【正文】 .............................. 24 第 六 章 液壓油箱設(shè)計 ...................................................................................... 25 油箱介紹 ............................................................................................... 25 油箱的類型 ........................................................................................... 25 油箱的容量 ........................................................................................... 25 第 七 章 液壓系統(tǒng)性能的運算 .......................................................................... 26 壓力損失和調(diào)定壓力的確定 ............................................................... 26 進油管中的壓力損失 ................................................................. 26 油液溫升的計算 ................................................................................... 27 快進時液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量 ........................................................ 28 蚌埠學(xué)院 液壓與氣壓傳動課程設(shè)計 快退時液壓缸的發(fā)熱量 ............................................................ 28 散熱量的計算 ....................................................................................... 29 總 結(jié) .................................................................................................................. 30 參考文獻 .............................................................................................................. 31 蚌埠學(xué)院 液壓與氣壓傳動課程設(shè)計 1 引 言 作為現(xiàn)代機械設(shè)備實現(xiàn)傳動與控制的重要技術(shù)手段，液壓技術(shù)在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。與其他傳動控制技術(shù)相比，液壓技術(shù)具有能量密度高﹑配置靈活方便﹑調(diào)速范圍大﹑工作平穩(wěn)且快速性好﹑易于控制并過載保護﹑易于實現(xiàn)自動化和機電液一體化整合﹑系統(tǒng)設(shè)計制造和使用維護方便等多種顯著的技術(shù)優(yōu)勢，因而使其成為現(xiàn)代機械工程的基本技術(shù)構(gòu)成和現(xiàn)代控制工程的基本技術(shù)要素。 液壓壓力機是壓縮成型和壓注成型的主要設(shè)備，適用于可塑性材料的壓制工藝。如沖壓、彎曲、翻邊、薄板拉伸等。也可以從事校正、壓裝、砂輪成型、冷擠金屬零件成型、塑料制 品及粉末制品的壓制成型。本文根據(jù)小型壓力機的用途﹑特點和要求，利用液壓傳動的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，再經(jīng)過必要的計算來確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來選用液壓元件的規(guī)格和進行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。小型壓力機的液壓系統(tǒng)呈長方形布置，外形新穎美觀，動力系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、動作靈敏可靠。 蚌埠學(xué)院 液壓與氣壓傳動課程設(shè)計 2 第一章 小型液壓機液壓系統(tǒng)工況 分析 技術(shù)要求 設(shè)計一臺小型液壓壓力機的液壓系統(tǒng)，要求實現(xiàn)快速空程下行 — 慢速加壓 —保壓 — 快速回程 — 停止的工作循環(huán)，快速往返速度為 1v =，加壓速度 2v=40250mm/min, 壓制力為 280KN，運動部件總重為 25KN,工作行程 300mm, 油缸垂直安裝，設(shè)計該壓力機的液壓系統(tǒng)傳動。 負載分析 工作負載 工件的壓制抗力即為工作負載 ： wF =280000N 摩擦負載 靜摩擦阻力： fsF ==5000N 動摩擦阻力： fdF ==2500N 其中液壓缸慣性負載 Ntg vGmaF m ?? ?????? 自重 G=mg=25000N 液壓缸在各工作階段的負載值 采用 V 型密封圈，其機械效率 ?? 。另外取液壓缸的背壓負載 bF ＝25000N。則液壓系統(tǒng)工作循環(huán)各階段的外負載見表 11。 蚌埠學(xué)院 液壓與氣壓傳動課程設(shè)計 3 表 11 工作循環(huán)各階段的外負載 工況 負載值 推力 啟動 F= bF G+ fsF =5000N 5495 加速 F= bF G+ fdF +Fm=11875N 13049 快進 F= bF G+ fdF =2500N 2747 工進 F= bF G+ fdF +Fw=282500N 310439 快退 F=G+ fdF bF =2500N 2747 負載圖和速度圖的繪制 （ a） 負載 循環(huán) 圖 （ b） 速度循壞 圖 圖 11 液壓缸負載圖與速度圖 蚌埠學(xué)院 液壓與氣壓傳動課程設(shè)計 4 第二章 液壓系統(tǒng)的原理圖擬定及設(shè)計 任務(wù)分析 根據(jù)滑塊重量為 25KN ，為了防止滑塊受重力下滑，可用液壓方式平衡滑塊重量。設(shè)計液壓缸的啟動、制動時間為 t? = 。液壓機滑塊上下為直線往復(fù)運動，且行程較小 ,故可選單桿液壓缸作執(zhí)行器 ,且液壓缸的機械效率 ?? 1。因為液壓機的工作循環(huán)為快速下降、慢速加壓、保壓、快速回程四個階段。各個階段的轉(zhuǎn)換由一個三位四通的換向閥和一個二位二通的換向閥控制。當三位四通換向閥工作在左位時實現(xiàn)快速回程。中位時實現(xiàn)液壓泵的卸荷，亦即液壓機保壓。工作在右位時實現(xiàn)液壓泵的快進和工進。其工進速度由一個調(diào)速閥來控制?？爝M和工進之間的轉(zhuǎn)換由二位二通換向 閥控制。液壓機快速下降時，要求其速度較快，減少空行程時間，液壓泵采用全壓式供油，且采用差動連接。由于液壓機壓力比較大，所以此時進油腔的壓力比較大，所以在由保壓到快速回程階段須要一個節(jié)流閥，以防在高壓沖擊液壓元件，并可使油路卸荷平穩(wěn)。為了對油路壓力進行監(jiān)控，在液壓泵出口安裝一個溢流閥，同時也對系統(tǒng)起過載保護作用。因為滑塊受自身重力作用，滑塊要產(chǎn)生下滑運動。所以油路要設(shè)計一個單向閥，以構(gòu)成一個平衡回路，產(chǎn)生一定大小的背壓力，同時也使工進過程平穩(wěn)。在液壓力泵的出油口設(shè)計一個單向閥，可防止油壓對液壓泵的沖擊，對泵起 到保護作用。 運動情況分析 由液壓機的工作情況來看，其外負載和工作速度隨著時間是不斷變化的。所以設(shè)計液壓回路時必須滿足隨負載和執(zhí)行元件的速度不斷變化的要求。因此可以選用變壓式節(jié)流調(diào)速回路和容積式調(diào)速回路兩種方式 。 變壓式節(jié)流調(diào)速回路 節(jié)流調(diào)速的工作原理，是通過改變回路中流量控制元件通流面積的大小來控制流入執(zhí)行元件或自執(zhí)行元件流出的流量來調(diào)節(jié)其速度。變壓式節(jié)流調(diào)速的工作壓力隨負載而變，節(jié)流閥調(diào)節(jié)排回油箱的流量，從而對流入液壓缸的的流量進行控制。其缺點：液壓泵的損失對液壓缸的工作速度有很大的 影響。其機械特性較軟，當負載增大到某值時候，活塞會停止運動，低速時泵承載能力很差，變載下蚌埠學(xué)院 液壓與氣壓傳動課程設(shè)計 5 的運動 平穩(wěn)性都比較差，可使用比例閥、伺服閥等來調(diào)節(jié)其性能，但裝置復(fù)雜、價格較貴。優(yōu)點：在主油箱內(nèi)，節(jié)流損失和發(fā)熱量都比較小，且效率較高。宜在速度高、負載較大，負載變化不大、對平穩(wěn)性要求不高的場合。 容積調(diào)速回路 容積調(diào)速回路的工作原理是通過改變回路中變量泵或馬達的排量來改變執(zhí)行元件的運動速度。優(yōu)點：在此回路中，液壓泵輸出的油液直接進入執(zhí)行元件中，沒有溢流損失和節(jié)流損失，而且工作壓力隨負載的變化而變化，因此效率 高、發(fā)熱量小。當加大液壓缸的有效工作面積，減小泵的泄露，都可以提高回路的速度剛性。 綜合以上兩種方案的優(yōu)缺點比較，泵缸開式容積調(diào)速回路和變壓式節(jié)流調(diào)回路相比較，其速度剛性和承載能力都比較好，調(diào)速范圍也比較寬工作效率更高，發(fā)熱卻是最小的?？紤]到最大壓制力為 280KN，故選泵缸開式容積調(diào)速回路。 方案對比 方案一 考慮到液壓機工作時所需功率較大，故采用容積調(diào)速方式。為滿足速度的有極變化，采用壓力補償變量液壓泵供油。及在快速下降時，液壓泵以全流量供油，在慢速加壓到保壓時，泵的流量逐到零。當液壓缸反向回程時，泵的流量恢復(fù)到全流量。 液壓缸的運動方向采用三位四通 M 型中位機能電液換向閥控制，如圖 21所示，停機時換向閥處于中位，使液壓泵卸荷，快速下降時換向閥處于右位，快速上升時換向閥處于左位。 在三位四通電磁換向閥與液壓缸之間設(shè)置一個液控單向閥，其控油口與液壓缸的出油口管路相接，進油口與三位四通電磁換向閥相接，出油口與液壓缸 進油路相接，形成保壓回路，見圖 21。 蚌埠學(xué)院 液壓與氣壓傳動課程設(shè)計 6 圖 21 見圖 21，在液壓缸的進油路，液控單向閥出油路上連接一個電接點壓力表，設(shè)置電接點壓力表的上限、下限值，當液壓缸的壓力達到限值時，利用電接點壓力發(fā)出的電信號來實現(xiàn)切換四通三位電磁換向閥，以實現(xiàn)自動保壓。 為實現(xiàn)壓頭的往返速度相等，需要有差動回路，在液壓缸的進、出油口及液壓缸出油口與換向閥之間分別連接兩一個二位二通電磁閥。液壓缸快速下降時差動連接，快速上升時切斷差動連接。見圖 22。 圖 22 為防止壓頭在下降過程中由于自重而出現(xiàn)速度失控現(xiàn)象，在液壓缸有桿腔回蚌埠學(xué)院 液壓與氣壓傳動課程設(shè)計 7 油路上設(shè)置一個內(nèi)控單向順序閥，形成平衡回路，見圖 23。 圖 23 此外在泵的出口并聯(lián)一個溢流閥，用于系統(tǒng)的安全保護；泵