液压课程设计 .doc

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1、 设计内容设计说明及计算过程备注第二章：工作状况分析1.工况分析 液压缸的负载主要包括：工作阻力、惯性阻力、重力、密封阻力和背压阻力等。设计题目已经在上面给出，是小型油压机液压系统设计，在本液压系统中液压缸的主 要负载有：上滑块的自重、压制时的负载、快速回程时的负载。一般的油压机多为四立柱 式，本设计亦采用此结构。 油压机的上滑块的重量均较大，足可以克服摩擦力和回油阻力自行下落。工作循环为： 启动快速下降压制保压快速回退原位停止。由于启动时间较短，在设计开始暂 不考虑惯性阻力。 密封负载是指密封装置的摩擦力，其值与密封装置的类型和尺寸、液压缸的制造和油 液的工作压力有关，在未完成液压系统设计之

2、前，不知道密封装置的参数，密封负载无法 计算，一般用液压缸的机械效率 加以考虑，本设计中取 =0.9。2.背压负载是指液压缸回油腔被压所造成的阻力。在系统方案及液压缸结构尚未确定之前，在负载计算时可暂不考虑。 启动阶段:上滑块在重力的作用下自行下滑 快速下降阶段:仍在重力的作用下下滑 压制阶段:需要压制力 FL1=33000N，运动方向向下，重力可抵消一部分压制力 保压阶段:负载情况和压制阶段相同快速回退阶段:需要压制力 FL2=3300N，这一阶段要考虑到重力 原位停止阶段:负载只有重力作用 根据以上分析，可计算出液压缸的各个动作阶段中的负载见表 1。表1 液压缸在各工作阶段的负载F工况计算

3、公式负载值F/N(有损)工况计算公式负载值F/N启动阶段F启=-G+G/gxv/tF启-2300+2300/9.8x6.3/60x0.3/0.9= -2464.4保压阶段F保=FL1-GF保=（330002300）0.934111.1加速阶段F快=-GF快=-2300/0.9=-2555.6快速回退阶段F快FL2GF快（33002300）0.96222.2压制阶段F压=FL1-GF压（330002300）0.934111.1原位停止F停GF停=2300/0.9=2555.6设计内容设计说明及计算过程备注（2）绘制液压缸的负载图和速度图 根据上表数值，绘制液压缸的负载图和速度图，这样便于计算及分

4、析液压系统，如下 图.1 所示。设计内容设计说明及计算过程备注第三章 液压系统原理图的拟定拟定液压系统原理图 （）快速下行、压制回路的选择 液压机液压系统的特点就是产生大的输出力，为了获得很大的压制力，可采用高压 泵供压和大直径的油缸，而后者比较常用.当启动后，上滑块快速下行时，就需要大量 的油液进入液压缸的上腔。若采用大规格的泵，不仅造价高，而且在压制、保压、回退 时损失较大。本设计采用充液筒来补充快速下行时液压泵供油不足，这样使系统功率利 用更加合理。在压制时可采用关闭充液筒，泵供油来实现。如图.2 （2） 保压回路的选择 本系统采用液控单向阀和单向阀的密封性和液压管路及油液的弹性来保压，

5、要求液 压缸等元件的密封性好。如图.3（3） 泄压回路的设计 为了防止高压系统的液压缸的换向时的液压冲击，需要设计泄压回路。 具体是对换向过程进行控制，先使高压腔压力释放后，再切换油路。如图.4 图.2 快速下行、压制回路设计图.3 保压回路的设计 图.4 泄压回路的设计 4） 油源选择 由于设计要求，在压制时负载大速度低，在快退时负载小速度较高。为了节省能源， 减小发热，油源选用变量泵供油。本设计的系统中采用限压式变量叶片泵，为了保证系统 的安全，在泵的出口处并联一个溢流阀起安全作用。如图.5图.5 油源设计设计内容设计说明及计算过程备注（5） 动作转换的控制方式选择 在压制后，有规定的保压

6、时间，在保压后，上滑块开始回退。本设计中采用时间继电 器配合三位四通电磁阀实现动作的转换。 （6） 液压基本回路的组合 将已选的液压回路，组合成符合设计要求的液压系统并绘制液压系统原理图。如图.6 所示为组合后的液压系统原理图，对于此原理图可以简要地分析如下：设计内容设计说明及计算过程备注10上缸换向阀7左位单向阀上液压缸5上腔 3 I 回油路：上液压缸 5下腔液压单向阀上缸换向阀7左位油箱 2 I 上滑块在自重的作用下下行，这时，上液压缸上腔所需的油量较大，而液压泵的流 量又较小，其不足部分由充液筒 6经液控单向阀向液压缸上腔补油。 2）.压制 当上滑块下行到接触工件后，因受阻力而减速，液控

7、单向阀 关闭，液压缸上腔压 力升高实现慢速加压。这时的回油路走向与快速下行时相同。3）.保压 当上液压缸上腔压力升高到使压力继电器 8动作时，压力继电器发出信号，使电磁 铁 1YA断电，则先导阀和上缸换向阀位于中位，保压延时。保压时间由时间继电器（图中 未画出）控制。 设计内容设计说明及计算过程备注同。3）.保压 当上液压缸上腔压力升高到使压力继电器 8动作时，压力继电器发出信号，使电磁 铁 1YA断电，则先导阀和上缸换向阀位于中位，保压延时。保压时间由时间继电器（图中 未画出）控制。 图.6 油压机液压系统原理图图形符号说明： 3先导阀，1、4、14溢流阀，5液压缸，6充液筒，7液压缸换向阀

8、，8压力继电器，9释压阀，10 顺序阀，2减压阀， 、 、 液控单向阀， 、 、 单向阀，11液压工作台，12变量叶片 泵，13滤油器，15油箱。设计内容设计说明及计算过程备注设计内容设计说明及计算过程备注4）.快速回退 在保压延时结束后时，时间继电器使电磁铁 2YA 通电，先导阀右位接入系统，使控 制压力油推动预泄换向阀 9，并将上缸换向阀右位接入系统。这时，液控单向阀被被打开， 其主油路左向为：进油路：液压泵顺序阀 10上缸换向阀7右位液控单向阀 I2上液压缸5下腔 回油路：上液压缸 5上腔液控单向阀 I充液筒6 这时上滑块快速返回，返回速度由液压泵流量决定。当充液筒内液面超过预定位置时

9、，多余的油液由溢流管流回油箱。 5）.原位停止 当上滑块返回上升到挡快压下行程开关时，行程开关发出信号，使电磁铁 2YA 断电， 先导阀和上下缸换向阀都处于中位，则上滑块在原位置停止不动。这时，液压泵处于低压 卸荷状态，油路走向为： 液压泵顺序阀 10上缸换向阀 7 中位油箱设计内容设计说明及计算过程备注3. 确定液压缸主要尺寸 （1） 工作压力的确定 由表.知，液压缸的最大工作压力 F max = 14 KN ，由文献1 P285 表 9.3选工作压力P = 3 Mpa 。 （2）确定执行元件的主要结构参数确定执行元件的主要结构参数 由负载图知，最大负载为，按文献2表 2-2 可取执行元件背

10、亚P2=0.8Mpa，机械效率cm=0.9，考虑到快进快退时速度相等，取d/D=0.7，将上述数据代入文献2式（23）可得：设计内容设计说明及计算过程备注根据文献2表2-4，将液压缸内径圆整为标准系列直径D=100mm，活塞杆直径d，按d/D=0.7及表2-5活塞杆直径系列取d=70mm缸有效面积：A1=D=78.5cmA2=(D d)=(10049)=40.035cm按最小工进速度验算液压缸的最小稳定速度，由文献2式（2-4）可得A qminmin= 60=0.83cm式中qmin是GE系列调速阀的最小稳定流量为0.05L/min可见能保证速度稳定性要求。（2） 计算液压缸各个运动阶段的压力、流量和功率根据上述所确定的液压缸直径D和d，压制时的背压力P背 =8105Pa，快退时的背压力P背=5105Pa，则可估算出液压缸各个工作阶段中的压力、流量和功率。如表.2 所示，并以此用坐标法绘制出“液压缸工况图”，此图可以直观的看出液压缸的各运动阶段主要参数变化情况，如图.7 所示。 设计内容设计说明及计算过程备注设计内容设计说明及计算过程备注设计内容设计说明及计算过程备注设计内容设计说明及计算过程备注设计内容设计说明及计算过程备注设计内容设计说明及计算过程备注