哈工大-液压大作业-压力机液压系统设计 - 图文

哈尔滨工业大学

液压传动大作业

设计说明书

设计题目 压力机液压系统设计 机电工程学院 1308XXX 班

设 计 者 XXX

201X 年XX 月 XX 日 流体控制及自动化系

哈 尔 滨 工 业 大 学

液压传动大作业任务书

学生姓名 XXXX 班 号 1308XXX 学 号 11308XXXXX 设计题目 压力机液压系统

1. 液压系统用途（包括工作环境和工作条件）及主要参数：

单缸压力机液压系统，工作循环：低压下行→高压下行→保压→低压回程→上限停止。自动化程度为半自动，液压缸垂直安装。

最大压制力：380×104N；最大回程力：76×104N；低压下行速度：40mm/s；高压下行速度：3mm/s；低压回程速度：40mm/s；工作行程：600mm。 2. 执行元件类型：液压缸

3. 液压系统名称：压力机液压系统。

设 计 内 容 1. 拟订液压系统原理图；

2. 选择系统所选用的液压元件及辅件； 3. 设计液压缸； 4. 验算液压系统性能；

5. 编写上述1、2、3和4的计算说明书。

指导教师 签 字

教研室主任 签 字

年 月 日签发

一、工况分析

1.主液压缸 （1）负载 压制力：压制时工作负载可区分为两个阶段。第一阶段负载力缓慢地线性增加，达到最大压制力的10%左右，其上升规律也近似于线性，其行程为90 mm（压制总行程为110 mm）第二阶段负载力迅速线性增加到最大压制力3.8×106 N，其行程为20 mm。

回程力（压头离开工件时的力）：一般冲压液压机的压制力与回程力之比为5～10，本压力机取为5，故回程力为Fh = 7.6×105 N。

因移动件质量未知，参考其他液压机取移动件（包括活塞、活动横梁及上模）质量＝3000 kg。

（2）行程及速度

快速空程下行：行程Sl = 490 mm，速度v1＝40 mm/s； 工作下压：行程S2 = 110 mm，速度v2＝3 mm/s。 快速回程：行程S3 = 600 mm，速度v3＝40 mm/s。 2.顶出液压缸

（1）负载：顶出力（顶出开始阶段）Fd＝3.6×105 N，回程力Fdh = 2×105 N。 （2）行程及速度；行程L4 = 120 mm，顶出行程速度v4＝40 mm/s，回程速度v5＝120 mm/s。

液压缸采用V型密封圈，其机械效率ηcm＝0.91。压头起动、制动时间：0.2 s。

设计要求。本机属于中小型柱式液压机，有较广泛的通用性，除了能进行本例所述的压制工作外，还能进行冲孔、弯曲、较正、压装及冲压成型等工作。对该机有如下性能要求：

（1）为了适应批量生产的需要应具有较高的生产率，故要求本机有较高的空程和回程速度。

（2）除上液压缸外还有顶出缸。顶出缸除用以顶出工件外，还在其他工艺过程中应用。主缸和顶出缸应不能同时动作，以防出现该动作事故。

（3）为了降低液压泵的容量，主缸空程下行的快速行程方式采用自重快速下行。因此本机设有高位充液筒（高位油箱），在移动件快速空程下行时，主缸上部形成负压，充液筒中的油液能吸入主缸，以补充液压泵流量之不足。

（4）主缸和顶出缸的压力能够调节，压力能方便地进行测量。 （5）能进行保压压制。

（6）主缸回程时应有顶泄压措施，以消除或减小换向卸压时的液压冲击。 （7）系统上应有适当的安全保护措施。

二、初定液压执行元件的基本参数

1.主缸负载分析及绘制负载图和速度图

液压机的液压缸和压头垂直放置，其重量较大，为防止因自重而下滑；系统中设有平衡回路。因此在对压头向下运动作负载分析时，压头自重所产生的向下作用力不再计入。另外，为简化问题，压头导轨上的摩擦力不计。

惯性力；快速下降时起动

Δv0.040Faz = mΔt = 3000×= 600 N

0.2快速回程时起动与制动

Δv0.040Fas = mΔt = 3000×= 600 N

0.2压制力：初压阶段由零上升到F1 = 3.8×106 N×0.10 = 3.8×105 N 终压阶段上升到F2 = 3.8×106 N

循环中各阶段负载见表1.1，其负载图见图1.2a。

表1.1 主缸的负载计算 液压缸推力 工作阶段 负载力FL（N） F?FL（N） ?cm快速下行 压制 起动 等速 初压 终压 起动 FL = Fa下 = 600 FL = 0 FL = 3.8×105 FL = 3.8×106 FL = F回 = 7.6×10 FL = mg = 30000 FL = mg- Fa下 = 30000-600 = 29400 5659 0 4.18×105 4.18×106 8.35×105 32967 快速回程 等速 制动 32308 运动分析：根据给定条件，空载快速下降行程490 mm，速度40 mm/s。压

制行程110 mm，在开始的90 mm内等速运动。速度为3 mm/s，最后的20 mm

内速度均匀地减至零，回程以40 mm/s的速度上升。利用以上数据可绘制出速度图，见图1.2b。

a 压力机液压系统负载图 b 压力机液压缸运动速度图

图1.2 液压机主液压缸负载和速度图

2.确定液压缸的主要结构参数

根据有关资料，液压机的压力范围为20~30 MPa，现有标准液压泵、液压阀的最高工作压力为32 MPa，如选此压力为系统工作压力，液压元件的工作性能会不够稳定，对密封装置的要求以较高，泄漏较大。参考系列中现已生产的其它规格同类液压机（如63、100、200、300吨液压机）所采用的工作压力，本机选用工作压力为25×106Pa。液压缸内径D和活塞杆直径d可根据最大总负载和选取的工作压力来确定。

1）主缸的内径D

D =

4F

ηcmπp =

4*3.8*106?0.461m?461mm 60.91*?*25*10按标准取D =500mm

2）主缸无杆腔的有效工作面积A1

ππA1=4D2 =4×0.502=0.1963m2=1963 cm2 3）主缸活塞杆直径d

d =

4Fh4*7.6*1052D-ηπp=0.5??0.455m?455mm

cm0.91*?*25*1062

按标准值取d = 400 mm

D-d＝500–400＝100 mm＞允许值12.5 mm

（据有关资料，（D–d）小于允许值时，液压缸会处于单向自锁状态。） 4）主缸有杆腔的有效工作面积A2

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