小型液压机液压系统设计解读

小型液压机液压系统设计

前言

作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压技术在国民经济各领域得到了广泛的应用。与其他传动控制技术相比，液压技术具有能量密度高﹑配置灵活方便﹑调速范围大﹑工作平稳且快速性好﹑易于控制并过载保护﹑易于实现自动化和机电液一体化整合﹑系统设计制造和使用维护方便等多种显著的技术优势，因而使其成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素。

液压压力机是压缩成型和压注成型的主要设备，适用于可塑性材料的压制工艺。如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可以从事校正、压装、砂轮成型、冷挤金属零件成型、塑料制品及粉末制品的压制成型。本文根据小型压力机的用途﹑特点和要求，利用液压传动的基本原理，拟定出合理的液压系统图，再经过必要的计算来确定液压系统的参数，然后按照这些参数来选用液压元件的规格和进行系统的结构设计。小型压力机的液压系统呈长方形布置，外形新颖美观，动力系统采用液压系统，结构简单、紧凑、动作灵敏可靠。该机并设有脚踏开关，可实现半自动工艺动作的循环。

目录

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一.工况分析 (3)

二.负载循环图和速度循环图的绘制 (4)

三．拟定液压系统原理图

1.确定供油方式 (4)

2.调速方式的选择 (4)

3.液压系统的计算和选择液压元件 (5)

4.液压阀的选择 (7)

5.确定管道尺寸 (8)

6.液压油箱容积的确定 (8)

7.液压缸的壁厚和外径的计算 (8)

8.液压缸工作行程的确定 (8)

9.缸盖厚度的确定 (8)

10.最小寻向长度的确定 (9)

11.缸体长度的确定 (9)

四．液压系统的验算

1.压力损失的验算 (9)

2.系统温升的验算 (11)

3.螺栓校核 (12)

五.参考文献 (13)

技术参数和设计要求

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—停止的工作循环，快速往返速度为3 m/min ，加压速度40-250m m/min,压制力为300000N ，运动部件总重为25000N,工作行程400m,油缸垂直安装，设计改压力机的液压系统传动。

一工况分析

1．工作负载 工件的压制抗力即为工作负载：F w =300000N 2. 摩擦负载 静摩擦阻力： F fs =0.2x25000=5000N

动摩擦阻力： Ffd=0.1X25000=2500N 3. 惯性负载 Fm=ma =25000/10X3/(0.02X60)=6250N 背压负载 Fb= 30000N(液压缸参数未定，估算) 自 重： G=mg =25000N 4. 液压缸在各工作阶段的负载值：

其中：0.9m η= m η——液压缸的机械效率，一般取m η=0.9-0.97。

表1.1： 工作循环各阶段的外负载

工况

负载组成

启动 F= Fb+ Ffs-G=10000N 加速 F=Fb+Ffd+Fm-G=13750N 快进 F=Fb+Ffd-G=7500N 工进 F=Fb+Ffd+Fw-G=307500N 快退

F=Fb+Ffd+G=57500N

二．负载循环图和速度循环图的绘制

三．拟定液压系统原理图

1.确定供油方式

考虑到该机床压力要经常变换和调节，并能产生较大的压制力，流量大，功率大，空行程和加压行程的速度差异大，因此采用一高压泵供油

2.调速方式的选择

工作缸采用活塞式双作用缸，当压力油进入工作缸上腔，活塞带动横梁向下运动，其速度慢，压力大，当压力油进入工作缸下腔，活塞向上运动，其速度较快，压力较小，符合一般的慢速压制、快速回程的工艺要求

得液压系统原理图

3.液压系统的计算和选择液压元件

（1）液压缸主要尺寸的确定

1）工作压力P的确定。工作压力P可根据负载大小及机器的类型，来初步确定由手册查表取液压缸工作压力为25MPa。

2）计算液压缸内径D和活塞杆直径d。由负载图知最大负载F为307500N，按表2-2取p2可不计,考虑到快进，快退速度相等，取d/D=0.7

D={4Fw/[πp1ηcm]}1/2=0.13 (m)

根据手册查表取液压缸内径直径D=140（mm）活塞杆直径系列取d=100（mm）

取两液压缸的D和d分别为140mm和100mm。

按最低工进速度验算液压缸的最小稳定速度

A≥Qmin/Vmin=0.05x1000/3=16.7(cm2)

液压缸节流腔有效工作面积选取液压缸有杆腔的实际面积，即

A2=π（D2－d2）/4=3.14×（1402－1002）/4 =75.36 cm2

满足不等式，所以液压缸能达到所需低速

（2）计算在各工作阶段液压缸所需的流量

Q(快进)=πd2v (快进) /4=3.14x0.1x0.1x3/4=23.55L/min

Q（工进)=πD2v (工进) /4=3.14x0.14x0.14x0.4/4=6.15L/min

Q(快退)=π（D2-d2) (快退) v /4=22.61 L/min

(3)确定液压泵的流量，压力和选择泵的规格

1.泵的工作压力的确定

考虑到正常工作中进油管有一定的压力损失，所以泵的工作压力为

∑∆

P

P

+

=p

p1

式中，Pp－液压泵最大工作压力；

P1－执行元件最大工作压力；

∑∆p－进油管路中的压力损失，

简单系统可取0.2~~0.5Mpa。故可取压力损失∑△P1=0.5Mpa

25+0.5=25.5MP

上述计算所得的Pp是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过度阶段出现的动态压力往往超出静态压力，另外考虑到一定的压力储备量，并确保泵的寿命，因此选泵的压力值Pa应为Pa ≥1.25Pb-1.6Pb

因此Pa=1.25Pp=1.25⨯25.5=31.875MPa

2．泵的流量确定,液压泵的最大流量应为

Q≥KL（∑Q）max

油液的泄露系数KL=1.2

故Qp=KL（∑Q）max=1.2⨯23.55=28.26L/min

3.选择液压泵的规格

根据以上计算的Pa和Qp查阅相关手册现选用IGP5-032型的内啮合齿轮泵，

n

= 3000 r/min

max

=400r/min

n

min

η=85%，总效率η=0.7.

额定压力p0=31.5Mpa，每转排量q=33.1L/r，容积效率v