑配置灵活方便﹑调速范围大﹑工作平稳且快速性好﹑易于控制并过载保护﹑易于实现自动化和机电液一体化整合﹑系统设计制造和使用维护方便等多种显著的技术优势，因而使其成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素。

液压压力机是压缩成型和压注成型的主要设备，适用于可塑性材料的压制工艺。如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可以从事校正、压装、砂轮成型、冷挤金属零件成型、塑料制品及粉末制品的压制成型。本文根据小型压力机的用途﹑特点和要求，利用液压传动的基本原理，拟定出合理的液压系统图，再经过必要的计算来确定液压系统的参数，然后按照这些参数来选用液压元件的规格和进行系统的结构设计。小型压力机的液压系统呈长方形布置，外形新颖美观，动力系统采用液压系统，结构简单、紧凑、动作灵敏可靠。

第一章液压机的特点

1.1液压机的特点

在锻压机械中, 液压传动具有结构简单、、传动平稳、安全可靠、

制造容易、使用方便的优点, 尤其是易于获得很大的工作压力, 可以长时间保压, 滑块能在全行程的任何位置上停留、回程并发出全部压力。随着我国高压液压元件的迅速发展, 质量的不断提高, 品种、产量的不断增加, 以及液压元件标准化、系列化、通用化程度提高, 液压传动得到了口益广泛的应用。

本文介绍了在实际工作中用的Y32-100型四柱液压机液压系统的设

计方法。

1.2液压原理设计

一台液压传功的机器, 其性能的好坏首先取决于液压原理图的设计

水平。如设计得不好或有所疏漏, 严重者会影响机器的工作性能满足不了工艺的要求, 影响到产品的质量和生产的安全, 轻者也会造成系统效率低、装机功率过大, 降低了技术经济指标和影响机器的土常工作与寿命。为了顺利地进行液压原理图的设计, 除了熟悉机器的工艺要求外, 必须

对各种液压元件的原理、结构、性能充分了解, 同时, 对一些液压机常用的液压基本回路, 例如实现快速运动的回路、实现油泵空负荷循环的卸荷回路、平稳卸压的回路、换向与顺序动作的回路等也应当热悉。这样, 在设计时才能灵活机动地将它们组合在一起, 设计出满足机器工艺性能要

求的液压原理图来。并且, 在一长期的生产过程中通过反复修改、调试, 使之更为合理和完善。

液压原理图设计的基本要求液压机液压原理图的设计首先应能满足

机器加一零件在一巨艺上所提出的加工原理、动作程序与动作性能的要求。还必须考虑以下问题：

压机沿块能停在任意位置。这是压机在调整模具和行程开关位置、压

制零件时都需要的工作性能, 并且在压机紧急停车或突然失电时, 也要求压机各运动部件能就地停走或返回原始位置, 以免造成事故。

能无级调节工作压力。压机加工不同零件时需要的工作压力也不会一样, 按负载调节压力既可节省功率、避免系统发热, 文能延长压机与液压元件的使用寿命在空载下启动和停止油泵或机器不工作时, 油泵应卸荷。

有可靠的安全装置, 防止机器超载。多缸工作时有可靠的联锁, 避免误动作引起机件碰撞造成事故。

能满足机器对运动速度的要求。另外, 尚需考虑系统换向、卸压的平稳性, 系统的效率要高, 油温不得超过维修方便, 尽量采用标准液压元件等。

1.3四柱型液压机工作原理

四柱式液压机适用于各种可塑性材料的压制,如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。其工作过程如下:上液压缸驱动上滑块, 实现“快速下行、慢速加压、保压延时、释压换向、快速返回原位停止”的动作循环;下液压缸驱动下滑块, 实现“向上顶出停留向下退回原位停止”的动作循环

图1 液压机动作循环图

第二章液压系统的设计

2.1 Y32-100型液压机的主要技术参数

Y32-100型四柱式液压机为万能液压机，它能满足多种工艺要求，一般结构空间较大，设有顶出缸，综合以上结构设计以及查阅有关资料得其详细技术参数如下表

图2液压机的主要参数(JBT 9957.2-1999)

2.2 Y32─100型四柱式万能液压机系统工况图

图3液压系统工作行程与压力图

2．3 液压基本回路及各控制阀

2.3.1 Y32─100型四柱式万能液压机液压系统图及油路分析

1—下液压缸；2—下缸换向阀；3—先导阀；4、11、13、14—溢流阀；5—上液压缸；6—充液筒；7—上缸换向阀；8—压力继电器；9—释压阀；10—顺序阀；12—减压阀；I1、I2、I6—液控单向阀；I3、I4、I5—单向阀；13—溢流阀；14—溢流阀；15—泵；16—电动机；17—溢流阀；18—油箱

图4 Y32—100型四柱式液压机液压系统原理图工作过程：

上滑块工作循环

（1）快速下行当电磁铁1YA通电后，先导阀3和上缸换向阀7左位接入系统，液控单向阀I2被打开。系统主油路走向为：

进油路：液压泵→顺序阀10→上缸换向阀7左位→单向阀I3→上液压缸5上腔。

回油路：上液压缸5下腔→液控单向阀I2→上缸换向阀7左位→下缸换向阀2中位→油箱。

上滑块在自重作用下快速下行。这时，上液压缸上腔所需流量较大，而液压泵的流量又较小，其不足部分由充液筒6（副油箱）经液控单向阀I1向液压缸上腔补油。

（2）慢速加压当上滑块下行到接触工件后，因受阻力而减速，液控单向阀I1关闭，液压缸上腔压力升高实现慢速加压。这时的油路走向与快速下行时相同。

（3）保压延时当上液压缸上腔压力升高到使压力继电器8动作时，压力继电器发出信号，使电磁铁1YA断电，则先导阀和上缸换向阀处于中位，保压开始。保压时间由时间继电器控制，可在0至24分钟内调节。

（4）快速返回在保压延时结束时，时间继电器使电磁铁2YA通电，

先导阀3右位接入系统，使控制压力油推动欲泄换向阀9，并将上缸换向阀7右位接入系统。这时，液控单向阀I1被打开，其主油路走向为：进油路：液压泵→顺序阀10→上缸换向阀7右位→液控单向阀I2→上液压缸5下腔。

回油路：上液压缸5上腔→液控单向阀I1→充液筒（副油箱）。

这时上滑块快速返回，返回速度由液压泵流量决定。当充液筒内液压面超过预定位置时，多余的油压由溢流管流回油箱。

（5）原位停止当上滑块返回上升到挡块压下行程开关时，行程开关发出信号，使电磁铁2YA断电，先导阀3和上缸换向阀7都处于中位，则上滑块在原位停止不动。这时，液压泵处于低压卸荷状态，油路走向为：液压泵→顺序阀10→上缸换向阀7中位→下缸换向阀2中位→油箱。

下滑块工作循环

（1）向上顶出当电磁铁4YA通电使下缸换向阀右位接入系统时，下液压缸带动下滑块向上顶出。其主油路走向为：

进油路：液压泵→顺序阀10→上缸换向阀7中位→下缸换向阀2右位→下液压缸1下腔。

回油路：下液压缸1上腔→下缸换向阀2右位→油箱。

（2）停留当下滑块上移至下液压缸活塞碰到上缸盖时，便停留在这个位置上。此时，液压缸下腔压力由下缸溢流阀调定。

（3）向下退回使电磁铁4YA断电，3YA通电，液压缸快速退回。此时的油路走向为：

进油路：液压泵→顺序阀10→上缸换向阀7中位→下缸换向阀2左位→下液压缸1上腔。

回油路：下液压缸1下腔→下缸换向阀2左位→油箱。

（4）原位停止原位停止是在电磁铁3YA、4YA都断电，下缸换向阀

处于中位的情况下得到的。

该液压系统的特点：

产生大的输出力是液压机液压系统的特点之一。为了获得大的压制力，除采用高压泵提高系统压力之外，还常常采用大直径的液压缸。这样，当上滑块快速下行时，就需要大的油液量进入液压缸上腔。假若此流量全部由液压泵提供，则泵的规格太大，这不仅造价高，而且在慢速加压、保压和原位停止阶段，功率损失大。液压机上滑块的重量均较大，足可以克服摩擦力及回油阻力自行下落。该系统采用充液筒来补充快速下行时液压泵供油的不足，这样使系统功率利用更加合理。

保压延时是液压机常有的工作状态。本系统采用液控单向阀I1、I6和单向阀I3的密封性和液压管路及油液的弹性来保压。此方案结构简单，造价低，比用泵保压节省功率。但是，要求液压缸等元件密封性好。

通常的液压机系统属于高压系统。对于高压系统，在液压缸以很高压力进行保压的情况下，假若立即启动换向阀使液压缸反向快速退回时，将会产生液压冲击。为防止这种现象发生，应对换向过程进行控制，先使高压腔压力释放以后，再切换油路。本系统采用预泄换向阀9，先使液压缸上腔压力释放降低后，再使主油路换向。其原理是在保压阶段，预泄换向阀的上位接入系统。当电磁铁2YA通电后，控制压力油经减压阀和先导阀右位进入预泄换向阀的下端腔和液控单向阀I6的控制口。由于预泄换向阀上端腔与液压缸上腔油路连通，压力很高，其下端腔的控制压力油不能使阀心向上移动。但是液控单向阀I6可以在控制压力油作用下打开。 I6被打开后，液压缸上腔油液经液控单向阀I6、预泄换向阀上位泄到油箱。这时，压力被释放降低，直至预泄换向阀的阀心被推移到使下位接入系统。然后，控制压力油经预泄换向阀下位进入上缸换向阀的右端腔，使其右位接入系统，切换主油路，实现液压缸快速退回。

系统中的上下两液压缸动作的协调是由两个换向阀的互锁来保证的。只有当上缸换向阀处于中位时，下缸换向阀才能接通压力油。这样，就保证了两个液压缸不可能同时接通压力油而动作。在拉伸操作中，为了实现“压边”工步，上液压缸活塞必须推着下液压缸活塞移动，这时上液压缸下腔油液进入下液压缸下腔，而下液压缸下腔油液经下液压缸溢流阀流回油箱，压边压力由该溢流调节。

该系统利用换向阀中位实现液压泵的卸荷。为了保证对上下缸换向阀进行控制，在液压泵出口至上缸换向阀的主油路上设有顺序阀，用来保证在换向阀处于中位时，控制油路仍有足够的压力。并且，用减压阀来调节控制油路压力。但是，在卸荷油路上设置顺序阀，担高了液压泵的卸荷压力，增大了液压泵卸荷时的功率损失，这是不利之处。

另外，在该系统中两个液压缸各有一个溢流阀用作安全阀来实现过载保护。

2.3.2 Y32─100型四柱式万能液压机工作循环图

图5 液压机工作循环图

2.4 液压缸的设计

2.4.1主液压缸

已知液压缸的理论作用力(推力=1000KN；回程力=100KN) 液压系统的压力范围是20-32MPa，假设最大压力P=25MPa

1.无活塞杆的缸筒内径D为

≈0.22m (2.1)

2.活塞杆径d为

=0.208m (2.2)

3.主液压缸有效面积

0.22=0.038m=380cm (2.3)

(0.22-0.20)=0.00659 cm=66 cm (2.4)

0.20=0.0314m=314cm (2.5)

4.主液压缸实际压制力和回程力

F=PA=25100.0380=950KN

(2.6)

=100KN

5.主液压缸的工作力

(1)主液压缸的平衡压力:

Pa=1.49MPa (2.7)

(2)主液压缸工进压力:

038 .000659 .0

149000

10

9503?

+

?

=Pa=25.26Mpa

(2.8)

(3)主液压缸回程压力:

Pa=15.2MPa (2.9)

2.4.2 顶出液压缸

1.无活塞杆的缸筒内径D为

=0.113m （2.10）

2.顶出液压缸活塞杆径d

顶

=0.083m （2.11）

3.顶出液压缸有效面积

D=0.00785m=79cm (2.12)

A ( D-d) (0.10-0.08)

=0.0028m=28cm

(2.13)

Ad0.08=0.0050m=50cm (2.14)

4.顶出液压缸实际顶出力和回程力

F=PA=25100.00785=196.3KN (2.15)

=60KN

5.顶出液压缸的工作压力和回程压力

P=25MPa

P=21.4MPa (2.16)

2.4.3 液压缸运动中的供油量

2.4.

3.1 主液压缸的进出油量

1.主液压缸快进的进出油量

q=AV=0.0380 m0.15ms60s=342Lmin (2.17) q=AV=0.0659 m0.15ms60s=59.3Lmin (2.18) 2.主液压缸工作行程的进出油量

q=AV =0.038m0.01ms60s=22.8Lmin (2.19)

q=AV=0.00659m0.01ms60s=3.6Lmin (2.20) 3.主液压缸回程进出油量

q=AV=0.00659m0.12ms60s=47.4Lmin (2.21)

q=AV =0.0380m0.12ms60s=273.6Lmin (2.22) 2.4.3.2 顶出液压缸的进出油量

1.顶出液压缸的进出油量

q=AV=0.00785m0.08ms60s=37.68Lmin (2.23) q=AV=0.0028m0.08ms60s=13.44L （2.24）

2.顶出液压缸快退行程的进出油量

q=AV=0.0028m0.12ms60s=20.16Lmin (2.25)

q=AV=0.00785m0.12ms60s=56.52Lmin （2.26)

第三章常用液压元件的选择3.1 泵的选择

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22.80Lmin,主液压缸工作回程流量为3.6 Lmin,选用25YCY14-1B型轴向变量柱塞泵。

图6 25YCY14-1B型轴向变量柱塞泵

3.2 电动机的选择

由液压泵的驱动功率选出电机，选用Y180M-4型三相异步电动机。

图7 Y180-4型电动机

3.3 液压控制阀的选择

图8 液压控制阀的选择

3.4 液压油的选择

根据Y32─100型四柱式万能液压机的各项指标，选择L-HL型液压油。

图9 Y32-100型四柱式万能液压机液压油的各项指标