YA32-1000KN四柱万能液压机设计【说明书+CAD】
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目 录1 液压机的主要技术参数21.1 YA321000KN四柱万能液压机主要参数21.2 YA321000KN四柱万能液压机系统工况图32 液压基本回路以及控制阀52.1 YA323150KN四柱万能液压机液压系统图52.2 YA323150KN四柱万能液压机工作循环图73液压缸83.1 主缸84.2 主缸活塞杆154.3 主缸的总效率174.3 顶出174.4 顶出缸活塞杆214.5 顶出缸的总效率234.7 各油缸工作流量244液压工作介质274.1 液压油的选择275 液压辅助件及液压泵站285.1 管件285.2 密封件295.3 油箱305.4 过滤器335.5 立柱导杆336 液压系统的安装.使用和维护346.1 液压元件的安装34总 结35致 谢36参考文献371 液压机的主要技术参数1.1 YA321000KN四柱万能液压机主要参数表1.1产品名称四柱万能液压机滑块快进速度(mm/s)100型号YA32-1000KN工进速度(mm/s)10公称压力(T)100快上行速度(mm/s)80滑块行程(mm)1260顶出力(T)20滑块下平面至工作台最大距离(mm)1260顶出速度(mm/s)80工作台尺寸(前后左右)(mm)9001250回程速度(mm/s)120液体最大工作压力(MPa)16顶出活塞最大行程(mm)500外型尺寸长宽高(mm)178014204391回程力(T)6最大拉伸深度(mm)500电机功率KW31.51.2 YA321000KN四柱万能液压机系统工况图图1.1液压系统工作行程与压力图图1.2工作周期系统功率循环图2 液压基本回路以及控制阀2.1 YA323150KN四柱万能液压机液压系统图图2.11斜盘式变量柱塞泵,2齿轮泵,3小电机,4大电机,6滤油器,7电控比例溢流阀,8.22.24溢流阀, 9.18. 23换向阀,10压力继电器,11单向阀,12压力表,13.18液控单向阀,14外控顺序阀,16顺序阀,15上液压缸,19下液压缸,21节流器, 工作过程A: 启动:电磁铁全断电,主泵卸荷。主泵(恒功率输出)电液压换向阀9的M型中位电液换向阀20的K型中位TB: 快进:液压缸15活塞快速下行:1YA,5YA通电,电磁铁换向阀17接通液控单向阀18的控制油路,打开液控单向阀18,进油路:主泵1 电液换向阀9 单向阀11上液压缸15回油路:液压缸15下腔 液控单向阀18电液换向阀9电液换向阀20的K型中位T 液压缸15活塞依靠重力快速下行:大气压油吸入阀13液压缸15上腔的负压空腔C: 工进:液压缸15接触工件慢速下行:(增压下行)液压缸活塞碰行程开关2XK,5YA断电,切断经液控单向阀18快速回油通路,上腔压力升高,切断(大气压油吸入阀13 上液压缸无杆腔)吸油路。回油路:液压缸15下腔顺序阀16电液换向阀9电液换向阀20的K型中位TD: 保压:液压缸15上腔压力升高达到预调压力,压力继电器10发出信息,1YA断电,液压缸15进口油路切断,单向阀11和吸入阀13的高密封性能确保液压缸15活塞对工件保压。主泵(恒功率输出)主泵 电液压换向阀9的M型中位 电液压换向阀20的K型位T实现主泵卸荷。E: 保压结束,泄压,液压缸15回程:时间继电器发出信息,2TA通电(1YA断电),液压缸15上腔压力很高,外控顺序阀14,使主泵1电液压换向阀9吸入阀的控制油路由于大部分油液经外控顺序阀14流回油箱,压力不足以立即打开吸入阀13通油箱的通道,只能打开吸入阀的卸荷阀13(或叫卸荷阀13的卸荷口),实现液压缸15上腔(只有极少部分油液经卸荷阀口回油箱)先卸荷,后通油箱的顺序动作,此时:主泵1大部分油液电液压换向阀9外控顺序阀TF: 液压缸15活塞快速上行: 液压缸15上腔卸压达到吸入阀13开启的压力值时,外控顺序阀14关闭,切断主泵1大部分油液电液换向阀9外控顺序阀14T的卸荷油路实现:进油路:主泵1电液换向阀9液控单向阀20液压缸15下腔回油路:液压缸15上腔吸入阀13TG: 顶出工件:液压缸15活塞快速上行到位,PLC发出信号, 2YA断电,电液压换向阀9关闭,3YA通电电液压换向阀20右位工作 进油路:主泵1电液压换向阀9的M型中位电液换向阀20液压缸19无杆腔回油路:液压缸19有杆腔电压换向阀20TH: 顶出活塞退回:3YA断电,4YA通电,电压换向阀20左位工作进油路:主泵1电液换向阀9的M型中位电液换向阀20液压缸19上腔回油路:液压缸19下腔电液换向阀20TK: 压边浮动拉伸:薄板拉伸时,要求顶出液压缸19下腔要保持一定的压力,以便液压缸19活塞能随液压缸15活塞驱动的动模一起下行对薄板进行拉伸,3YA通电,电液换向阀20右边工作,6YA通电,电磁换向阀23工作,溢流阀24调节液压缸19下腔油垫工作压力。2.2 YA323150KN四柱万能液压机工作循环图 (点动.半自动.自动)表2.1动作元件 工步1YA2 YA3 YA4 YA5 YA6 YA7 YAPJ原位上缸快进+上缸工进+保压+上缸快退+下缸工进+下缸快退+压边浮动拉伸(注:PJ压力继电器。) 3液压缸3.1 主缸3.1.1 材料表3.1型号MPaMPa%35CrMo1000850123.1.2 缸筒内径:已知液压缸的理论作用力 (推力=100KN;拉力=10KN) 假设最大压力 P=25MPa则: 无活塞杆的缸筒内径D为:D=m 3.1=m0.22 m 活塞杆径为: 3.2=0.208 m取标准值=0.2 m 主液压缸有效面积:A=3.2=0.22=0.038m=380cmA=(D-d)3.3=(0.22-0.20)=0.00659 cm=66 cmA=d3.4=0.20=0.0314 m=314cm4.主液压缸实际压制力和回程力:R =PA3.5=25100.0380=950KNR=100KN5主液压缸的工作力:(1)主液压缸的平衡压力:P=3.6=1.4110Pa(2)主液压缸工进压力:P=+3.7=25.26MPa(3)主液压缸回程压力:P=3.8=14.4 MPa2.顶出液压缸1.顶出液压缸内径:D=3.9=0.1009m根据GB/T2348-1993,取标准值D=100mm2.顶出液压缸活塞杆径dd=3.10=0.083m根据GB/T2348-1993,取标准值d=80mm3顶出液压缸有效面积:A=D3.11=0.00785 m=79 cmA=( D-d)3.12=(0.10-0.08)=0.0028 m=28 cmA=d3.13=0.08=0.0050 m=50 cm4.顶出液压缸实际顶出力和回程力:R=PA3.14=25100.00785=21.4 MPaR=60KN5顶出液压缸的工作压力和回程工作压力:PA=25100.00785=196.3KNR=60KN5顶出液压缸的工作压力和回程压力:P=25 MPaP=3.15=21.4 MPa三.液压缸运动中的供油量:1主液压缸的进出油量:(1)主液压缸快进的进出油量:q=AV3.16=0.0380 m0.1m/s60s=3.8160=228L/minq=AV3.17=0.0659 m0.1m/s60s=6.59160=36L/min(2).主液压缸工作行程的进出油量:q=AV3.18=0.038m0.01m/s60s=3.80.160=22.8L/minq=AV3.19=0.00659m0.01m/s60s=6.590.160=3.6L/min(3)主液压缸回程进出油量:q=AV3.20=0.00659m0.08m/s60s=6.590.0860=28.8L/minq=AV3.21=0.0380m0.08m/s60s=3.800.0860=182.4L/min4顶出液压缸的进出油量:(1)顶出液压缸的进出油量:q=AV3.22=0.00785m0.08m/s60s=0.7850.860=37.68L/minq=AV3.23=0.0028m0.08m/s60s=0.280.860=13.44L/min2顶出液压缸快退行程的进出油量:q=AV3.24=0.0028m0.12m/s60s=0.281.260=20.16L/minq=AV3.25=0.00785m0.12m/s60s=0.7851.260=56.52L/min四,确定快进供油方式,液压泵的规格,驱动电机功率:1.液压系统快进:q= AV 3.26=0.0380m0.1m/s60s =3.8160=228L/min2选定液压系统最高工作压力P=25MPa,主液压缸工作行程,主液压缸的无杆腔进油量为:q=AV3.27=0.038m0.01m/s60s=3.80.160=22.8L/min主液压缸的有杆腔进油量为:q=AV3.28=0.00659m0.08m/s60s=6.590.0860=28.8L/min顶出液压缸顶出行程的无杆腔进油量为:q=AV3.29=0.00785m0.08m/s60s=0.7850.860=37.68L/min 设选主液压缸工作行程和顶出液压缸顶出行程工作压力最高(P=25MPa)工件顶出后不需要高压.主液压缸工作行程(即压制)流量为22.80L/min,主液压缸工作回程流量为3.6 L/min,选用160BGY14-1B型电液比例斜盘式轴向变量柱塞泵.虽然在P=0.0211m3.31 = =0.0245m 取=0.045 m-缸筒材料的许用应力, =当时,材料使用不够经济,应改用高屈服强度的材料.3.1.5 缸筒壁厚校核: 额定工作压力, 应该低于一个极限值,以保证其安全材料静载荷交变载荷冲击载荷不对称对称钢35812表3.2 MPa3.32 =0.35 =83.84 MPa=外径; D=内径 同时额定工作压力也应该完全塑性变形的发生: 3.33=49.259MPa -缸筒完全塑性的变形压力 -材料屈服强度MPa3.34=2.3850 =2.38500.0719=140.56MPa3.1.6 缸筒的暴裂压力3.35=2.310000.0719=165.37MPa3.1.7 缸筒底部厚度 :缸筒底部为平面时:0.4333.360.433mm 取 mm3.1.8 缸筒端部法兰厚度:h 3.37=0.0448m取h=0.05m -法兰外圆半径 -螺孔直径螺栓;M16-23.1.9 缸筒法兰连接螺栓:(1)螺栓处的拉应力= MPa3.38=0.7445MPaz-螺栓数,12根; k-拧紧螺纹的系数变载荷,取k=4; -螺纹底径(2)螺纹处的剪应力: =0.475MPa3.39 = MPa-屈服极限; -安全系数; 12(3)合成应力 =3.40 =0.9679MPa,符合设计要求。 3.2 主缸活塞杆3.2.1 材料表3.2型号MPaMPa%35CrMo1000850123.2.2 直径dd= 3.41d=0.0797m-液压缸的推力;KN ; -材料的许用应力MPa-材料屈服强度;取=800MPa; =200 MP液压缸活塞杆往复运动时的速度比 =3.42n -安全系数;4 D-油缸内径; d-活塞杆外径;-回程速度; -工进速度 已知=100 mm/s; =80 mm/s 所以 = 1.25 根据活塞杆直径系列 GB/T2348-1993 之规定取 d=0.18m3.2.3 强度校核:当只受轴向力推或拉力,可以近似地用直杆承受拉压载荷的简单强度计算公式进行计算: 3.43 =82.86 MPa 危险截面的合成应力: =5.5 MPa MPa3.3 主缸的总效率3.3.1. 机械效率: 由活塞及活塞杆密封处的摩擦阻力所造成的摩擦损失,在额定压力下通常可取: =0.90.95, 这里取:=0.933.3.2. 容积效率: 由各密封件的泄露所造成,当活塞密封为弹性材料时;取=0.983.3.3 反作用力效率:由排出口背压差所产生的反向作用力。3.44 =0.987 MPa -当活塞杆伸出是为进油压力,当活塞杆缩回是为排油压力-当活塞杆伸出时为排油压力,当活塞杆缩回时为进油压力= 3.45 = =0.981 MPa主缸的总效率: = 3.46 =0.930.980.98 =0.893 说明:该系统背压0.4 MPa3.4 顶出3.4.1 材料表3.4型号MPa MPa%35CrMo1000850123.4.2 缸筒内径已知液压缸的理论作用力 (推力 =20KN, 拉力 =6KN) 已知最大压力 P=16MPa;则:无活塞杆的缸筒内径D为: D=m 3.47=m0.126m D-缸筒内径, m 有活塞杆的一侧内径D为: D=3.48 = =0.142 m考虑泄露,机械效率,摩擦力,控制阀的压力降特性等 取D=0.22m 根据GB/T2348-1993 取D=140mm 根据GB/T2348-1993 取d=125mm d-活塞杆直径, m; -速比;=1.46 因为直径D变大,当P=16 MPa 时,此时所产生压力为: N3.49 =24.62KN3.4.3 液压缸的理论作用力F F=45.59KN3.50取 =0.6; =0.903.4.4 缸筒壁厚 根据GB/T2348-1993 取 D=140mm 公式: =+关于的值,分别计算;当时,为薄壁缸筒=0.0134m3.51=83.3 mP-缸筒材料的许用应力 当0.3时,液压缸的安全系数: n=12 = =0.0156 m取 =0.025 m当时,材料使用不够经济,应改用高屈服强度的材料.表3.5材料静载荷交变载荷冲击载荷不对称对称钢358123.4.5 缸筒壁厚校核 额定工作压力, 应该低于一个极限值,以保证其安全. MPa3.52=0.35=100MPa=外径 D=内径 同时额定工作压力也应该完全塑性变形的发生: 3.53=60.7672.9 MPa3.54=2.3850=2.38500.0888=173.6 MPa-缸筒完全塑性的变形压力, -材料屈服强度MPa3.4.6 缸筒的暴裂压力 3.55 =204.24 MPa 3.4.7 缸筒底部厚度 缸筒底部为平面时: 0.4333.56 0.433 mm 取 mm3.4.8缸筒端部法兰厚度:h 3.57 =12.72 mm 取 h=15mm -法兰外圆半径; -螺孔直径; 螺栓 M16-23.4.9缸筒法兰连接螺栓:(1)螺栓处的拉应力= MPa3.58 = =1.4 MPa z-螺栓数8根; k-拧紧螺纹的系数变载荷 取k=4; -螺纹底经, m(2)螺纹处的剪应力: =0.475 MPa3.59 = MPa-屈服极限 -安全系数; 12(3)合成应力: =3.60 = MPa 3.5 顶出缸活塞杆3.5.1 材料表4.6型号 MPa MPa%35CrMo1000850123.5.2 直径d d=3.61 d=0.143m3.62=200 MPa-液压缸的推力; t; -材料的许用应力; MPa -材料屈服强度 MPa取 =800 MPa n-安全系数;液压缸活塞杆往复运动时的速度比 =3.63 已知 =100 mm/s; =80 mm/s 所以 = 1.25D-油缸内径; d-活塞杆外径; -回程速度; -工进速度 根据活塞杆直径系列 GB/T2348-1993 之规定 取 d=0.22m 则 =1.24 ;3.5.3强度校核:当只受轴向力推或拉力,可以近似地用直杆承受拉压载荷的简单强度计算公式进行计算: 3.64 =82.86 MPa 危险截面的合成应力 : =2.7 MPa MPa 3.6 顶出缸的总效率3.6.1 机械效率 由活塞及活塞杆密封处的摩擦阻力所造成的摩擦损失,在额定压力下,通常可取: =0.90.95 这里取: =0.933.6.2 容积效率 由各密封件的泄露所造成,当活塞密封为弹性材料时: 取:=0.98 3.6.3 反作用力效率:由排出口背压差所产生的反向作用力。活塞杆伸出时: = 3.65 =0.983MP活塞杆缩回时:= 3.66 =0.963 MPa -当活塞杆伸出是为进油压力,当活塞杆缩回是为排油压力-当活塞杆伸出时为排油压力,当活塞杆缩回时为进油压力主缸的总效率: =3.67 =0.930.980.97 =0.884说明:该系统背压0.4 MPa3.7 各油缸工作流量3.7.1 主缸快速下行 :V=100=VA3.68=228.1= VA3.69=39.6V-速度; -工作流量; A-有效面积; -回油流量;(下式同)3.7.2 主缸工进V=10=VA3.70=22.8= VA3.71 =3.63.7.3主缸回程 :V=80=VA3.72=28.8= VA3.73=182.43.7.4顶出缸工进 :V=80=VA3.74=38.35= VA3.75=19.873.7.5顶出缸回程 :V=120=VA3.76=29.81= VA=57.53 4液压工作介质4.1 液压油的选择根据YA321000KN四柱万能液压机的各项指标,选择L-HL型液压油。表4.1项目质量指标按(GB/T7631.2)L-HL质量等级一等品黏度等级(GB/T 3141)32运动黏度/mms 0C 40C42028.835.2黏度指数95空气释放(50C)/min7密封适应性能指数10抗乳化性(40-37-3)/ min 54C30泡沫化性/150/10说明 :本产品具有良好的防锈及抗氧化安定性,使用寿命比机械油长1倍以上;并具有较好的空气释放性.抗泡性.分水性及橡胶密封相容性。主要应用于机床、工程机械、采矿、冶金等中低压场合。实用环境温度为0度以上,最高使用温度为80度。无本产品时可以用L-HM油。5 液压辅助件及液压泵站 5.1 管件5.1.1 高压金属油管内径dd 5.1=4.61=4.8mmQ-流量;117.81 V-流速;55.1.2 高压金属油管壁厚 5.2 =mm P-工作压力;16MPa -许用应力;MPa5.1.3 高压软管内径d=5.3 A=166.6 MPa =3.927cm d=22.4 mm-抗拉强度;MPa n-安全系数;65.1.4低压软管内径:d A=5.4 V=65.5 =17.833 cm d=47.5 mm5.2 密封件5.2.1主缸工作压力:F F=5.6= =0.60819kg5.2.2 作用面积:S S=5.7 = =380.12cm5.2.3 主缸工作单位压力:F F=5.8 =165.2.4 顶出缸工作压力:F F=5.9 = =12566kg5.2.5 作用面积:S S=5.10 = =380.13cm5.2.6主缸工作单位压力:F F=5.11 =1605.3 油箱5.3.1 平均功率损失 H 5.12 P= =39.27KW5.13P-液压泵的输入功率; =总效率;0.8 表5.1快进工进快退等待行程110015012500速度10010800时间111515.6254.375 循环工作周期 T=11+15+15.625+4.375=46 S H= =2.69 KW5.3.2 阀的功率损失 H其中泵的全部流量流经溢流阀,返回油箱时,功率损失最大。 H=pq =31.416 KW p-溢流阀的调整压力 q-流量5.3.3管路及其他功率损失 H一般情况下,可取全部能量的0.030.05倍。取:H=0.04P =0.0439.27=1.57 KW 系统总的功率损失 : =2.69+31.4+1.57 =35.66 KW5.3.4 计算散热面积 ;当环境温度为T时,最高允许温度为T的油箱 的最小散热面积A为 = =79.24 K-传热系数 T-为20K T-为50K5.3.5根据液压系统最大工作容积 : V=245.43 L 选择油箱 :AB40-30-/1000-VN1000-B-N-3-3-ES/M 表5.2规格质量(Kg)工作容量(L)工作容积(L)100043511003205.3.6近似计算油箱散热面积 : S 已知 : 长 2 米 宽 0.860米 体积 1.1立方米 则 : 高 h=0.64m 制冷面积 S=20.86+220.64+20.860.64 =5.38 m 通过计算可知,需要冷却系统制冷。5.3.7 油箱中油液的冷却 : H=SK(T-T) =5.381530 =2.421KW H-系统散热功率 -油与水的温差 取 T=15K T=50K 蛇形管的冷却面积:A A= = =2.5 m 蛇形管的长度 : L L=39.788m 取 L=40m-管的内径,m取 5.4 过滤器1 . 烧结式过滤器 : 已知该系统的最大工作流量 Q=22.8 表5.3型号流量工作压力过滤精度管径-251332 5.5 立柱导杆1 . 材料 表5.4型号78498092 . 许用应力 : -安全系数 = 取=12 =65.33 . 计算截面尺寸 : A A= F= =0.00382448 =N =3824.484 . 直径 : D D=69.8 取 D=806 液压系统的安装.使用和维护6.1 液压元件的安装(1)安装前应进行质量检测,如确认元件被污染需进行拆洗,并进行测试,应符合液压元件通用技术条件(GB/T7935)的规定,合格后方可安装;(2)安装前应该见各种控制仪表(如压力表、压力继电器、液位计、温度计等)进行校核,这对以后的调整工作极为重要,以避免不准确而造成事故;(3)外露的旋转轴.联轴器必须安装防护罩;(4)液压泵的进油路应尽量直,避免拐弯过多,断面突变;(5)液压泵的进油路密封必须可靠,不得吸入空气;(6)泵装置底座装置弹性减振垫;(7)油箱应仔细清洗,用压缩空气干燥后,再用煤油检查焊缝质量;(8)液压元件按YA321000KN四柱万能液压机主要参数进行调整;(9)密封件的使用压力、温度以及密封件的安装应该符合规定。总 结毕业设计是对毕业生四年大学生活及学习的一次总结,是对毕业生的一次考核,通过设计的构思,可以看出一个本科毕业生的能力,同时也是对大学四年所学专业知识的一次广而深的复习。毕业设计是与实际紧密联系在一起的,是一次理论联系实际的有机结合,在整个毕业设计过程中,我查阅了大量的资料,仔细认真的分析了当前工程液压力机系统的性能,发现大行液压机中,主泵最好采用变量泵,因为,当需要高压时流量变小,当快速回程时,使用大流量低压强,这样一来,有利于降低功率,减少噪音,机器运转平稳,同时,在此我衷心的感谢各位指导老师给予我耐心的指导,感谢图书馆的老师配合,感谢每一位给予我帮助的同学!致 谢本论文的全部工作得到导师万贤杞教授的亲切关怀和精心指导导师严谨的治学态度、渊博的学识、诲人不倦的敬业精神以及高度的责任感使我受益非浅特别是本人在时间期间遇到极大困难的时候,导师从精神上给我鼓舞、从专业知识上给我帮助值此论文完成之际,谨向恩师表示崇高的敬意和衷心的感谢!在本设计的过程中得到了老师及同学的大力协助,在此一并表示感谢! 参考文献1成大先 机械设计手册(单行本)M北京 化学工业出版社,20042机械设计手册 M 北京 化学工业出版社,19763何存兴,张铁华.液压传动与气压传动M.第二版.武汉:华中科技大学出版社,20003沈鸿 机械设计手册 M北京 机械工业出版社,19825杨宝光 .液压机M.北京:机械工业出版社,1981.46俞新陆 .锻压机械液压传动M 北京:机械工业出版社,1982.336 株 洲 工 学 院毕业设计(论文)中期报告院(系)机械工程学院班级J023学生姓名指导教师课题名称:YA32-1000KN四柱万能液压机课题主要任务:1根据设计参数,进行工况分析,选定主机工作形式;2明确主机工作压力、流量及主机主要结构尺寸;3拟定液压系统原理图;4计算、选择液压元件的规格和型号;5进行液压系统稳定性校核,确定液压系统工作状态,油液发热升温状态,其中包括油箱的体积;6绘制液压系统原理图和集成块原理图,进行液压站设计;7编写设计说明书等技术文件。1、 简述开题以来所做的具体工作和取得的进展或成果通过查阅大量的相关资料,已对液压机的液压系统有了比较全面的认识,开始了液压系统的初步设计和计算,并初步拟订了液压系统原理图的方案和和部分液压元件的选取。为进行下一步设计打好基础。2、 下一步的主要研究任务,具体设想与安排对液压系统原理图的方案进行改进,验算和校核液压系统的稳定性;完成设计说明书的整理及液压系统原理图、集成块单元回路图、液压站装配图、整机外观图的绘制;完成电子文档的输入。3、 存在的具体问题在进行系统功率损耗计算和设置冷却器时候,发热功率的计算采用近似计算,缺少全面的精确计算;在液压系统稳定性校核的时候对管道压力损失的计算欠缺一定的实际数据。4、指导教师对该生前期研究工作的评价指导教师签名:日 期:
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