小型压力机液压系统设计.docx

一液压系统原理设计 11工况分析 12拟定液压系统原理图 4二 液压缸的设计与计算 61液压缸主要尺寸的确定 62液压缸的设计 7三 液压系统计算与选择液压元件 101计算在各工作阶段液压缸所需的流量 102确定液压泵的流量,压力和选择泵的规格 103液压阀的选择 124确定管道尺寸2液压缸的设计 125液压油箱容积的确定 126液压系统的验算 127系统的温升验算 158联接螺栓强度计算 16四设计心得 17五参考文献 17一液压系统原理设计1工况分析设计一台小型液压压力机的液压系统，要求实现：快速空程下行一慢速加压一 保压一快速回程一停止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300000N，运动部件总重力为25000N，工作行程400mm, 油缸垂直安装，设计压力机的液压传动系统液压缸所受外负载F包括五种类型，即：F= F + F +F +F +G压 磨 惯 密式中：F -工作负载，对于液压机来说，即为压制力；压F -运动部件速度变化时的惯性负载；惯F -导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力液压缸垂直安装，摩擦力 磨相对于运动部件自重，可忽略不计；F -由于液压缸密封所造成的运动阻力; 密G-运动部件自重。

液压缸各种外负载值1） 工作负载：液压机压制力F =300000N 压2） 惯性负载：F 二 GAV惯 gAt25000 x 39.8 x 0.3沁 25510.20N3） 运动部件自重：G=25000N4） 密封阻力F =0.1F（F为总的负载）密5） 摩擦力液压缸垂直安装，摩擦力较小，可忽略不计根据上述计算结果，列出各工作阶段所受的外负载工作循环各阶段外负载表工况计算公式液压缸的负载启动阶段：F =F +F -G 启 密 惯匸 F -G 25510.20-25000F = = = 566.89N启 0.9 0.9加速阶段：F =F +F -G 加 密 惯厂 F -G 25510.20-25000F =——= =566.89N加 0.9 0.9快进阶段：F =F -G快 密F = 0.9(-G) = —22500N 快工进阶段：F =F +F -G 工 密 压匸 F - G 300000 - 25000F 一 一 一 305555.56N工 0.9 0.9快退阶段：F =F +G 退 密厂 G 25000 ………F、一 一 一 27777.78N退 0.9 0.9按照给定要求与外负载表绘制速度循环图与负载循环图:速度循环图：V (mm/s)5050负载循环图:F(N) i566305555277778L(mm)2拟定液压系统原理图1） 确定供油方式：考虑到该压力机在工作进给时需要承受较大的工作压力，系统功率较大， 速度较底。

而在快进，快退时负载较小，速度较快从节能，减少发热，系统结 构，效率，工作压力等方面考虑，泵源系统宜选用轴向柱塞泵2） 调速方式的选择：在小型压力机液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或者调速阀 在本系统中选用回油节流调速，这种调速回路受泄漏与发热影响小，速度刚性 好，由于有背压存在，起到一定的阻尼作用，提升了运动的平稳性，同时空气 也不易渗入3） 速度切换方式的选择：系统采用由电磁阀控制的快慢速换接回路，它的结构简单，调节行程比较 方便，阀的安装也较容易，但速度换接的平稳性较差若要提高系统的速度换 接平稳性，可改用由行程阀切换速度的换接回路液压系统原理图：二液压缸的设计与计算1液压缸主要尺寸的确定工作压力p的确定：工作压力p可根据负载大小及机器类型初步确定，先查表取液压缸工作压力为25MPa.设备类型机 床农业机械或中型工程机械液压机、重型机械、起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力P（MPa）0.8〜2.03〜52〜88〜1010 〜1620 〜32液压缸缸筒内径D和液压缸活塞杆外径d的确定：由负载图知最大负载F为305555.56N，按表可取p2为0MPa，ncm为0.95，考 虑到快进，快退速度相等，取d/D为0.7。

将上述数据代入液压缸缸筒内径计算公 式，可得液压缸缸筒内径：4 x 305555.56I P d _ i网 n {1 - t[1 —(—)2]} 3.14 x 25 x 1061 cm P D1 10 = 128.02mmx 0'95{1 -胡I0"由液压缸缸筒内径（缸径）尺寸系列表查得D=160mm活塞直径 d,按 d/D=0.7, d=112mm由液压缸活塞杆外径（杆径）尺寸系列表，取d=125mm 由此求得液压缸的实际有效面积为：,兀D2 兀 X 0.162=0.0201m 2A 二 二i 4 4A 严(D 2—d 2)/X(0・162— °」252)二 0.0078m 2 2初步计算液压缸最大工作压力:Q—minVmin式中Qmin是调速阀的最小稳定流量为0.1 Lmin厂 F 305555.56P 二 二 二 15.20MPan A 0.02011按最低工进速度验算液压缸的最小稳定速度，由式0.1X 103 “=25cm 24本次设计中调速阀是安装在进油路上，故液压缸节流腔有效工作面积应取液压 缸无杆腔的实际面积，即兀 3 14A =_ D 2 = x 162 = 200.96cm 21 4 4200.96>25不等式满足，故液压缸能够达到所需稳定工进速度。

液压缸缸筒内径（缸径）尺寸系列（GB2348-80）(mm)810121620253240506380（90）100（110）125（140）160（180）200（220）250(280)320(360)400(450)500液压缸活塞杆外径（杆径）尺寸系列（GB2348-80）(mm)4568101214161820222528323640455056637080901001101251401601802002202502803203602液压缸的设计1） 液压缸工作压力的确定：根据设备的类型有表2-1初选工作压力P=25MPa2） 液压缸内径D和活塞杆d的确定：前面的计算以得出D=16cm, d=12.5cm3） 液压缸壁厚的确定和外径的确定：a.起重运输机械的液压缸，一般采用无缝钢管制造，无缝钢管大多属于薄 壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算：S> PyD2Q]式中:》一液压缸壁厚（m）D—液压缸的内径（m） py—试验压力，一般取最大工作压力的（1.25〜1.5）倍⑹一缸筒材料的许用应力其值为：锻钢：[刃=110〜120MPa； 铸钢：[o]=100〜110MPa； 无缝钢管：S ]=100〜120MPa； 高强度铸铁：b ]=60MPa； 灰铸铁：S ]=25MPa。

p -1.5p -1.5 x 16.58 = 24.87MPay n现取⑹=100MPa：24.87x1606 > = 19.90mm2 x 100查无缝钢管标准系列取6 = 20mmb.缸体的外径为:D > D + 25 二 160 + 2 x 20 二 200mm1选取D1=200mm，壁厚5 = 20mm的无缝钢管4) 液压缸工作行程的确定：本执行机构要求工作行程为400mm5) 缸盖厚度的确定：一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度t按强度要求可用下面公式行近似的计算:t > 0.433D :2也］(D -d )r 2 024.87 x 106 x 0.16 t > 0.433x0.16x100 x (0.16 - 0.035)t > 39.09mm式中:t—缸盖有效厚度(m)；D2—液压缸缸盖的止口直径(m)； d0—缸盖孔直径6)最小导向长度的确定:最小导向长度是指从活塞支撑面到缸盖滑动轴承支撑面中点的距离，如果导向长度过小，将使液压缸的初始绕度增大影响液压缸的稳定性对一般液压缸，要求最小导向长度H应满足以下要求:H丄D20 2式中:1—液压缸的最大行程;D—液压缸的内径D 400 160+ = + = 100mm20 2 20 2活塞宽度B 一般取B=(0.6~1.0)D，B=96〜160mm,现取 B= 130mm。

缸盖的滑动支撑面的长度A,根据液压缸内径D而确定,当 D<80mm 时，取 A=（0.6〜1.0）D,当 D>80mm 时，取 A=（0.6~1.0）d，因为 D=160mm>80mm，故 A=（0.6〜1.0）d=75〜125mm,现取 A=90mm 110mm > H可满足导向要求三液压系统计算与选择液压元件1计算在各工作阶段液压缸所需的流量兀 兀Q _一d2v _ x0.1252 x3_36.80L/min快进 4 4兀 兀Q _ — D2v _ x0.162 x0.25 _ 5.02L/min工进1 4 4兀 兀Q _一D2v _ x0.162 x0.04 _ 0.80L/min工进2 4 4兀 兀Q _一 （D2 一d2）v _ x（0.162 一0.1252）x3 _ 23.49L/min快退 4 42确定液压泵的流量,压力和选择泵的规格1）泵的压力的确定：考虑到正常工作中进油路有一定的压力损失,所以泵的工作压力为p _ p + ZApp 1式中：p 一液压泵最大工作压力； pP1 一执行元件最大工作压力；ZAp —进油管路中的压力损失，初算时简单系统可取0.8MPap = p +ZAp = 16.58 + 0.8 = 17.38MPap 1p是静压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的压力往往超过静压 p力。

另外考虑到低压系统取小值，高压系统取大值在本系统中 p = 1.4p = 24.33MPan p取 P 25MPan=2) 泵的流量的确定：液压泵的最大流量为：q > K (Zq) 二 1.2x 36.8 二 44.12L/minp L max取 q =45L/minp式中：q —液压泵的最大流。