机械毕业设计（论文）-5000KN单臂液压机的液压系统设计【全套图纸】

《机械毕业设计（论文）-5000KN单臂液压机的液压系统设计【全套图纸】》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械毕业设计（论文）-5000KN单臂液压机的液压系统设计【全套图纸】（43页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、编编 号号 无锡太湖学院 毕毕业业设设计计（论论文文） 题目：题目：5000KN 单臂液压机的液压系统设计单臂液压机的液压系统设计 信机 系系 机械工程及自动化专专 业业 学 号： 学生姓名： 指导教师： （职称：副教授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文） 诚诚 信信 承承 诺诺 书书 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）5000KN 单臂液压机的 液压系统设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内 容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内

2、容外， 本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作 品。 班 级： 机械 97 学 号： 0923812 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I I 无无锡锡太太湖湖学学院院 信信 机机 系系 机机械械工工程程及及自自动动化化 专专业业 毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书 一、题目及专题：一、题目及专题： 1、题目 5000KN 单臂液压机的液压系统设计 2、专题 二、课题来源及选题依据二、课题来源及选题依据 设计题目为无锡某企业在建系统，采用典型的插装阀集成系统，在机床、 内燃机、汽车电器、军工企业等行业都有应用,面前的液压控制由于其压力大、 平稳

3、等优点,在控制系统中占比越来越大,学生通过该系统设计,能综合运用所 学的机械知识和液压与气动控制知识。解决生产中的实际问题。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 1. 液压系统设计，绘制液压系统图，选择典型的液压元件 2. 液压系系统典型回路设计 3. 液压元件的选用 4. 编写设计说明书（大于 30 页）； 5.编专业外语翻译（大于 800010000 字符，约合汉子 5000 字符） 四、接受任务学生：四、接受任务学生： 机械 97 班班 姓名姓名 詹 颂 五、开始及完成日期：五、开始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至

4、 2013 年年 05 月月 25 日日 六、设计（论文）指导（或顾问）：六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师指导教师 签名签名 II 签名签名 签名签名 教教研研室室主主任任 学科组组长研究所所长学科组组长研究所所长 签名签名 系主任系主任 签名签名 20122012 年年 1111 月月 1212 日日 III 摘摘 要要 液压传动相对于机械传动来说是一门新技术，液压机是利用帕斯卡定律制成的利用 液体压强传动的机械，广泛应用于各种工业中。而在液压机中液压传动系统是其非常重 要的组成部分，对液压机的各种性能起到决定性的作用，至于它与微电子和计算机技术 密切结合，得以在尽可能小的空间内传

5、递出尽可能大的功率并加以精确控制，更是近几 十年内出现的新事物。 本文为 5000KN 单臂液压机设计了液压传动系统，500T 单臂校正压装液压机液压系统 采用插装阀集成系统，动作可靠，使用寿命长，液压冲击小，减小了连接管路与泄漏点。 独立的电器控制系统，工作可靠，动作直观，维修方便。采用按钮集中控制，设调准 （点动）,单次（半自动）二种操作方式。大大的提高了传统液压机的控制有欠缺自动化、 操纵性和安全性差等缺点。 它适用于轴类零件、型材的校正和轴套类零件的压装、板材零件的弯曲、压印、套 形、简单零件的拉伸塑料制品、机床、内燃机、轻纺制造机械、轴类、轴承、洗衣机、 汽车电机、空调电机、电器、军

6、工企业、三资企业装配流水线等行业使用。 该设计主要包括在给定参数情况下液压系统零部件的参数计算，从而进行合适的选 择，在根据实际情况确定液压元件（辅助元件）以及液压泵站和油箱，文章也附带了液 压元件的安装说明及液压机的技术要求和液压机的驱动要求。 关键词关键词：单臂液压机；液压系统 ；液压元件 IV Abstract Hydraulic transmission is a new technology compared with the mechanical transmission. The hydraulic press is based on the Pascals law and de

7、signed for producing heavy press. The hydraulic drive system is an important part in the hydraulic press system. And it is the fateful element for the techniques of hydraulic press system. When closely combing with microelectronics and computer technology, it is able to deliver as far as possible bi

8、g power and precise control within as little space as possible, especially in recent years it is a new thing. This paper is designed for 5000 KN single arm hydraulic press hydraulic transmission system, 500t single arm correction hydraulic press hydraulic system adopts cartridge valve integrated sys

9、tem installation with the advantages to reliable, long service life, small hydraulic impact, reducing the connection pipe and the leak point. The Independent electric control system, has the advantages of the work reliable, intuitive, easy maintenance. With the using of centralized control buttons,

10、alignment (or points) and single (semi-automatic) ,two kinds of operating mode, greatly improve the traditional hydraulic control with lack of automation, poor maneuverability and security flaws. It is suitable for shaft parts, profile correction and sleeve parts, bending, stamping of sheet parts in

11、stallation, set of form, the simple components of the tensile plastic products, machine tools, internal combustion engines, textile manufacturing machinery, shaft, bearing, washing machine, automobile motor, air conditioner motor, electrical appliance assembly line, military industrial enterprises,

12、joint ventures, etc. This design mainly includes the system preliminary design is in such a case that the estimated parameters is determined and the loop forms of some circumstances, hydraulic components and connecting lines are fully determined. The design of the system has the performance analysis

13、 and performance checking to deal with the actual situation. I determine hydraulic components (secondary element), and hydraulic pump stations and tank. The article also comes with the installation instructions of hydraulic components and technical requirements of hydraulic press and hydraulic press

14、 driven by demand. Key words: Single arm hydraulic press；Hydraulic system; Hydraulic components v V 目目 录录 Abstract .IV 目 录 V 1 绪论1 1.1 液压机的介绍.1 1.1.1 液压机的工作原理1 1.1.2 液压机的分类1 1.2 液压形成的技术优点2 1.3 液压传动系统的简介及发展趋势2 1.3.1 液压传动的概念及其优缺点.2 1.3.2 液压系统的组成.3 1.3.3 液压系统的维护3 1.4 本课题的研究内容和意义4 1.5 国内外的发展概况4 1.6 本课题应

15、达到的要求5 2 5000KN 液压系统参数及略见图 .6 2.1 表 2-1 各型号单臂液压机参数（500T）.6 2.2 5000kN 单臂液压机（略见图纸）7 3 单臂液压机液压系统设计.8 3.1 液压系统零部件的参数计算与选择.8 3.1.1 电机的选用.8 3.1.2 液压缸的载荷组成与计算.8 3.2 液压元件的选用13 3.2.1 液压阀的选定14 3.2.2 单向阀的选择15 3.2.3 溢流阀的选择16 3.2.4 电液换向阀的选择16 3.2.5 电磁换向阀的选择.17 3.2.6 顺序阀的选定17 3.3 过滤器的选定18 3.3.1 回油过滤器的选择18 3.3.2

16、空气过滤器的选择19 3.4 压力表及压力表辅件的选择19 3.4.1 压力表的选定19 3.4.2 压力表开关的选定20 3.5 液位仪表的选定20 3.6 管件的选定21 3.6.1 管路尺寸参数的确定21 VI 3.6.2 管接头的确定21 3.7 油箱的设计确定22 3.7.1 初选油箱容积22 3.7.2 油箱的结构设计22 3.8 液压泵站的选用.24 4 液压元件的安装说明和驱动要求.26 4.1 液压元件的安装说明.26 4.2 液压机的安全使用及液压驱动要求.26 4.2.1 安全防护26 4.2.2 装配质量26 4.3 液压驱动要求.27 5 结论与展望.28 5.1 结

17、论.28 5.2 不足之处与展望28 致 谢.30 参考文献.31 5000KN 单臂液压机的液压系统设计 1 1 绪论绪论 1.1 液压机的介绍液压机的介绍 1.1.1 液压机的工作原理液压机的工作原理 液压机是利用帕斯卡定律制成的利用液体压强传动的机械。按传递压强的液体种类 来分，有油压机和水压机两大类。油压机是一种专用液压油和乳化油做为工作介质，用 液压泵作为动力源件，靠液压泵的压力使液压油通过液压管道进入活塞和油缸，然后油 缸和活塞有几组互相配合的密封件，不同位置的密封件是不同的，但都起到密封的作用， 使液压油不能泄露。最后通过各种阀改变液压油方向并在油箱循环使油缸和活塞循环做 功从而

18、完成一定机械动作的机械。1 1.1.2 液压机的分类液压机的分类 按用途主要分为金属成型、折弯、拉伸、冲裁、粉末（金属，非金属)成型、压装、 挤压等。 按结构形式主要分为：四柱式、单柱式（C 型)、卧式、立式框架等。 与传统的冲压工艺相比，液压成形工艺在减轻重量、减少零件数量和模具数量、提 高刚度与强度、降低生产成本等方面具有明显的技术和经济优势，在工业领域尤其是汽 车工业中得到了越来越多的应用。 在控制方面主要有电控，机控与手控三大类。电控液压设备通过电磁铁操纵有关的 换向阀，实现其控制的目的，这是主要的液压设备。对于它多采用标准液压元件，所以 拆卸比较方便，设备储存液方便的，这对于故障分析

19、是很有利的。 机控液压机的设备信息取决于机构的运动。例如在车床与刨床的液压系统就是通过 行程限位控制运动方向，对于它工作压力及传动功率偏低，运行环境适中，磨损速度相 对是比较慢。 手控液压机设备的信息是取决于操作者，手控液压设备运行环境比较差，元件磨损 速度快。 1.2 液压形成的技术优点液压形成的技术优点 在汽车工业及航天、航空等领域，缩短工艺时间节约资源是人们长期追求的目标， 也是先进制造技术发展的趋势之一。液压成形（hydroforming)就是为实现速度快和量化的 一种先进制造技术。与传统的冲压工艺相比，液压成形工艺在重量、数量和成本有很大 的优势，它不仅提高工件的刚度与强度、大大降低

20、生产中成本等方面所具有明显的经济 优势，在工业领域尤其是汽车工业中（主要是汽车的外壳的冲压）得到了越来越多的实 用价值。液压成形技术广泛的应用汽车、航空、航天和管道等行业，主要适用于：沿构 件轴线变化的圆形、矩形或异型截面空心结构件，如汽车的排气系统异型管件；非圆截 面空心框架，如发动机托架、仪表盘支架、车身框架；空心轴类件和复杂管件等。 液压成形工艺的适用材料包括碳钢、不锈钢、铝合金、铜合金及镍合金等，原则上 适用于冷成形的材料均适用于液压成形工艺。与冲压工艺相比，液压成形技术和工艺有 以下主要优点2： 1.减轻质量，节约材料。对于汽车发动机托架、散热器支架等典型零件，液压成形件 无锡太湖学

21、院学士学位论文 2 比冲压件减轻 15%45%；对于空心阶梯轴类零件，可以减轻 30%45%的重量。 2.减少零件和模具数量，降低模具费用。液压成形件通常需要 1 套模具，而冲压件大 多需要多套模具。液压成形的发动机托架零件由 6 个减少到 1 个，散热器支架零件由 17 个减少到 7 个，大大减少了资源。 3.可减少后续机械加工和组装的焊接量。 4.降低生产成本。根据对已应用液压成形零件的统计分析，液压成形件的生产成本比 冲压件平均降低 16%21%,模具费用降低 28%38%。 5.提高强度与刚度，尤其是疲劳强度，如液压成形的散热器支架，其刚度在垂直方 向可提高 40%，水平方向可提高 4

22、7%。 液压机技术特点： （1）本系列液压机适合于可塑性材料的压制工艺，如冲压、弯曲、拉伸等。 （2）也可以从事校正、压装、塑料制品及粉末制品的压制成型。 1.3 液压传动系统的简介及发展趋势液压传动系统的简介及发展趋势 1.3.1 液压传动的概念液压传动的概念及其优缺点及其优缺点 液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和控制的传动方式之一。气压传动和液 压传动统称为流体传动，它根据 17 世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理，发展起来的 一门新兴技术，是工、农业生产中广泛使用的一门新技术。当今世界，流体传动技术水 平的高低能够衡量一个国家工业发展水平的重要标准。 1、液压传动的优点：3 (1)

23、体积较小、重量较轻，结构比较紧凑。液压马达的体积和质量只有同等功率电动 机的百分之 12 左右，所以惯性力比较小，如果突然过载或停车时，也不会发生太大的冲 击； (2)它在大范围内自动的平稳调节速度大小，无级调速可容易实现，且调速范围最大 可达 1：2000(一般为 1：100)，它还可在运行过程中进行调速； (3)换向容易，当电机旋转方向不改变的情况下，可以比较方便地实现直线往复运动 的转换和工作机械旋转； (4) 液压马达和液压泵之间需用油管连接，在空间上应不受严格限制，需减少成本； (5)当采用油液为工作介质的情况下，相对运动表面之间，元件润滑效果佳，磨损较 小，使用寿命比较长； (6)

24、自动化程度较高，操纵控制简便，能够方便实现了远程控制和自动化； (7)液压装置很容易实现过载保护； (8)液压元件实现了通用化、系列化、标准化、便于设计、制造和使用都比较方便。 2、液压传动的缺点： (1)液压传动对维护和修理的要求高，工作油无污染，必须要保持清洁， ； (2)为了减少泄露，液压元件制造成本和精度要求高，工艺复杂，成本高，油液的 污染比较敏感； (3)液压元件不易找出原因，维修较困难； 5000KN 单臂液压机的液压系统设计 3 (4)液压传动中油温变化比较敏感，直接影响传动的工作稳定性，所以液压传动不 宜在变化范围大的温度下工作（工作温度一般在-1560范围内） ； （5）液

25、压传动在能量转化的过程中，尤其是在调速系统中，其压力大，流量大 （摩擦损失、泄露损失） ，导致系统效率较低。 总的来说，液压传动的优点是突出的，它的缺点可以通过技术进步不断克服或改 善。 1.3.2 液压系统的组成液压系统的组成 液压系统主要由：动力装置（液压泵)、执行装置（油缸或液压马达)、控制装置 （各种阀)、辅助装置和工作介质等五部分组成： 1、动力装置（液压泵) ：它的作用是利用液体把原动机的机械能转换成液压力能； 是液压传动中的动力部分。 2、执行装置（油缸、液压马达) 它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做 直线运动，马达做旋转运动。 3、控制装置 ：包括压力阀、流量阀和方向

26、阀等。它们的作用是对系统中油液压力 和流量或者流动的方向进行控制或者调节的装置。例如溢流阀、节流阀、换向阀、开停 阀等这些元件的不同组合形成了不同功能的液压系统。 4、辅助装置 ：除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、过滤器、蓄能装置、 冷却器、管件各种管接头(扩口式、 、卡套式等)、液位仪、高压球阀、管夹、测压接头及 油箱等，它们对保证系统的正常工作起到了重要的作用。 5、工作介质 ：工作介质是指各种液压传动中传递能量的液压油，它经过液压泵和 电动机实现了能量转换，在受调节的状态下进行的工作的，因此液压传动和液压控制常 常难以截然分开。 1.3.3 液压系统的液压系统的维护维护 一个液压系

27、统的好坏不仅取决于系统设计的合理性和系统元件性能的的优劣，优质 的液压系统是针对无故障使用寿命长而设计的，它需要很少的维护。但是，这些少量的 维护对于主机来讲是非常重要的，可以使得设备的运行受控，避免很多故障；实践证明， 液压系统的故障大多数的失效和损坏事由于液压油的污染维护不足和液压油的选用不当 造成的，所以，每年对系统元件的维护和保养是必要的。可以保证每年设备出厂和进厂 的时候，其完好是受控的。 油液污染对系统的危害主要如下： 1）.元件的污染磨损 油液中各种形式污染物引起元件的各种磨损，固体小颗粒进入运动机构间隙中，对 零件表面产生疲劳磨损或是切削磨损。液流中的固体小颗粒高速运动对元件的

28、表面冲击 引起摩擦磨损。在油液中，水和油液氧化变质的生成物会对元件产生腐蚀作用。除此之 外，系统的油箱中的空气能够引起气体腐蚀，导致元件表面和内部的破坏。 2).元件堵塞与卡紧故障 固体小颗粒堵塞各种阀的间隙和小孔，导致阀芯阻塞和卡紧，影响工作性能的稳定性， 甚至导致严重的安全事故。 无锡太湖学院学士学位论文 4 3).加速油液性能的氧化 水和空气会在油液中会使油液氧化产生残留物和废物，油液中的金属颗粒在油液的 氧化会加速，此外，油液中的水和悬浮在油液里的气泡降低了运动机构间油膜的粘度， 使润滑性能降低。 系统的维护： 一个系统在正式投入之前一般都要经过冲洗，冲洗的目的就是要清除残留在系统内

29、的污染物、金属屑、纤维化合物、铁芯等，在最初两小时工作中，即使没有完全损坏系 统，也会引起一系列故障。所以应该按下列步骤来清洗系统油路： 1)严格清洗元件和系统部件； 2)防止污染物从外界侵入； 3)采用高性能的过滤器； 4)保持系统所有部位良好的密封性； 5)控制液压液的温度。 6)定期检查和更换液压液并形成制度。 1.4 本课题的研究内容和意义本课题的研究内容和意义 液压机设计是集液压机总体结构设计、挤压结构设计及计算，绘制主要零部件图机 架结构设计及计算，绘制液压机装配图液压机液压系统设计，绘制液压系统原理图液压 机控制系统设计，编写,绘制非标准件油箱等过程的全面系统设计。通过对本课题进

30、行设 计，进一步理解和掌握液压系统、液压机、机械加工工艺等的理论知识，了解先进液压 技术、工艺技术，提高液压系统分析能力、结构设计能力，加强分析和解决现场机械和 结构设计问题的能力，为以后工作时的产品开发、技术改进打下坚实基础，并在实际的 生产中灵活处理质量、生产率和成本之间的关系，获得良好的经济效益。 1.5 国内外的发展概况国内外的发展概况 随着科学技术发展取得了很大成就，液压机的诞生给很多企业带来了不少利益，更 加随着广泛的使用，其生产技术的发展也是日渐成熟。不过对于国外的生产技术来说， 我国不管是在生产的工艺上，还是在售后安装维护的方面，都是相对来说有点欠缺，但 是和以前的相比，对其液

31、压机的制作工艺也是慢慢有所提高，并且不管是在制作液压机 的哪一个环节上，对其液压机的制作都是日渐成熟，其质量也是有所提高。尤其是在制 作液压机的时候，在其油路环节上，不管是国内，还是国外，对其液压机的设计，都是 封闭式设计。还有对于液压机的液压系统，不管是采用复合原件，还是别种样式，在制 作液压机的时候，得到了广泛的应用。不过现如今国外最为普遍的使用封闭式，据行业 人士介绍，因为这中方法不但具有能够预防泄油现象，还避免对液压机带来更多的污染。 不过据研究液压机的专家说，因为这种设计，是完全可以延长液压机的使用寿命，因为 这种设计不但可以预防漏油，所带来的存储环境污染，还有可以使其空气进行对其隔

32、离， 避免有化学物质的对其具有腐蚀作用。不过在我国的制作液压机各个厂家中，这种模式 比较少见。不过随着经济发展加快，对其液压机的使用越是广泛，为了能够提高其性能， 液压机的设计成为了至关重要的关键之处。 5000KN 单臂液压机的液压系统设计 5 1.6 本课题本课题应达到的要求应达到的要求 设计的液压传动系统，具备以下特点： 1.性能可靠 该装置需满足液压机工艺的需要。保证系统的正常运行，减少生产事故的发生。 2.成本经济 保证系统性能可靠的同时，选用较为经济的液压元件，降低成本，提高效益。同时 设备使用时应节能。 3. 体积小，安装维修方便，安全 该装置体积紧凑，辅助设备少，整个系统占地面

33、积小，新建或改建作业线均可使用。 该装置安装调试容易，维护检修方便，分析处理故障迅速。操作方便、安全，实现了自 动化控制。 今天，为了和最新技术的发展保持同步，液压技术必须不断创新，不断的提高和改 进元件和系统的性能，以满足日夜变化的市场需求。液压技术的持续发展体现在微型化、 集成化、模块化、智能化和多元化。 液压技术实现高压、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高级度成化、微型化、 智能化等各方面都取得了重大的进展，在完善比例控制、伺服控制、数字控制等技术上 也有许多新成就。此外，在液压元件和液压系统的计算辅助设计、计算机仿真和优化以 及计算机控制等开发性研究方面，更日益显示出显著的成绩。 无

34、锡太湖学院学士学位论文 6 2 5000KN 液压系统参数及略见图液压系统参数及略见图 2.1 表表 2-1 各型号单臂液压机参数（各型号单臂液压机参数（500T） 表 2-1 液压系统参数 型号单位 45T 63T 100T 160T 200T 315T 400T 500T630T 公称力KN400 630 1000 1600 2000 3150 4000 50006300 顶出力KN63100 200250400630630 10001250 液体最大工作压力MPa2525 26.5262525252626 滑块行程mm400 500 500500700800800900900 最大开口高

35、度mm600 700 900900 1120 1250 1400 15001500 前后mm400 500 580800900 1200 1200 14001600 工作台尺寸 左右mm400 500 710800900 1200 1260 14001600 顶出行程mm120 160 200200250300300300400 空程下行 mm/s 4076100100100100100100100 工作mm/s 1010 8-15 8-15 8-15 8-15 8-151012滑块速度 回程mm/s 606060607070708065 左右mm 1000 110 1200 1600 212

36、0 2220 2220 24202520 前后mm500 650 380400500500650680700机床外形尺寸 地面上高度 mm 2406 243 3300 3350 3690 3900 4050 5348 电机功率KW5.55.57.51518.5222237 总重量T1.95 2.54712152030 2.2 5000kN 单臂液压机（略见图纸）单臂液压机（略见图纸） 5000KN 单臂液压机的液压系统设计 7 图 2.2 5000KN 单臂液压机装配图 无锡太湖学院学士学位论文 8 3 单臂液压机液压系统设计单臂液压机液压系统设计 3.1 液压系统零部件的参数计算与选择液压系

37、统零部件的参数计算与选择 3.1.1 电机的选用电机的选用4 工作压力一般为 25mpa 功 P=q.p (3.1) = Av(速度)p(工作压力) =（5001000250)6.7910-3m/s25mpa = 13.5810-2/s 电机功率=功率效率 （取 90%） 式中 q实际流量 p工作压力 A活塞面积 根据电机功率选用电动机: 表 3-1 Y250M-6 电动机参数 电机型号 额定功率 （kw） 额定转速 nN（rpm ） 额定电流 IN（A） 效率 (%) 功率因数 (cos) 转动惯量 () 净重() Y250M-6379807490.8%0.860.834408 图 3.1

38、Y250M-6 电动机 3.1.2 液压缸的载荷组成与计算液压缸的载荷组成与计算 3.1.2.13.1.2.1 液压缸的主要结构尺寸液压缸的主要结构尺寸 液压机的液压系统执行元件为-液压缸，系统工作压力的选用 2032mpa； 假设运动部件所受的重力为 5000kN ，静压导轨，材料为铸铁，摩擦系数为 0.004； 图 3.2 液压缸简图 5000KN 单臂液压机的液压系统设计 9 工作载荷 F 并非每阶段都存在，在该阶段没有工作，则： g F =0 g 导轨摩擦载荷：F =0.004500010=20KN f 惯性载荷：F =G/gv/t (3.2) a =5000103/10(v/t=0.

39、61.4) =500 KN(v/t=0.61.4) =(300700)KN 式中 g重力加速度：10；sm2 v速度变化量()； sm t启动或制动时间（ ） 。一般机械=0.20.4s，对轻载低速运动部件区小s 值，对重载高速部件取大值，v/t=0.61.4。 以上三种载荷之和称为液压缸外载荷 F ,即： w 起动加速度时：F =F +F +F =(300700)KN wgfa 稳态运动时： F = F +F =20KN wgf 查表得： 表 3-2 液压缸部分参数 液压缸的公称压力40MPa 液压缸内径 D80mm 活塞杆的直径 d35100mm 活塞行程520mm 通过计算各执行流程所需

40、最大流量得知系统最大流量，从而帮助选择液压元件 ,当活 塞杆伸出时 Q1： Q1=/4D2103 (3.3) 无锡太湖学院学士学位论文 10 =3.14/40.956.7910-30.062103 =20.2010-3L/min 当活塞杆缩回时 Q2： Q2=/4(D2-d2) 103 (3.4) =3.14/40.95（0.062-0.042）6.810-3103 =10.1510-2L/min 当活塞杆差动伸出时 Q： Q=/4D2103 (3.5) =3.14/40.950.0426810-3103 =8.1110-3L/min 查表按速比、工作压力选取 1/ 2： 表 3-3 工作压力

41、 工作压力/ MPa5.05.07.07.0 d/D0.50.550.620.700.7 表 3-6 速比表 1/ 2 1.151.251.331.461.612 d/D0.30.40.50.550.620.71 注： 1：无杆腔进油时活塞运动速度 2：有杆腔进油时活塞运动速度 差表得： 1/ 2=2.0 3.1.2.23.1.2.2 液压缸的主要部件设计液压缸的主要部件设计 1.液压缸按其结构形式，可以分为活塞缸和柱塞缸，本次采取柱塞缸； 2.缸筒内径 D 配合方式为 H7 或 H8 级，表面粗糙度一般为 0.160.32m，用材 料 S45C，D 型系列，额定压力 40mpa，内径 80m

42、m，外径 95mm； 3.热处理：调质+回火处理，布氏硬度（HB）在 241285； 4.对于缸筒的形位公差如下： 1）内径 D 的圆度，锥度，圆柱度不大于内径公差之半； 2）缸筒直线度公差在 500mm 长度上不大于 0.03mm；缸筒端面 T 对内径的垂直 在直径 100mm 上不大于 0.04mm； 3）当缸筒为尾部和中部耳轴型时：孔 d1 的轴线对缸径 D 的偏移不大于 0.03mm； 4)孔 d1 的轴线对缸径 D 的垂直度在 100mm 长度上不大于 0.1mm； 5)轴径 d2 的轴线对缸径 D 的垂直度不大于 0.1mm； 5000KN 单臂液压机的液压系统设计 11 6)轴径

43、 d2 对缸径 D 的垂直度在 100mm 长度上不大 0.1mm； 7)活塞密封材料 POM； 根据设计要求：活塞杆直径查表得：d=55mm。 综合以上得液压缸型号：Y-HG1-G80/55500FJ-HL1OT1 液压油选用：抗耐磨液压油 3.1.2.33.1.2.3 液压马达载荷力矩的计算液压马达载荷力矩的计算 1.液压马达是液压能转换为机械能元件，分为高速小转矩和低速小转矩。 2.估算后查表得：柱塞式液压马达驱动功率为 20kw； 3.液压马达载荷力矩： T =Pc/2n (3.6) w =20103/23.141 =3140N m 4.液压马达载荷转矩： T= T /m (3.7)

44、w =31400.95 =3305N m 5.液压马达的排量： q=2T /P m (3.8) w1 =23.143140/1001100.95 =0.00021 M3/S 综上所述：柱塞马达选用 JMD-40： 表 3-4 柱塞马达 JMD-40 参数5 图 3.3 柱塞马达 JMD-40 转速压力 额定转 矩 额定功 率 最大功 率 机械效 率 偏心距重量 10400r/ min 16 22470n.m19.2kw26.4 91.5 % 16 44.5 无锡太湖学院学士学位论文 12 3.1.2.43.1.2.4 液压泵的选择液压泵的选择6 1.压泵最大工作压力 P ： p P P + (

45、3.9) p1p 100MP+2.0MP =102.0MP 2.液压泵的流量 Q ： p Q k（Qmax）m3/S (3.10) p 1.320.2010-2/s =26.2610-3 m3/S 3.查表得选用柱塞泵 A2F 型： 表 3-5 柱塞泵 A2F 型参数 排量压力转速 9.4500mm/r110Mpa1500r/min 4.变量泵选用 A2F55： 表 3-6 变量泵 A2F55 参数 压力转速额定转矩 恒功率压 力范围 转动惯 量 驱动功率总效率重量 1640 Mpa 1450r/min305N.m 80110 Mpa 0.0052 46Km90 23kg 图 3.4 变量泵

46、A2F55 5.活塞结构形式：O 型圈密封； 6.活塞与活塞杆的连接：轴套型同轴密封； 7.液压泵的噪声： 液压泵的噪声在液压系统的噪声中占了很大比重，减小液压泵的噪声是液压系统降 噪吃力的重要组成部分，因此，应了解液压泵产生噪声的原因，以便采取相应的措施来 降低泵的噪音。 泵产生原因： 1）泵的流量脉动引起压力脉动，这是造成泵振动和噪声的动力源。 2）气穴现象。 3）管道和支架等机械连接部分因谐振而产生的噪声。 4）液压泵在其工作工程中，但吸油容积突然和压油腔接通，或压油容积突然和吸油 腔接通时，会产生流量和压力的突然产生噪声。 5）泵内流道具有突然扩大或收缩，急拐弯，通道面积过小等而导致油

47、液湍流，漩涡 5000KN 单臂液压机的液压系统设计 13 而产生噪声。 6）泵转动部分不平衡，轴承振动等引起的噪声。 降低噪声的措施： 1）吸收泵的流量和压力脉动 2）消除泵内液压急剧变化 3）装在油箱上的电动机和泵使用橡胶垫减振 4）压油管的某一段采用橡胶软管，对泵和管路的连接进行隔震 5）防止气穴现象和油中掺混空气现象。 3.2 液压元件的选用：液压元件的选用：7 表表 3-9 工况分析表工况分析表 图 3.5 液压原理图 图 3.5 液压原理图 无锡太湖学院学士学位论文 14 表 3-7 工作分析表 系统中使用的液压元件有： (1)充液阀：工作缸活塞快速下行时，用以向工作缸上腔大量充液

48、。在保压期间，充 液阀经受极高的压力，防止工作缸内油液向流向油箱。在工作缸活塞回程时，工作缸上 腔的油液通过充液阀向充液油箱大量排油。 (2)液控单向阀：工作缸进行保压压制时，防止液压缸上腔油液通过换向阀间隙泄露。 (3)液控单向阀：支撑工作缸活塞等运动部件的重量，防止因自重而下滑。在快速压 下阶段，由液压油打开，排除活塞下部的油液。 (4)溢流阀：用以防工作缸活塞下行时，万一液控单向阀失灵打不开时，起到安全保 护作用。 (5)溢流阀：用以调定系统压力，保护液压泵不因压力过高而损坏。 (6)电液换向阀：控制工作缸活塞动作，中位机能使液压泵卸荷。 (7)液压泵：为系统提供压力油液。 (8)滤油器

49、：将机械杂质从油中分离出来，使系统中的油液经常保持清洁。 (9)电磁换向阀：起控制充液阀的作用，使充液阀在活塞快速下压和回程时处于打开 状态。 (10)电磁换向阀：控制液控单向阀的作用，使单向阀能够在活塞快速压下时处于打开 的状态。 (11)油箱。 3.2.1 液压阀的选定液压阀的选定 液压阀是来控制液压系统中油液的流动方向或调节其压力和流量的，因此它可以分 为方向阀，压力阀和流动阀三大类。一个形状相同的阀，可以因为作用机制的不同，而 具有不同的功能。压力阀和流动阀利用通流截面的节流作用控制着系统的压力和流量， 而方向阀则利用流道的更换控制着油液的流 空运转 滑块向上上限位 调整 滑块向下下限

50、位 空运装 滑块快降变速限位 滑块慢降下限位 保压压力表 卸压延时 单次 回程上限位 5000KN 单臂液压机的液压系统设计 15 动方向。这就是说，尽管液压阀存在着各种各样不同的类型，它们之间还有保持着一些 共同特点。 各种液压控制阀的规格型号，可以根据系统的最高工作压力和通过阀的实际流量为 依据，并考虑阀的控制特性，稳定性及油口尺寸、外形尺寸与重量、安装连接方式、操 纵方式、适应性和维修方便性、货源及产品历史等，从相关手册和产品样本中选取。 3.2.2 单向阀的选择单向阀的选择 液压系统中常用的单向阀有普通阀和液控单向阀两种。 单向阀的功能是只允许油液向一个方向流动，而不允许反向流动。因此

51、，在性能上 应满足以下各项要求： a) 保证油液正向流动时阻力小，在某些情况下起保压作用。 b）油液不能反向通过，对液压缸进行封锁。 c) 工作时无冲击或噪音。 （1）充液阀的选定： 充液阀是液压机中常用的一种阀，它的作用是在工作缸的工作柱塞快速空程下行时， 迅速以大量低压工作液体充填工作缸的上腔，以防止缸的上腔吸空，而在工作柱塞快速 回程上行时，迅速将工作缸上腔的工作液体排回油箱。 在本系统中，活塞快速下行时的流量为 1015L/min。依据流量，以及工作压力选择充 液阀型号为 PF125 具体参数见表 3-8： 表 3-8 PF125 充液阀参数8 型号通径 /mm 压力 /Mpa 流量

52、/L/min 开启压力 /Mpa 控制压力 /Mpa PF125562516000.012=1.2 图 3.6 PF125 充液阀 (2)液控单向阀的选定 液控单向阀的主要作用为保压，在保压过程中承受压力，在保压结束后，通过液压 控制进行开启泄压。依据压力及流量选择其型号为 CP-F-10-A1-D 具体参数见表 3-9： 表 3-9 CP-F-10-A1-D 液控单向阀参数 型号安装方式规格 压力 /Mpa 开启压力/Mpa泄油方式 CP-F-10-A1-D F（法兰） 10： 32 通 径 300.04D（外泄） 无锡太湖学院学士学位论文 16 图 3.7 液控单向阀 (3)液控单向阀的选

53、定 液控单向阀的主要作用为：在快速下行中将工作缸下腔的工作液排入油箱中。在快 速回程过程中，通入压力油抬起活塞。根据快速回程过程的流量 81.1L/Min 快速压下过程 的流量 101.15L/Min，以及系统的工作压力，选择液控单向阀的型号为：CP-F-10-A1-D具 体参数同上。 3.2.3 溢流阀的选择溢流阀的选择 溢流阀的选择主要依据通过阀的流量以及调节压力，和溢流阀的特性曲线来选定。 在本系统中有溢流阀的作用为用以防工作缸活塞下行时，万一液控单向阀失灵打不开时， 起到安全保护作用，且控制系统慢速下行，当系统慢速下行时，液压缸下腔液体通过溢 流阀流入油箱，此时的流量为 71.1L/M

54、in；溢流阀的作用为调定系统压力 30.5MPa。依据 溢流阀的调定压力选择型号如下： 选定溢流阀的型号为：ZDBK 10。 具体参数见下表 3-10： 表 3-10 ZDBK 10 溢流阀参数 型号最大流量 L/mm调定压力/Mpa ZDBK 108030.5 图 3.8 ZDBK10 溢流阀 3.2.4 电液换向阀的选择电液换向阀的选择 换向阀的作用是利用阀芯和阀体中的相对运动，使流液的通断接通，关断或者变换流 动方向，从而使执行元件启动，停止或变换运动方向。 对换向阀的一般要求是：流体经过阀时的压力损失要小，互不相同的通口间的泄露要 小，换向要平稳，迅速且可靠。 在本系统中电液换向阀的作

55、用是起到总的控制作用，使活塞的各个动作顺利完成，使 系统安全可靠。系统的工作压力最大为 31.5Mpa，通过电液换向阀的最大流量为 71.1L/Min。依据通过流量以及最大压力和滑块机能选择电液换向阀的型号为 忠胜 SWH 系列，其具体参数如表 3-11 所示： 5000KN 单臂液压机的液压系统设计 17 表 3-11 SWH-G03-DH 电液换向阀参数9 型号SWH-G03-DH类型二通试 通径11mm额定功率42KW 适用介质油品连接形式板式 图 3.9 SWH-G03-DH 电液换向阀 3.2.5 电磁换向阀的选择电磁换向阀的选择 电磁换向阀由液压机械中的电器控制系统的按钮开关、限位

56、开关、行程开关、压力继 电器等电器元件发出信号，使电磁铁通电吸合或断电释放，直接控制阀芯移位，来实现 油流的沟通、切断和方向变换，操纵各种执行机构的动作，如油缸的往返，升压，其他 工作部件的吮吸动作等等。由于它采用电器控制，从而使液压系统的自动化程度大大提 高，操作方便，布局完善。 在本系统中，控制液控单向阀起到控制的作用。通过控制压力以及其滑阀机能与流 量，表 3-12 所示： 表 3-12 SWH-G03-DH 电磁换向阀参数 电压 通径 额定电压使用范围 流量 11mm24V21.6-24.6V25L/Min 3.2.6 顺序阀的选定顺序阀的选定10 顺序阀用油液的压力来控制油路的通断，

57、并且常用于控制多个执行元件的顺序动作 而得名。通过改变控制方式，泄露方式和二次油路的接法，顺序阀还可具备其他的功能。 本系统中顺序阀安置于电液换向阀入口处，主要用于在压油路中产生被压，从而在 油泵卸荷时为控制油路提供压力。根据各个液压控制阀的控制压力，控制压力最大为冲 无锡太湖学院学士学位论文 18 液阀 1.5Mpa，所以顺序阀调定压力，使得各液压阀能够实现控制。 依据流量以及工作压力选择顺序阀的型号为 DZ10-2-30/210M,具体参数如表 3-13 所示： 表 3-13 DZ10-2-30/210M 顺序阀参数 型号通径/mm额定流量 L/Min背压/Mpa DZ10-2-30/21

58、0M10800.316 图 3.10 DZ10-2-30/210M 顺序阀 依据液控阀的控制压力，调定背压为 12.0Mpa。 3.3 过滤器的选定过滤器的选定11 液压系统中的过滤器功能在于滤除混在液压油中的杂质，使进到系统中去的油液的污 染降低，保证系统能正常的工作。 过滤器按其滤心材料的过滤的机制来分有表面型过滤器，深度过滤器和吸附型过滤器 三种。它主要通过过滤精度和压降特性和纳垢容量来评定性能指标。在适当的部位安装 过滤器可以截留油液中不可溶的污染物，使油液保持清洁，保证液压系统的正常工作。 本系统设计要用两个过滤器，分别为回油过滤器和空气过滤器。 3.3.1 回油过滤器的选择回油过滤

59、器的选择 液压系统工作时，动力元件和执行元件的磨损，控制调节元件和管路的压力磨损以 及液体氧化等的污染都会进入油液中，这些污物如果进入液压系统中将影响系统的正常 工作，回油过滤器主要用于液压系统回油精过滤，来清洁液压油，滤除液压系统中元件 磨损产生的金属颗粒以及密封件的橡胶杂质等污染物，使流回油箱的油保持清洁。 回油路的流量最大为快速下行时液压缸下腔所排出流量 8.11L/Min 所以依据系统回油 的最大流量选择回油滤油器型号为 YLX100 x32 详细数据如表.3-14 所示： 表 3-14 YLX100 x32 回油滤油器参数 公称流量 L/Min通径/mm过滤精度 um 1003280

60、 5000KN 单臂液压机的液压系统设计 19 图 3.11 YLX100 x32 回油滤油器 本回油过滤器带有发讯器，当其堵塞时达到预定压力，将会发出堵塞信号。 3.3.2 空气过滤器的选择空气过滤器的选择 在液压系统中，净化工作油是相当重要的环节。空气滤清器能保持油箱内油液的清洁， 既可以防止颗粒从外部进入油箱，又能延长油液及元件的工作周期和使用寿命，从而保 证了液压系统的正常工作。此外液压系统工作时空气滤清器能维持油箱内的压力和大气 压力平衡，以避免泵可能出现空穴现象。 当液压系统工作时油箱内油面时而上升时而下降，上升时由里向外排除空气，下降时 有外向里吸入空气。为净化油箱内油液，在油箱

61、盖板上垂直安装空气滤清器，就可以过 滤吸入的空气；同时空气滤清器又是注油口，注入新的工作油液，须经过滤才能进入油 箱。从而滤除了油液内的赃物颗粒。 依据系统的最大进油流量 2020L/Min 以及系统的最大回油流量 811.0L/Min。 查找相关手册，选择空气滤清器型号为：EF7-100 。 表 3-15 EF7-100 型空气滤清器的技术参数12 规格项参数值规格项参数值 型号EF7-100空气流量(L/min)1055 加油流量(L/min)110油过滤面积(cm2)942 空气过滤精度 mm0.105油过滤精度(um)125 无锡太湖学院学士学位论文 20 图 3.12 EF7-100

62、 型空气滤清器 3.4 压力表及压力表辅件的选择压力表及压力表辅件的选择 3.4.1 压力表的选定压力表的选定 液压系统和各油路压力的大小通过液压表观测，以便调整和控制液压系统各工作点的 压力。常用的压力表是弹簧弯管式。它是由弹簧弯管、放大机构、指针、基座等零件组 成。当弹簧弯管受压力作用发生伸张变形后，通过放大机构使指针偏转，压力越高，指 针偏转越大。 本系统压力表选择 Y 系列，具体型号为：YTXG-150。其调压范围为 0-60MPa，压力 表接口螺纹为 M12X1.5。 图 3.13 YTXG-150 3.4.2 压力表开关的选定压力表开关的选定 压力表与系统的连接需要经过压力表开关。

63、常见的压力表开关是 AF 型，可手动打 开或关闭液压表油路，也可以适当调节手轮由指针阀调节油路开口，起到阻尼缓冲作用， 使压力表指针动作平稳。液压表开关的型号为：AF6EA31/400。 5000KN 单臂液压机的液压系统设计 21 图 3.14 AF6EA31/400 3.5 液位仪表的选定液位仪表的选定13 液位计用来显示油箱中油液的多少，保证油箱内液压油储存量，确保系统能正常工 作。液位计选择型号为 YWZ 型液位计，具体型号为：YWZ-160T。 图 3.15 YWZ-160T 3.6 管件的选定管件的选定 管件包括管道和管接头。它主要功能是连接液压元件和输送油液，对它的主要要求 是：

64、有足够的强度，密封性好，压力损失小和拆卸方便。管件的选用原则是要保证油管 中油液做层流流动，管路应尽量短，以减小损失；要根据工作压力、安装位置确定管路 的连接结构。与泵、阀等连接的管件应由其接口尺寸决定管径。 密封件是保证液压系统正常工作最基本也是最重要的装置。密封装置主要用来防止 液体的泄漏。良好的密封是液压系统能够传递动力，正常工作的保证。如果密封不好， 将会导致系统或元件的泄漏加大，使系统压力或容积效率降低，浪费能量，严重时将导 致系统不能正常工作，因此，正确使用密封装置是非常重要的。 3.6.1 管路尺寸参数的确定管路尺寸参数的确定14 吸油管路尺寸的确定： 管路内径由公式来确定，其中 Q 为吸油管液体的流量 92.4L/min，v 为金4.61 Q d v 无锡太湖学院学士学位论文 22 属管内油液的