液压说明书

设计题目
设计一台校正压装液压机的液压系统。

•要求工作循环是快速下
行→慢速加压→快速返回→停止。

压装工作速度不超过5mm ／s •，快速下行速度应为工作速度的８～10倍，工件压力不小于10KN 。

设计内容及步骤
一.负载分析与速度分析
1. 速度分析
已知最大工进速度为5mm ／s ，则快进速度设为45mm ／s ，并设启动换向时间为0.1s ，运动部件重19.6kN ，运动总行程为450mm
2. 负载分析
设工作负载w F =30kN 。

惯性负载3
1960045109009.8
0.1
a v F m
N N
t
-∆⨯==⨯=∆
摩擦负载 摩擦负载分为静摩擦阻力和动摩擦阻力两部分。

静摩擦阻力 F fs = f s ×G = 0.2196003920fs F =⨯=N 动摩擦阻力 F fd = f d ×G = 0.1196001960fd F N =⨯=
取液压缸机械效率m η =0.9，则液压缸工作阶段的负载值如下表：
按上述分析可绘出负载循环图和速度循环图。

二.确定液压缸的主要参数
1.初选液压缸的工作压力
所设计的运动部件在工进时负载最大，其值为35511N，其它工况时的负载都相对较低，按照负载大小或按照液压系统应用场合来选择工作压力的方法，由最大负载值查表9-3，取液压缸的工作压力为4MPa。

2.计算液压缸结构参数
为使液压缸快进和快退速度相等，选用单出杆活塞缸差动连接的方式实现快进，
液压缸缸筒直径为
D =
=
根据GB/T2348—1993对液压缸缸筒内径尺寸和液压缸活塞杆外径尺寸的规定，圆整后取液压缸缸筒直径为D=110mm ，活塞杆直径为d=0.7D=80mm 。

此时液压缸两腔的实际有效面积分别为：
无杆腔面积：2
1/495A D π== cm
2
有杆腔面积：
22
2()/444.77A D d π=-= cm 2 活塞杆面积：2
3A =d /4=50.24π cm 2
3.计算最大流量需求
运动部件在快进过程中所需要的流量为
2
1
d v q =
=13.56
4
π快进 L/min
工进过程中所需要的流量为
2
D v
4
q =
=2.84
π工进 L/min
快退过程中所需要的流量为
2
2
4
q =
12.08π=（D -d )v
快退 L/min
其中最大流量为快进流量为13.56 L/min 。

4.计算液压缸在工作循环各阶段的压力，流量和功率值
差动时液压缸有杆腔压力大于无杆腔压力，取两腔间回路及阀上的压力损失为0.5M P a ，则2
10.5M P p p a
=+
根据上述液压缸直径及流量计算结果，进一步计算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率值，如下表所示
根据上面的计算结果，绘制液压缸工况图如下
三.拟定液压系统图
1.调速回路
因为液压系统功率较小，且只有正值负载，所以选用进油节流调速回路。

因为压装过程中负载变化不大，采用节流阀的节流调速回路即可。

2.泵供油回路
由于工进速度和快速运动速度相差悬殊，若采用单定量泵供油，势必造成慢速加压时溢流量太大，功率损耗大，为此课考虑采用双泵供油，以节省能源提高效率。

快速下行时，双泵供油；慢速加压时，单泵供油，另一泵卸荷。

3.速度换接回路和快速回路
由于工进速度和快速运动速度相差悬殊，为了换接平稳，选用行程阀控制的换接回路。

快速运动通过差动回路来实现。

由工进转为快退时，在回路上并联了一个单向阀以实现速度换接。

该行程阀可控制与节流阀并联的常通式二位二通换向阀的切换。

4.换向回路
采用三位四通H型电磁换向阀换向，同时使双泵在执行元件不运动时卸荷。

为了控制液压缸活塞的行程，提高换向位置精度，采用死挡块加压力继电器的行程终点转换控制。

5.回路卸荷及安全保护
在主泵旁并联一个溢流阀，一方面限制了系统的最高压力，另一方面在慢速加压时起分流作用；同时，为防止中午空中停留时滑动，采用液控单向阀；为了运动平稳，在液控单向阀的控制油路上设一节流阀，以减小控制压力的波动。

四.液压元件的选择
1.液压泵和驱动电动机功率的确定
由前面工况分析，由最大压制力和液压主机类型，初定上液压泵的工作压力取为 3.74MPa，考虑到进出油路上阀和管道的压力损失为0.5MPa（含回油路上的压力损失折算到进油腔），又由于采用压力继电器，溢流阀的调整压力一般应比系统最高压力大0.5MPa，则小流量泵的最高工作压力为4.74 MPa，选择泵的额定压力应为
p=(4.74+4.74⨯25%)=5.925MPa
2.液压泵流量计算
K 为系统泄漏系数，一般取K=1.1~1.3，现取系统的泄漏系数K=1.1 则 快速下行时双泵的总流量：
=K q =1.1
13.56L /m i n =14
q ⨯快下快
进
慢速加压时双泵的总流量：
=Kq =1.1 2.84L /min=3.124L /min q ⨯工进慢进
快速返回时双泵的总流量：
=Kq =1.112.08L /min=13.288L /min q ⨯快回快退
3.确定液压泵的规格
根据以上算得的结果，再查阅相关手册《机械设计手册》 得：现选用1Y B —16/6.3双联叶片泵，大泵排量16ml/r （作辅助泵），小泵排量为6ml/r （作主泵），额定压力6.3Mpa ，额定转速960r/min ，容积效率约为90%，总效率为80%
4.确定液压泵驱动功率及电动机的选定
由前面得知，液压泵在快进阶段功率最大，，这时液压泵的供油压力值为0.446Mpa ，取压力损失为0.5Mpa,则液压泵的输出压力为0.946Mpa 。

液压泵总功率为0.8 双泵的实际流量为 3
b =(16+6)10
0.8
960L /m i n =16.896L /m i n
q -⨯⨯⨯ 则液压泵所需的功率P 为：
63
(0.9461016.89610)
P=332.992W (600.8)
p p
p
P q η-⨯⨯⨯⨯=
=⨯
选用功率为750W ，转速960r/min ，型号为Y90s —6的电动机。

5.辅助元件的选择
五.验算液压系统性能
在管道结构尚未确定的情况下，管道的局部压力损失∆p ζ常按下式作经验计算
l
ζ1.0p p ∆=∆
各工况下的阀类元件的局部压力损失可根据下式计算
2
n n v ⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛∆=∆q q p p
据上面的所分析的结果得，小流量泵工作状态压力为4.74Mpa ，流
量5.35L/min,所以其输入功率为
63(4.7410 5.3510)P=528.31W (600.8)p p
p P q η-⨯⨯⨯⨯==⨯
溢流阀的额定流量为63L/min,额定压力损失0.3Mpa ，大流量泵流量为15.77L/min ，则v P ∆为：
623v 5.35
15.77+44.7795=0.310Pa=87.1010Pa 63P ⨯∆⨯⨯⨯（
）
则大流泵输入功率为 33(87.101015.7710)P=28.583W (600.8)p p
p P q η-⨯⨯⨯⨯==⨯
液压缸的最小有效功率为
-3P=Fv=30000+1960)510W =159.8W
⨯⨯(
系统单位时间内的发热量为
()0528.31+28.58159.8541.09i i H P P W =-=-= 当油箱的高、宽、长比例在1：1：1到1：2：3范围内，且油面高度为油箱高度的80％时，油箱散热面积近似为：
3266.6V
A = 式中 V 为油箱有效容积（3m ）；
A 为散热面积()2
m 取油箱有效容积325.0m V
=，散热系数 ()C m W K ︒⋅=2/15 按i
H T K A ∆=计算，所以油液的温升为：
541.09
13.648i
H T C K A ∆===︒
计算结果在温升许可范围内，所以不必加冷却器。

参考文献
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