小型液压机课程设计

沈阳理工大学课程设计专用纸前言液压机是制品成型生产中应用最广的设备之一，自19世纪问世以来发展很快，液压机在工作中的广泛适应性，使其在国民经济各部门获得了广泛的应用。由于液压机的液压系统和整机结构方面，已经比较成熟，目前国内外液压机的发展不仅体现在控制系统方面，也主要表现在高速化、高效化、低能耗；机电液一体化，以充分合理利用机械和电子的先进技术促进整个液压系统的完善；自动化、智能化，实现对系统的自动诊断和调整，具有故障预处理功能；液压元件集成化、标准化，以有效防止泄露和污染等四个方面。作为液压机两大组成部分的主机和液压系统，由于技术发展趋于成熟，国内外机型无较大差距，主要差别在于加工工艺和安装方面。良好的工艺使机器在过滤、冷却及防止冲击和振动方面，有较明显改善。在油路结构设计方面，国内外液压机都趋向于集成化、封闭式设计，插装阀、叠加阀和复合化元件及系统在液压系统中得到较广泛的应用。特别是集成块可以进行专业化的生产，其质量好、性能可靠而且设计的周期也比较短。近年来在集成块基础上发展起来的新型液压元件组成的回路也有其独特的优点，它不需要另外的连接件其结构更为紧凑，体积也相对更小，重量也更轻无需管件连接，从而消除了因油管、接头引起的泄漏、振动和噪声。逻辑插装阀具有体积小、重量轻、密封性能好、功率损失小、动作速度快、易于集成的特点，从70年代初期开始出现，至今已得到了很快的发展。我国从1970年开始对这种阀进行研究和生产，并已将其广泛的应用于冶金、锻压等设备上，显示了很大的优越性。液压机工艺用途广泛，适用于弯曲、翻边、拉伸、成型和冷挤压等冲压工艺，压力机是一种用静压来加工产品。适用于金属粉末制品的压制成型工艺和非金属材料，如塑料、玻璃钢、绝缘材料和磨料制品的压制成型工艺，也可适用于校正和压装等工艺。由于需要进行多种工艺，液压机具有如下的特点：（1）工作台较大，滑块行程较长，以满足多种工艺的要求；（2）有顶出装置，以便于顶出工件；（3）液压机具有点动、手动和半自动等工作方式，操作方便；（4）液压机具有保压、延时和自动回程的功能，并能进行定压成型和定程成型的操作，特别适合于金属粉末和非金属粉末的压制；（5）液压机的工作压力、压制速度和行程范围可随意调节，灵活性大。300沈阳理工大学课程设计专用纸一、设计题目------------------------------------------------------1二、技术参数和设计要求---------------------------------------1三、工况分析------------------------------------------------------1四、拟定液压系统原理------------------------------------------2五、确定液压缸主要参数---------------------------------------5六、液压元件选择------------------------------------------------7七、液压缸结构设计---------------------------------------------12总结--------------------------------------------------------------------17参考文献--------------------------------------------------------------18沈阳理工大学课程设计专用纸No1一、设计题目小型液压机液压设计二、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3m/min，加压速度为40~250mm/min，压制力为200000N，运动部件总重力为20000N，工作行程300mm，油缸垂直安装，设计该压力机的液压传动系统。三、工况分析首先根据已知条件绘制运动部件的速度循环图。图3-1计算各阶段的外负载并绘制负载图1、工件的压制力即为工件的负载力：Ft=20000N2、摩擦负载静摩擦系数取0.2，动摩擦系数取0.1则静摩擦阻力Ffs=0.2*20000=4000N动摩擦阻力Ffd=0.1*20000=2000N3、惯性负载Fm=m（△v/△t）△t为加速或减速的时间一般△t=0.01~0.5s，在这里取△t=0.2sFm=（20000*3）/（9.8*0.2*60）=510N自重G=20000N液压缸在各工作阶段的外负载工作循环外负载F（N）启动F=G+Ffs24000N加速F=G+Fm+Ffd22510N快进F=G+Ffd22000N共进F=G+Ft+Ffd222000N快退F=G-Ffd18000NL（mm）V(m/min)260300-330.04沈阳理工大学课程设计专用纸No2负载循环图如下图3-2四、拟定液压系统原理确定供油方式考虑到该机床在工作进给时需要承受较大的工作压力，系统功率也较大，现采用轴向柱塞泵63SCY14－1B，具有将32MPa压力的纯净液压油输入到各种油压机、液动机等液压系统中，以生产巨大的工作动力，该柱塞泵结构紧凑，效率高，工作压力高，流量调节方便。自动补油保压回路的设计保压回路的功用是使系统在液压缸不动或因工件变形而产生微小位移的工况下能保持稳定不变的压力。考虑到设计要求，保压时间要达到5s，压力稳定性好。选用液控单向阀保压回路，则保压时间较长，压力稳定性高，选用M型三位四通换向阀，利用其中位滑阀机能，使液压缸两腔封闭，系统不卸荷。设计了自动补油回路，且保压时间由电气元件时间继电器控制。此回路完全适合于保压性能较高的高压系统，如液压机等。自动补油的保压回路系统图的工作原理：按下起动按纽，电磁铁1YA通电，电磁换向阀6右位接入系统，油液一部分压力油通过节流调速阀8进入主缸上腔；另一部分油液将液控单向阀7打开，使主缸下腔回油，主缸活塞带动上滑块快速下行，主缸上腔压力降低，其顶部充液箱的油经液控单向阀14向主缸上腔补油。当主缸活塞带动上滑块接触到被压制工件时，主缸上腔压力升高，液控单向阀14关闭，充液箱不再向主缸上腔供油，且液压泵流量自动减少，滑块下移速度降低，慢速加压工作。当主缸上腔油压升高到压力继电器11的动作压力时，压力继电器发出信号，使电磁阀1YA断电，换向阀6切换成中位；这时液压泵卸荷，液压缸由换向阀M型中位机能保压。同时压力继电器还向时间继电器发出信号，L(mm)F(N)24000225102200022200030018000沈阳理工大学课程设计专用纸No3使时间继电器开始延时。保压时间由时间继电器在0-24min调节。释压回路的设计释压回路的功用在于使高压大容量液压缸中储存的能量缓缓的释放，以免它突然释放时产生很大的液压冲击。一般液压缸直径大于25mm、压力高于7Mpa时，其油腔在排油前就先须释压。根据生产实际的需要，选择用节流阀的释压回路。其工作原理：当保压延时结束后，时间继电器发出信号，使电磁阀6YA通电，二位二通电磁换向阀10处于下位，从而使主缸上腔压力油液通过节流阀9，电磁阀10，与油箱连通，从而使主缸上腔油卸压，释压快慢由节流阀调节。当此腔压力降至压力继电器的调定压力时，换向阀6切换至左位，液控单向阀7打开，使液压缸上腔的油通过三位四通电磁阀6，二位二通电磁阀5，和顺序阀4排到液压缸顶部的充液箱13中去，此时主缸快速退回。使用这种释压回路无法在释压前完全保压，释压前有保压要求时的换向阀也可用Y型，并且配有其它的元件。机器在工作的时候，如果出现机器被以外的杂物或工件卡死，这是泵工作的时候，输出的压力油随着工作的时间而增大，而无法使液压油到达液压缸中，为了保护液压泵及液压元件的安全，在泵出油处加一个直动式溢流阀1，起安全阀的作用，当泵的压力达到溢流阀的导通压力时，溢流阀打开，液压油流回油箱，起到安全保护作用。在液压系统中，一般都用溢流阀接在液压泵附近，同时也可以增加液压系统的平稳性，提高加工零件的精度。图4-1：液压系统原理拟定图沈阳理工大学课程设计专用纸No4液压系统图的总体设计主缸运动工作循环（1）快速下行。按下起动按钮，电磁铁1YA通电。这时的油路进油路为：变量泵1→换向阀6右位→节流阀8→压力继电器11和液压缸15上腔回油路为：液压缸下腔15→已打开的液控单向阀7→换向阀6右位→电磁阀5→背压阀4→油箱油路分析：变量泵1的液压油经过换向阀6的右位，液压油分两条油路：一条油路通过节流阀7流经继电器11，另一条路直接流向液压缸的上腔和压力表。使液压缸的上腔加压。液压缸15下腔通过液控单向阀7经过换向阀6的右位流经背压阀，再流到油箱。因为这是背压阀产生的背压使接副油箱旁边的液控单向阀7打开，使副油箱13的液压油经过副油箱旁边的液控单向阀14给液压缸15上腔补油。使液压缸快速下行，另外背压阀接在系统回油路上，造成一定的回油阻力，以改善执行元件的运动平稳性。（2）保压时的油路情况：油路分析：当上腔快速下降到一定的时候，压力继电器11发出信号，使换向阀6的电磁铁1YA断电，换向阀回到中位，液压系统保压。而液压泵1在中位时，直接通过背压阀直接回到油箱。（3）回程时的油路情况：液压缸下腔回油路为：图4-2：液压系统总体设计图沈阳理工大学课程设计专用纸No5变量泵1→换向阀6左位→液控单向阀7→液压油箱15的下腔液压缸上腔回油路为：液压腔的上腔→液控单向阀14→副油箱13液压腔的上腔→节流阀8→换向阀6左位→电磁阀5→背压阀4→油箱油路分析：当保压到一定时候，时间继电器发出信号，使换向阀6的电磁铁2YA通电，换向阀接到左位，变量泵1的液压油通过换向阀旁边的液控单向阀流到液压缸的下腔，而同时液压缸上腔的液压油通过节流阀9（电磁铁6YA接通），上腔油通过换向阀10接到油箱，实现释压，另外一部分油通过主油路的节流阀流到换向阀6，再通过电磁阀19，背压阀11流回油箱。实现释压。顶出缸运动工作循环（1）向上顶出当电磁铁4YA通电，5YA失电，三位四通换向阀6处于中位时，此时顶出缸的进油路为：液压泵→换向阀19左位→单向节流阀18→下液压缸下腔顶出缸的回油路为：下液压缸上腔→换向阀19左位→油箱（2）停留当下滑块上移动到其活塞碰到顶盖时，便可停留在这个位置上。（3）向下退回当停留结束时，即操作员取下工件时，启动开关，使电磁阀3YA通电（4YA断电），阀19换为右位。压力油进入顶出缸上腔，其下腔回油，下滑块下移。进油路：液压泵→换向阀19右位→单向节流阀17→下液压缸上腔回油路：下液压缸下腔换向→阀19右位→油箱(4)原位停止当下滑块退到原位时，是在电磁铁3YA，4YA都断电，换向阀19处于中位时得到的。五、确定液压缸主要参数按液压机床类型初选液压缸的工作压力为25Mpa,根据快进和快退速度要求，采用单杆活塞液压缸。快进时采用差动连接，并通过充液补油法来实现，这种情况下液压缸无杆腔工作面积1A应为有杆腔工作面积2A的6倍，即活塞杆直径d与缸筒直径D满足56dD的关系。快进时，液压缸回油路上必须具有背压2p,防止上压板由于自重而自动下滑，根据《液压系统设计简明手册》表2-2中，可取2p=1Mpa，快进时，液压缸是做差动连接，但由于油管中有压降p存在，有杆腔的压力必须大于无杆腔，估计时可取1pMPa,快退时，回油腔是有背压的，这时2p亦按2Mpa来估算。以单活塞杆液压缸为例来说明其计算过程。沈阳理工大学课程设计专用纸No611122112()6mAFAPAPAPP1P——液压缸工作腔的压力Pa2P——液压缸回油腔的压力Pa故：A1=(F/ηm)/(P1-P2/6)=(2.5*105*9.8)/[(25-2/6)*0.9*106]=0.1104m2D=(4*A1/π)0.5=0.375md=(5/6)0.5D=(5/6)0.5*0.375=0.342m当按GB/T2348-93将这些直径圆整成进标准值时得：D=400mm