液压系统设计说明书

（此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！）摘要压力机是锻压、冲压、冷挤压、校直、弯曲、粉末冶金、成型、打包等 加工工艺中应用广泛的压力加工机械设备。液压压力机通过液压系统产生很大的 静压力实现对工件进行挤压、校直、冷弯等加工。而本次实习主要是设计汽车板 簧分选实验压力机（立式），先进行查阅文献，了解并熟悉设计工况，确定执行 元件主要参数，拟定系统原理草图，计算选择液压元件，验算系统性能，绘制零 件图和装配图，编制技术文件，最后撰写课程设计说明书。关键：压力机 工况分析 系统原理 液压元件 系统性能 工作图AbstractPress forging, stamping, cold extrusion, straightening, bending, powder metallurgy, molding, packaging and processing technology is widely applied in the field of pressure processing machinery and equipment. Hydraulic press hydraulic system greatly by static pressure on a workpiece squeeze, straightening, bending and other processing. While this practice is mainly the design of automotive leaf spring sorting test press ( vertical), the first literature, understand and are familiar with the design conditions, determine the implementation of components of main parameters, formulation system principle sketch, selection of calculation of hydraulic components, checking the performance of the system, draw the part drawing and assembly drawing, prepare the technical document and finally written curriculum design manual.Key words: Press 、condition analysis、 system hydraulic 、components of the system、 performance char目录摘要1第一章课程设计的目的和基本要求31.1、课程设计的目的31.2、课程设计的基本要求31.3、课程设计的主要内容3第二章液压系统设计方法52.1、设计要求及工况分析52.2、确定液压系统的主要参数62.3、拟定液压系统原理图102.4、选择液压元件11第三章验算液压系统的性能153.1、液压系统压力损失的验算和泵压力调整153.2液压系统发热温升的验算16第四章主要零件强度校核184.1、缸筒壁厚校核184.2、活塞杆直径校核184.3、螺栓校核19第五章设计总结20参考文献21第一章 课程设计的目的和基本要求1.1、课程设计的目的：液压传动与控制课程设计是机械设计制造及其自动化专业学生在学完流 体力学与液压传动课程之后进行的一个重要的实践性教学环节。学生通过本课 程设计能够进一步熟悉并掌握液压传动与控制的基本概念、熟悉液压元件结构原 理、熟悉液压基本回路、掌握液压系统图的阅读方法及基本技能 n、能够综 合运用本课程及工程力学、机械设计等有关课程的知识设计一般工程设备液压系 统。同时，学生通过本课程设计可在以下几方面得到训练： 正确进行工程运算和使用技术文件、技术资料的能力； 掌握系统方案设计的一般方法； 正确表达设计思想的方法和能力； 综合利用所学知识解决工程实际问题的能力。1.2、课程设计的基本要求： 这个设计题目根据难度及工作量大小由3个人完成，课题组每个人都 有明确的工作任务,； 装配图、零件图的绘制拟定由宋皇陶负责，说明书计算部分由苏育文、莫金志负责，并进行排版，课题组每个人都参与进来； 提交一份所设计液压缸装配图一张，一张零件图； 提交系统设计原理图一份，课程设计计算说明书一份。1.3、课程设计的主要内容(1)课程设计题目： 汽车板簧分选实验压力机(立式)，液压缸对工件(汽车板簧)施加的最 大压力为3万N,动作为：快进一(工进一加载)一保压一慢退一快退， 快进速度14mm/s，工进速度0.4mm/s，要求液压缸上位停止、下行时、 保压后慢退不能失控。最大行程600mm。试完成系统工况分析：1) .液压缸主要参数确定；2) .拟定液压系统原理图；3) .选取液压元件；(2)课程设计要完成的主要内容：1) .查阅文献，了解并熟悉设计工况；2) .确定执行元件主要参数；3) .拟定系统原理草图；4) .计算选择液压元件；5) .验算系统性能；6) .绘制工作图，编制技术文件；7) .撰写课程设计说明书。第二章 液压系统设计方法2.1、设计要求及工况分析(1)设计要求：液压缸对工件(汽车板簧)施加的最大压力为3万N,动作 为：快进一(工进一加载)一保压一慢退一快退，快进速度14mm/s， 工进速度04mm/s，要求液压缸上位停止、下行时、保压后慢退不能失 控。最大行程600mm。液压执行元件选为液压缸。2）负载分析在负载分析中，暂不考虑回油腔的背压负载、惯性负载和摩擦阻力，因此，需要考虑的负载有： 工作负载 F=30000N表1 液压缸在各工作阶段的负载工况负载值F/N推力(F/)/N快进00工进（加载）030000031579保压3000031579慢退300000315790快退00根据负载计算结果和已知的各阶段的速度，可绘出负载图（图1）和速度图（图2）：图1 液压缸的负载图图2 液压缸的速度图2.2、确定液压系统的主要参数（1）初选液压缸的工作压力由表二和表三可知，在负载为30000N时，液压系统宜取压力Pl=4Mpa.表2 按负载选择工作压力负载/ KN50工作压力/MPa 0.811.522.533445三5表3各种机械常用的系统工作压力机械类型机床农业机械液压机磨床组合机床龙门刨床拉床小型工程机械 建筑机械 液压凿岩机大中型挖掘机 重型机械起重运输机械工作压力/MPa0.823528810101820322）计算液压缸的尺寸由于液压缸的回油腔有背压，参照表3,选背压为P2=0.5Mpa。则FA = 88.64 x 10-4 m 21耳（P-丄P2）m 1 2）2则活塞直径由圆整后取标准值得：D=110mm ，d=80mm由此可求得液压缸两腔的有效工作面积为兀A = D 2 = 95.0 x 10 - 4 m 214兀A =一（D2 一d2） = 44.77x 10-4m224经验算，活塞杆的强度和稳定性均符合要求。液压缸的缸筒长度L主要由活塞最大工作行程决定，故L=600mm活塞长度：B=（0,6l）D=66110mm取 B=80mm导向套长度：C=（0.6l）D=66110mm取 C=90mm3）绘制液压缸的工况图根据计算出的液压缸的尺寸，可估算出液压缸在工作循环各阶段中的压力流量和功率。表4 液压缸在各工作阶段的压力、流量和功率值工作循环负载F/N进油压力p1/Mpa回油压力 p1/Mpa输入流量q/ (L/min)输出功率P/kw快进00.450.954.220.032工进（加载）0315790.453.600.50.230.014保压3157900.500慢退3157903.601.060.50.230.014快退01.060.53.760.066注：1.差动连接时，液压缸的回油口到进油口之间的压力损失2快退时，液压缸有杆腔进油，压力为Pl,无杆腔回油，压力为P2=0.5MPatm/(L/ni n) 11 1 1 1 111i11 114. 2211 l11 1I 91 111 111 111 111 11J：j0. 2：i 11 110|I1 ,1 1 1LI11 1P/kW i1! . 032i i11i1i1c,- 0111r. 1411 111111011 111 1.Jii图3液压缸的工况图2.3、拟定液压系统原理图13-rl r士 十I3YH13回050J图4液压系统原理图表5液压系统的动作循环表iYA厂乡5YA+一+1遇D+一一+十十2.4、选择液压元件(1)确定液压泵得规格和电机功率1）、确定液压泵的最大工作压力由表二可知，液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为pl=3.60Mpa, 考虑到进油压力损失为刀pl=0.5Mpa,考虑到压力继电器的动作可靠, 要求压差A pe=0.5Mpa,所以泵的工作压力为：Pp=p1+EA p1+ A pe=4.6Mpa2）计算液压泵流量由表二可知，快进时需要最大的供油量为4.22L/min，取回路泄露修正 系数为K=1.2,则泵的总流量为qpKEqmax =5.27L/min3）选择液压泵的规格根据以上压力和流量的数值查阅产品样本，最后确定主泵选取YB-A-Y2型、排量为6mL/min的中高压单级叶片泵额定转速n=1000r/min最大转速nmax=2000r/min最小转速nmin=600r/min额定压力P0=7Mpa液压泵的实际输出流量为=+=610000.95/1000L/min=5.7L/min4）确定电动机的功率由于液压缸在快退时输入功率最大，其值为0.066KW,液压泵的总效 率为0.90，这时液压泵的驱动电机功率为查阅电动机产品样本，选用Y801-4型电动机，其额定功率为0.55KW, 额定转速为1390r/min2）选择阀类元件及辅助元件 根据阀类及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实 际流量，查阅产品样本，选出的阀类元件和辅助元件的型号及规格如下表 所示。表6 液压元件的型号及规格序号元件名称通过流量额定流量额定压力额定压降型号、规格1主泵67YB-A-Y22辅助泵2.56.3YB1-2.533位4通 电磁换 向阀701006.30.335DY-100BY4先导式溢流阀1616320.3DBW-G065压力表403KB-G66二位二通电磁换向阀62.4636.30.3Q-10B7溢流阀5.1106.30.3Y-10B8调速阀1636.30.2PF-B89二位三通电磁换向阀701006.30.335DY-100BY10单向阀29.4636.30.2I-6311压力继电器106.3XU-8012液控单向阀70606.30.3I-100B15过滤器36.7806.30.02XU80-80x2003）选择油管：表 7 液压缸的进、出流量及流速快进工进（加保压慢退快退载)输入流量/(L/min)排出流量/(L/min)运动速度/(m/s)00.2300.1100.0004由表可以看出，液压缸在各阶段的实际运动速度符合设计要求。设管道内允许流速为V=lm/s,计算液压缸无杠腔和有杠腔相连的油管内径分别为dl和d2。由于本系统液压快进时,油管内通油量最大,其实际油量约为泵流 量的两倍，则液压缸进出油管直径D按产品样本，选用内径为16mm的无 缝钢管。4) 油箱：油箱的容积根据液压泵的流量计算，一般取液压泵额定流量的 57倍，故油箱容积为 V=66=36L第三章 验算液压系统的性能3.1、液压系统压力损失的验算及泵压力的调整已知：系统采用N32液压油，室温为，由手册查出此时油的运动粘度, 油的密度，a设进，回油管长度均为2m。液压系统元件采用集成块式的配 置形式。判断流动状态由此可推断，各工况下的进回油路中的油液的流动状态均为层流。计算系统沿程压力损失：75 l pv2 150pvl 150 x 890 x 1 x 10-5 x 2Y Ap 二二二q 二 5.312x 10?q列Re d 2耐4q3.14x(20x 10-3)41计算系统局部压力损失：由于管道结构尚未确定，管道的局部压力损失按经验公式计算，即=0.1阀类元件的局部压力损失按式：在进油路上，压力损失计算为10.28x10-3乙Ap = 5.312x 107q = 5.312x 107 x -x 10-6 = 0.91 x 10-2MPa入60Y Ap . = 0.1 Ap = 0.1 x 0.91 x 10 -2 = 0.91 x 10 -3 MPa:i九r qaY Ap .= 0.2x( )2 + 0.2x()2 + 0.3x( )2 + 0.3x( )2 = 0.4379MPavi631006363+=0.4480Mpa在回油路上，压力损失分别为工 Ap= 5.312 x 107q = 5.312 x 107 x 5.08 x 10-3 x 10-6 = 0.0045MPa入060=0.00045MPaY5.085.08Ap= 0.3 x()2 + 0.2 x()2 = 0.0695MPavo10063工 Ap =Ap + 工 Ap= 0.07445MParoo尸 voEap 二工巩 + A2工叽二 04987 + 整x07445 二 04831MPa1Pp =p + Ap 二(0.45 3.6) + 0.5 + 0.5 二(1.45 4,6)MPa1 1 e即溢流阀调定压力回油路上总的压力损失为工叽壬pvo = 2 x 3 (W)2 + 2 (罟)2 = .392MPa主泵的工作压力为Pp2=p1+=0.95+0.05457=1.00457MPa3.2、液压系统发热温升的验算Pp=2液压系统的总的输入功率，即为液压泵的输入功率Pi= (PpIX液压输入有效功率即为液压缸输出的有效功率Pi=(PpX1液压系统的总效率为系统的发热功率为二P(l-)=546.6 (1-0.02311) w=533.97w邮箱散热面积A=0.065=0.065X取邮箱散热系数：Ct=1.6X0.001kw/()油液温升 T二验算表明系统的温升在许可范围内第四章 主要零件强度校核4.1、缸筒壁厚6校核设缸筒壁厚6=15 mm，因为D/10，故由校核公式式中：缸筒壁厚()实验压力,其中是液压缸的额定工作压力D缸筒内径 D=0.14m缸筒材料的许用应力。为材料抗拉强度(Mpa),n为安全系数，取n=5。对于P116MPa材料选45号调质钢，对于低压系统因此满足要求。4.2、活塞杆直径d校核由公式： 4 F忡Q式中：F是杆承受的负载(N), F=3410.46N是杆材料的许用应力，=100Mpa=0.02 m:4 x 31579IV3.14 x 100 x 1064.3、螺栓校核液压缸主要承受载荷Fmax=31579N取6个普通螺栓，则每个螺栓的工作拉力为Fo=31579/6=5263.17N螺栓总拉力F=Fa+Cb/(Cb+Cm)FoFa为螺栓预紧力Cb为螺栓刚度Cm为被连接件刚度又 Fa=Fb+l-Cb/(Cb+Cm) FFb为残余预紧力则 Fb=(1.51.8)F， 取 Fb=1.5FCb/(Cb+Cm)在无垫片是取0.20.3，取值为0.3得：Fa=2.2FoF=2.5 Fo由此求得 F=13157.93N 故螺栓的中径：d(1.3x4F)/ o n 1/=7.1mmo=o s/S=433Mpa材料选用40Cr所以取标准值d=16mm选用螺栓为M16第五章 设计总结为期一周的液压与气压传动课程设计实习结束了，通过这次的课程设计 实习，让我们每一个人都获益良多，既系统地体验了液压传动设计的基本方法 和基本设计过程，同时还深深地明白到自己在各方面的不足之处。在这段课程设计实习的时间里，通过对设计任务的准备工作、查阅参考 书籍、液压系统设计的说明计算、利用绘图软件CAD绘制工作图、编制技术文 件、整理资料等等所有工作的安排，这都让我们大大地巩固了以前所学知识， 从不同的方面去扩展了我们的专业知识面，不仅仅是液压方面的知识，还有像 机械设计等等之类的专业知识，而且还进一步培养提升了我们的通过不同途径 查阅参考书籍的能力、设计计算能力、利用CAD绘图的能力等，在一定程度上 这次实习可以说是锻炼了我们的系统设计能力、创新能力。最重要得是，这次 的实习的完美成功，不仅充分地展现了各组员的特点，更体现了我们组员之间 互助互勉，通力合作的团队精神，这对于将来我们在工作和学习方面会有很大 的帮助，是一次十分有意义的实践活动。所以，在此衷心地感谢我们这一组的组员们，在整个实习过程中，大家 一齐认真准备、讨论、研究，分工合作，精益求精，共同完成了这次的设计任 务；此外，特地衷心地感谢我们的指导老师李兵老师，是他严谨的教学态 度、敬业的教导才使我们能够顺利完成这一次的课程设计，让我们从中学到了 不少理论和实际的专业知识：另外要感谢机车学院安排了这一次的液压课程设 计实习，让我们更深地了解到了本课程的知识，着实锻炼了我们的综合能力， 受益不浅。参考文献1 游有鹏、2008、液压与气压传动、第一版、北京、科学出版社2 王守城，段俊勇、2007、液压元件与选用、第一版、青岛、 化学工业出版社3 孔凌嘉、2008、简明机械设计手册、第一版、北京、 北京理工大学出版社4 杨可桢，程光蕴，李仲生、2006、机械设计基础、第五版、北京、高等教育出版社5 2011液压课程设计课件