四柱万能液压机系统设计说明书

第一章 设计课题及主要技术参数、工作原理
1.1 设计课题 设计一台 YA32-1000KN 型四柱万能液压机，设该四柱万能液压机
下行移动部件重 G=1 吨，下行行程 1.0-1.2m，其液压系统图如下
1、 主液压泵（恒功率输出液压泵），2、齿轮泵，3、电机，4、滤油器，5、7、8、 22、25、溢流阀，6、18、24、电磁换向阀，9、21、电液压换向阀，10、压力 继电器，11、单向阀，12、电接触压力表，13、19、液控单向阀，14、液动换 向阀，15、顺序阀，16 上液压缸，17、顺序阀，20、下液压缸，23 节流器，26、
=
0.1102 - 4 ´ 70 ´103 = p ´ 20 ´106
0.0121 - 0.00445 = 0.088
m 根据 GB/T2348－1993，取标准值 d顶 = 90mm
6 顶出缸的面积
A顶1
=
p 4
D2
=
p 4
´ 0.1102
=
0.0095m 2
=
95cm 2
A顶3
=
p 4
d2
=
p 4
由于供油量大，不宜采用由液压泵供油方式，利用主液压缸活塞等自 重快速下行，形成负压空腔，通过吸入阀从油箱吸油，同时使液压系 统规格降低档次。 2.选定液压泵的流量及规格：
设计的液压系统最高工作压力 P = 25 ´106 Pa 主液压缸工作行程，主液
压缸的无杆腔进油量为： q工进＝A1v2 = 0.0491m2 ´ 0.01m / s ´ 60s = 4.91´ 0.1´ 60 = 29.46L / min 3.主液压缸的有杆腔进油量为： q回进＝A2v3 = 0.0076m 2 ´ 0.08m / s ´ 60s = 0.76 ´ 0.8 ´ 60 = 36.48L / min 4.顶出液压缸顶出行程的无杆腔进油量为： q顶进＝A1v4 = 0.0095m2 ´ 0.08m / s ´ 60s = 0.95 ´ 0.8 ´ 60 = 45.6L / min 设选主液压缸工作行程和顶出液压缸顶出行程工作压力最高
8 .顶出液压缸的工作压力和回程工作压力：
P顶出＝20 ´106 Pa
P顶回＝
R 顶回 A顶2
=
62000 0.0031
=
20 ´106
9 液压缸运动中供油量
（1） 快速空行
q快进＝A1v1 = 0.0491m2 ´ 0.1m / s ´ 60s = 4.91´1´ 60 = 294.6L / min q快回＝A2v1 = 0.0076m2 ´ 0.1m / s ´ 60s = 0.76 ´1´ 60 = 45.6L / min
行程开关
A、启动：电磁铁全断电，主泵卸荷。 主泵（恒功率输出）→电液换向阀 9 的 M 型中位→电液换向阀 21 的 K 型中位→T
B、液压缸 16 活塞快速下行： 2YA、5YA 通电，电液换向阀 9 右位工作，道 通控制油路经电磁换向阀 18，打开液控单向阀 19，接通液压缸 16 下腔与液控单 向阀 19 的通道。
第二章 工况分析
2.1 绘制液压缸速度循环图、负载图
2.2 参数 1、选取参数
取动摩擦系数 fd=0.1 ，静摩擦系数 fj=0.2 ，η缸=0.9 ， V 快=100mm/s ， V 工=10mm/s，令起动时间不超过 0.2 秒， 选取工作压力 F=25000N(按负载 20000-30000 计算得)
q回进＝A2v3 = 0.0076m 2 ´ 0.08m / s ´ 60s = 0.76 ´ 0.8 ´ 60 = 36.48L / min q回出＝A1v3 = 0.0491m2 ´ 0.08m / s ´ 60s = 4.91´ 0.8 ´ 60 = 235.68L / min
（4） 顶出缸进排油量 顶出行程
进油路：主泵（恒功率输出）→电液换向阀 9→单向阀 11→液压缸 16 上腔 回油路：液压缸 16 下腔→电液换向阀 9→电液换向阀 21 的 K 型中位→T 液压缸活塞依靠重力快速下行：大气压油→吸入阀 13→液压缸 16 上腔的负 压空腔 C.液压缸 16 活塞接触工件，开始慢速下行（增压下行）： 液压缸活塞碰行程开关 2XK 使 5YA 断电，切断液压缸 16 下腔经液控单向阀 19 快速回油通路，上腔压力升高，同时切断（大气压油 →吸入阀 13 →上液 压缸 16 上腔）吸油路。 进油路：主泵（恒功率输出）→电液换向阀 9→单向阀 11→液压缸 16 上腔 回油路： 液压缸 16 下腔→顺序阀 17→电液换向阀 9→电液换向阀 21 的 K 型 中位→T D、保压： 液压缸 16 上腔压力升高达到预调压力，电接触压力表 12 发出信息，2YA 断 电，液压缸 16 进口油路切断，(单向阀 11 和吸入阀 13 的高密封性能确保液压 缸 16 活塞对工件保压，利用液压缸 16 上腔压力很高，推动液动换向阀 14 下移， 打开外控顺序阀 15，防止控制油路使吸入阀 1 误动而造成液压缸 16 上腔卸荷) 当 液压缸 16 上腔压力降低到低于电接触压力表 12 调定压力，电接触压力表 12 又 会使 2YA 通电，动力系统又会再次向液压缸 16 上腔供应压力油……。 主泵（恒功率输出）主泵→电液换向阀 9 的 M 型中位→电液换向阀 21 的 K 型中 位→T，主泵卸荷 。 E、保压结束、液压缸 16 上腔卸荷后： 保压时间到位，时间继电器发出信息， 1YA 通电（2TA 断电），液压缸 16 上 腔压力很高，推动液动换向阀 14 下移，打开外控顺序阀 15，主泵 1→电液压换 向阀 9 的大部分油液经外控顺序阀 15 流回油箱，压力不足以立即打开吸入阀 13 通油箱的通道，只能先打开吸入阀 13 的卸荷阀（或叫卸荷阀的卸荷口），实现液 压缸 16 上腔（只有极小部分油液经卸荷阀口回油箱）先卸荷，后通油箱的顺序 动作，此时： 主泵 1 大部分油液→电液压换向阀 9→外控顺序阀 15→T F、液压缸 16 活塞快速上行： 液压缸 16 上腔卸压达到吸入阀 13 开启的压力值时，液动换向阀 14 复位， 外控制顺序阀 15 关闭，切断主泵 1 大部分油液→电液换向阀 9→外控顺序阀 15 →T 的油路，实现： 进油路：主泵 1→电液换向阀 9→液控单向阀 19→液压缸 16 下腔 回油路：液压缸 16 上腔→吸入阀 13→T G、顶出工件： 液压缸 16 活塞快速上行到位，碰行程开关 1XK，1YA 断电，电液换向阀 9 复 位，4YA 通电，电液换向阀 21 右位工作 进油路：主泵 1→电液换向阀 9 的 M 型中位→电液换向阀 21→液压缸 20 下腔
q 顶 进＝ A顶 1v 4 = 0.0095 m 2 ´ 0.08 m / s ´ 60 s = 0.95 ´ 0.8 ´ 60 = 45 .6 L / min q顶回＝A顶2v4 = 0.0031m2 ´ 0.08m / s ´ 60s = 0.31´ 0.8´ 60 = 14.88L / min
´ 0.092
=
0.0064m 2
=
64cm 2
A顶 2 = A顶1 - A顶3 = 0.0095 - 0.0064 = 0.0031m 2 = 31cm 2
顶出缸的顶出力
R顶出＝PA顶1 = 20´106 ´ 0.0095 = 190000N = 190KN
7 顶出缸 的回程力
´ R 顶回= PA顶 2 = 20 106 ´ 0.0031 = 62000N = 62KN
（2） 工作进程进出油量
q工进＝A1v2 = 0.0491m2 ´ 0.01m / s ´ 60s = 4.91´ 0.1´ 60 = 29.46L / min q工回＝A2v2 = 0.0076m2 ´ 0.01m / s ´ 60s = 0.76 ´ 0.1´ 60 = 4.56L / min
(3) 主缸回程
Байду номын сангаас
（ P = 25 ´106 Pa ）工件顶出后不需要高压。主液压缸工作行程（即压
制）流量为 29.46L/min,主液压缸工作回程流量为 4.56L/min,选用
主缸的内径
D主 =
4R = pP
4 ´1000 ´103 » 0.226m p ´ 25 ´106
根据 GB/T2348－1993，取标准值 D 主 =250mm
活塞杆直径
主缸 d主 =
D 2 - 4R回 = pP
0.252 - 4 ´100 ´103 » 0.237m p ´ 20 ´106
根据 GB/T2348－1993，取标准值 d主 = 230mm
4 实际回程
R 主回= PA2 = 25 ´106 ´ 0.0076 =190000N=190KN
5 顶出缸的内径
D顶＝
4R顶 pP
=
4 ´ 200 ´103 = 0.1129m p ´ 20 ´106
根据 GB/T2348－1993，取标准值 D顶 = 110mm
d顶 =
D顶 2
-
4 R顶 回 pP
1.2 设计参数：
液压系统最高压力 P=32mPa 一般选用 P=20-25mPa
主液压缸公称吨位 1000KN
主液压缸用于冲压的压制力与回程力之比值为 5-10%，塑料制品的
压制力与回程力之比为 2%，
顶出缸公称顶出力取主缸公称吨位的五分之一
顶出缸回程力为主液压缸公称吨位的十五分之一
主液压缸
快速空行程 V=100mm/s
顶出缸退回
q顶回＝A顶 2v4 = 0.0031m 2 ´ 0.08m / s ´ 60s = 0.31´ 0.8 ´ 60 = 14.88L / min
第四章 液压元、辅件的选择
4.1 液压元件的选择
1.液压系统快速空程供油方式：
q快进＝A1v1 = 0.0491m2 ´ 0.1m / s ´ 60s = 4.91´1´ 60 = 294.6L / min