毕业设计（论 文） 题目 压力机液压系统设计 系 (部) 工程技术系 专业 模具设计与制造 班级 08模具一班 姓名 沈立鑫 学号 7 指导老师 刘坤 系主任 龚庆寿 2011年 06 月01日  摘 要 本设计的液压压力机主要用来零部件的拆卸与装配，提高工作效率，实现生活生产的机械化、自动化。压力机系统最高工九游体育官网入口作压力是16MPa,最大的工作负载是32吨，活塞杆的最大行程是500mm，时速为3m/min，工作情况是启动、快进、工进、快退四个工作行程。压力机的液压系统呈长方形布置，四柱立式、外形新颖美观，动力系统采用电机带动液压系统，结构简单、紧凑、动作灵敏可靠，适用于中小型工程机械修理厂的零部件拆装。 录 第一章 前言 ....................................................................................................1 1.1 液压压力机设计的目的 1 1.2 液压机的发展及工艺特点 1 1.3 液压系统的原理 2 第二章 32吨压力机的液压系统结构设计 3 2.1 32吨压力机结构分析 3 2.2 32吨压力机工作状况分析 4 2.2.1 受力分析和载荷图 4 2.2.2 具体参数 6 第三章 压力机液压系统原理结构图及工作原理分析 7 3.1 拟定液压系统结构图 7 3.2 作原理分析 7 第四章 32吨压力机液压系统原理设计 9 4.1 液压系统工作油缸及流量计算 9 4.1.1 液压缸计算 9 4.1.2 液压缸实际所需的流量计算 10 4.2 阀类元件及辅助元件的选择 10 4.3 管道尺寸的确定 12 4.3.1 管接头的选用 12 4.3.2 管道内径计算 13 第五章 32吨压力机液压系统温升及系统验算 14 5.1 液压系统的验算 14 5.1.1 系统温升的验算14 致 谢 15 参考文献 16 前 言 1.1液压压力机设计的目的 随着社会的发展，在实际工作中需要高效率，尤其在工业方面液压技术的迅猛发展，研发出大量的液压产品，由于他的灵活性极高、力度极大得到人们的认可，应用到各领域。 我设计的液压压力机使用在各种机械部件的拆与装，现在各种零件的加工与装配的精度越来越高，使用传统的拆装方法已经满足不了现在的工艺要求。传统的零部件拆装方法一是速度慢、效率不高造成与现状的生活节奏不吻合，二是容易损坏零件，使其配合的精度下降。有了问题就要想办法解决它。液压技术的优越性逐渐显露出来。液压力度大、传递平稳、可以实现无级调速，使到液压技术的广泛的应用。 液压压力机可以为机械零部件拆装方便、高效、快捷。实现机械化、自动化作业，更好的推动社会的发展，为实现中华民族伟大复兴奠定坚实的机械化基础。 1.2液压机的发展及工艺特点 液压机是制品成型生产中应用最广的设备之一，自19世纪问世以来发展很快，液压机在工作中的广泛适应性，使其在国民经济各部门获得了广泛的应用。由于液压机的液压系统和整机结构方面，已经比较成熟，目前国内外液压机的发展不仅体现在控制系统方面，也主要表现在高速化、高效化、低能耗；机电液一体化，以充分合理利用机械和电子的先进技术促进整个液压系统的完善；自动化、智能化，实现对系统的自动诊断和调整，具有故障预处理功能；液压元件集成化、标准化，以有效防止泄露和污染等四个方面。 作为液压机两大组成部分的主机和液压系统，由于技术发展趋于成熟，国内外机型无较大差距，主要差别在于加工工艺和安装方面。良好的工艺使机器在过滤、冷却及防止冲击和振动方面，有较明显改善。在油路结构设计方面，国内外液压机都趋向于集成化、封闭式设计，插装阀、叠加阀和复合化元件及系统在液压系统中得到较广泛的应用。特别是集成块可以进行专业化的生产，其质量好、性能可靠而且设计的周期也比较短。 近年来在集成块基础上发展起来的新型液压元件组成的回路也有其独特的优点，它不需要另外的连接件其结构更为紧凑，体积也相对更小，重量也更轻无需管件连接，从而消除了因油管、接头引起的泄漏、振动和噪声。逻辑插装阀具有体积小、重量轻、密封性能好、功率损失小、动作速度快、易于集成的特点，从70年代初期开始出现，至今已得到了很快的发展。我国从1970年开始对这种阀进行研究和生产，并已将其广泛的应用于冶金、锻压等设备上，显示了很大的优越性。 液压机工艺用途广泛，适用于弯曲、翻边、拉伸、成型和冷挤压等冲压工艺，压力机是一种用静压来加工产品。适用于金属粉末制品的压制成型工艺和非金属材料，如塑料、玻璃钢、绝缘材料和磨料制品的压制成型工艺，也可适用于校正和压装等工艺。 由于需要进行多种工艺，液压机具有如下的特点： 工作台较大，滑块行程较长，以满足多种工艺的要求； 有顶出装置，以便于顶出工件； 液压机具有点动、手动和半自动等工作方式，操作方便； 液压机具有保压、延时和自动回程的功能，并能进行定压成型和定程成型的操作，特别适合于金属粉末和非金属粉末的压制； 液压机的工作压力、压制速度和行程范围可随意调节，灵活性大。 1.3液压系统的原理 它是由两个大小不同的液缸组成的，在液缸里充满水或油。充水的叫“水压机”；充油的称“油压机”。两个液缸里各有一个可以滑动的活塞，如果在小活塞上加一定值的压力，根据帕斯卡定律，小活塞将这一压力通过液体的压强传递给大活塞，将大活塞顶上去。设小活塞的横截面积是S1，加在小活塞上的向下的压力是F1。于是，小活塞对液体的压强为P=F1/SI,能够大小不变地被液体向各个方向传递”。大活塞所受到的压强必然也等于P。若大活塞的横截面积是S2，压强P在大活塞上所产生的向上的压力F2=PxS2截面积是小活塞横截面积的倍数。从上式知，在小活塞上加一较小的力，则在大活塞上会得到很大的力，为此用液压机来压制胶合板、榨油、提取重物、锻压钢材等。 工作缸采用活塞式双作用缸，当压力油进入工作缸上腔，活塞带动横梁向下运动，其速度慢，压力大，当压力油进入工作缸下腔，活塞向上运动，其速度较快，压力较小，符合一般的慢速压制、快速回程的工艺要求。 活动横梁是立柱式液压机的运动部件，位于液压机机身的中间，中间圆孔和上横梁的工作活塞杆连接，四角孔在工作活塞的带动下，靠立柱导向作上下运动，活动横梁的底面也开有T型槽，用来安装模具。 在机身下部设有顶出缸，通过顶杆可以将成型后的塑件顶出。 压力机的动力部分是高压泵，将机械能转变为液压能，向压力机的工作缸和顶出缸提供高压液体。 图2-1 32吨压力机效果图 2.2 32吨压力机工作状况分析 压力机机身属于四立柱机身工作缸采用活塞式双作用缸，当压力油进入工作缸上腔，活塞带动横梁向下运动，其速度慢，压力大，当压力油进入工作缸下腔，活塞向上运动，其速度较快，符合一般的慢速压制、快速回程的工艺要求。 32吨的压力机是利用液压油推动活塞运动来压物件，在液压系统里用到的液压元件有：油箱、油管、滤清器、液压泵、溢流阀、调速阀、平衡阀、液控单向阀、液压缸和控制装置。由于施压力所以压力机的速度是比较慢的，只有接触到被压物件压力机的压力才会慢慢把压力升高到达被压的目的。 2.2.1受力分析和载荷图 压力机的额定压力为32吨，最大行程为500mm， 1、负载图分析：压力机克服静摩擦阻力后启动，压力机在接触到物件时才施加力，压力是慢慢建立起来的，顺序是：压力起来 接触物件压力升高，把物件压到位置后保持一定时间后，压力解除。 2、速度图分析：压力机的速度下降时速度快但比回程慢，当启动时速度瞬间建立起来，当接触到物件时速度慢慢下降，上升时有一个快退过程。顺序是：启动速度快，接触到物件速度慢下来并在某一个值时保持一段时间，当工作完成时速度升高，回程时速度快，回到顶点时减速。 3、压力机是通过自身不断变化来实现不同的工况。从而实现机械化、自动化。 V(m/s) H/m 图2-2 32吨压力机速度图 F/N H/m 图2-3 32吨压力机负载图 2.2.2具体参数 立式安装的主液压缸活塞杆带动滑块及横梁在立柱上滑行时运动部件的质量为80kg. 工作负载：工件的压制抗力即为工作负载， Ft =320*103*10=320000N 惯性负载：⑴ 静摩擦阻力：Ffs =0.2*80*10=160N ⑵ 动摩擦阻力：Ffd=0.1*80*10=80N 回油阻力：Fb=0.08*106*0.024=1920N 自重：G=mg=80*10=800N 液压缸在各工作阶段的负载值 液压缸的机械效率η，取η=0.9 表2-1 32吨压力机四个工作循环 工况 负载组成 推力/η 启动 F= Ffs+ Fb-G=160+1920-800=1280 1422 快进 F= Ffd+ Fb-G=80+1920-800=1200 1333 工进 F= Ffd+ Fb+ Ft -G=80+1920+320000=322000 357777 快退 F= Ffd+ Fb+G=80+1920+800=2800 3111 压力机液压系统原理结构图及工作原理分析 3.1拟定液压系统结构图 图3-1 液压系统总体设计图 1.油箱 2.安全阀 3.外控平衡阀 4.三位四通电磁阀 5.液压泵 6.滤清器 7.调速阀 8.两位两通电磁阀 9.工作油缸 3.2 工作原理分析 如图2所示，该系统的工作原理是：液压泵5把液压油供到系统中，在油缸9不工作时，即电磁液压阀4阀芯处于中位，这时液压油沿着油管直接回到油箱1。当工作油缸9向下运动时，电磁阀4左边的线圈得电阀芯向左边移动，液压油沿着油管进入工作油缸的无杆腔,液压油推动活塞及活塞杆的压块快速向下移动,当压块下移到一定的行程后电磁阀8的线圈通电换向切断油路,液压油通过节流阀缓慢的进入工作油缸,控制活塞匀速下移。而工作油缸的有杆腔液压油，由于在进油时有杆腔油路中的液压控单向阀被开启，液压油通过克服溢流阀的压力回到油箱。当压块把工件压完，三位四通电磁阀4的阀芯换向往右移动，液压油由油管打开平衡阀3里的单向阀进入工作油缸的有杆腔，这时活塞杆带动压块回程，而无杆腔的液压油通过油管回到油箱。 其中油箱1的主要作用是贮存油和对液压油进行散热。液压油在油箱通滤油器6过滤掉液油中的杂质减少杂质颗粒对管道的磨损和防止系统的堵塞。液压油泵5把液压油供到系统中让系统工作，是液压系统中的主要动力元件。溢流阀2控制系统的最高压力和保护液压系统起到安全溢流作用，在液压系统中，一般都用溢流阀接在液压泵附近，同时也可以增加液压系统的平稳性，提高加工零件的精度。 油管把液压油输送到各个部件，而在通过电磁换向阀4、8改变油液的流动方向。调速阀7在该系统中主要是调节液压油的流量，使工作油缸下降速度增快或者是减速。 从而防止滑块下滑到工作台，让活塞处于浮动状态，。平衡阀3用于在液压缸的回油侧建立背压，使立式液压缸在负载变动时仍能平稳运动：为使液压能反向通过，平衡阀中设有单向阀。最后液压油缸则是系统中的执行元件。 第四章 32吨压力机液压系统原理设计 4.1液压系统工作油缸及流量计算 4.1.1液压缸计算 压力机可以压32吨，最大行程为H=500mm,液压缸的大径 选择液压泵的额定压力为21MPa,查课本《工程机械液压与夜力技术》P84表（4-2）得外径D=194mm，内径=160mm，A型系列；由于该液压用来压工件的，主要靠活塞杆与滑块结合来实现工作的，因此，该活塞杆的直径d=D/2=80mm，查课本《工程机械液压与夜力技术》P85表（4-3）得，取圆整到标准值80mm。 图4-1 工作油缸 则A1=π*（D/2））Pa=16 MPa 4.1.2液压缸实际所需的流量计算 1、工作启动及快进空程时所需流量， Q1= A1*V1 =0.020096*0.05=0.00101（ m3/s） =60L/min 2、工作缸压制时所需的流量 Q2= A1*V2 =0.020096*0.02=0.0004019（ m3/s） =24 L/min 3、工作回程所需的流量 Q3= A2*V3 =0.015072*0.04=0.0006028（ m3/s） =36 L/min 4.2 阀类元件及辅助元件的选择 1、对液压阀的基本要求： (1)、 动作灵敏，操作灵活，使用可靠，工作时冲击和振动小，油液流过时压力损失小，系统温升慢。 (2)、 密封性能良好。结构紧凑，易安装、调整，维护方便，通用性大。 (3)、要符合技术要求，压力要在21MPa以上。 2、根据液压系统的工作压力和通过各个阀类元件及辅助元件型号和规格 主要依据是根据该阀在系统工作的最大工作压力和通过该阀的实际流量，其他还需考虑阀的动作方式，安装固定方式，压力损失数值，工作性能参数和工作寿命等条件来选择标准阀类的规格： 表4-1 压力机液压系统中控制阀和部分辅助元件的型号规格 序号 元件名称 通流能力 型号 规格 1 油箱 容积为160L 2 溢流阀 63 YF3-E20B 卸荷压力0。45MPa，调压范围0.5-16MPa 3 外控平衡阀 63 AXF3-E10 φ10mm通径，压力16MPa 4 三位四通电磁换向阀 40 34D*-B10H-T* φ10mm通径，31.5MPa 5 叶片泵 66 YB-F63 21MPa，驱动功率35KW 、容积效率0.90,总效率0.81 6 滤油器 63 ZU-H63x10S 工作压力32MPa、过滤精度20μm 7 液控单向阀 80 YAF3-Eb10B φ10mm通径，额定压力16MPa、最高压力20MPa，开启压力0.4MPa 8 调速阀 60 2FRM16-30/60B φ16mm通径，31.5MPa 9 二位二通电磁阀 80 22**-H16-** φ16mm通径，31.5MPa 10 工作油缸 自制 详见液压缸设计书 11 油管 A13×4S-27 内径为φ13mm 工作压力为27MPa 12 电机 Y225M-2 额定功率45.0KW 转速2970r/min 电流83.9 A 4.3管道尺寸的确定 油管系统中使用的油管大体分为硬管和软管，选择的油管应有足够的通流截面和承压能力应尽量缩短管路避免急转弯和截面突变。具体油管有钢管、铜管、软管等。 （1）钢管:中高压系统选用无缝钢管,低压系统选用焊接钢管,钢管价格低,性能好,使用广泛。铜管:紫铜管工作压力在6.5～10MPa以下,易变曲,便于装配;～ 5.1液压系统的验算 上面已经计算出该液压系统中进，回油管的内径分别为18mm。 但是由于系统的具体管路布置和长度尚未确定，所以压力损失无法验算。 5.1.1系统温升的验算 当v=50mm/s时，即v=3000mm/min Q=π/4D2v=0.02×0.05=0.001(L/min) 即Q =60L/min 此时泵的效率为0.9，泵的出口压力为21MPa，则有 Pn入=（21×60）/（60×0.9）KW=23.3KW Pn出=Fv=320000×(3000/60)×10-3×10-3KW=16KW 此时的功率损失为 △P= Pn入- Pn出=(23.3-16)KW=7.3KW 假定系统的散热状况良好,取K=110.5×10-3KW/(cm2 。C)；（根据工程机械液压与液力技术）。油箱的散热面积为A； A =6.66×(V2)(1/3) 式中V-油箱的有效体积（m2） A-油箱的散热面积（m2）； A= 6.66×(0.162)(1/3)( m2）=1.93 (m2） 系统的温升为: △θ=△P/K*A(。C )=7.3/(110.5×10-3×1.93)=34.2(。C ) 根据《机械设计手册》成大先P20-767：油箱中温度一般推荐30-50 所以验算表明系统的温升在许可范围内。 致 谢 历时两个月的毕业设计在紧张有序中即将结束，回忆这段艰辛的过程、经历，感觉收益良多。 当我选这题目时雄心壮志、自信心很高觉得自己一定行。但在开始设计时，主观、客观问题层出不穷，我和我的搭档经常争吵。按照课题要求和任务书，查找各方面相关的书籍和指导老师的殷勤帮助与指导我们有序地进行。在这次设计中让我们既了解了设计压力机系统的有关规定，又巩固了专业知识，还对液压系统和液压知识有更深刻的认知。 在此我感谢学院给予我的培育之恩，老师的教育之情。本次毕业设计是我们专业教研室主任刘坤老师指导的，从毕业设计前期资料的收集到具体的实施过程，至始至终都在刘老师的精心指导和大力的支持与帮助下完成的。刘老师为本设计提出了许多宝贵性的、具有指导性意义的意见和建议，在他的指导下本设计才得以圆满完成。对于刘老师的指导与帮助我将铭记在心！在此我表示衷心的感谢和崇高的敬意！老师您辛苦了！ 参考文献 1 唐银启主编. 《工程机械液压与液力技术》[M]. 北京：人民交通出版社 2003 2朱烈舜主编. 《公路工程机械液压系统故障排除》[M] 北京：人民交通出版社 2005 3 胡家秀主编. 《简明机械零件设计实用手册》[M] 北京：机械工业出版社 2009 4 张利平、邓钟明主编. 《液压气动系统设计手册》[M] 北京：机械工业出版社1999 5 刘国强、杨卫国、李荣兵主编. 《工程力学》[M] 第二版 北京出版社2008 6 王世辉主编. 《机械设计基础》[M] 重庆 重庆大学出版社 2005 7 黎启柏主编. 《液压元件手册》电子版 北京：冶金工业出版社 机械工业出版社 1999第1天：成都—卧龙—日隆—丹巴 （350KM） 住宿：丹巴经成灌高速到都江堰市，进入岷江峡谷，逆流而上至映秀。到卧龙参观中国大熊猫研究保护中心，观赏国宝大熊猫。翻越巴朗山（4523米），运气好的话可以看到四周的云海，在猫鼻梁远眺四姑娘山前往长坪沟景区，骑马或徒步到枯树滩、唐柏古道、木骡子，近距离的拍摄四姑娘山全景，欣赏四姑娘山独具特色的高山草甸、飞瀑、奇石等美景。然后再去双桥沟景区，乘观光车游览阴阳谷、五色山、日月宝镜、猎人峰等原始美景，来到人参果坪，草地上成群的牦牛，两边是高耸的雪峰，夏天野花盛开，一幅天然的画卷展现在您的面前。经小金县进入甘孜州，到达位于大渡河畔的“千碉之国”丹巴县。第2天：丹巴—塔公（塔公草原，塔公寺）—新都桥 (145KM) 住宿：新都桥在大渡河边观梭坡古碉群，遥想当年的金戈铁马。然后去甲居藏寨，颇具嘉绒藏族特色的甲居藏寨位于大渡河陡峭的山坡上，色彩鲜艳的藏寨掩映在大片的果园中，一派田园风光，美不胜收。每年三月间桃花和梨花竞相盛开，沿寨子的小路漫步，犹如置身世外桃源。中午在藏寨午餐，感受一下当地的民族特色。沿风景秀丽的牦牛河谷行进，沿途的美景令人流连忘返。行使60公里左右，看到白雪皑皑、高耸如云的雅拉雪山。领略神山雄姿，翻过山梁到达塔公草原。塔公藏语是“菩萨喜欢的地方”，塔公寺是萨迦派的寺庙，始建于清嘉庆年间，寺内供奉着当年文成公主进藏时随身携带的释迦牟尼十二岁等身像。过塔公后继续前行33公里就到新都桥，新都桥被称为“摄影者天堂”，弯弯的小溪、金黄的柏杨，山峦连绵起伏，藏寨散落其间，牛羊安详地吃草……如诗如画的田原风光。第3天：新都桥——稻城（367KM） 住宿：稻城翻越高尔寺山（4412米）到达雅江县，经剪子弯山（4659米）和卡子拉山（4718米）抵“世界高城”理塘。理塘县城海拔4014米，是七世和十世的出生地。翻越兔儿山（4696米），经青藏高原最大的古冰川遗迹，稻城古冰帽——海子山，抵达“最后的香格里拉”稻城。第4天：稻城—亚丁 （110KM） 住宿：亚丁营地经傍河万亩杨树林，翻越波瓦山（4523米），沿赤土河谷前行，在日瓦乡买过门票后前往亚丁自然保护区。中午到达亚丁营地，午餐后先去冲古寺和珍珠海，路上转千年嘛呢堆，观夕阳中的仙乃日神山，傍晚回到亚丁营地。5天：亚丁—稻城（110KM） 住宿：稻城骑马去洛绒牛场，朝觐亚丁的三座神山——“仙乃日”(意为观世音菩萨，海拔6023米)、“夏诺多吉”(意为金刚手菩萨，海拔5958米)、“央迈勇”(意为文殊菩萨，海拔5958米)。体力好的可以徒步去牛奶海和五色海（海拔5000米左右），洛绒牛场到牛奶海和五色海这段路比较陡，不能骑马，必须步行，来回大概5个小时。晚上回稻城县住。第6天：稻城—理塘—巴塘（350KM） 住宿：巴塘原路返回理塘，进入毛垭大草原，面积5000平方公里左右，平均海拔4000米以上。这里虽然海拔很高，但地势却相对平缓，路两边都是高山牧场，不时有旱獭出没。来到海子山顶（4700米），观雪山下的姊妹湖。翻过垭口便进入峡谷，到达川藏交界的巴塘县。第7天：巴塘—左贡（265KM） 住宿：左贡巴塘前行40公里，在竹巴茏跨过金沙江，进入西藏境内。中午抵达进藏后的第一个县城芒康，海拔3780米，川藏公路与滇藏公路在此交汇。翻越拉乌山（4358米），经如美镇到达竹卡，跨过三江并流的第二条大江——澜沧江后翻越觉凹山（4300米）。从觉凹山险峻的盘山公路望下去，川藏公路和澜沧江像两条晶亮的丝带，在千山万壑间时隐时现。过东达山（5008米）后抵达左贡县。第8天：左贡—邦达—八宿—然乌（291KM） 住宿：然乌左贡出发前行100公里到邦达，海拔4400米的邦达是川藏南线和北线的交汇处。北通昌都，西至林芝、，是川藏线上重要的交通枢纽，世界上海拔最高的民用机场——邦达机场就建在开阔的草原上。告别邦达草原，翻越业拉山（也叫怒江山4618米），经川藏线道拐，下行到怒江边，沿怒江支流冷曲前行抵八宿。八宿藏语意为“勇士山脚下的村庄”，海拔3910米。翻过安久拉山垭口进入然乌沟，春季时沟内千奇百怪的巨大冰挂、冰川十分壮观，穿过然乌沟后来到然乌镇。9天：然乌—波密（129KM） 住宿：波密然乌湖是著名的高原堰塞湖，面积22平方公里，海拔3850米，分上下两部份，是雅鲁藏布江最大的支流帕隆藏布江的源头。湖的近处是绿草茵茵的草场，茂盛的青稞田和油菜花；山腰上是五颜六色的杜鹃花和灌木丛；再往上是莽莽森林。碧蓝的湖水，雪山倒映，如一面镜子般平静无澜。出然乌镇驶入川藏公路最美的一段，沿途树木葱郁、流水潺潺，构成一幅幅天然图画。米堆冰川由两条世界级冰瀑布汇流而成,每条瀑布高800多米,宽1000多米,两条冰瀑布之间还分布着一片原始森林,壮观而秀美,神秘而奇妙。其中米堆冰川的南坡则是著名的察隅县阿扎冰川,据说在冰川附近还生长着翠绿的茶林、长势喜人的玉米、鲜嫩的黄瓜、硕大的西瓜等亚热带农作物,让

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