YA32—200型四柱式万能液压机液压系统及主缸的设计含5张CAD图
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外文资料In hydraulic system installment contamination controlPaper abstract:The hydraulic system pollution is a hydraulic pressure breakdown main reason, after in order to guarantee the installment the hydraulic system to be able the security, the reliable movement, in view of the hydraulic system installment proposed a series of concrete measures, achieve in the construction process contamination control1 OutlineThe technology of hydraulic transmission gets swift and violent development after emerging in the 18th century. Today, the apparatus of hydraulic transmission is widely used in all trades and professions, reflect on the modernized large-scale production line particularly abundantly. The steel hot-rolled H section steel production line of horse, the volume 54 kL of the hydraulic fuel tank, 38 hydraulic motors, of different specifications hydraulic jar up to 717, only the hydraulic pipeline is as long as more than 20,000 meters.The technology of hydraulic transmission has its advantage that cant be compared, this is the main reason that it can develop rapidly , meanwhile, the apparatus of hydraulic transmission has its fragiles aspects, among them the ability to resist pollution is low is an outstanding weakness . According to the records of relevant materials, the hydraulic trouble has 70- 8 to cause by the pollution of fluid. It must keep the systematic cleanness to guarantee the normal , reliable operation of the hydraulic system.2 Danger and reason that the system pollutesPollutant sneak into behind the system can accelerate hydraulic wearing and tearing of part , grind , decrease , burn even destroy or cause the movements of the valve not to work or cause the noising. The pollutant will stop up the throttle hole of the hydraulic component or reduce expenditure in the chink , change the working performance of the hydraulic system, cause movements to lack proper care even not work at all, produce and act and cause the accident by mistake . The dust particle will accelerate the damage of the seal in the hydraulic jar, the superficial one is strained in the tube of jar, make it increase not to let out, thrust insufficient or movements are unstable, creep, the pace drop, produce unusual sound and vibration. Also may cause filter screen stop up, hydraulic pump suck oil to be difficult, go back oil to be smooth producing angry losing , vibration and noise, will puncture the filter screen because resistance is too big while stopping up seriously , totally lose the function of filtering, cause the hydraulic and systematic vicious circle.The reason why the system pollutes is numerous, according to producing mechanism in pollution, divided into 2 kinds: (1)Pollutant made , hidden in the installation in the system. (2)Pollution that is produced in the course of system work. Obviously, pollutant made , hidden in the installation of the system is mostly smear metal , burr , molding sand , coating , abradant , solid particle of welding dreg , rust one and dust etc., they relatively loud in danger in system, must strengthen management at this stage , control pollution, guarantee the hydraulic system after installing can run safly and reliably .3 Pollution control in the hydraulic system is made and installed3.1 Pollution control that the hydraulic part is processedThe processing of the hydraulic part generally demands to adopt the law of processes wetly , all processing processes want , drip , add , lubricate liquid or cleaner , so as to ensure surface process quality.3.2 Washing of hydraulic component , partBefore the new hydraulic pressure one is assembled, the old hydraulic pressure one can be used through washing after being polluted, should accomplish the following several points in the cleaning process.1)Hydraulic pressure pieces of disassembly and assembly , wash , should go on among clean room to accord with the national standard, if there is operating room of conditions that can be filled and pressed, make the indoor pressure higher than outdoors, prevent the atmospheric dust from polluting. If restrain terms from, should operate one to isolate alone even , seldom allow hydraulic pressure assembly one and machining of one sometimes in the same room among the pincers workers, forbid decomposing and assembling the hydraulic pressure one in the open , in warehouse of sometimes the shed , incidental absolutely .The hydraulic pressure of disassembly and assembly is a hour, attenbant should wear fiber difficult work clothes , work cap that come off, in case fiber, dust, hair, scurf,etc. scattered to fall into hydraulic system cause artificial to pollute. Forbid operating one and smoking , taking food inside.2)The hydraulic pressure one should go on in washing the platform to wash special-purposly, if limited by the condition , guarantee cleanness degree of the temporary workingbench .3)The cleaner allows to use the kerosene , petrol and use the same hydraulic oil of trade mark of oil with hydraulic system work.4)The part after washing is forbidden to be polished with the cotton , flax , silk and chemical fibre manufactured goods, prevent the fiber coming off from polluting the system. Forbid with leather tiger to part blast air (leather tiger have dust particle ) too, can dry up the part with the clean and dry compressed air if necessary.5)Part wash , forbid , put in land , cement ground , floor , pincers worker platform and assemble workingbench directly, and should put into container with cover , pour into the hydraulic oil .6)Have already washed but the part that wouldnt be assembled should be put into and antirusted and saved in the oil, moist area and season especially should pay attention to antirusting.3.3 Pollution control in a piece of transportation of hydraulic pressureIn hydraulic component , package transportation , should pay attention to the dustproof , rain-proof , especially hydraulic pressure piece of marine transportation want , fight with rain-proof paper or plastic wrapping paper kind to pack to transport for long-distance, put right amount of desiccant , does not allow rainwater , sea water to be exposed to the hydraulic pressure one . Before casing and after unpacking , should check carefully whether the oil mouth is stopped up , stopped up firm with the stopper, to receive slight oil mouth of pollution take remedy in time , must decompose , wash to the hydraulic pressure one with serious pollution moreover.3.4 The fuel tank refuelsThe fuel tank must be checked its internal cleanness degree before fuel-injection, the one not up to standard will be cleared up ; Cleanness degree that the fluid should be examined it before being joined; Must not allow to pour into the oil the fuel tank directly through filtering at the time of fuel-injection.3.5 The system resumesAfter the system is pickled, developed, can link all components , pipelines on request the job return circuit . This course should pay special attention to being in charge of connecting and keeping a public place clean , finish joining , , try hard to avoid dismantling, should pay attention to , wrap up , well , guarantee , in charge of , connect with clean cloth if necessary , calibre pollute.4 SummaryHydraulic systematic pollution control runs through in the whole construction course, require operators every step should consider the measure of keeping a public place clean , reduce system pollute , guarantee the hydraulic system after constructing can run safly , reliably to the greatest extent.中文译文液压系统安装中的污染控制论文摘要:液压系统污染是液压故障的一个主要原因,为了确保安装后的液压系统能够安全、可靠运行,针对液压系统安装提出一系列具体措施,以达到施工过程中的的污染控制。1概述液压传动技术在18世纪诞生后即得到迅猛发展。今天,液压传动设备在各行各业得到广泛的应用,在现代化的大型生产线上体现得尤为充分。马钢热轧H型钢生产线,液压油箱容积54 kL,液压马达38个,各种规格的液压缸多达717个,仅液压管线长达2万多米。 液压传动技术有其不可比拟的优点,这是它得以迅猛发展的主要原因,与此同时,液压传动设备又有其脆弱的一面,其中抗污染能力低是突出的弱点。据有关资料记载,液压故障有70%80%是由油液污染导致的。要保证液压系统正常、可靠的运行,必须要保持系统的清洁。2系统污染的危害与原因污染物混入系统后会加速液压零件的磨损、研损、烧伤甚至破坏或者引起阀的动作失灵或者引起噪声。污染物会堵塞液压元件的节流孔或节流缝隙,改变液压系统的工作性能,引起动作失调甚至完全失灵,产生误动作造成事故。灰尘颗粒在液压缸内会加速密封件的损坏,缸筒内表面的拉伤,使泄漏增大,推力不足或者动作不稳定、爬行、速度下降,产生异常的声响与振动。还可能引起滤网堵塞,液压泵吸油困难,回油不畅而产生气蚀、振动和噪声,堵塞严重时会因阻力过大而将滤网击穿,完全丧失过滤作用,造成液压系统的恶性循环。 系统污染的原因很多,从污染产生机理来看,分为2种:(1) 制作、安装过程中潜伏在系统内部的污染物。(2) 系统工作过程中产生的污染。显然,系统制作、安装过程中潜伏的污染物多为切屑、毛刺、型砂、涂料、磨料、焊渣、锈片和灰尘等固体颗粒,它们对系统的危害比较大,必须在这一阶段加强管理,控制污染,确保安装后的液压系统能够安全可靠地运行。3液压系统制作、安装中的污染控制3.1液压零件加工的污染控制 液压零件的加工一般要求采用“湿加工”法,即所有加工工序都要滴加润滑液或清洗液,以确保表面加工质量。3.2液压元件、零件的清洗 新的液压件组装前,旧的液压件受到污染后都必须经过清洗方可使用,清洗过程中应做到以下几点。1) 液压件拆装、清洗应在符合国家标准的净化室中进行,如有条件操作室最好能充压,使室内压力高于室外,防止大气灰尘污染。若受条件限制,也应将操作间单独隔离,一般不允许液压件的装配间和机械加工间或钳工间处于同一室内,绝对禁止在露天、棚子、杂物间或仓库中分解和装配液压件。拆装液压件时,操作人员应穿戴纤维不易脱落的工作服、工作帽,以防纤维、灰尘、头发、皮屑等散落入液压系统造成人为污染。严禁在操作间内吸烟、进食。2) 液压件清洗应在专用清洗台上进行,若受条件限制,也要确保临时工作台的清洁度。3) 清洗液允许使用煤油、汽油以及和液压系统工作用油牌号相同的液压油。 4) 清洗后的零件不准用棉、麻、丝和化纤织品擦拭,防止脱落的纤维污染系统。也不准用皮老虎向零件鼓风(皮老虎内部带有灰尘颗粒),必要时可以用洁净干燥的压缩空气吹干零件。 5) 清洗后的零件不准直接放在土地、水泥地、地板、钳工台和装配工作台上,而应该放入带盖子的容器内,并注入液压油。 6) 已清洗过但暂不装配的零件应放入防锈油中保存,潮湿的地区和季节尤其要注意防锈。 3.3液压件运输中的污染控制 液压元件、组件运输中,应注意防尘、防雨,对长途运输特别是海上运输的液压件一定要用防雨纸或塑料包装纸打好包装,放入适量的干燥剂,不允许雨水、海水接触液压件。装箱前和开箱后,应仔细检查所有油口是否用塞子堵住、堵牢,对受到轻度污染的油口及时采取补救措施,对污染严重的液压件必须再次分解、清洗。3.4油箱加油油箱注油前必须检查其内部的清洁度,不合格的要进行清理;油液加入前要检验它的清洁度;注油时必须经过过滤,不允许将油直接注入油箱。3.5 系统恢复 系统酸洗、冲洗后,即可将所有元件、管道按要求连成工作回路。此过程要特别注意管接头保洁,连接完毕后,尽量避免拆卸,必要时要注意用干净的布包扎好,确保管接头、管口不受污染。4总结液压系统污染控制贯穿于整个施工过程,要求操作者每一步都要考虑到保洁措施,最大限度降低系统污染,确保施工后的液压系统能够安全、可靠地运行。 YA32200型四柱式万能液压机液压系统及主缸的设计摘要 本设计着重介绍液压传动系统的设计和计算.在设计过程中主要从三个方面考虑,首先对系统的工况进行了全面的分析,然后根据分析结果拟订液压系统原理图;其次对液压元件进行了合理选择,并根据所选元件的参数和要求对系统的发热及系统压力损失进行了验算和校核;最后对液压机的主缸进行了详细的设计计算,并根据设计参数绘制其有关图纸。关键词: 液压系统 液压缸IYA32200 universal hydraulic press design calculationAbstract Originally design and introduce design and calculation of the hydraulic transmission emphatically. Mainly consider from three respects in the course of designing , has carried on overall analysis to the operating mode of the system at first, then work out the hydraulic systematic principle picture according to the analysis result; Go on , choose rationally to hydraulic component secondly, require , generate heat to system according to parameter of component selected and systematic pressure loss go on checking computations and check; Calculate the detailed design to the master cylinder of the press of the liquid finally, and draw its relevant drawings according to the design parameterKey words: Hydraulics Hydraulic cylinder II目录摘要IAbstractII目录III绪 论1第一章 液压系统设计2第一节 设计要求2一. 主要用途及规格2二. 主机结构及组成2三. 设计技术参数及规格2四. 系统设计的其它要求3第二节 总体设计规划,确定液压机的执行元件3第三节 明确载荷,绘制系统工况图4一. 主缸4二. 辅助缸6三. 确定系统的工作压力7四. 确定执行元件的控制和调速方案7五. 草拟液压系统原理图7六. 计算执行元件参数10七. 计算液压泵的流量,选择泵12八. 列出表格14九. 选择控制元件及辅助元件的型号15十. 液压辅件18十一. 验算系统性能22十二. 绘制工作图,编写技术文件。27第二章 系统分析28第一节 系统的工作原理28第二节 油路分析28一. 主缸的运动28二. 液压系统的分析33第三章 液压缸的设计34第一节 液压缸类型的选择34液压缸是将液压能转换为直线运动机械能执行元件。34一. 液压缸的安装形式34二. 液压缸的端盖与缸筒联接方式的选择34第二节 液压缸的主要零件设计35一. 缸筒35二. 缸盖41三. 活塞42四活塞杆44五. 活塞杆的导向套和密封47六. 缓冲装置49七. 排气阀50III八. 油口50结束语52参考文献53致 谢54IV绪 论自18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起,液压传动技术已有二三百年的历史。直到20世纪30年代它才较普遍地用于起重机、机床及工程机械。在第二次世界大战期间,由于战争需要,出现了由响应迅速、精度高的液压控制机构所装备的各种军事武器。第二次世界大战结束后,战后液压技术迅速转向民用工业,液压技术不断应用于各种自动机及自动生产线。本世纪60年代以后,液压技术随着原子能、空间技术、计算机技术的发展而迅速发展。因此,液压传动真正的发展也只是近三四十年的事。当前液压技术正向迅速、高压、大功率、高效、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展。同时,新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助测试(CAT)、计算机直接控制(CDC)、机电一体化技术、可靠性技术等方面也是当前液压传动及控制技术发展和研究的方向。我国的液压技术最初应用于机床和锻压设备上,后来又用于拖拉机和工程机械。现在,我国的液压元件随着从国外引进一些液压元件、生产技术以及进行自行设计,现已形成了系列,并在各种机械设备上得到了广泛的使用。第一章 液压系统设计第一节 设计要求一. 主要用途及规格液压机是利用液压传动技术进行压力加工的设备,可以用来完成各种锻压及加压成形加工。例如钢材的锻压、金属结构件的成型、塑料制品和橡胶制品的压制、粉末制品成型、冷(热)挤压金属成型、薄板拉伸,以及弯曲、翻边、校正等道工艺,还可以从事冲压、压装、砂轮成形等压制成形工艺。本机的工作压力、压制速度、空载快速下行和减速的行程范围均可根据工艺需要进行调整。并能完成定压及定程成形两种工艺方式,定压成形的工艺方式在压制后具有保压,延时及自动回程动作。液压机是最早应用液压传动的机械之一,目前液压传动已成为压力加工机械的主要传动形式。在重型机械制造业、航空工业、塑料及有色金属加工工业等之中,液压机已成为重要设备。本机的最大压力吨位为200t。二. 主机结构及组成本机器由主机及动力机构两大部分组成。主机部分包括机身、主缸、顶出缸及充液装置等。动力机构由油箱、高压泵、低压控制系统、电动机等组成 动力机构在电气装置的控制下,通过泵和油缸及各种液压阀实现能量的转换,调节和输送,完成各种工艺动作的循环。除此之外液压机还具有独立的电气控制系统,并采用按钮集中控制,可以实现调整、手动及半自动三种工作方式。三. 设计技术参数及规格表1-1设计技术参数及规格项目单位YA32200公称压力t200回程压力t45系统最大工作压力Mpa25顶出压力t350顶出回程压力t25控制油路工作压力Mpa1.21.5顶出活塞最大行程mm250活动横梁最大行程mm700活动横梁距工作台最大距离mm1100顶出活塞距工作台最大行程mm345活动横梁行程速度空载下行mm/s60工作12回程52顶出活塞行程速度顶出mm/s65退回95四. 系统设计的其它要求要求设计的液压机具有独立的动力机构和电气系统,并采用按钮集中控制,可以实现调整、手动及半自动三种工作方式。第2节 总体设计规划,确定液压机的执行元件考虑到液压执行元件的类型、数量、安装位置和主机的连接关系,对主机的设计影响很大。所以,我在考虑液压设备的总体方案时,确定液压执行元件和确定主机整机结构布局是同时进行的。液压执行元件的选择由主机的动作要求、载荷轻重和布置空间条件确定。如同设计液压机时,液压缸的类型选择,常常是在确定总体方案时,从加工制造条件设备紧凑性、综合经济性等角度考虑确定的。根据常用液压执行元件的类型、特点及应用的推荐和题目的具体要求,我在这里选择了单杆式液压缸作为设计方案。单杆式液压缸的功能等效图为:图1-1液压缸功能等效图其等效功能为A和B非差动连接时 (1-1) A1A2表示活塞式柱塞的有效作用面积F、V表示推力和速度A、B表示进出油口Q、P表示供油流量和压力第3节 明确载荷,绘制系统工况图在设计任务书中已经对主机的规格有所阐述,通常能够知道作用于执行元件的载荷。根据设计的要求,对液压系统作进一步的工况分析,查明执行元件在工作循环各个阶段中的速度、载荷变化规律,绘制液压系统的有关工况图。一. 主缸一)动作线图系统中主缸的工作循环要求为:快进减速接近工件加压保压延时泄压快速回程,及保压时保持活塞停留在行程的任意位置。 图1-2二)系统速度图 图1-3三)系统载荷图 图1-4主缸工况图二. 辅助缸一)动作线图辅助缸(顶出缸)的工作循环为:活塞上升停止向下退回 图1-5二)系统速度图 图1-6三)系统载荷图 图1-7顶出缸工况图三. 确定系统的工作压力系统的工作压力由设备的类型、载荷大小,结构要求和技术水平确定。根据各类型常用的系统压力推荐数值(2032Mpa)和设计任务书中提供的系统压力(25Mpa),可以确定我设计的液压机的系统最高工作压力采用25Mpa。四. 确定执行元件的控制和调速方案根据已定的液压执行元件、速度图或者动作图,参看液压设计手册选择适当的方向控制、速度换接回路,以实现对执行元件的控制。由于设计任务书中提供的速度变换属于快慢速自动转换的范畴,且执行元件就一个液压缸,故选择由恒功率变量泵液压缸组成的无级调速方案。其调速、变量特性较好,衡功率调节曲线接近双曲线。如图1-4所示:图1-8泵的特性曲线图 GFED:恒功率调节曲线 阴影部分:恒功率调节范围完成以上的选择,所需液压泵的类型已基本确定。五. 草拟液压系统原理图液压系统原理图由液压系统图、工艺循环顺序动作图表和元件明细表三部分组成。初步拟定的液压系统图见附图1。图中的各个元件符号按照常态工况画出,且在系统的各个主要部位加装压力表,以便随时检测系统压力。在拟定工艺循环顺序动作图表和编制元件明细表时,都严格遵照了国家标准规定。根据设计题目要求,我对所选用的元件做一简单分析。一) 泵的选择首先对泵分析,液压机工作循环中,压力、行程速度和流量变化较大,泵的输出功率也较大。如何满足液压机工作循环要求,又使能量消耗最小,是液压机的液压系统中要考虑的问题。 通常有两种供油方案:一种是采用高低压泵组,用一个高压小流量柱塞泵和一个低压大流量齿轮泵组合起来向系统供油;另一种是采用恒功率变量柱塞泵向系统供油,以满足低压快速行程和高压慢速行程的要求。由于我设计的液压机系统压力较高,流量较大,在选择泵时就要选择高压柱塞泵,且必须满足系统所需的特性,故采用限压式高压轴向柱塞泵,即采用恒功率变量柱塞泵向系统供油。二) 阀的选择主液压缸和顶出液压缸的换向都由电液换向阀担当。为使两缸动作协调,两个电液换向阀4和10这样配置,即主缸油路的回油要经过顶出缸油路的电液换向阀4才能回油箱,从而保证了顶出缸停止动作时,主缸才能运动。而且顶出缸的进油要经过控制主缸油路的阀10,这就保证了主缸处于停止时,顶出缸才能运动。当液压机系统压力高时,为避免换向冲击,电液换向阀由外控供油,必须有低压控制油路,不宜直接引用主油路的高压油。该系统采用单独的小流量辅助液压泵作为能源的低压控制油路,压力稳定,工作可靠。在对电液换向阀的选择时,考虑到液压缸在不工作时处于紧锁状态,且泵处于卸荷状态。所以在选择三位四通电液换向阀时,就选择它的中位机能为M型机能。为了减少管路连接和满足安装紧凑性的要求,我们将主回路中的电液换向阀和顶出缸回路中的电液换向阀配合使用,已实现对液压泵的卸荷。由于系统工作在高压、大流量状态,故选择的换向阀为电液换向阀,而不选用电磁换向阀。而电液换向阀的偏置低压油就由低压油路直接供给即可。为了保证系统的压力稳定,在泵的出口处安装了先导式溢流阀来调节系统压力和稳定系统压力,还在先导式溢流阀的遥控口上安装了远程调压阀且固定于操作面板上,以便进行调节。液压机主缸活塞及其所带的滑块往往很重,为防止活塞回程停止后,因泄漏或其它或其他原因(如泵电机突然掉电)而自动下滑,回路中装有液控单向阀12和背压阀13来封闭主缸下腔的油液,起支承平衡作用,保证主缸活塞可靠地停留在任何位置。但为防止因阀12失灵(不通)使主缸下腔产生超高压事故,背压阀13起安全作用。其背压所产生的抗力,足以支持活塞及其所带动的滑块的自重,即光靠自重无法顶开背压阀13,所以活塞不会自动下落。在活塞快速下行时,为防止产生震动和冲击,就在回油路上采用了液控单向阀的平衡回路来保证其快速平稳下行。液控单向阀的低压控制油由二位四通电磁换向阀来控制接入。考虑到活塞在快速下行时,回油路中又无背压且泵始终处于最大流量状态,但仍不能满足主缸上腔的需油量,从而使主缸的上腔产生负压。为了解决这个问题,我们在主缸的上腔进油口并接了充液阀及高位油箱。当上腔行成负压时,高位油箱中的油液就会推开充液阀向主缸的上腔充液。在不改变系统调速回路级别和电液换向阀的接入工位时,要实现执行元件的速度由快速运动马上变为慢速运动,其必然要在回油路上实施背压措施,故在主缸回油路上与液控单向阀并联了一个压力阀。用它来支承活动衡量的重量,在活动衡量减速后,油液有一定压力克服弹簧力后使压力阀接通。随着压制时间的延长,系统的压力也在不断的增加,为了保证系统能自动切换到“保压”和“卸荷回程”状态,我们在进油回油路上安装了压力继电器和保压延时继电器,通过设定时间继电器的参数值即可实现保压时间的长短。考虑到保压时主缸上腔油液的压缩和管道膨胀储存了能量,而使其上腔的油压很高,再加上主缸为差动油缸,所以当电液换向阀10很快切换到回程位置,会使回程开始的短时间内泵3及主缸下腔的油压升得很高,比保压时主油路的压力还要高得多,以致引起冲击和振动。所以保压后必须先逐渐泄压然后再回程,以防冲击和振动发生。为此在主缸回程的进油口安装卸荷阀。该液压系统保压完毕,压力继电器17控制时间继电器TS发信号(定程成形时,由挡铁压行程开关3HC发信号),使各阀处于回程位置,回程开始。主缸上腔高压油打开泄压阀15,由于卸荷阀两端存在压力差,在压力差的作用下充液阀14也被打开,使泵3来的油经泄压阀15中的阻尼孔(形成一定阻力)回油箱,使得进入主缸下腔的相对油液量减少,泵3成为低负荷运转。这时主缸活塞并不马上回程,待上腔压力降低,泄压阀被关闭后,泵3的油才能进入主缸下腔开始回程。液压机工作循环中的保压过程与制品质量密切相关,很多液压机均要求保压性能好。保压后必须逐渐泄压,泄压过快,将引起液压系统剧烈的冲击,振动和噪声。因此保压和泄压是液压机系统必须考虑的两个问题。液压机在进行“薄板反拉伸成型”工艺中,活动衡量下行后,接触工件后使顶出缸处于封闭状态,故顶出缸的排油只能通过调压溢流阀流回油箱。以上是对系统设计时元件选用的介绍,其余部分是各执行元件的方向控制回路和电液换向阀的控制回路,系统工作循环顺序动作图表如下:表1-2 循环顺序动作图表缸动作电磁铁动作讯号1DT2DT3DT4DT5DT电动机备注1D2D原始位置AQ-+快速下行1A+-+减速压制2HC(1A)+-+手动时3HC为下行按限保压JD-+定程成型时由3HC发出讯号后自动回程泄压回程JS(2A)-+-+顶出1HC-+-+退回3A-+-+静止4A-+紧急停车AT-六. 计算执行元件参数一) 液压缸内径D根据载荷力的大小和选定的系统最高工作压力来计算液压缸的内径。根据公式计算: (1-2)主缸: 顶出缸:F输出推力KNP选定工作压力MPa二) 速度比 根据公式 ,计算得: (1-3)主缸:顶出缸: v2活塞伸出时的速度m/minv1活塞缩入时的速度m/min三) 活塞杆直径d根据速度比的要求计算活塞杆的直径。 根据公式 ,计算得 (1-4)主缸: 顶出缸:,取80mm四) 活塞行程S根据给定条件(活动横梁最大行程700mm和顶出缸最大行程250mm)可知:主缸: 顶出缸:五) 液压缸的输出功率P 根据公式:,计算得: (1-5)主缸: 顶出缸:六) 主缸有杆腔和无杆腔的有效作用面积A有 A无分别为主缸: A有 0.01884 m2 A无0.0804 m2顶出缸:A有 0.01036 m2 A无0.01539 m2七. 计算液压泵的流量,选择泵一) 计算系统各执行元件最大需用流量QMAX 根据公式 Q6VA104,计算得: (1-6)表1-3 系统各执行元件最大需用流量QMAX动作过程计算()结果(L/min)Q定出压制60.0120.080410457.8Q快速下行60.060.0804104289.44Q主回程60.0520.0188410458.7Q定出60.0650.0153910460Q顶回程60.0950.0103610459根据计算结果可知,系统最大所需流量为:QMAX289.44 L/min二) 计算泵的排量V 根据公式 Q泵QMAX80计算得: (1-7)Q泵289.4480231.55 L/min 由公式V泵计算得: (1-8)V泵ml/rQMAX系统最大所需流量为231.55 L/minn 驱动泵得电动机的工作转速 1000r/min三) 按流量选择液压泵根据电动机的输出转速和液压泵的排量可知,选用250YCY141B一台较为合适。考虑到最大流量发生在活塞快速下行阶段,只有在此阶段才需大排量的泵,在其他阶段会造成功率损失和系统发热过大,特增加高位油箱补充油液。可选较小排量的泵。以泵的正常最高流量Qmax=60L/min来计算泵的选择参数。 根据公式可得: (1-9)Qmax系统最大所需流量60 L/minn 驱动泵的电动机工作转速1470 r/min根据以上计算结果来选择泵的型号,选用63YCY141B型斜盘式轴向柱塞泵。63YCY141B型斜盘式轴向柱塞泵技术参数如表4所示。表1-4 63YCY141B型斜盘式轴向柱塞泵技术参数型 号排 量ml/r额 定压 力mpa额 定转 速r/min驱 动功 率kw容 积效 率%重 量kg理 论流 量l/min63YCY14-1B6332150059.2927192由此可以看出,在液压缸快速下行时泵的流量(100%Qp)利用率达到最大。当液压机主油路压力较高时,为避免换向冲击,电液换向阀一般由低压、外控油路来控制,不宜直接引用主油路的高压油。该系统采用单独的小流量辅助液压泵作为能源的低压控制油路,压力稳定,工作可靠。电液动换向阀控制油系统的工作压力,一般是1.21.5Mpa。由设计任务书提供的低压控制系统的工作压力为1.5Mpa,额定流量为20 l/min。查有关的设计手册可知,低压控制系统采用CB-B20齿轮泵作为控制油源的液压泵。表1-5 CB-B20齿轮泵技术参数型 号流 量L/Min压 力Mpa转 速r/min容 积效 率%重 量kg驱 动功 率kwCB-B20202.51450905.21.02八. 列出表格 一)系统工作循环压力、流量计算如表6所示 表1-6 系统工作循环压力、流量计算表二)系统流量、压力循环图如图1-5所示 图1-9 图1-10 工作周期系统压力、流量循环图九. 选择控制元件及辅助元件的型号流经电液换向阀9的最大流量是在主缸快速下行时的排油流量为91.9 L/Min。在主缸快速下行的起初阶段,尚未触及工件时,主缸活塞在自重作用下迅速下行。这时泵的全部流量通过电液换向阀还不足以补充主缸上腔孔处的体积,因而上腔形成真空。处于液压机顶部的充液油箱油液在大气压作用下,打开充液阀14进入主缸上腔,主缸活塞下行至接触工件时,压力升高。故电液换向阀9的最小选取流量为91.9 L/Min。 流经电液换向阀4的最大流量是在顶出缸回程时的排油流量,故电液换向阀4的最小选取流量为91.5 L/Min。充液阀的选择:当液压缸快速下行时,流经充液阀的流量L充=289.4-91.9=196 L/Min 当液压缸回退时,流经充液阀的流量 L充=A0.080461040.052=250L/Min,故选用额定流量为250L/Min,额定压力为25Mpa的充液阀。表1-7 主要控制元件和辅助元件的型号、规格件号名 称型 号规 格最大使用压力 Mpa最大使用流量L/Min压 力Mpa流 量L/Min1低压控制系统2.5181.21.52轴向柱塞泵63YCY14-1B3210025923三位四通电液换向阀DSHG-06-3C60-E-D12-5025160924先导式溢流阀YF-L10B0.57403205高压压力表Y-100040Mpa6先导式溢流阀YF-L20H416321002591.97远程调压阀YF-L8B0.572258三位四通电液换向阀DSHG-06-3C5-E-D12-502516025929低压压力表Y-10006Mpa10二位四通电磁换向阀24 EYI1 B20H-T21302.511液控单向阀CPT-10-35-50251252558.712压力阀C1T-10-50-50252513充液阀CPT-10-50-502525014卸压阀DZ25DP-315XM31.510015单向阀A-H3220L3210025 本系统选择的主要控制元件和辅助元件的型号、规格见表7。因为有的阀的压力规格没有25Mpa这个压力级,故选用时向较高的压力档次选取。十 计算系统工作循环的输入功率、绘制功率循环图、选择电动机系统工作循环主系统输入功率的计算如表6所示,根据表6中的数据绘制的功率循环图如下图所示:图1-11 电动机功率循环图一) 选择高压系统所需的电动机型号 在工作循环中减速加压阶段所用的功率最大为Pmax=51.3kw ,但它的持续时间由压制厚度确定,故不能按它选择电动机。在整个工作循环中,泵的压力和流量在较多时间内皆达到最大工作值,驱动泵的电动机功率为: p=0.8考虑到减速加压时的所需功率较大,而电动机一般允许短时间超载25%,这样电动机的功率还可以降低一些,在选择时应按最大功率除以系数k选取,系数k=1.52;本机取k=1.7,求得电动机的功率为 选取Y200L-4型电动机,额定功率30kw。二) 选择低压系统所需的电动机型号 电液换向阀控制油系统的工作压力为Pk=1.5Mpa,流量为Qk=20L/Min,泵的效率为=0.84,所需电动机的功率为 选取Y802-4型电动机,额定功率为0.75kw。十一. 液压辅件一) 计算油箱容积 油箱有效容积VO按两个泵每分钟流量之和的6倍计算。一般锻压机械的油箱容量通常取为每分钟流量的612倍。VO=6(QP1+QP2) =6(92+20) =672L根据以上的计算结果圆整为标准值即可。取VO=731L的标准油箱(BEX-400)即可。二)油箱部分的长、宽、高本机的机身是由钢板焊成的箱体形,作为油箱部分的长、宽、高尺寸为:abc=1250860680 mm油面高度为:油面高与油箱高之比为:三)计算油管直径、壁厚、选择管子 1 主缸油路管子的选择 系统上一般管道的通径按所连接元件的通径选取,现只计算主系统上所承受压力较高;且流量较大的管子,取管内油液的流速为V36m/s,管的内径为。考虑到主缸的进油管路在压制时的压力较高和快速下行时的流量较大,在设计时要重点校合计算。 当主缸在快速下行时,流过管路的最大流量为Q=91L/Min,则所需管路的通径为: 取(=3m/s)按标准规格选取管子30mm。材料:20钢;供货状态:冷加工/软(R);b=451Mpa;安全系数n=4,验算管子的壁厚为:m壁厚的选取值大于验算值。 当主缸在压制阶段时,流过管路的最大流量为Q=57.9L/Min,则所需管路的通径为: 取(=3m/s)m从以上计算结果可知,取两者中的较大值作为首选,即管子304mm。 考虑到从主系统进油管和充液阀进油管汇集点到主缸之间的管路通过的流量较大,一般为Q=289 L/Min。则所需管路的通径为: 取(=3m/s)m从以上计算结果可知,从主系统进油管和充液阀进油管汇集点到主缸之间的管路应选用管子50mm即可满足要求。 2 顶出缸油路管子的选择在进行薄板拉伸工艺时,顶出缸被迫回程时,管路中的压力和流量也较大,也得做重点校合计算。当顶出缸被迫回程时,流过管路的最大流量为: Q=6A10 (1-10) =60.0120.0153104=11.016 L/Min则所需管路的通径为: 取(=3m/s) 按标准规格选取管子10mm。材料:20钢;供货状态:冷加工/软(R);b=451Mpa;安全系数n=4,验算管子的壁厚为:m壁厚的选取值大于验算值。 当顶出缸顶出时,流过管路的最大流量为Q=60 L/Min,则所需管路的通径为 : 取(=3m/s)从以上的计算结果可知,在顶出缸被迫回程时回路上所需的管子通径较小,而在顶出缸顶出时回路上所需的管子通径较大。为了安全起见我选取两者中较大值的管子作为首选,即管子22mm。3 管接头的选择在系统回路中,由于所选管子内径与泵的进出油口内径不同,在安装过程中应用管接头连接。管接头的类型1)焊接式管接头 利用接管与管子焊接,并用O形密封圈端面密封。对管子尺寸精度要求不高,工作压力40Mpa。 图1-12 焊接式管接头2)卡套式管接头 利用卡套变形卡住管子进行密封,装拆方便,但对管子尺寸精度要求较高,工作压力40Mpa。图1-13 卡套式管接头3)扩口式管接头 利用管子端部阔口进行密封,不需要其他密封件。结构简单,适用于薄壁管件连接,工作压力 电液换向阀10-单向阀16-主缸上腔+充液筒18-充液阀14回油路线: 主缸下腔-液控单向阀12-电液换向阀10-电液换向阀4-油箱 二)减速加压 主缸活塞接触工件后,阻力增加,上腔油液升高,关闭液控单向阀14。这是只有泵3继续向主缸上腔供高压油,推动活塞慢速下行,对工件加压。主缸下腔排油将液控单向阀12封闭,经背压阀13回油箱。这样,当快速行程转为工作行程时,速度减低,从而避免了液压冲击。系统中的远程调压阀9可使液压机在不同的压力下工作:安全阀8用于防止系统超载。 进油路线: 变量泵3-电液换向阀10-单向阀16-主缸上腔 回油路线: 主缸下腔-背压阀13-电液换向阀10-电液换向阀4-油箱 三)保压延时当主缸上腔的油液达到要求的数值时,由压力继电器17发信号,使电液换向阀10回复中位,将主缸上下腔油液封闭。这时泵3也泄荷,而单向阀16背高压油自动关闭,主缸上腔进入保压状态。但这种实现保压的方法要求主缸活塞、单向阀、(保压阀)及其间的管道具有很高的密闭性能,若泄漏较大,压力会迅速下降,无法实现保压。在保压过程中变量泵3的压力油经换向阀10和4回油箱,使泵卸荷。 进油路线: 无回油路线: 变量泵3-电液换向阀10-电液换向阀4-油箱四)泄压回程保压时主缸上腔油液的压缩和管道膨胀储存了能量,而使其上腔的油压很高,再加上主缸为差动油缸,所以当电液换向阀10很快切换到回程位置,会使回程开始的短时间内泵3及主缸下腔的油压升得很高,比保压时主油路的压力还要高得多,以致引起冲击和振动。所以保压后必须先逐渐泄压然后再回程,以防冲击和振动发生。该液压系统保压完毕,压力继电器17控制时间继电器TS发信号(定程成形时,由挡铁压行程开3HC,发信号),使各阀处于回程位置,回程开始。主缸上腔高压油打开泄压阀15并且液控单向阀14也被打开,使泵3来的油经泄压阀15中的阻尼孔(形成一定阻力)回油箱,泵3成为低负荷运转。这时主缸活塞并不马上回程,待上腔压力降低,泄压阀被关闭后,泵3的油才能进入主缸下腔开始回程。主油路先卸压进油路线: 变量泵3-电液换向阀10-液控单向阀14开回油路线: 变量泵3-电液换向阀10-泄压阀15 -油箱 主缸上腔-液控单向阀14-充液筒18(大量)五)泄压回程主油路后回程进油路线: 变量泵3-电液换向阀10-液控单向阀12-主缸下腔回油路线: 主缸上腔-液控单向阀14-充液筒18 六)回程停止当主缸挡铁压行程开关1HC时,使各阀处于停止位置,主缸活塞回程停止。变量泵3经电液换向阀10和4卸荷。进油路线: 无回油路线: 变量泵3-电液换向阀10-电液换向阀4-油箱 二 顶出缸的运动顶出缸的动作是在主缸停止时
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