小型压力机液压系统设计

另附CAD系统原理与装配图 如有需要发电邮至****************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=300000N 2) 惯性负载：

NtgVGF20.255103.08.9325000惯

3) 运动部件自重： G=25000N 4) 密封阻力 F密=0.1F(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 工况 计算公式 液压缸的负载 启动阶段： F启=F密+F惯-G NGFF89.5669.02500020.255109.0惯启

加速阶段： F加=F密+F惯-G NGFF89.5669.02500020.255109.0惯加

快进阶段： F快=F密-G NGF22500)(9.0快

工进阶段： F工=F密+F压-G NGFF56.3055559.0250003000009.0压工

快退阶段： F退=F密+G NGF78.277779.0250009.0退

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：

50 L(mm)

V (mm/s)

0.67~4.17 50 400 2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：

305555 L(mm) 400 566 22500

277778

F(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.

设备类型 机 床 农业机械或中型工程机械 液压机、重型机械、起重运输机械 磨床 组合机床 龙门刨床 拉床

工作压力P(MPa) 0.8～2.0 3～5 2～8 8～10 10～16 20～32 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305555.56N，按表可取p2为0MPa，ηcm为0.95，考虑到快进，快退速度相等，取d/D为0.7。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：

mmDdPPpFDcm02.128]})7.0(1[20001{95.0102514.356.3055554]})(1[1{4262121

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=0.7,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：

22210201.0416.04mDA

2222220078.04)125.016.0(4)(mdDA

初步计算液压缸最大工作压力： MPaAFPn20.150201.056.3055551 按最低工进速度验算液压缸的最小稳定速度，由式 23minmin254101.0cmvQA

式中Qmin是调速阀的最小稳定流量为0.1minL 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 222196.20016414.34cmDA



200.96>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) 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （90） 100 （110）

125 （140） 160 （180） 200 （220） 250 (280) 320 (360) 400 (450) 500

液压缸活塞杆外径（杆径）尺寸系列（GB2348-80） (mm) 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 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=12.5cm 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：

][2Dpy

式中： δ—液压缸壁厚(m) D—液压缸的内径(m) py—试验压力，一般取最大工作压力的(1.25～1.5)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。 MPappny87.2458.165.15.1

现取[σ]=100MPa： mm90.19100216087.24 查无缝钢管标准系列取mm20。

b. 缸体的外径为： mmDD20020216021 选取D1=200mm，壁厚mm20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：

)]([433.00222dDDpDty

)035.016.0(10016.01087.2416.0433.06t

mmt09.39

式中： t—缸盖有效厚度(m)； D2—液压缸缸盖的止口直径(m)； d0—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：

220DlH

式中： l—液压缸的最大行程； D—液压缸的内径。 mmDlH100216020400220 活塞宽度B一般取B=(0.6~1.0)D，