液压机液压系统设计

攀枝花学院

学生课程设计说明书

题目：液压传动课程设计

——小型液压机液压系统设计学生姓名：

学号：

所在院系：机电工程学院

专业：机械设计制造及其自动化班级：

指导教师：职称：

攀枝花学院教务处制

攀枝花学院本科学生课程设计任务书

注：任务书由指导教师填写。

摘要

液压机是一种用静压来加工金属、塑料、橡胶、粉末制品的机械，在许多工业部门得到了广泛的应用。液压传动系统的设计在现代机械的设计工作中占有重要的地位。液体传动是以液体为工作介质进行能量传递和控制的一种传动系统。本文利用液压传动的基本原理，拟定出合理的液压传动系统图，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。确保其实现快速下行、慢速加压、保压、快速回程、停止的工作循环。

关键词：液压机、课程设计、液压传动系统设计

Abstract

Hydraulic machine is a kind of static pressure to the processing of metal, plastic, rubber, the powder product of machinery, in many industrial department a wide range of applications. The design of the hydraulic drive system in modern mechanical design work occupies an important position. Transmission fluid is the liquid medium for the work carried out energy transfer and control of a transmission system.This paper using hydraulic transmission to the basic principle of drawing up a reasonable hydraulic system map ,and then after necessary calculation to determine the liquid pressure system parameters , Then according to the parameters to choose hydraulic components specification. To ensure the realization of the fast down, slow pressure, pressure maintaining, rapid return, stop work cycle.

Key words:hydraulic machine, course design, hydraulic transmission system design.

目录

摘要 .............................................................................................................................................. I Abstract.......................................................................................................................................... II 1 任务分析 (1)

1.1技术要求 (1)

1.2任务分析 (1)

2 方案的确定 (2)

2.1运动情况分析 (2)

3 工况分析 (3)

3.1工作负载 (3)

3.2 摩擦负载 (3)

3.3 惯性负载 (3)

3.4 自重 (3)

3.5 液压缸在各工作阶段的负载值 (3)

4 负载图和速度图 (5)

5 液压缸主要参数的确定 (6)

5.1 液压缸主要尺寸的确定 (6)

5.2 计算在各工作阶段液压缸所需的流量 (6)

6 液压系统图 (9)

6.1 液压系统图分析 (9)

6.2 液压系统原理图 (9)

7 液压元件的选择 (11)

7.1液压泵的选择 (11)

7.2 阀类元件及辅助元件 (11)

7.3油箱的容积计算 (12)

8 液压系统性能的运算 (13)

8.1 压力损失和调定压力的确定 (13)

8.2 油液温升的计算 (14)

8.3 散热量的计算 (15)

结论 (17)

参考文献 (18)

1 任务分析

1.1技术要求

设计一台小型液压压力机的液压系统，要求实现快速空程下行—慢速加压

—保压—快速回程—停止的工作循环，快速往返速度为

V=5.6 m/min，加压速度

1

V=70mm/min,其往复运动和加速（减速）时间t=0.02s，压制力为320000N，运2

动部件总重为40000N,工作行程400mm,（快进380mm，工进20mm）,静摩擦系数fs=0.2，动摩擦系数fd=0.1油缸垂直安装，设计该压力机的液压系统传动。

1.2任务分析

根据滑块重量为40000N ，为了防止滑块受重力下滑，可用液压方式平衡滑块重量。设计液压缸的启动、制动时间为t?=0.2s 。液压机滑块上下为直线往复运动，且行程较小（400mm）,故可选单杆液压缸作执行器,且液压缸的机械效η=。因为液压机的工作循环为快速下降、慢速加压、保压、快速回程

率0.91

cm

四个阶段。各个阶段的转换由一个三位四通的换向阀和一个二位二通的换向阀控制。当三位四通换向阀工作在左位时实现快速回程。中位时实现液压泵的卸荷，亦即液压机保压。工作在右位时实现液压泵的快进和工进。其工进速度由一个调速阀来控制。快进和工进之间的转换由二位二通换向阀控制。液压机快速下降时，要求其速度较快，减少空行程时间，液压泵采用全压式供油，且采用差动连接。由于液压机压力比较大，所以此时进油腔的压力比较大，所以在由保压到快速回程阶段须要一个节流阀，以防在高压冲击液压元件，并可使油路卸荷平稳。为了对油路压力进行监控，在液压泵出口安装一个溢流阀，同时也对系统起过载保护作用。因为滑块受自身重力作用，滑块要产生下滑运动。所以油路要设计一个单向阀，以构成一个平衡回路，产生一定大小的背压力，同时也使工进过程平稳。在液压力泵的出油口设计一个单向阀，可防止油压对液压泵的冲击，对泵起到保护作用。

2 方案的确定

2.1运动情况分析

由液压机的工作情况来看，其外负载和工作速度随着时间是不断变化的。所以设计液压回路时必须满足随负载和执行元件的速度不断变化的要求。因此可以选用变压式节流调速回路和容积式调速回路两种方式。

2.1.1变压式节流调速回路

节流调速的工作原理，是通过改变回路中流量控制元件通流面积的大小来控制流入执行元件或自执行元件流出的流量来调节其速度。变压式节流调速的工作压力随负载而变，节流阀调节排回油箱的流量，从而对流入液压缸的的流量进行控制。其缺点：液压泵的损失对液压缸的工作速度有很大的影响。其机械特性较软，当负载增大到某值时候，活塞会停止运动，

低速时泵承载能力很差，变载下的运动平稳性都比较差，可使用比例阀、伺服阀等来调节其性能，但装置复杂、价格较贵。优点：在主油箱内，节流损失和发热量都比较小，且效率较高。宜在速度高、负载较大，负载变化不大、对平稳性要求不高的场合。

2.1.2容积调速回路

容积调速回路的工作原理是通过改变回路中变量泵或马达的排量来改变执行元件的运动速度。优点：在此回路中，液压泵输出的油液直接进入执行元件中，没有溢流损失和节流损失，而且工作压力随负载的变化而变化，因此效率高、发热量小。当加大液压缸的有效工作面积，减小泵的泄露，都可以提高回路的速度刚性。

综合以上两种方案的优缺点比较，泵缸开式容积调速回路和变压式节流调回路相比较，其速度刚性和承载能力都比较好，调速范围也比较宽工作效率更高，发热却是最小的。考虑到最大压制力为320000N，故选泵缸开式容积调速回路。

3 工况分析

3.1工作负载

工件的压制抗力即为工作负载：F w=320000N

3.2 摩擦负载

静摩擦阻力：

F=0.2x40000=8000N

fs

F=0.1X40000=4000N

动摩擦阻力：

fd

3.3 惯性负载

Fm=ma=40000/10X5.6/(0.02X60)=18667N

3.4 自重

G=mg=40000N

3.5 液压缸在各工作阶段的负载值

η=。另外取液压缸的背压其中液压缸采用V型密封圈，其机械效率0.91

cm

F＝40000N。则液压系统工作循环各阶段的外负载见表3-1。

负载

b

表3-1 工作循环各阶段的外负载

4 负载图和速度图负载图和速度图绘制如图4-1与4-2所示

图4-1 负载图

图4-2 速度图

5 液压缸主要参数的确定

5.1 液压缸主要尺寸的确定

（1）工作压力P 的确定：

工作压力P 可根据负载大小及机器的类型，来初步确定由手册查表取液压缸工作压力为25MPa 。将液压缸的无杆腔作为主工作腔，考虑到缸下行时，滑块自重采用液压方式平衡，则可计算出液压缸无杆腔的有效面积，取液压缸的机械效率ηcm=0.91。

（2）计算液压缸内径D 和活塞杆直径d

由负载图知最大负载F 为356044N ，取d/D=0.7

91

.010********

61??=

=

cm

P F A η=0.0157

D=

π

1

4A =0.141m

按GB/T2348-1993，取标准值D=150mm d=0.7D=105mm

由此求得液压缸的实际有效工作面积 则：无杆腔实际有效面积：1A =24

D π

＝176712mm 有杆腔实际有效面积：2A =

()

22

4

d D -π

=90122mm

5.2 计算在各工作阶段液压缸所需的流量

快进：Q=11V A =98.96L/min 工进：Q= 21V A =1.24L/min 快退：Q= 12V A =50.47L/min