提升液压系统设计方案

提升液压系统设计方案1 系统设计方案的确定1.1 设计要求1.11 液压系统控制的机械动作钢坯提升机称重液压系统的运动轨迹，如图1.1所示。

快升慢升称重慢降快降图1.1 钢坯提升机称重液压系统的运动轨迹（1）采用双缸同步工作方式；（2）平稳性：等高位附近对钢坯平稳托放；大质量控制对象的平稳启动和缓冲停止；（3）准确性：连续的每步进周期启停点的准确性和良好的重复性； （4）可靠性：满足冶金企业连续工作状况对系统可靠性的要求； （5）对于在称重时期对系统要求要有较高的锁紧精度。

1.2 主要技术参数(1) 液压缸行程300mm ，其中快上150mm ，时间小于等于2s ，慢上150mm ，时间 小于等于8s ；慢下150mm ，时间小于等于8s ，快下150mm ，时间小于等于3s ； (2) 动作周期T 小于等于25s ，称重时间3s ； (3) 系统最高工作压力12MPa 。

1.3 系统驱动方案的选择通常传动机构有机械传动和液压传动两种。

钢坯提升机称重液压系统的传动机构选用液压传动。

与机械传动相比，液压传动具有功率—质量比大、便于无极调速和过载保护、布局灵活方便等多种技术优势；同时，在现代工业生产中，自动化程度越来越高，而液压系统也因为其易于实现自动化，工作平稳等优点而被广泛应用。

随着技术的发展，采用液压传动是可靠、合理的，用电磁阀来控制液压执行元件同步和无级调速，可以更好的满足工艺，实现其高产、优质、低消耗的要求。

钢坯提升机称重液压系统需要比较大的驱动功率，驱动装置一般选用液压缸和液压马，这是因为液压元件工作可靠、费用较低。

此外，利用液压系统的储能作用，还可以使工作台的能耗较低。

1.4 控制方式根据钢坯提升机称重液压系统的工艺要求，在生产过程中液压系统要完成以下动作，液压缸快升、慢上、停留、慢下，速降，其中停留动作要求锁紧精度要高。

在举升液压缸的控制回路中，采用液控单向阀锁定回路和进油口节流调速回路。

液控单向阀回路容易控制并且锁紧时间较长，利于保障设备安全；同时，根据工况分析，液压缸在运行过程中负载的变化不大，可以采用进油口调速回路控制液压缸的运动速度。

供油回路采用液压泵直接提供动力的结构，在吸油管道中采用截止阀和减震喉管串联，用于减震。

为了实现系统的自动化，执行元件之间的协调可以通过PLC来完成，也可以通过继电器来实现。

1.5草拟液压系统原理图在对钢坯称重的流程进行认真分析，草拟了钢坯提升机称重液压系统原理图，钢坯提升机称重液压系统如1.2所示：图1.2 钢坯提升机称重液压系统其工作流程如下：在系统工作时，首先，三位四通换向阀1YA 通电，油液经过平 衡阀、调速阀、分流集流阀、液控单向阀，最后进入液压缸下端无杆腔，使两个缸的活塞杆同时上升，完成移动横梁的快速上升动作。

当吊钩达到钢坯下方时光电信号开关1SQ 控制1YA 、3YA 通电，即完成减速缓慢上升工况，当钢坯达到轨道上方100mm 时，具有延时功能的光电转换开关2SQ 控制5YA 通电，延时期只有二位二通电磁阀5YA 通电，其余所有电磁阀均不通电，液控单向阀关闭，活塞杆也停止下降，钢坯处于停止状态，称重设备在2SQ 延时期间完成称重、取值任务。

延时结束后2YA 、4YA 同时通电，完成慢下动作。

当钢坯达到轨道后，1SQ 发信号，2YA 通电，活塞杆快速下降，到达底端后3SQ 发信号各阀处于断电状态，活塞杆停止下降，一次称重结束。

2 执行元件主要参数的计算与选型2.1 液压缸计算与选型2.1.1 液压缸主要参数计算与选型液压缸活塞面积计算公式为：2=4F A D P π=（2-1）式中：F--液压缸载荷（N ）； P--液压缸工作压力（Pa ）； D--液压缸径（m ）。

系统压力初定为P=14MPa 。

缸的作用力F=20KN ，全行程距离s=150mm ，作用时间1t =3s 。

根据公式（2-1）计算活塞面积A ：23m 105.11220000-⨯===MPaNP F A 计算液压缸杆速度V ：min /5.4/7521501m s mm smm t S V ====由公式（2-1），得：mm AD 44105.1442=⨯⨯==-ππ根据行程速比系数D d •=7.0，计算活塞杆的直径d ：mm D d 08.30447.07.0=⨯=•=查文献[1]，表17-6-2 圆整液压缸的径D=50mm ， 圆整液压缸的活塞杆直径d=36mm 。

查文献[1]，表17-6-3油缸的流量公式9.3L/m in 104.50.050.954π10V D 4ηπAV Q 3232=⨯⨯⨯⨯=⨯== 式中：v η--油缸的容积效率 取0.95 D--单位为m V--单位为m/min选择油缸厂液压缸UYTF10 50×36×300×267/21WF —端部法兰式，10--活塞杆为外螺纹连接方式， 21--压力级别21MPa2.1.2 液压缸校核液压缸实际工作所需的压力MPa MP P A A A F P 12a 5.105.005.0036.005.0420000222b 121g ＜=⨯+⨯⨯=+=π 式中：b P --回油背压，取0.5MPa ；1A --无杆腔面积； 2A --无杆腔面积。

计算得：g P ＜P ，即系统提供压力要不小于10.5MPa 。

3 泵与电机3.1 泵的计算泵的选型主要根据系统的工况来选择液压泵，泵的主要参数有压力、流量、转速、效率。

为了保证系统正常运转和泵的使用寿命，一般在固定设备系统中，正常工作压力为泵的额定工作压力的80%左右；要求工作可靠性较高的系统或运动的设备，系统工作压力为泵的额定工作压力的60%左右。

泵的流量要大于系统的最大工作流量。

为了延长泵的使用寿命，泵的最高压力与最高转速不宜同时使用。

3.1.1 确定泵的工作压力因正常工作中进油管路有压力损失，所以系统工作压力为MPa P P P x s .116.05.10max =+=+= (3-1)式中：s P --系统工作压力（MPa ）；m ax P --执行元件最大工作压力（MPa ）；x P --系统压力损失（MPa ）。

系统工作压力定为11.1 MPa 。

故泵的工作压力≥n P 1.3×11.1=14.5MPa3.1.2 确定泵的流量泵的最大流量计算公式：max (Σ)p L q K q = (3-2) 式中：q p --液压泵的最大流量；max (Σ)q --同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值； K L --系统泄漏系数，一般取1.1～1.3。

由于本系统采用双缸同步工作方式，故max (Σ)q 取主弯曲油的流量20 L/min 。

根据公式(3-2)，得：()min /24min /202.1max L L q K q L p =⨯==∑采用斜轴式柱塞泵，采用该泵型号为25MCY-1 B ，此泵的基本参数为：排量为25ml/r ，额定压力为MPa ，最高转速为1500r/min ，最大流量为37.5L/min,效率为92%，功率为24.6。

本系统采用两台泵一工一备，在此选用一样的。

3.1.3 泵的安装液压泵装置安装要求如下：（1）液压泵与原动机之间的联轴器的型式及安装要求必须符合制造厂的规定。

（2）外露的旋转轴、联轴器必须加装防护罩。

（3）液压泵与电动机的安装底座必须有足够的刚性，以保证运转始终同轴。

（4）液压泵的进油管路应短而直，避免拐弯增多，断面突变。

在规定的油液 度围，必须使泵的进油压力和其他条件符合泵制造厂家的规定。

（5）液压泵的进油管路密封必须可靠，不得吸入空气。

（6）高压、大流量的液压泵装置推荐采用：泵进油口设置橡胶弹性补偿接管、泵出油口连接高压软管、泵装置底座设置弹性减震垫。

3.2 电机的选择电动机有交流电动机和直流电动机之分，一般工厂都采三相交流电动机，而且多采用Y系列三相异步电动机。

其结构简单，起动性能好，工作可靠，价格低廉，维护方便。

由于液压泵通常在空载下启动，故对电动机的启动转矩没有过高要求，负荷变化比较平稳，起动次数不多，因此可以采用系列笼型异步电动机。

电动机与液压泵之间通常采用联轴器连接，电动机的转速应在液压泵的最佳转速围。

选择2750r min/工况下选择的，故可选择与其相近的电机转速，则液压泵的流量仍可满足系统2800r min/的要求。

系统的总电动机的功率选择直接影响到电动机工作性能和经济性能的好坏。

如果所选电机的功率小于工作要求，则不能保证系统正常工作，使电机经常过载而提早损坏；如果所选电机的功率过大，则电动机经常不能满载运行，功率因数和效率较低，从而增加电能损耗，造成浪费。

因此在设计中一定要选择合适的电动机功率。

根据泵的功率要求选择电机生产的Y2系列三相异步电动机，所需的两台电机选一样。

有参数选定电机型号Y200L-4，功率为30KW，转速为1470r/min，效率为95%4 液压元件的选择为了方便各液压阀的选择，将总系统拆分为两个个分系统Ⅰ、Ⅱ，分别对应举升液压缸缸系统和油源系统，各系统管路流量圆整后，如下表：表4-1 各分回路管路流量表4.1 泵入口液压阀的选择4.1.1 溢流阀的选择作为泵的的出口的安全用阀，根据泵的的流量37.5L/min，工作压力为32Mpa，调定压力15MPa，先导式溢流阀选用DBW10A1-5X/1700-G24N9K4通径10mm，底板安装，5X安装连接尺寸不变，压力等级150bar。

4.1.2 截止阀及减震喉管的选择泵入口处的低压球式截止阀，查文献[1]表17-7-253选用型号YJZQ -H 15M通径10 mm，管式连接，最大流量37.5L/min，生产商：威海液压联合公司。

泵入口处的减震管，根据液压件总厂，选用型号HXK（1）-65，通径10mm。

图4.2 高压球式截止阀4.1.3 单向阀的选择泵出口处的单向阀，根据华德产品资料，选用型号S20P5-0.0B，通径20mm。

4.2 执行元件控制阀的选择4.2.1 提升液压缸回路阀的选择根据Ⅰ分系统的流量为20L/min，工作压力为12MPa，并根据液压站控制阀台的设计实际选用叠加阀，各阀型号：液控单向阀：Z2S16 40分流集流阀：FJL-B 10-H二位二通电磁阀：GAB410-4-8 ZG1/2直控单项顺序阀：XD2F-B10HH 17-431三位四通电磁阀：34 DY-H10B-T-Z单向调速阀：AQF3-E10B5辅助元件的选择计算5.1 油箱的设计考虑到要保证系统工作时油箱能够保持一定的液位高度，油箱必须有足够大的容量，而不能仅仅是够用即可，一般以装三分之二的油为好。

油箱的排油口与回油口之间的距离应尽可能远些，管口都应插入最低液面之下，以免发生吸空和回油冲溅产生气泡。