小型压力机液压系统设计

另附CAD系统原理与装配图但是不保证及时回信一般3～5天收信一次目录一液压系统原理设计 (1)1 工况分析 (1)2拟定液压系统原理图 (4)二液压缸的设计与计算 (6)1 液压缸主要尺寸的确定 (6)2 液压缸的设计 (7)三液压系统计算与选择液压元件 (10)1 计算在各工作阶段液压缸所需的流量 (10)2 确定液压泵的流量,压力和选择泵的规格 (10)3 液压阀的选择 (12)4 确定管道尺寸 2 液压缸的设计 (12)5 液压油箱容积的确定 (12)6 液压系统的验算 (12)7 系统的温升验算 (15)8 联接螺栓强度计算 (16)四设计心得 (17)五参考文献 (17)一 液压系统原理设计1 工况分析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—停止工作循环。

快速往返速度为3m /min ，加压速度为40-250mm /min ，压制力为300000N ，运动部件总重力为25000N ，工作行程400mm ，油缸垂直安装，设计压力机的液压传动系统。

液压缸所受外负载F 包括五种类型，即：F= F 压 + F 磨 +F 惯+F 密+G式中：F 压-工作负载，对于液压机来说，即为压制力； F 惯-运动部件速度变化时的惯性负载；F 磨-导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力。

液压缸垂直安装，摩擦力相对于运动部件自重，可忽略不计； F 密-由于液压缸密封所造成的运动阻力； G - 运动部件自重。

液压缸各种外负载值 1) 工作负载：液压机压制力F 压=300000N2) 惯性负载：N t g V G F 20.255103.08.9325000≈⨯⨯=∆∆=惯 3) 运动部件自重：G =25000N4) 密封阻力F 密=(F 为总的负载)5) 摩擦力液压缸垂直安装，摩擦力较小，可忽略不计。

根据上述计算结果，列出各工作阶段所受的外负载。

工作循环各阶段外负载表按照给定要求与外负载表绘制速度循环图与负载循环图：速度循环图：负载循环图：50L(mm )V (mm /s)~504002拟定液压系统原理图1) 确定供油方式：考虑到该压力机在工作进给时需要承受较大的工作压力，系统功率较大，速度较底。

而在快进,快退时负载较小，速度较快。

从节能，减少发热，系统结构，效率，工作压力等方面考虑，泵源系统宜选用轴向柱塞泵。

2) 调速方式的选择：在小型压力机液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或者调速阀。

在本系统中选用回油节流调速，这种调速回路受泄漏与发热影响小，速度刚性好，由于有背压存在，起到一定的阻尼作用，提升了运动的平稳性，同时空气也不易渗入。

3)速度切换方式的选择：305555L(mm )40056622500277778F(N )系统采用由电磁阀控制的快慢速换接回路，它的结构简单，调节行程比较方便，阀的安装也较容易，但速度换接的平稳性较差。

若要提高系统的速度换接平稳性，可改用由行程阀切换速度的换接回路。

液压系统原理图：二 液压缸的设计与计算1 液压缸主要尺寸的确定工作压力p 的确定：工作压力p 可根据负载大小及机器类型初步确定，先查表取液压缸工作 压力为25MPa .液压缸缸筒内径D 和液压缸活塞杆外径d 的确定：由负载图知最大负载F 为，按表可取p 2为0MPa ，ηcm 为，考虑到快进，快退速度相等，取d/D 为。

将上述数据代入液压缸缸筒内径计算公式，可得液压缸缸筒内径：mm D d P P p F D cm 02.128]})7.0(1[20001{95.0102514.356.3055554]})(1[1{4262121=--⨯⨯⨯⨯=--=ηπ由液压缸缸筒内径（缸径）尺寸系列表查得D =160mm 。

活塞直径d ，按d/D =,d =112mm 。

由液压缸活塞杆外径（杆径）尺寸系列表，取d =125mm 。

由此求得液压缸的实际有效面积为：22210201.0416.04m D A =⨯==ππ2222220078.04)125.016.0(4)(m d D A =-⨯=-⨯=ππ初步计算液压缸最大工作压力：MPa A F P n 20.150201.056.3055551===按最低工进速度验算液压缸的最小稳定速度，由式23min min 254101.0cm v Q A =⨯=>式中Q min 是调速阀的最小稳定流量为min L本次设计中调速阀是安装在进油路上，故液压缸节流腔有效工作面积应取液压缸无杆腔的实际面积，即222196.20016414.34cm D A =⨯==π>25不等式满足，故液压缸能够达到所需稳定工进速度。

液压缸缸筒内径（缸径）尺寸系列（GB2348-80）(mm )液压缸活塞杆外径（杆径）尺寸系列（GB2348-80）(mm )2 液压缸的设计1) 液压缸工作压力的确定：根据设备的类型有表2-1初选工作压力P =25MPa 2) 液压缸内径D 和活塞杆d 的确定：前面的计算以得出D =16cm ,d = 3) 液压缸壁厚的确定和外径的确定：a. 起重运输机械的液压缸，一般采用无缝钢管制造，无缝钢管大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算：][2σδD p y ≥式中：δ—液压缸壁厚(m ) D —液压缸的内径(m )p y —试验压力，一般取最大工作压力的～倍 [σ]—缸筒材料的许用应力。

其值为：锻钢：[σ]=110～120MPa ； 铸钢：[σ]=100～110MPa ； 无缝钢管：[σ]=100～120MPa ； 高强度铸铁：[σ]=60MPa ； 灰铸铁：[σ]=25MPa 。

MPa p p n y 87.2458.165.15.1=⨯==现取[σ]=100MPa ：mm 90.19100216087.24=⨯⨯≥δ查无缝钢管标准系列取mm 20=δ。

b. 缸体的外径为：mm D D 20020216021=⨯+=+≥δ选取D 1=200mm ，壁厚mm 20=δ的无缝钢管。

4)液压缸工作行程的确定：本执行机构要求工作行程为400mm 。

5)缸盖厚度的确定：一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度t 按强度要求可用下面公式行近似的计算：)]([433.00222d D D p D t y -≥σ)035.016.0(10016.01087.2416.0433.06-⨯⨯⨯⨯⨯≥t mm t 09.39≥式中：t —缸盖有效厚度(m)；D 2—液压缸缸盖的止口直径(m)； d 0—缸盖孔直径。

6)最小导向长度的确定：最小导向长度是指从活塞支撑面到缸盖滑动轴承支撑面中点的距离，如果导向长度过小，将使液压缸的初始绕度增大影响液压缸的稳定性。

对一般液压缸，要求最小导向长度H 应满足以下要求：220D l H +≥式中：l —液压缸的最大行程； D —液压缸的内径。

mm D l H 100216020400220=+=+≥活塞宽度B 一般取B =~D ，B =96~160mm ， 现取B=130mm 。

缸盖的滑动支撑面的长度A ，根据液压缸内径D 而确定， 当D <80mm 时，取A =~D ， 当D >80mm 时，取A =~d ， 因为D =160mm >80mm ， 故A =~d =75~125mm ， 现取A =90mm 。

H mm B A >=+=+1102901302 可满足导向要求。

三 液压系统计算与选择液压元件1 计算在各工作阶段液压缸所需的流量v d Q 24π=快进min /80.363125.042L =⨯⨯=πmin/02.525.016.044221L v D Q =⨯⨯==ππ工进min /80.004.016.044222L v D Q =⨯⨯==ππ工进min/49.233)125.016.0(4)(42222L v d D Q =⨯-⨯=-=ππ快退2 确定液压泵的流量,压力和选择泵的规格1) 泵的压力的确定：考虑到正常工作中进油路有一定的压力损失,所以泵的工作压力为p p p p ∑∆+=1式中：p p —液压泵最大工作压力； P 1 —执行元件最大工作压力；p ∑∆—进油管路 中的压力损失,初算时简单系统可取。

MPa p p p p 38.178.058.161=+=∑∆+=p p 是静压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的压力往往超过静压力。

另外考虑到低压系统取小值，高压系统取大值。

在本系统中MPa p p p n 33.244.1==。

取P n=25MPa 2) 泵的流量的确定：液压泵的最大流量为：12.448.362.1)(max =⨯=∑≥q K q L p L/min取q p =45L/min 。

式中：q p —液压泵的最大流量；max )(q ∑—同时作用的各执行元件所需流量之和的最大值； K L —系统泄漏系数,一般 K L =～,现取K L =。

选择液压泵的规格：根据以上计算得的q p 和p p 再查有关手册，现选择CY14-1B 型斜盘式轴向柱塞泵，该泵的参数为：每转的排量r mL q /250~5.20=，泵的额定压力，p n =32MPa 电动机转速1470r/min ，容积总效率92.0=v η，总效率8.0=η。

与液压泵匹配的电动机的选定。

首先分别算出快进与工进两种不同工况时的功率，两者较大者作为电动机规格的依据。

由于在工进时泵的输出流量减小，泵的功率急剧下降，一般当流量在～1L/min 的范围内时，可取14.03.0～=η，同时还应该注意到，为了使所选择的电动机在经过泵的流量特性曲线的最大功率点时不至电动机停转需进行验算即：n pb p q p 2≤η式中：p n —所选电机额定功率；p b —限压式变量泵的限定压力； q p —压力为p b 时，泵的输出流量。

首先计算快进时的功率，快进时的外负载为0N ，此时快进时进油路的压力为0，功率为0。

工进时所需电动机功率为：kw P 82.18.06002.538.17=⨯⨯=由手册选择Y100L2-4型三相异步电动机，功率3kw ，额定转速1470r/min 。

3 液压阀的选择液压元件明细表4 确定管道尺寸油路内径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定，也可按管路允许的流速进行计算。

本系统主油路流量为差动时流量q =min ,压油管的允许流速取v =5m/s 。

mm v q d 97.15529.606.46.4=⨯== 取d =16mm 。

综合诸因素及系统上面各阀的通径取d =16mm ，吸油管的直径参照CY14-1B 变量泵吸油口连接尺寸，取吸油管内径d =42mm 。

5 液压油箱容积的确定本系统为高压系统,液压油箱有效容量按泵流量的5～7倍来确定,现选用容量为400L 的油箱。