小型液壓壓力機(jī)集成閥組設(shè)計(jì)【說明書+CAD+SOLIDWORKS】
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課題是 小型液壓壓力機(jī)的集成閥的設(shè)計(jì)
我們液壓缸只要求數(shù)據(jù)不要求設(shè)計(jì)的
課題簡介： 液壓壓力機(jī)是壓縮成型和壓鑄成型的主要設(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。 小型壓力機(jī)的動力系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，動作靈敏可靠。在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，用集成閥的安裝方式代替管路實(shí)現(xiàn)元件間的連接，可大幅度減少系統(tǒng)裝配工作量，減少泄露及系統(tǒng)所占空間，提高系統(tǒng)效率。
數(shù)據(jù)：
設(shè)計(jì)一臺小型液壓壓力機(jī)的集成閥，要求實(shí)現(xiàn)“快速空載下行——慢速加壓——保壓——快速回程——停止”的工作循環(huán)，快速往返速度均為2.5m/min，加壓速度為40—250mm/min，壓制力300KN，運(yùn)動部件總重為25KN，工作行程為350mm，油缸垂直安裝。
原理圖
小型液壓壓力機(jī)集成閥設(shè)計(jì)說明書
第一章…………………………………………………….………..…....1
1.1前言…………………………………………………………….……1
1.2液 壓 傳 動 在 機(jī) 械 行 業(yè) 中 的 應(yīng)用………………………………………..….....1
1.3 液壓機(jī)的發(fā)展及工藝特點(diǎn)…………………………………………………….…..2
1.4液壓系統(tǒng)的基本組成……………………………………………….3
第二章液壓壓力機(jī)系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì)……………………………………….……….....4
2.1液壓壓力機(jī)的基本結(jié)構(gòu)………………………………………….....4
2.2 系統(tǒng)分析…………………………………………………………….5
2.3.1確定供油方式…………………………………………….……….6
2.3.2自動補(bǔ)油保壓回路的設(shè)計(jì)……………………………………..…6
2.3.3 釋壓回路的設(shè)計(jì)………………………………………………..7
2.4液壓系統(tǒng)圖的總體設(shè)計(jì)…………………………………………….8
2.4.1主缸運(yùn)動工環(huán)……………………………………..8
2.4.2頂出缸運(yùn)動工作循環(huán)………………………….……9第三章液壓系統(tǒng)的計(jì)算和元件選型…………………………………………....10
3.1確定液壓缸主要參數(shù)………………………………………………….…...........10
3.1.1液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定……………………10
3.1.2液壓缸實(shí)際所需流量計(jì)算………………………………………11
3．2液壓元件的選擇………………………………………….….…..11
3．2.1確定液壓泵規(guī)格和驅(qū)動電機(jī)功率………………11
3.2.2閥類元件及輔助元件的選擇………………………13
3.2.3 管道尺寸的確定………………………..……………………….14
3.3液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算…………………………………………………...16
3.3.1系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算…………………………………………………16
第四章液 壓 缸 的 結(jié) 構(gòu) 計(jì).………………………………………………..16
4.1液壓缸主要尺寸的確定………………………………………..….18
4.2 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………….20
第五章液壓集成油路的設(shè)計(jì)………………………………………….23
5.1液壓油路板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………..23
5.2液壓集成塊結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)…………………………..………………24
5.2.1液壓集成回路設(shè)計(jì)………………………....….24
5.2.2液壓集成塊及其設(shè)計(jì)…………………………….24
第六章液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………24.
6. .1液壓站的結(jié)構(gòu)式……………………………………………..……26
6.2 液壓泵的安裝方式…………………………………………..…..26
6.3液壓油箱的設(shè)計(jì)………………………………………………....….26.
6.3.1 液壓油箱的外形尺寸設(shè)計(jì)………………………………….…..27
6.3.2 液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………..…27
6.4液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………….……………………………………………….29
6.4.1 電動機(jī)與液壓泵的聯(lián)接方式……………………………29
6.4.2 液壓泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)…………………………30
6.4.3 電動機(jī)的選擇…………………………………………………..30
第七章個人總結(jié)………………………………………………………………32
第八章.參考文獻(xiàn)……………………………………………………….35
前言
作為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備實(shí)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(jì)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(hù)﹑易于實(shí)現(xiàn)自動化和機(jī)電液一體化整合﹑系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造和使用維護(hù)方便等多種顯著的技術(shù)優(yōu)勢，因而使其成為現(xiàn)代機(jī)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(jī)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)YB32-150型液壓壓力機(jī)的用途﹑特點(diǎn)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(jì)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(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。液壓壓力機(jī)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。該機(jī)并設(shè)有腳踏開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)半自動工藝動作的循環(huán)。關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)過載保護(hù)
ABSTRACT
As one of the modern machinery equipment ransmission and control important technical means, hydraulic technology in the field of national economy has been widely used. Compared with other transmission control technology, hydraulic technology has high energy density, flexible and convenient configuration, large speed range, rapid and smooth work ability, easy to be controlled and overload protection, easily realized integration ,system integration design ,easy maintenance in manufacturing operation and other significant advantages n technology which make it become the basic technology of modern mechanical engineering and the basic technology of modern control engineering. The hydraulic press and pressure machine is the main equipment for molding plastic injection and repressing material formation, such as stamping, bending, , metal sheet drawing, etc. Also it can be engaged in the adjustment, the mounting indentation, the grinding wheel formation, the swaging metal parts formation, the plastic products and the powder products suppressed formation. This article according to the usage, characteristics and requirements of the purposes of the YB32-150 type hydraulic pressure press machine uses the basic principle of hydraulic ransmission, draws up a reasonable hydraulic system and undergoes the necessary calculation to determine the parameters of hydraulic system which determine to choose hydraulic components andsystem structure of specification. The hydraulic system of YB32-150 hydraulic pressure press Machine is rectangular arrangement .its' external appearance is new and original beautiful, the driving force system adopts hydraulic pressure system that makes the structure simple and compact, the action quick and reliable.This machine is equipped with the foot switch which can realize thesemiautomatic craft movement circulation. Keywords: hydraulic system overload protection electromechanical integration .
液壓機(jī)工藝用途廣泛，適用于彎曲、翻邊、拉伸、成型和冷擠壓等沖壓工藝，壓力機(jī)是一種用靜壓來加工產(chǎn)品。適用于金屬粉末制品的壓制成型工藝和非金屬材料，如塑料、玻璃鋼、絕緣材料和磨料制品的壓制成型工藝，也可適用于校正和壓裝等工藝。由于需要進(jìn)行多種工藝，液壓機(jī)具有如下的特點(diǎn)：
（1）工作臺較大，滑塊行程較長，以滿足多種工藝的要求；
（2）有頂出裝置，以便于頂出工件；
（3）液壓機(jī)具有點(diǎn)動、手動和半自動等工作方式，操作方便；（4）液壓機(jī)具有保壓、延時(shí)和自動回程的功能，并能進(jìn)行定壓成型和定程成型的操作，特別適合于金屬粉末和非金屬粉末的壓制；（5）液壓機(jī)的工作壓力、壓制速度和行程范圍可隨意調(diào)節(jié)，靈活性大。
1.4液壓系統(tǒng)的基本組成
1）能源裝置——液壓泵。它將動力部分（電動機(jī)或其它遠(yuǎn)動機(jī)）所輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能，給系統(tǒng)提供壓力油液。
2）執(zhí)行裝置——液壓機(jī)（液壓缸、液壓馬達(dá)）。通過它將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，推動負(fù)載做功。
3）控制裝置——液壓閥。通過它們的控制和調(diào)節(jié)，使液流的壓力、流速和方向得以改變，從而改變執(zhí)行元件的力（或力矩）、速度和方向，根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為村力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為益流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。4）輔助裝置——油箱、管路、蓄能器、濾油器、管接頭、壓力表開關(guān)等.通過這些元件把系統(tǒng)聯(lián)接起來，以實(shí)現(xiàn)各種工作循環(huán)。5）工作介質(zhì)——液壓油。絕大多數(shù)液壓油采用礦物油，系統(tǒng)用它來傳遞能量或信息。
第二章液壓壓力機(jī)系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì)
2.1液壓壓力機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
液壓機(jī)機(jī)身屬于四立柱機(jī)身。機(jī)身由上橫梁、下橫梁和四根立柱組成。液壓機(jī)的各個部件都安裝在機(jī)身上，其中上橫梁的中間孔安裝工作缸，下橫梁的中間孔安裝頂出缸，工作臺面上開有開有T型槽，用來安裝模具。活動橫梁的四個角上的孔套裝在四立柱上，上方和工作缸活塞相連接，由其帶動橫梁上下運(yùn)動。機(jī)身在液壓機(jī)工作中承受全部的工作載荷。工作缸采用活塞式雙作用缸，當(dāng)壓力油進(jìn)入工作缸上腔，活塞帶動橫梁向下運(yùn)動，其速度慢，壓力大，當(dāng)壓力油進(jìn)入工作缸下腔，活塞向上運(yùn)動，其速度較快，壓力較小，符合一般的慢速壓制、快速回程的工藝要求。活動橫梁是立柱式液壓機(jī)的運(yùn)動部件，位于液壓機(jī)機(jī)身的中間，中間圓孔和上橫梁的工作活塞桿連接，四角孔在工作活塞的帶動下，靠立柱導(dǎo)向作上下運(yùn)動，活動橫梁的面也開有T型槽，用來安裝模具。在機(jī)身下部設(shè)有頂出缸，通過頂桿可以將成型后的塑件頂出。液壓機(jī)的動力部分是高壓泵，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗?，向液壓機(jī)的工作缸和頂出缸提供高壓液體。
第三章液壓系統(tǒng)的計(jì)算和元件選型
3.1 確定液壓缸主要參數(shù)按液壓機(jī)床類型初選液壓缸的工作壓力為25Mpa,根據(jù)快進(jìn)和快退速度要求，采用單桿活塞液壓缸?？爝M(jìn)時(shí)采用差動連接，并通過充液補(bǔ)油法來實(shí)現(xiàn)，這種情況下液壓缸無桿腔工作面積1A應(yīng)為有桿腔工作面積2A的6倍，即活塞桿直徑d與缸筒直徑D滿足56dD=的關(guān)系。快進(jìn)時(shí)，液壓缸回油路上必須具有背壓2p,防止上壓板由于自重而自動下滑，根據(jù)《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手冊》表2-2中，可取2p=1Mpa，快進(jìn)時(shí)，液壓缸是做差動連接，但由于油管中有壓降pD存在，有桿腔的壓力必須大于無桿腔，估計(jì)時(shí)可取1pMPaD?,快退時(shí)，回油腔是有背壓的，這時(shí)2p亦按2Mpa來估算。
3.1.1液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定以單活塞桿液壓缸為例來說明其計(jì)算過程。1P——液壓缸工作腔的壓力Pa 2P——液壓缸回油腔的壓力Pa 圖5：單活塞桿液壓缸計(jì)算示意圖由此求得液壓缸面積
3.1.2液壓缸實(shí)際所需流量計(jì)算
①工作快速空程時(shí)所需流量液壓缸的容積效率，取工作缸壓制時(shí)所需流量工作缸回程時(shí)所需流 量
液壓元件的選擇2.1確定液壓泵規(guī)格和驅(qū)動電機(jī)功率由前面工況分析，由最大壓制力和液壓主機(jī)類型，初定上液壓泵的工作壓力取為125Mpa，考慮到進(jìn)出油路上閥和管道的壓力損失為1MPa（含回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油腔），則液壓泵的最高工作壓力為上述計(jì)算所得的pP是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力，另外考慮到一定壓力貯備量，并確保泵的壽命，其正常工作壓力為泵的額定壓力的80%左右因此選泵的額定壓力nP應(yīng)滿足：/0.826/0.831.25液壓泵的最大流量應(yīng)為：液壓泵的最大流量同時(shí)動作的各執(zhí)行所需流量之和的最大值，如果這時(shí)的溢流閥正進(jìn)行工作，尚須加溢流閥的最小溢流量系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取．選擇液壓泵的規(guī)格由于液壓系統(tǒng)的工作壓力高，負(fù)載壓力大，功率大。大流量。所以選軸向柱塞變量泵。柱塞變量泵適用于負(fù)載大、功率大的機(jī)械設(shè)備（如龍門刨床、拉床、液壓機(jī)），柱塞式變量泵有以下的特點(diǎn)：1）工作壓力高。因?yàn)橹c缸孔加工容易，尺寸精度及表面質(zhì)量可以達(dá)到很高的要求，油液泄漏小，容積效率高，能達(dá)到的工作壓力，一般是（200~400）最高可以達(dá)到5100010Pa流量范圍較大。因?yàn)橹灰m當(dāng)加大柱塞直徑或增加柱塞數(shù)目，流量變增大。改變柱塞的行程就能改變流量，容易制成各種變量型。
4）柱塞油泵主要零件均受壓，使材料強(qiáng)度得到充分利用，壽命長，單位功率重量小。但柱塞式變量泵的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。材料及加工精度要求高，加工量大，價(jià)格昂貴。根據(jù)以上算得的pq和pP在查閱相關(guān)手冊《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》成大先P20-195得：現(xiàn)選用63141，排量63ml/r，額定壓力32Mpa，額定轉(zhuǎn)速1500r/min，驅(qū)功率59.2KN，容積效率92%3，重量71kg，容積效率達(dá)92%。
2．與液壓泵匹配的電動機(jī)的選定由前面得知，本液壓系統(tǒng)最大功率出現(xiàn)在工作缸壓制階段，這時(shí)液壓泵的供油壓力值26Mpa，流量為已選定泵的流量值。ph-液壓泵的總效率。柱塞泵為0.80~0.85，取ph0.82。選用1000r/min的電動機(jī)，則驅(qū)動電機(jī)功率為：YB32-150型液壓壓力機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)選擇電動1804Y。
3、系統(tǒng)分析：
(1)啟動電磁鐵全部不得電，油泵11輸出油液通過閥8中位卸載
(2)快速空程下行電磁閥2Y得電閥8于右位進(jìn)油路：液壓油經(jīng)泵
-閥8右位-閥5-油缸無桿腔回油路：油缸有桿腔-溢流閥2-油箱
(3)慢速加壓當(dāng)液壓缸活塞降至一定位置時(shí)觸動行程開關(guān)1S
后3Y得電,閥5關(guān)閉,液壓油經(jīng)調(diào)速閥6進(jìn)入油缸無桿腔，活塞慢速接近工件,加壓
(4)保壓當(dāng)液壓缸活塞慢壓降至一定位置時(shí)觸動行程開關(guān)2S后,電磁閥
2Y失電,閥8回中位,使油缸保壓,保壓時(shí)間由時(shí)間繼電器調(diào)整,保壓期間,泵經(jīng)閥8中位卸載
(5)快速回程保壓結(jié)束,時(shí)間繼電器發(fā)出信號,1Y得電，閥8處于左位，液壓油經(jīng)單向閥14進(jìn)入油缸有桿腔，無桿腔液壓油經(jīng)單向閥7回到油箱。電磁鐵動作順序1Y2Y3Y啟動---快速空程下行-+-慢速加壓-+
4.系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算及液壓元件選擇
4.1 負(fù)載F=F1+F2+F3+F4+F5+F6 F1,有效負(fù)載F1=201000N，F(xiàn)2
摩擦力F2=0，F(xiàn)3 慣性負(fù)載F3=0 F4 重力負(fù)載F4=0（與壓制力相比，忽略不計(jì)。）F5 密封負(fù)載按機(jī)械效率考慮0.9 F6背壓負(fù)載回油路無重力及其它負(fù)載F6=0 繪制L（行程）或t（時(shí)間）與F（負(fù)載）的關(guān)系曲線壓力機(jī)的液壓系統(tǒng)中，只有工進(jìn)段即慢速加壓段F=（F1+F2）/ηm=201000/0.9=223333N，其余F為0。
4.2 初定系統(tǒng)壓力P 參照設(shè)備類型和負(fù)載值，負(fù)載（N）≥5萬，壓力（MPa）≥5-7,取P=20MPa。
4.3 行程（液壓缸長度）快進(jìn)行程L1+工進(jìn)行程L2=350mm+40mm=390mm 液壓缸行程長度為400mm
4.4 計(jì)算液壓缸相關(guān)尺寸
4.4.1 計(jì)算液壓缸內(nèi)徑D 根據(jù)公式F=PπD2/4，得出D=（4F/ πp）1/2=120mm,查手冊D=125mm, 返算P=4F/ πD2=18.39MPa
4.4.2 計(jì)算活塞桿直徑d d=0.707D=84.84mm,查手冊d=90
4.4.3 計(jì)算液壓缸壁厚σ≥PD/2﹝σ﹞=3.5mm 根據(jù)液壓缸的結(jié)構(gòu)形式，液壓缸壁厚取8mm
4.4.4 計(jì)算液壓系統(tǒng)流量快速下行q=v×πD2/4=32×π×1.252
/4=39.25L/min 慢速加壓q=v×πD2/4=（40-250）×10-2×π×1.252/4=0.49-3.07L/min
4.4.5 計(jì)算液壓系統(tǒng)壓力從泵到缸所有元件壓力損失大約0.5MPa,故液壓系統(tǒng)壓力P工=P缸+P損=18.89 MPa
4.5 液壓元件參數(shù)計(jì)算及選擇
4.5.1 液壓泵及電機(jī)選擇選液壓泵泵的額定壓力計(jì)算P額=（1.25-1.6）PI=23-30MPa 泵的流量計(jì)算q=(1.1-1.3)qmax=43.12-51L/min 查手冊，泵的型號為SCY14-1B手動變量柱塞泵，其額定壓力31.5MPa，容積效率≥92，總效率為0.75，所以驅(qū)動該泵的電動機(jī)的功率可由泵的工作壓力（18.89 MPa）和輸出流量（當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min）qp=31.5×1500×0.92×10-3L/min=43.47 L/min求出P功= P qp/ηP=（18.89×106×43.47×10-3）/（60×0.75）=18247W=18.25KW 查手冊，電機(jī)型號Y180M-4
4.5.2 液壓閥的選用
調(diào)速閥2FRM10-20/50L 1 4 二位二通電磁換向閥3WE6B6/AW220-50N 1 3 單向閥S6P2 2 2 三位四通電磁換向閥
4WE6G6/AW220-50N 1 1 溢流閥DBDA6P10-50 2 序號名稱型號數(shù)量備注4.5.3 液壓輔件的選用過濾器WU-160×100J或XU-160×180 油管Φ10 接頭M18×1.5 5.
個人總結(jié)
這次液壓的課程設(shè)計(jì)，是我們第一次較全面的運(yùn)用液壓綜合知識。通過這次設(shè)計(jì)，使得我們對液壓基礎(chǔ)知識有了一個較為系統(tǒng)全面的認(rèn)識，加深了對所學(xué)知識的理解和運(yùn)用，初步培養(yǎng)了我們理論結(jié)合實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練了綜合運(yùn)用相關(guān)課程的理論。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分析和解決工程問題的能力，鞏固、加深和擴(kuò)展了有關(guān)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的知識。通過制定設(shè)計(jì)方案，合理選擇各液壓零件類型，正確計(jì)算零件的工作能力，以及針對課程設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的內(nèi)容查閱資料，大大擴(kuò)展了我們的知識面，培養(yǎng)了我們在本學(xué)科方面的興趣和實(shí)際動手能力，對將來我們在工作方面有很大的幫助。本次課程設(shè)計(jì)是我們所學(xué)知識運(yùn)用的一次嘗試，是我們在液壓知識學(xué)習(xí)方面的一次有意義的實(shí)踐。
在本次課程設(shè)計(jì)中，我獨(dú)立完成了自己的設(shè)計(jì)任務(wù)，通過這次設(shè)計(jì)，弄懂了一些書本中難以理解的內(nèi)容，加深了對以前所學(xué)知識的鞏固。在設(shè)計(jì)中，通過老師的指導(dǎo)，使自己在設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)技能等方面都得到了一次良好的訓(xùn)練。
第八章 參考文獻(xiàn)
1.左健民主編《液壓與氣壓傳動》第4版機(jī)械工業(yè)出版社
2.液壓氣壓技術(shù)速查手冊.張利平.化學(xué)工業(yè)出版社，2007
3.雷天覺.液壓工程手冊.北京機(jī)械工業(yè)出版社，1990
4.李登萬液壓與氣壓傳動.江蘇東南大學(xué)出版社，2004
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