课程设计说明书课程名称：液压与气压传动题目名称：小型液压机的液压系统班级：姓名：学号：指导教师：目录一、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200kN ，运动部件总重量为20kN 。
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：F t =20KN2、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 F fs =0.2*20K=4KN 动摩擦阻力 F fd =0.1*20K=2KN3、惯性负载 F m =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=0.25s F m =（20000*3）/（9.8*0.25*60）=408.16N 自重 G=20KN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，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。
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：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d=的关系。
p,防止上压板由于自重而自动下快进时，液压缸回油路上必须具有背压2p=1Mpa，快进时，液压缸滑，根据《液压系统设计简明手册》表2-2中，可取2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，p亦按2Mpa来估算。
估计时可取1p MPa∆≈,快退时，回油腔是有背压的，这时2以单活塞杆液压缸为例来说明其计算过程。
11122112()6m A FA P A P A P P η=-=- 1P —— 液压缸工作腔的压力 Pa2P —— 液压缸回油腔的压力 Pa故：A 1=(F/ηm )/(P 1-P 2/6)=(2.5*105 *9.8)/[(25-2/6)*0.9*106]=0.11m 2D=(4*A 1/π)0.5=0.376m d=(5/6)0.5D=(5/6)0.5*0.376=0.345m当按GB/T2348-93将这些直径圆整成进标准值时得：D= 400mm ，d=360mm 。
由此求得液压缸面积的实际有效面积为：A 1=πD 2/4=0.1261m 2 A 2=π(D 2-d 2)/4=0.0240m 2液压缸实际所需流量计算① 工作快速空程时所需流量111cvAV Q η=cv η-液压缸的容积效率，取0.96cv η=Q 1=0.1256*3/0.96=394(L/min)② 工作缸压制时所需流量Q 2=(A 1*V 2)/ηcv =0.1256*0.04/0.96=5(L/min)③ 工作缸回程时所需流量图4-3：单活塞杆液压缸计算示意图Q 3=(A 2*V 3)/ ηcv =0.0239*3/0.96=394(L/min)六、 液压元件的选择确定液压泵规格和驱动电机功率由前面工况分析，由最大压制力和液压主机类型，初定上液压泵的工作压力取为25MPa ，考虑到进出油路上阀和管道的压力损失为1MPa （含回油路上的压力损失折算到进油腔），则液压泵的最高工作压力为611(251)1026p P P P MPa =+∆=+⨯= 上述计算所得的p P 是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力，另外考虑到一定压力贮备量，并确保泵的寿命，其正常工作压力为泵的额定压力的80%左右因此选泵的额定压力n P 应满足：/0.826/0.831.25n p P P Mpa ===液压泵的最大流量应为：max ()p L q K q ≥∑式中p q -液压泵的最大流量max ()q -∑同时动作的各执行所需流量之和的最大值，如果这时的溢流阀正进行工作，尚须加溢流阀的最小溢流量2~3min L 。
