150T液压机的液压系统设计及分析.docx
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1、150T液压机的液压系统设计及分析摘 要液压机是制品成型生产中应用最广的设备之一。自十九世纪问世以来发展很快,已成为工业生产中必不可少的设备之一。由于液压机在工作中的广泛适应性,使得其在国民经济各部门获得了广泛的应用。如板材成型;管、线、型材挤压;粉末冶金、塑料及橡胶制品成型;胶合板压制、打包;人造金刚石、耐火砖压制和炭极压制成型;轮轴压装、校直等等。随着液压技术的发展,液压机的应用越来越广泛,尤其是150吨液压机在压装和成型的应用,针对液压机的应用,我设计了“150t液压机液压系统”,此系统,能够实现的工作循环为快速空程下行慢速加压保压快速回程停止。要求采用液压方式实现运动部件的平衡;不考虑
2、各种损失。本次设计,先后做了系统的设计,对系统的元件选型,对非标件的结构设计,性能验算,完成说明书,绘图等任务。关键词:液压系统设计,液压方式,运动平衡150T hydraulic press hydraulic system design and analysisABSTRACTIn the production of products of molding press is one of the most widely used equipment. Since the 19th century its development is fast, has become an essentia
3、l equipment in industrial production. Because of the extensive adaptability press at work, so that in the sectors of the national economy has been widely used. Such as sheet forming, pipe extrusion line, powder metallurgy, plastic and rubber molding, plywood, packaging, synthetic diamond, oppression
4、 and refractory carbon very pressing molding, wheel pressed, straightening, etc.Along with the development of technology, hydraulic press used more widely, especially in 150 tons of hydraulic pressing and molding application, according to the hydraulic press application , I designed 150t hydraulic p
5、ress hydraulic system, this system can realize the work cycle downlink rapidly compression slowly pressure-keepingthe quick return stop. Requiring to keep the balance of hydraulic movement. Dont consider various losses. This design has made system design, selection of system components of non-standa
6、rd parts, the structure design, performance, and completed specifications, drawing computations such tasks.Keywords: hydraulic press system design ,the way in the hydraulic ,the balance of hydraulic movement目录前言1第1章 液压传动概述21.1液压传动的定义和发展情况21.2液压传动的定义和发展情况31.3液压传动的组成51.4液压传动的定义和发展情况61.5液压传动的特点及应用10第2章
7、 液压系统的设计与计算132.1 液压系统的设计步骤和方法132.2 液压系统的工况分析和系统的确定132.3 确定液压系统的主要参数142.4 液压系统的拟定152.5 液压元件的计算和选择172.6 液压系统的性能验算20第3章 液压机液压系统的设计223.1 150t液压机液压系统工况分析223.1.1 工况分析223.1.2负载图和速度图的绘制233.2液压机液压系统原理图设计233.2.1 自动补油的保压回路设计233.2.2液压机液压系统原理图拟定243.3 液压系统的计算和元件选型263.3.1 确定液压缸主要参数263.3.2液压元件的选择283.4 液压系统的验算333.4.
8、1系统温升的验算333.5 液压缸的结构设计343.6液压集成油路的设计363.6.1液压集成回路设计373.6.2底板及供油块设计373.7 液压油箱结构设计383.8液压站的结构设计403.8.1电动机与液压泵的联接方式403.8.2 液压泵结构设计的注意事项403.8.3 电动机的选择41结论42谢 辞43参考文献44外文资料翻译45前言液压技术可以说是历史悠久,从1795年英国制成世界上第一台水压机算起,已有二百多年的历史了,然而在工业上的真正推广使用却是20世纪中叶的事。第二次世界大战期间,在一些武器装备上用上了功率大、反应快、动作准的液压传动和控制装置,大大提高了武器装备的性能,也
9、大大促进了液压技术本身的发展。战后,液压技术迅速由军事转入民用,在机械制造、工程机械、锻压机械、冶金机械、汽车、船舶等行业中得到了广泛的应用和发展。20世纪60年代以后,液压技术向前推进,并在各个工业领域得到了更加广泛的应用。由于采用集成、叠加、插装技术,使装配容易,造价低,比起机械传动来,它是一种最经济的选择。现在,液压技术在实现高压、高速、大功率、经久耐用、高度集成化等各项要求方面都取得了重大道的进展:在完善发展比例控制、伺服控制、开发数字控制技术上也有许多新成绩。同时,液压元件和液压系统的计算机辅助设计(CAD)和测试(CAT)、微机控制、机电一体化,液压一体化、可靠性、污染控制、能耗控
10、而继续扩大应用服务领域,采用更先进的设计和制造技术,将是液压技术发展成为内涵更加丰富完整的综合自动化技术。目前,液压技术已广泛应用于各个工业领域的技术装备上,例如机械制造、工程、建筑、矿山、冶金、军用、船舶、石化、农林等机械上,上至航空、航天技术,下至地矿、海洋开发工程,几乎无处不见液压技术的踪迹。现在液压机的应用比较广泛,为了巩固已学的液压知识,适应市场需求,我选择设计了150t液压机的液压系统,并且使设计的系统实现规定的动作,本系统使用油路外控,采用高压大流量恒功率变量泵供油,并利用滑块自重充液回路实现快速下行,能量利用合理,系统效率高。所以选择设计此系统。此外,液压系统采用了单向阀的保压
11、回路,带卸载小阀芯的液控单向阀的泄压回路,有利于实现规定动作。在本次设计中有很多不足的地方请老师们多多指教,谢谢!第1章 液压传动概述1.1液压传动的定义和发展情况液压传动的定义液压传动的发展概况1.2液压传动的定义和发展情况图1-1所示为建设机械上常见的一种举升机构(如液压起重机的变幅机构、液压挖掘机东臂的升降机构等)的液压系统结构式原理图。图 1-1 举升机构的液压系统结构原理图(a)系统原理 (b)换向阀1、2单向阀 3溢流阀 4节流阀 5换向阀 6工作机构 7液压缸 8液压泵 9过滤器 10油箱现结合图1-1说明其工作原理。当换向阀处于图1-1a所示位置时,原动机带动液压泵8从油箱10
12、经单向阀1吸油,并将有压力的油经单向阀2排至管路,压力油沿管路经过节流阀4和换向阀5进入液压缸7。此时,压力油经过换向阀5阀心左边的环槽,经管路进入液压缸7的下腔。由于液压缸7的缸体被铰接在机座上,所以在压力油的推动下,活塞向上运动,通过活塞杆带动工作机构6产生举升运动。同时,液压缸7上腔中的油液被排出,经管路、换向阀5阀心右边的环槽和管路流回油箱。如果扳动换向阀5的手柄使其阀心移到左边位置,如图1-1b所示,此时压力油经过阀心右边的环槽,经管路进入液压缸7的上腔,使举升机构降落。同时,从液压缸7下腔排出的油液,经阀心左边的环槽流回油箱。从图中可以看出,液压泵输出的压力油流经单向阀2后分为两路
13、:一路通向溢流阀3,另一路通向节流阀4。改变节流阀4的开口大小,就能改变通过节流阀的油液流量,以控制举升速度。而从定量泵输出的油液除进到液压缸外,其余部分通过溢流阀3返回油箱。这里已流阀3起着过载安全保护和配合节流阀4改变进到液压缸的油液流量的双重作用。当溢流阀3中的钢球在弹簧力的作用下将阀口堵住时,压力油不能通过溢流阀3。如果油液的压力增高到使作用在钢球上的液压作用力能够克服弹簧的作用力而将钢球顶开时,压力油就通过溢流阀3和管路直接流回油箱,油液的压力就不会继续升高。因此,只要调定溢流阀3中弹簧的压紧力大小,就可以改变压力油顶开溢流阀钢球时压力的大小,这样也就控制了液压泵输出的油液最高压力,
14、使系统具有过载安全保护作用。通过改变节流阀4的开口大小而改变通过节流阀的油液流量,同时改变溢流阀3的分流油液流量,就可调节举升机构的运动速度。此系统中的换向阀5用来控制运动的方向,使举升机构既能举升又能降落;节流阀4控制举升的速度;由溢流阀3来控制液压泵的输出压力。图中9为网式过滤器,液压泵从油箱吸入的油液先经过过滤器,以滤清油液,保护系统。1.3液压传动的组成一个完整的液压系统要能正常工作,一般要包括五个组成部分:(1) 动力元件 即液压泵,其作用是将原动机输出的机械能转换成液压能,并向液压系统供给液压油。(2) 执行元件 包括液压缸和液压马达,前者实现往复运动,后者实现旋转运动,其作用是将
15、液压能转化成机械能,输出到工作机构上。(3) 控制元件 包括压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀等,其作用是控制液压系统的压力、流量和液流方向,以保证执行元件能够得到所要求的力(或扭矩)、速度(或转矩)和运动方向(或旋转方向)。(4) 辅助元件 包括油箱、油管、管接头、过滤器以及各种仪表等。这些元件也是液压系统必不可少的。(5) 工作介质 液压油,用以传递能量,同时还起到散热和润滑作用。1.4液压传动的定义和发展情况1)液压系统对工作介质的要求:表1-1常用液压油的牌号和粘度的新旧对照ISO 3448-92粘度等级GB/T3141-94粘度等级(现牌号)40的运动粘度厘施83-90年的过渡牌号8
16、2年以前相近的旧牌号ISO VG15 1513.516.5N1510ISO VG22 2219.824.2N2215ISO VG323228.835.2N3220ISO VG464641.450.6N4630ISO VG686861.274.8N6840ISO VGI001009011ON10060 所有工作介质的粘度都随温度的升高而降低,粘温特性好是指工作介质的粘度随温度变化小,粘温特性通常用粘度指数表示。一般情况下,在高压或者高温条件下工作时,为了获得较高的容积效率,不使油的粘度过低,应采用高牌号液压油;低温时或泵的吸入条件不好时(压力低,阻力大),应采用低牌号液压油。2)石油基液压油3)
17、难燃液压液 1.5液压传动的特点及应用液压传动的优点 1.单位质量输出功率大,容易获得较大的力和力矩。如轴向柱塞泵的质量仅是同功率直流发电机质量的10%-20%,尺寸前者是后者的12%13%。对于建设机械,这一优点尤为突出。2.由于体积小,质量轻,因而惯性小,启动、制动迅速,运动平稳。 3.可以简便地与电控部分结合,组成电液结合一起的传动和控制器件,实现各种自动控制。这种电液控制既具有液压传动输出功率适应范围大的特点,又具有电子控制方便灵活的特点。现代建设机械已普遍采用此种方法。4.工作安全性好,易于实现过载保护。5.操作控制方便,易于实现无级调速而且调速范围大,可达100:1至2000:1。
18、6.易于实现标准化、系列化和通用化,便于设计、制造和推广。液压传动的缺点1.液压传动的传动效率低。因受泄漏和流动阻力的影响,其传动效率一般为75%85%。2.工作性能易受温度影响。温度的变化引起液压油黏度的变化,并影响其工作性能。3.液压元件的制造和维护要求较高,价格也较贵。4. 液压传动装置出现故障时不易追查原因,不易迅速排除。液压传动在各行业中的应有表1-2 液压运用的场所工程机械挖掘机、装载机、推土机等汽车工业自卸式汽车、平板车、高空作业车等农业机械联合收割机的控制系统、拖拉机的悬挂装置等轻工机械打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等冶金机械电炉控制系统、轧钢机控制系统等起重机机械
19、起重机、叉车、装卸机械、液压千斤顶等矿山机械开采机、提升机、液压支架、采煤机等建筑机械打桩机、平地机等船舶港口机械起货机、锚机、舵机等铸造机械沙型压实机、加料机、压铸机等第2章 液压系统的设计与计算 2.1 液压系统的设计步骤和方法 液压系统设计要求:(1)明确主机哪几个动作需要液压系统来完成。(2)对液压系统的动作和运动要求。根据主机的设计要求,确定液压执行元件的数量、运动形式、工作循环、行程范围几个执行元件动作的顺序、同步、连锁等要求。(3)确定液压执行元件承受的负载和运动速度的大小及其变化范围。(4)对液压系统的性能要求,如调速性能、运动平稳性、转换位置精度、效率、温升、自动化程度、使用
20、和维修的方便性。(5)液压系统的工作条件,如温升、湿度、振动干扰,外形尺寸、经济性等要求。2.2 液压系统的工况分析和系统的确定对执行元件负载分析与运动分析,也称为液压系统的工况分析。工况分析就是分析每个液压执行元件在各自工作过程中负载与速度的变化规律,一般执行元件在一个工作循环内负载、速度随时间位移而变化的曲线用负载循环图和速度循环图表示。负载分析液压缸与液压马达运动方式不同,但它们的负载都是由工作负载、惯性负载、摩擦负载、背压负载等组成。工作负载Fw包括切削力、夹紧力、挤压力、重力等,其方向与液压缸运动方向相反时为正,想同时为负。惯性负载Fa 为运动部件在起动和制动时的惯性力,加速时为正,
21、减速时为负。摩擦负载包括导轨摩擦阻力Ff和密封装置处的摩擦力Fs,前者在确定摩擦系数后即可计算,后者与密封装置类型,液压缸制造质量和液压油压力有关,一股通过取机械效率m=(0.900.97)来考虑。背压负载Fb是液压缸回油路上的压力Pb所产生的阻力,初算时可暂时不考虑。2.3 确定液压系统的主要参数液压系统的主要参数-工作压力和流量,是选择液压元件的主要依据,而系统的工作压力和流量的、分别取决于液压执行元件的工作压力,回路上的压力损失和液压执行元件所有流量、回路泄漏。所以,确定液压系统的主要参数实质上是确定液压执行元件的主要参数。执行元件工作压力是确定其结构参数的重要依据。工作压力选得低一些,
22、对液压系统工作平稳性、可靠性和降低噪声等都有利,但液压系统和元件的体积、质量就相应的增大;工作压力可选得过高,虽然液压元件结构紧凑,但对液压元件材质、织在精度和密封要求都相应提高,制造成本也相应提高。执行元件的工作压力一般可根据负载进行选择。1确定执行元件的主要结构参数(1)确定液压缸主要结构参数,根据负载分析得到的最大负载Fmax和初选的液压缸工作压力P,在设定液压缸回油腔Pb以及杆径比d/D,即可由其中液压缸的力平衡公式来求出缸的内径D、活塞杆直径d和缸的有效工作面积A,其中D,d值应圆整为标准值。对于工作速度低的液压缸,要校验其有效面积A,即可满足式中qmin-回路总所有流量阀的最小稳定
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