1、摘要IAbstractII1緒論11.1.1 液壓傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展與研究動(dòng)向11.1.2 我國(guó)液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷程21.1.3 液壓傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用32200T液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)62.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求62.1.1 液壓機(jī)負(fù)載確定62.1.2 液壓機(jī)主機(jī)工藝過(guò)程分析62.1.3 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)62.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)62.2.1 液壓機(jī)主缸工況分析62.2.2 液壓機(jī)頂出缸工況分析92.3 液壓系統(tǒng)原理圖擬定112.3.1 液壓系統(tǒng)供油方式及調(diào)速回路選擇112.3.2 液壓系統(tǒng)速度換接方式的選擇122.3.3 液壓控制系統(tǒng)原理圖122.3.4 液壓系統(tǒng)控制過(guò)程分析132.3.5 液壓機(jī)執(zhí)行部件動(dòng)作

2、過(guò)程分析142.4 液壓系統(tǒng)基本參數(shù)計(jì)算162.4.1 液壓缸基本尺寸計(jì)算162.4.2 液壓系統(tǒng)流量計(jì)算182.4.3 電動(dòng)機(jī)的選擇202.4.4 液壓元件的選擇222.6.1 液壓系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算333200T液壓機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)403.1 電氣控制概述403.2 液壓機(jī)電氣控制方案設(shè)計(jì)403.2.1 液壓機(jī)電氣控制方式選擇403.2.2 電氣控制要求與總體控制方案403.3 液壓機(jī)電氣控制電路設(shè)計(jì)413.3.1 液壓機(jī)主電路設(shè)計(jì)413.3.2 液壓機(jī)控制電路設(shè)計(jì)413.3.3 電氣控制過(guò)程分析42結(jié)論44參考文獻(xiàn)45致謝46附錄A 液壓機(jī)使用說(shuō)明書472200T液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 液

3、壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求2.1.1 液壓機(jī)負(fù)載確定液壓機(jī)的最大工作負(fù)載為2000KN，工進(jìn)時(shí)液體最大壓力為25Mpa。2.1.2 液壓機(jī)主機(jī)工藝過(guò)程分析 壓制工件時(shí)主機(jī)的工藝過(guò)程：按下啟動(dòng)按鈕后，主缸上腔進(jìn)油，橫梁滑塊在自重作用下快速下行，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)供油不足的情況，補(bǔ)油箱對(duì)上缸進(jìn)行補(bǔ)油。觸擊快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)的行程開(kāi)關(guān)后，橫梁滑塊工進(jìn)，并對(duì)工件逐漸加壓。工件壓制完成后進(jìn)入保壓階段，讓產(chǎn)品穩(wěn)定成型。保壓結(jié)束后，轉(zhuǎn)為主缸下腔進(jìn)油，滑塊快速回程，直到原位后停止。橫梁滑塊停止運(yùn)動(dòng)后，頂出缸下腔進(jìn)油，將工件頂出，工件頂出后，頂出缸上腔進(jìn)油，快速退回。2.1.3 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)最大負(fù)載：2000KN； 工進(jìn)時(shí)系統(tǒng)最大壓

4、力：25MPa主缸回程力：400KN； 頂出缸頂出力：350KN2.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.2.1 液壓機(jī)主缸工況分析1) 主缸速度循環(huán)圖根據(jù)液壓機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)中主缸滑塊行程為700mm，可以得到主缸的速度循環(huán)圖如下：圖2.1 主缸速度循環(huán)圖2) 主缸負(fù)載分析液壓機(jī)啟動(dòng)時(shí)，主缸上腔充油主缸快速下行，慣性負(fù)載隨之產(chǎn)生。此外，還存在靜摩擦力、動(dòng)摩擦力負(fù)載。由于滑塊不是正壓在導(dǎo)柱上，不會(huì)產(chǎn)生正壓力，因而滑塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的摩擦力會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工作負(fù)載，計(jì)算最大負(fù)載時(shí)可以忽略不計(jì)。液壓機(jī)的最大負(fù)載為工進(jìn)時(shí)的工作負(fù)載。通過(guò)各工況的負(fù)載分析，液壓機(jī)主缸所受外負(fù)載包括工作負(fù)載、慣性負(fù)載、摩擦阻力負(fù)載，即： F

5、= Fw + Ff + Fa( 2.1 )式中： F 液壓缸所受外負(fù)載； Fw 工作負(fù)載； Ff 滑塊與導(dǎo)柱、活塞與缸筒之間的摩擦阻力負(fù)載，啟動(dòng)時(shí)為靜摩擦阻力負(fù)載，啟動(dòng)后為動(dòng)摩擦力負(fù)載； Fa 運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件速度變化時(shí)的慣性負(fù)載。(1) 慣性負(fù)載Fa計(jì)算 計(jì)算公式： Fa = ( 2.2 )式中： G 運(yùn)動(dòng)部件重量； g ；時(shí)間內(nèi)的速度變化量；加速或減速時(shí)間，一般情況取=0.010.5s。查閱相同型號(hào)的四柱液壓機(jī)資料，初步估算橫梁滑塊的重量為30KN。由液壓機(jī)所給設(shè)計(jì)參數(shù)可及：=0.08m/s ，取=0.05s，代入公式2.2中。即：Fa = = 4898N(2) 摩擦負(fù)載Ff計(jì)算滑塊啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生

6、靜摩擦負(fù)載，啟動(dòng)過(guò)后產(chǎn)生動(dòng)摩擦負(fù)載。通過(guò)所有作用在主缸上的負(fù)載可以看出，工作負(fù)載遠(yuǎn)大于其它形式的負(fù)載。由于滑塊與導(dǎo)柱、活塞與缸體之間的摩擦力不是很大，因而在計(jì)算主缸最大負(fù)載時(shí)摩擦負(fù)載先忽略不計(jì)。(3) 主缸負(fù)載F計(jì)算將上述參數(shù)Fa = 4898N 、Fw = 2000000N代入公式2.1中。即： F = 2000000 + 4898 = 2004898N3) 主缸負(fù)載循環(huán)圖 表2.1 主缸工作循環(huán)負(fù)載工作循環(huán)外負(fù)載啟動(dòng)F = f靜 + Fa25KN橫梁滑塊快速下行F = f動(dòng)忽略不計(jì)工進(jìn)F = f動(dòng) + Fw2000KN快速回程F = f 回+ F背400 KN注：“f靜”表示啟動(dòng)時(shí)的靜摩擦

7、力，“f動(dòng)”表示啟動(dòng)后的動(dòng)摩擦力。圖2.2 主缸負(fù)載循環(huán)圖2.2.2 液壓機(jī)頂出缸工況分析1) 頂出缸速度循環(huán)圖行程為250mm，得到頂出缸的速度循環(huán)圖如下：圖2.3 頂出缸速度循環(huán)圖2) 頂出缸負(fù)載分析主缸回程停止后，頂出缸下腔進(jìn)油，活塞上行，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生慣性、靜摩擦力、動(dòng)摩擦力等負(fù)載。由于頂出缸工作時(shí)的壓力遠(yuǎn)小于主缸的工況壓力，而且質(zhì)量也比主缸滑塊小很多，慣性負(fù)載很小，計(jì)算時(shí)可以忽略不計(jì)；同理摩擦負(fù)載與頂出力相比也很小，也可不計(jì)；工件頂出時(shí)的工作負(fù)載比較大，計(jì)算頂出缸的最大工作負(fù)載時(shí)可以近似等于頂出力。將參數(shù)代入公式2.1計(jì)算頂出缸的最大負(fù)載。即：F = Fw = 350000N式中： Fw

8、 頂出力；3) 頂出缸負(fù)載循環(huán)圖表2.2 頂出缸工作循環(huán)負(fù)載工 作 循 環(huán)外 負(fù) 載啟 動(dòng)F = F靜 + Fa忽略不計(jì)頂出缸頂出F = = f 動(dòng) + Fw1750 KN快速退回F = f 動(dòng) + F背8 KN 注：“f靜”表示啟動(dòng)時(shí)的靜摩擦力，“f動(dòng)”表示啟動(dòng)后的動(dòng)摩擦力。 頂出缸負(fù)載循環(huán)圖2.3 液壓系統(tǒng)原理圖擬定2.3.1 液壓系統(tǒng)供油方式及調(diào)速回路選擇液壓機(jī)工進(jìn)時(shí)負(fù)載大，運(yùn)動(dòng)速度慢，快進(jìn)、快退時(shí)的負(fù)載相對(duì)于工進(jìn)時(shí)要小很多，但是速度卻比工進(jìn)時(shí)要快。為了提高液壓機(jī)的工作效率，可以采用雙泵或變量泵供油的方式。綜合考慮，液壓機(jī)采用變量泵供油，基本油路如圖2.5所示。由于液壓機(jī)工況時(shí)的負(fù)載壓力

9、會(huì)逐步增大，為了使液壓機(jī)處于安全的工作狀態(tài)，調(diào)速回路采用恒功率變量泵調(diào)速回路。當(dāng)負(fù)載壓力增大時(shí)，泵的排量會(huì)自動(dòng)跟著減小，保持壓力與流量的乘積恒為常數(shù)，即：功率恒定，如圖2.6所示。圖2.5 液壓機(jī)基本回路圖1-液壓缸 2-油箱 3-過(guò)濾器 4-變量泵 5-三位四通電磁換向閥圖2.6 恒功率曲線圖2.3.2 液壓系統(tǒng)速度換接方式的選擇 液壓機(jī)加工零件的過(guò)程包括主缸的快進(jìn)、工進(jìn)、快退和頂出缸的頂出、快速回程。采用什么樣的方式進(jìn)行速度的安全、準(zhǔn)確換接是液壓機(jī)穩(wěn)定工作的基礎(chǔ)。為了達(dá)到控制要求，液壓系統(tǒng)的速度換接通過(guò)行程開(kāi)關(guān)控制。這種速度換接方式具有平穩(wěn)、可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、行程調(diào)節(jié)方便等特點(diǎn)，安裝也很容易

10、。2.3.3 液壓控制系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)采用插裝集成控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)具有密封性好、流通能力大、壓力損失小、易于集成等優(yōu)點(diǎn)。液壓機(jī)系統(tǒng)控制原理如圖2.7所示。1、2、6、18、15、10、11-先導(dǎo)溢流閥 1S、2S、3S-行程開(kāi)關(guān) 3、7-緩沖閥 14-單向閥 4、5、8、9、12、13、16、17、19、20-電磁換向閥 21-補(bǔ)油郵箱 22-充液閥 23、24-液壓缸 25-壓力表 F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8、F9、F10-插裝閥 26-變量泵 27-過(guò)濾器 28、29、30、31-梭閥圖2.7 液壓機(jī)插裝閥控制系統(tǒng)原理圖 液壓系統(tǒng)控制過(guò)程分析 整個(gè)液壓控制系統(tǒng)包括

11、五個(gè)插裝閥集成塊，插裝閥工作原理分析如下： F1、F2組成進(jìn)油調(diào)壓回路，其中F1為單向閥，用于防止系統(tǒng)中液壓油倒流回泵，F(xiàn)2的先導(dǎo)溢流閥2用于調(diào)整系統(tǒng)的壓力，先導(dǎo)溢流閥1用于限制系統(tǒng)的最高壓力，緩沖閥3與電磁換向4用于液壓泵卸載和升壓緩沖； F3、F4組成主缸23油液三通回路，先導(dǎo)溢流閥6是用于保證主缸的安全閥，緩沖閥7與電磁換向閥8用于主缸上腔卸壓緩沖； F5、F6組成主缸下腔油液三通回路，先導(dǎo)溢流閥11用于調(diào)整主缸下腔的平衡壓力，先導(dǎo)溢流閥10為主缸下腔安全閥； F7、F8組成頂出缸上腔油液三通回路，先導(dǎo)溢流閥15為頂出缸上腔安全閥，單向閥14用于頂出缸作液壓墊，活塞浮動(dòng)時(shí)上腔補(bǔ)油； F9

12、、F10組成頂出缸下腔油液三通回路，先導(dǎo)溢流閥18為頂出缸下腔安全閥。 除此之外，進(jìn)油主閥F3、F5、F7、F9的控制油路上都有一個(gè)壓力選擇梭閥，用于保證錐閥關(guān)閉可靠，防止反壓開(kāi)啟。2.3.5 液壓機(jī)執(zhí)行部件動(dòng)作過(guò)程分析液壓機(jī)主缸、頂出缸工作循環(huán)過(guò)程分析如下：1) 主缸 (1) 啟動(dòng)按下啟動(dòng)按鈕，所有電磁鐵處于失電狀態(tài)，三位四通電磁閥4閥芯處于中位。插裝閥F2控制腔經(jīng)閥3、閥4與油箱接通，主閥開(kāi)啟。液壓泵輸出的油液經(jīng)閥F2流回油箱，泵空載啟動(dòng)。 (2) 主缸滑塊快速下行電磁鐵1Y、3Y、6Y得電，這時(shí)插裝閥F2關(guān)閉，F(xiàn)3、F6開(kāi)啟，泵向系統(tǒng)供油，輸出油液經(jīng)閥F1、F3進(jìn)入主缸上腔。主缸下腔油液

13、經(jīng)閥F6快速流回油箱?；瑝K在自重作用下快速下行，這時(shí)會(huì)因?yàn)橄滦兴俣忍?，泵的輸出流量?lái)不及填充上腔而在上腔形成負(fù)壓。充液閥21打開(kāi)，上部油箱對(duì)上腔進(jìn)行補(bǔ)油，滑塊的快速下行。 (3) 滑塊減速下行當(dāng)滑塊行至一定位置觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)2S后，電磁鐵6Y失電，7Y得電，插裝閥F6控制腔先導(dǎo)溢流閥11接通，閥F6在閥11的調(diào)定壓力下溢流，主缸下腔會(huì)產(chǎn)生一定的背壓。主缸上腔的壓力這時(shí)會(huì)相應(yīng)升高，充液閥21關(guān)閉。主缸上腔進(jìn)油僅為泵的輸出流量，滑塊減速下行。 (4) 工進(jìn)當(dāng)滑塊減速行進(jìn)一段距離后接近工件，主缸上腔的壓力由壓制負(fù)載決定，主缸上腔的壓力會(huì)不斷升高，變量泵輸出流量會(huì)相應(yīng)自動(dòng)減少。當(dāng)主缸上腔的壓力達(dá)到先導(dǎo)

14、溢流閥2的調(diào)定壓力時(shí)，泵的輸出流量全部經(jīng)閥F2溢流，此時(shí)滑塊停止運(yùn)動(dòng)。 (5) 保壓當(dāng)主缸上腔的壓力達(dá)到所需要求的工作壓力后，電接點(diǎn)壓力表發(fā)出電信號(hào)，電磁鐵1Y 、3Y、7Y全部失電，閥F3、F6關(guān)閉。主缸上腔閉鎖，實(shí)現(xiàn)保壓，同時(shí)閥F2開(kāi)啟，泵卸載。 (6) 主缸上腔泄壓主缸上腔此時(shí)的壓力已經(jīng)很高，保壓一段時(shí)間后，時(shí)間繼電器發(fā)出電信號(hào)，電磁鐵4Y得電，閥F4控制腔通過(guò)緩沖閥7及電磁換向閥8與油箱接通，由于緩沖閥7的作用，閥F4緩慢開(kāi)啟，主缸上腔實(shí)現(xiàn)無(wú)沖擊泄壓，保證設(shè)備處于安全工作狀態(tài)。 (7) 主缸回程當(dāng)主缸上腔的壓力降到一安全值后，電接點(diǎn)壓力表發(fā)出電信號(hào)，電磁鐵2Y、5Y、4Y、12Y得電，

15、插裝閥F2關(guān)閉，閥F4、F5開(kāi)啟，充液閥21開(kāi)啟，壓力油經(jīng)閥F1、F5進(jìn)入主缸下腔，主缸上腔油液經(jīng)充液閥21和閥F4分別流回上部油箱和主油箱，主缸完成回程。 (8) 主缸停止當(dāng)主缸回程到達(dá)上端點(diǎn)，觸擊行程開(kāi)關(guān)1S，全部電磁鐵失電，閥F2開(kāi)啟，泵卸載。閥F5將主缸下腔封閉，上滑塊停止運(yùn)動(dòng)。2) 頂出缸 (1) 工件頂出當(dāng)主缸回程停止運(yùn)動(dòng)后，按下頂出按鈕，電磁鐵2Y、9Y、10Y得電，插裝閥F8、F9開(kāi)啟，液壓油經(jīng)閥F1、F9進(jìn)入頂出缸下腔，上腔油液經(jīng)閥F8流回油箱，工件頂出。 (2) 頂出缸退回按下退回按鈕，電磁鐵9Y、10Y失電，電磁鐵2Y、8Y、11Y得電，插裝閥F7、F10開(kāi)啟，液壓油經(jīng)閥

16、F1、F7進(jìn)入頂出缸上腔，下腔油液經(jīng)閥F10流回油箱，頂出缸回程。3) 液壓系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作順序表表2.3 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作順序表執(zhí)行部件工況1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y9Y10Y11Y12Y主缸快速下行+工進(jìn)、加壓+保壓泄壓+回程+停止頂出缸頂出+退回+停止注：“+”表示電磁鐵處于得電狀態(tài)，“”表示電磁鐵處于失電狀態(tài)。2.4 液壓系統(tǒng)基本參數(shù)計(jì)算2.4.1 液壓缸基本尺寸計(jì)算1) 主缸工作壓力、內(nèi)徑、活塞桿直徑的確定因液壓機(jī)的工作負(fù)載比較大，取主缸的工作壓力為P=25MPa。計(jì)算主缸內(nèi)徑和活塞桿直徑。由主缸負(fù)載圖3.2可知最大負(fù)載F=2000KN。查表2-3 1，由主缸工作壓力為2

17、5MPa選取d/D為0.7，取液壓缸的機(jī)械效率cm = 0.95。液壓缸受力如圖2.8所示。圖2.8 液壓機(jī)主缸受力簡(jiǎn)圖D=(2.3)式中： P1液壓缸工作壓力； P2液壓缸回路背壓，對(duì)于高壓系統(tǒng)初算時(shí)可以不計(jì)； F工作循環(huán)中最大負(fù)載；cm液壓缸機(jī)械效率，一般cm = 0.90.95。將參數(shù)代入公式（2.3），P2忽略不計(jì)，可求得液壓缸內(nèi)徑 即： D=mm327mm查表2-4 1,將液壓缸的內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑，取D=320mm；那么由d/D=0.7可以求得活塞桿直徑。 即：229mm同理查表2-5 1,將活塞桿直徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑，取d=220mm。經(jīng)過(guò)計(jì)算液壓機(jī)主缸的內(nèi)徑、活塞桿直徑分

18、別為：D=320mm ；d=220mm。2) 頂出缸工作壓力、內(nèi)徑、活塞桿直徑的確定頂出缸工作負(fù)載與主缸相比要小很多，查表2-1 1,取頂出缸的工作壓力P=12MPa,計(jì)算頂出缸內(nèi)徑和活塞桿直徑。由頂出缸負(fù)載圖2.4可知最大負(fù)載F=350KN。查表2-3 1，缸工作壓力為12MPa，選取d/D為0.7，取液壓缸的機(jī)械效率cm = 0.95。液壓缸受力如圖2.9所示。圖2.9 液壓機(jī)頂出缸缸受力簡(jiǎn)圖將參數(shù)代入公式（2.3），P2忽略不計(jì)，可求得液壓缸內(nèi)徑 即：D=mm198mm查表2-4 1,將液壓缸的內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑，取D=200mm；那么由d/D=0.7可以求得活塞桿直徑。即：138m

19、m同理查表2-5 1,將活塞桿直徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑，取d=140mm。經(jīng)過(guò)計(jì)算液壓機(jī)頂出缸的內(nèi)徑、活塞桿直徑分別為：D=200mm ；d=140mm。2.4.2 液壓系統(tǒng)流量計(jì)算1) 主缸所需流量計(jì)算由設(shè)計(jì)參數(shù)及主缸的尺寸，對(duì)主缸各個(gè)工況所需流量進(jìn)行計(jì)算。已知主缸的快進(jìn)速度為0.08m/s，工進(jìn)速度為0.006m/s，快速回程速度為0.03m/s，主缸內(nèi)徑為320mm，活塞桿直徑為220mm。由流量計(jì)算公式： （2.4）快進(jìn)時(shí)：=工進(jìn)時(shí)：= 快退時(shí)：=2) 頂出缸所需流量計(jì)算 由設(shè)計(jì)參數(shù)及頂出缸的尺寸，對(duì)頂出缸各工況所需流量進(jìn)行計(jì)算。已知頂出缸的頂出速度為0.02m/s，快退速度為0.05m

20、/s，頂出缸內(nèi)徑為200mm，活塞桿直徑為140mm，代入公式（2.4），即：頂出時(shí)：= 快退時(shí)：=48L/min3) 液壓泵額定壓力、流量計(jì)算及泵的規(guī)格選擇(1) 泵工作壓力確定實(shí)際工作過(guò)程中，液壓油在進(jìn)油路中有一定的壓力損失，因此在計(jì)算泵的工作時(shí)必須考慮壓力損失。泵的工作壓力計(jì)算公式為：（2.5）式中： Pp液壓泵最大工作壓力； P1執(zhí)行部件的最大工作壓力；進(jìn)油路中的壓力損失，對(duì)于簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，取0.20.5MPa，對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)，取0.51.5MPa。本液壓機(jī)執(zhí)行部件的最大工作壓力P1=25MPa，進(jìn)油路中的壓力損失，取=0.5MPa。代入公式（2.5）可求得泵的工作壓力。即：通過(guò)計(jì)算，泵的

21、工作壓力Pp=25.5MPa。該壓力是系統(tǒng)的靜壓力，而系統(tǒng)在各種工礦的過(guò)渡階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力有時(shí)會(huì)超過(guò)靜壓力。此外，為了延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)必須有一定的壓力儲(chǔ)備量，并確保泵的壽命，因此在選取泵的額定工作壓力Pn時(shí)，應(yīng)滿足，取Pp=1.25。即：(2) 液壓泵最大流量計(jì)算通過(guò)對(duì)液壓缸所需流量的計(jì)算，以及各自的運(yùn)動(dòng)循環(huán)原理，泵的最大流量可由公式(2.6)計(jì)算得到。(2.6)式中：液壓泵的最大流量；KL液壓系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取KL=1.11.3，取KL=1.2；同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。如果這時(shí)溢流閥正處于溢流狀態(tài)，還應(yīng)加上溢流閥的最小溢流量。將參數(shù)代入公式（2.6）中，

22、即：463L/min(3) 液壓泵規(guī)格選擇查表5-17 1，根據(jù)泵的額定壓力，選取液壓泵的型號(hào)為：250YCY14-1B。基本參數(shù)如下：排量：250mm/r ；額定壓力：32MPa ；額定轉(zhuǎn)速：1000r/min ；容積效率：92% 。(4) 泵的流量驗(yàn)算：由液壓泵的基本參數(shù)可知泵每分鐘排量=160ml/r1000r/min=250L/min，而泵實(shí)際所需的最大流量=463L/min，液壓機(jī)出現(xiàn)供油不足，快進(jìn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。為了滿足液壓機(jī)的正?？爝M(jìn)，必須在液壓系統(tǒng)中設(shè)置補(bǔ)油油箱。2.4.3 電動(dòng)機(jī)的選擇液壓機(jī)的執(zhí)行件有兩個(gè)，即：主缸和頂出缸。主缸和頂出缸各自工況的快進(jìn)、工進(jìn)、回程速度又不盡相同，這樣

23、對(duì)功率的消耗也不同。電動(dòng)機(jī)額定功率的確定必須根據(jù)消耗功率最大的工況來(lái)確定，因此要分別計(jì)算主缸、頂出缸各工況消耗的功率。功率計(jì)算公式如下：P=(2.7)式中：P-電動(dòng)機(jī)額定功率；Pp-液壓泵的工作壓力；-液壓泵的流量；-液壓泵的總效率，取=0.7。1) 主缸各工況功率計(jì)算(1) 快進(jìn)功率主缸滑塊快進(jìn)時(shí)，在自重作用下速度比較快，而液壓泵此時(shí)的輸出油量不能滿足滑塊的快速下行?？爝M(jìn)時(shí)的負(fù)載很小，只有活塞與缸筒、導(dǎo)柱與滑塊之間的摩擦負(fù)載，這樣泵的出口壓力也很小，消耗的功率不會(huì)很大。(2) 工進(jìn)功率由主缸負(fù)載循環(huán)圖2.2可及，工進(jìn)時(shí)主缸最大負(fù)載為2000KN，無(wú)桿腔面積A=0.08，進(jìn)油回路壓力損失取P=

24、0.5MPa，則液壓泵的壓力Pp由公式（2.8）計(jì)算。（2.8） 即： 將、=28.8L/min、=0.7代入公式（2.7）中，求得工進(jìn)功率為：(3) 快退功率由圖2.2可知，快退負(fù)載為400KN,，取進(jìn)油回路壓力損失取P=0.5MPa，代入公式（3.8），求得泵的壓力。 即：將、=76.2L/min、=0.7代入公式（2.7）中，求得快退功率即為：2) 頂出缸各工況功率計(jì)算(1) 頂出功率由頂出缸負(fù)載循環(huán)圖2.4可及，頂出時(shí)主缸最大負(fù)載為350KN，無(wú)桿腔面積A=0.032，進(jìn)油回路壓力損失取P=0.5MPa，那么液壓泵的壓力Pp可由公式（2.8）計(jì)算。即：將、=37.8L/min、=0.7

25、代入公式（2.7）中，求得工進(jìn)功率即為：(2) 回程功率頂出缸回程時(shí)，負(fù)載只有活塞與缸筒間的摩擦負(fù)載。負(fù)載大小應(yīng)該比頂出時(shí)的負(fù)載要小很多，這樣回程消耗的功率也比頂出時(shí)消耗的功率要小，因此，回程功率計(jì)算從略。(3) 電動(dòng)機(jī)額定功率及型號(hào)的確定電動(dòng)機(jī)額定功率的確定，應(yīng)依據(jù)消耗功率最大的工況。比較主缸、頂出缸各工況所需要的功率，主缸工進(jìn)時(shí)的功率最大，為17.5KW。查表12-1 2，選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：Y180M-4。其它技術(shù)參數(shù)為：額定功率：18.5KW ； 滿載轉(zhuǎn)速：1470r/min 。表2.4 液壓元件明細(xì)表序 號(hào)液 壓 元 件 名 稱元 件 型 號(hào)額定流量（L/min）1溢 流 閥YEF3-

26、E25B1202溢 流 閥YEF3-E20B1204電磁換向閥34F3P-E16B805電磁換向閥24F3-E16B806溢 流 閥YEF3-E25B1208電磁換向閥24F3-E16B809電磁換向閥24F3-E16B8010溢 流 閥YEF3-E25B12011溢 流 閥YEF3-E20B12012電磁換向閥34F3O-E16B8013電磁換向閥24F3-E16B8014單向閥AF3-Eb20B10015溢 流 閥YEF3-E25B12016電磁換向閥24F3-E16B8017電磁換向閥24F3-E16B8018溢 流 閥YEF3-E25B12019電磁換向閥24F3-E16B8020電磁

27、換向閥24F3-E16B8022充液閥YAF3-Ea20B15025壓力表KF3E6L24026變量泵250YCY14-1B25027過(guò)濾器WU-250X180F250 液壓系統(tǒng)零部件設(shè)計(jì)液壓機(jī)主缸設(shè)計(jì)通過(guò)2.3.4.1液壓缸基本尺寸的計(jì)算，可及主缸的內(nèi)徑、活塞桿直徑等參數(shù)。下面對(duì)主缸的其它參數(shù)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。1) 主缸缸體材料選擇及技術(shù)要求液壓缸的結(jié)構(gòu)形式一般有兩種形式，即：薄壁圓筒和厚壁圓筒。當(dāng)液壓缸的內(nèi)徑D與壁厚的比值滿足D/10的圓筒稱為薄壁圓筒。液壓缸的制造材料一般有鍛鋼、鑄鋼（ZG25、ZG35）、高強(qiáng)度鑄鐵、灰鑄鐵（HT200、HT350）、無(wú)縫鋼管（20、30、45）等。對(duì)于負(fù)載

28、大的機(jī)械設(shè)備缸體材料一般選用無(wú)縫鋼管制造，主缸缸體材料選用無(wú)縫鋼管45。m；內(nèi)徑配合采用H8H9；內(nèi)徑圓度、圓柱度不大于直徑公差的一半；缸體內(nèi)表面母線的直線度500mm長(zhǎng)度之內(nèi)不大于0.03mm；缸體端面對(duì)軸線的垂直度在直徑每100mm上不大于0.04mm；如果缸體與端蓋采用螺紋連接，螺紋采用6H級(jí)精度。2) 主缸壁厚的確定壁厚計(jì)算公式如下： （2.9）式中： 液壓缸壁厚（m）；D液壓缸內(nèi)徑（m）；實(shí)驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.251.5）倍；缸筒材料的許用應(yīng)力。鍛鋼：=110120MPa ；鑄鋼：=100110MPa ；高強(qiáng)度鑄鐵：=60MPa ；灰鑄鐵：=25MPa ；無(wú)縫鋼管：=1

29、00110MPa 。主缸壁厚計(jì)算，將D=0.32m ；= 110MPa ；25.5MPa=35.7MPa代入公式（2.9）中，即：液壓缸缸體的外徑D外計(jì)算公式如下：D外D2 (2.10)將參數(shù)代入公式（2.10），即：D外外徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑系列后，取主缸缸體外徑D外430mm。3) 主缸缸蓋材料、厚度的確定缸蓋常用制造材料有35鋼、45鋼、鑄鋼，做導(dǎo)向作用時(shí)常用鑄鐵、耐磨鑄鐵。缸蓋材料選用35鋼，缸蓋厚度計(jì)算公式如下： （2.11）式中： t缸蓋的有效厚度(m)；缸蓋止口直徑；缸蓋材料許用應(yīng)力。即：圓整后取缸蓋厚度t=60mm。4) 主缸最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到

30、缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，用H表示。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度太小，會(huì)因?yàn)殚g隙引起的撓度而使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定工作。一般而言，液壓缸的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度應(yīng)該滿足如下要求： (2.12)圖2.10 主缸導(dǎo)向長(zhǎng)度簡(jiǎn)圖式中：L液壓缸的最大行程；D液壓缸的內(nèi)徑。由表1.1可知主缸的最大行程H=700mm，液壓缸內(nèi)徑D=320mm代入公式（2.12）中，求主缸的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。即：為了保證最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H，不應(yīng)過(guò)分增大和B的大小，必要時(shí)可以在缸蓋和活塞之間增加一個(gè)隔套來(lái)增加最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。隔套的長(zhǎng)度C可有公式（2.13）求得，即： (2.13)式中：B活塞的寬度，一般取B=（0.61.0）D；

31、缸蓋滑動(dòng)支承面的長(zhǎng)度，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑的不同有不同的算法，當(dāng)D80mm時(shí)，取=（0.61.0）D；當(dāng)D80mm時(shí)，取=（0.61.0）d。5) 主缸活塞材料、技術(shù)要求、外形尺寸及密封方案的確定活塞制造材料一般選用灰鑄鐵(HT150、HT200)、當(dāng)缸體內(nèi)徑較小時(shí)，整體式結(jié)構(gòu)的活塞選用35鋼、45鋼。主缸活塞選用灰鑄鐵HT200。m；外徑圓度、圓柱度不大于外徑公差的一半；外徑對(duì)內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)不大于外徑公差的一半；端面對(duì)軸線垂直度在直徑100mm上不大于0.04mm；外徑用橡膠密封圈密封的公差配合取f7f9，內(nèi)孔與活塞桿的配合取H8/f7。320mm =256mm。圓整后取活塞寬度B=260mm。查

32、表2-101,液壓機(jī)主缸工況時(shí)的壓力大，泄漏量也會(huì)隨壓力成正比升高，因此密封圈選用Y形密封圈，這種密封圈能承受的大的工作壓力，泄漏量小。6) 主缸活塞桿材料、技術(shù)要求及長(zhǎng)度確定活塞桿有空心和實(shí)心兩種結(jié)構(gòu)形式?？招臅r(shí)一般選用35鋼、45鋼的無(wú)縫鋼管；實(shí)心結(jié)構(gòu)選用35鋼、45鋼。主缸活塞桿選用45鋼。m；熱處理要求調(diào)質(zhì)2025HRC；外徑圓度、圓柱度不大于直徑公差的一半；外徑表面直線度在500mm上不大于0.03mm；活塞桿與導(dǎo)向套之間的配合公差采用H8/f7，與活塞連接的配合公差采用H7/g6。由滑塊的行程，確定活塞桿的長(zhǎng)度L桿=1250mm。7) 主缸長(zhǎng)度的確定液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度等于活塞的行程

33、與活塞的寬度之和。缸體的外形尺寸還應(yīng)考慮兩端端蓋的厚度，總體而言，液壓缸缸體的長(zhǎng)度L不應(yīng)該大于缸體內(nèi)徑D的2030倍，即：L（2030）D 。由主缸行程為700mm，活塞寬度為260mm,缸蓋厚度為60mm，通過(guò)計(jì)算可知，主缸的長(zhǎng)度取L缸=1080mm。8) 活塞桿穩(wěn)定性校核活塞桿工作中主要受壓，當(dāng)液壓缸的支承長(zhǎng)度Lb(1015)d時(shí)，必須對(duì)活塞桿的彎曲穩(wěn)定性進(jìn)行校核,d為活塞桿直徑。通過(guò)計(jì)算可知，Lb的最大值不可能大于L桿+L缸=2330mm，而(1015)d=25003750mm。將參數(shù)代入Lb(1015)d中，比較后Lb(1015)d，活塞桿滿足使用要求，工作時(shí)不會(huì)失穩(wěn)。9) 主缸結(jié)構(gòu)設(shè)

34、計(jì)(1) 缸體與端蓋的連接形式查表2-7 1，缸體與端蓋的連接形式通常有法蘭連接、螺紋連接、外半環(huán)連接、內(nèi)半環(huán)連接等形式。由于液壓機(jī)工況時(shí)缸體內(nèi)的壓力很大，所以缸體與端蓋的連接方式選用法蘭形式。(2) 活塞桿與活塞的連接形式查表2-8 1，活塞與活塞桿的連接結(jié)構(gòu)有整體式結(jié)構(gòu)、螺紋連接、半環(huán)連接、錐銷連接等連接形式。主缸活塞與活塞桿的連接選用螺紋連接形式。(3) 活塞桿導(dǎo)向結(jié)構(gòu)形式活塞桿的導(dǎo)向部分包括端蓋、導(dǎo)向套、密封、防塵和鎖緊結(jié)構(gòu)。工程機(jī)械中導(dǎo)向套一般安裝在密封圈的內(nèi)側(cè)，有利于導(dǎo)向套的潤(rùn)滑。(4) 緩沖與排氣裝置液壓機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量大，快進(jìn)時(shí)的速度快，這樣活塞在到達(dá)行程中點(diǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊，

35、甚至活塞與缸筒端蓋會(huì)產(chǎn)生機(jī)械的碰撞。為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，在行程末端要設(shè)置緩沖裝置。一般緩沖裝置有環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置、可調(diào)節(jié)流緩沖裝置、三角槽式節(jié)流緩沖裝置。大型液壓缸需要有穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)速度，這樣需要設(shè)置排氣裝置，防止空氣在傳動(dòng)時(shí)對(duì)系統(tǒng)傳動(dòng)精度有影響。排氣閥安裝在液壓缸兩端的最高處，雙作用液壓鋼需要設(shè)兩個(gè)排氣閥。主缸如圖 2.11所示：圖2.11 主缸 液壓機(jī)頂出缸設(shè)計(jì)1) 頂出缸缸體材料選擇及制造技術(shù)要求頂出缸工作時(shí)的最大工作壓力為12.5MPa，比主缸的要小，為了保證頂出缸安全工作，缸體材料也選用無(wú)縫鋼管45。m；內(nèi)徑配合采用H8H9；內(nèi)徑圓度、圓柱度不大于直徑公差的一半；缸體內(nèi)表面母線

36、的直線度500mm長(zhǎng)度之內(nèi)不大于0.03mm；缸體端面對(duì)軸線的垂直度在直徑每100mm上不大于0.04mm。2) 頂出缸壁厚的確定將D=0.2m ；= 110MPa ；12.5MPa=16.25MPa代入公式（2.9）中，即：將D=0.2m ；取=0.02m代入公式（2.10），即：D外外徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑系列后，取主缸缸體外徑D外240mm。3) 頂出缸缸蓋材料、厚度的確定缸蓋常用制造材料有35鋼、45鋼、鑄鋼，做導(dǎo)向作用時(shí)常用鑄鐵、耐磨鑄鐵。頂出缸缸蓋材料選用35鋼，缸蓋厚度計(jì)算公式見(jiàn)（2.11）：即：取缸蓋厚度t=25mm。4) 頂出缸最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定由表2.1可知頂出活塞行程L=250

37、mm，頂出缸內(nèi)徑D=200mm，代入公式(2.12)， 即：5) 頂出缸活塞材料、技術(shù)要求、外形尺寸及密封方案的確定頂出缸活塞選用灰鑄鐵HT200。m；外徑圓度、圓柱度不大于外徑公差的一半；外徑對(duì)內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)不大于外徑公差的一半；端面對(duì)軸線垂直度在直徑100mm上不大于0.04mm；外徑用橡膠密封圈密封的公差配合取f7f9，內(nèi)孔與活塞桿的配合取H8/f7。200mm =160mm。取活塞寬度B=160mm。查表2-101,液壓機(jī)頂出缸工況時(shí)的工作壓力比主缸要小很多，密封圈選用O形密封圈。6) 頂出缸活塞桿材料、技術(shù)要求及長(zhǎng)度確定活塞桿有空心和實(shí)心兩種結(jié)構(gòu)形式?？招臅r(shí)一般選用35鋼、45鋼的無(wú)

38、縫鋼管；實(shí)心結(jié)構(gòu)選用35鋼、45鋼。頂出缸活塞桿選用35鋼。m；熱處理要求調(diào)質(zhì)2025HRC；外徑圓度、圓柱度不大于直徑公差的一半；外徑表面直線度在500mm上不大于0.03mm；活塞桿與導(dǎo)向套之間的配合公差采用H8/f7，與活塞連接的配合公差采用H7/g6。由頂出活塞的行程，確定活塞桿的長(zhǎng)度L桿=705mm。7) 頂出缸長(zhǎng)度的確定液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體的外形尺寸應(yīng)考慮兩端端蓋的厚度，總之，液壓缸缸體的長(zhǎng)度L不應(yīng)該大于缸體內(nèi)徑D的2030倍，即：L（2030）D 。由主缸行程為250mm，活塞寬度為160mm,缸蓋厚度為25mm，通過(guò)計(jì)算可知，主缸的長(zhǎng)度取L缸=

39、650mm。8) 活塞桿穩(wěn)定性校核當(dāng)液壓缸的支承長(zhǎng)度Lb(1015)d時(shí)，應(yīng)該對(duì)活塞桿的彎曲穩(wěn)定性進(jìn)行校核,d為活塞桿直徑。通過(guò)計(jì)算可知，Lb的最大值不可能大于L桿+L缸=1355mm，而(1015)d=20003000mm。將參數(shù)代入Lb(1015)d中，比較后Lb(1015)d，活塞桿滿足使用要求，工作時(shí)不會(huì)失穩(wěn)。頂出缸如圖2.12所示：圖2.12 頂出缸 液壓油管選擇液壓傳動(dòng)中裝置中，常用的液壓油管有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。鋼管承受的壓力高，彎曲半徑不能太小，彎制時(shí)比較困難。對(duì)于高壓系統(tǒng)液壓油管一般選用無(wú)縫鋼管；紫銅管承受的工作壓力一般在6.310MPa。紫銅管加熱軟化后可進(jìn)

40、行彎曲，比鋼管容易彎制，價(jià)格昂貴，抗振性較弱；尼龍管主要用于低壓系統(tǒng)；塑料管承受的工作壓力比較小，一般用于液壓系統(tǒng)的回油路中；膠管有高壓管和低壓管兩種，而者的區(qū)別在于骨架組成不同。高壓膠管是鋼絲編制體或鋼絲纏繞為骨架，可用于較高的油路中。低壓膠管的組成骨架是麻線或棉線編制體，多用于壓力較低的油路中。通過(guò)液壓機(jī)主缸、頂出缸工作壓力的計(jì)算可知，主缸的最大工作壓力約為25.5MPa,頂出缸的工作壓力約為12.5MPa。查表6-11 、6-51 ，主缸工作壓力較高，油管選用無(wú)縫鋼管，頂出缸油路油管選用高壓膠管。油管的內(nèi)徑可由公式（2.14）求得(2.14)式中：油管內(nèi)徑(mm)；油路通過(guò)最大流量(L/

41、min)；油管中允許流速m/s。1) 主缸液壓油管內(nèi)徑計(jì)算進(jìn)油油管內(nèi)徑確定：主缸快進(jìn)所需流量=385.8L/min，而泵的額定流量q=250L/min,取油管允許流速=4m/s，代入公式(2.14)，即：圓整后，查表6-11 ，取，壁厚t=5mm?；赜陀凸軆?nèi)徑確定：主缸快退所需流量=76.2L/min，取油管允許流速=4m/s，代入公式(2.14)，即：圓整后，查表6-11，取，壁厚t=4.5mm。2) 頂出缸液壓油管內(nèi)徑計(jì)算進(jìn)油油管內(nèi)徑確定：頂出缸頂出所需流量=37.8L/min，取油管允許流速=4m/s，代入公式(2.14)，即：3 ，取?；赜陀凸軆?nèi)徑確定：頂出缸回程所需流量=48L/mi

42、n，取油管允許流速=4m/s，代入公式(2.14)，即：3，取。 液壓油箱設(shè)計(jì)液壓油箱主要作用是貯存液壓油、分離液壓油中的空氣和雜質(zhì)，同時(shí)還起到散熱的作用。1) 油箱有效容積的確定液壓油箱根據(jù)系統(tǒng)壓力的不同，有效容積的確定也不一樣。為了防止液壓油從油箱中溢出，油箱中的液壓油位不能太高，一般不應(yīng)該超過(guò)液壓油箱高度的80%。低壓、中壓、高壓系統(tǒng)油箱的有效容積V確定算法如下：低壓系統(tǒng)(P2.5MPa)：V=(24) (2.15)中壓系統(tǒng)(P6.3MPa)：V=(57) (2.16)中高壓或高壓系統(tǒng)(P6.3MPa)：V=(612) (2.17)式中：V液壓油箱有效容積；液壓泵額定流量。液壓機(jī)屬于高壓

43、系統(tǒng)，油箱的有效容積可由公式(2.17)求出，即：V=9=7250L =1750L2) 油箱外形尺寸確定油箱的有效容積確定后，液壓油箱外形尺寸長(zhǎng)、寬、高的比值一般為：1:1:11:2:3。為了提高冷卻效率，安裝位置不受影響時(shí)，可適當(dāng)增大油箱的容積。液壓油箱的外形尺寸為：長(zhǎng)寬高=1000760690(mm)。3) 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓油箱材料一般選用Q235A鋼板，通過(guò)焊接的方式連接。油箱的結(jié)構(gòu)組成一般包括隔板、吸油管、回油管、頂蓋、清洗孔、油面指示、吊鉤、加熱與冷卻裝置等。隔板主要是為了增加液壓油的流動(dòng)時(shí)間，除去沉淀的雜質(zhì)，分離清除水和空氣，調(diào)節(jié)溫度，吸收液壓油壓力波動(dòng)及防止液面的波動(dòng)。吸油管前

44、應(yīng)設(shè)有過(guò)濾器，過(guò)濾器與箱底間的距離應(yīng)不小于20mm。吸油管應(yīng)插入液面以下，防止吸油時(shí)吸入空氣，使空氣混入系統(tǒng)；回油管出口有直口、斜口、彎管直口、帶擴(kuò)散器的出口等形式，一般采用45斜口。為防止液面波動(dòng)，可在出口設(shè)擴(kuò)散器或?qū)⒒赜凸懿迦胍好嬉韵拢话憔嚯x油箱底面的距離大于300mm。為了不讓進(jìn)油、回油相互影響，用隔板將其隔開(kāi)，兩管的斜口方向還應(yīng)一致，而不是相對(duì)。頂蓋用于安裝液壓泵、閥組、動(dòng)力裝置、空氣濾清器。泵和動(dòng)力裝置安裝時(shí)底座應(yīng)該與頂蓋分開(kāi)，另外制做。頂蓋與油箱要有好的密封性，防止泄漏的油液直接進(jìn)入油箱而污染油液；清洗孔用于清洗油箱內(nèi)的角落和取出油箱內(nèi)的元件；油面指示用于油箱內(nèi)最高、最低油位；吊

45、鉤方便裝配和搬運(yùn)。 液壓系統(tǒng)安全穩(wěn)定性驗(yàn)算2.6.1 液壓系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算四柱液壓機(jī)執(zhí)行部件有主缸和頂出缸，主缸的進(jìn)、回油管直徑分別為：40mm、25mm；頂出缸的進(jìn)、回油管直徑分別為16mm、16mm。液壓油選用L-HL32液壓油，15時(shí)該油液的運(yùn)動(dòng)粘度,油液密度。1) 主缸各工況時(shí)的壓力損失驗(yàn)算(1) 工進(jìn)時(shí)進(jìn)油路、回油路的壓力損失工進(jìn)時(shí)運(yùn)動(dòng)部件最大速度為0.006m/s，工進(jìn)時(shí)最大流量為28.8L/min，則液壓油在油管中的流速為：管道流動(dòng)雷諾數(shù)為2300，油液在管道內(nèi)流動(dòng)為層流，沿程阻力系數(shù)。進(jìn)油管長(zhǎng)度為8m，沿程壓力損失為：閥的壓力損失；那么進(jìn)油路總的壓力損失為：=+=工進(jìn)時(shí)回油管的

46、最大流量為：回油管中液壓油的流速為：管道流動(dòng)雷諾數(shù)為2300，油液在管道內(nèi)流動(dòng)為層流，沿程阻力系數(shù)。進(jìn)油管長(zhǎng)度為6m，沿程壓力損失為：閥的壓力損失；調(diào)速閥壓力損失；那么回油路總的壓力損失為：=+=泵的出口壓力為：(2) 快進(jìn)、快退時(shí)的壓力損失主缸快進(jìn)時(shí)由于供油不足，泵口的壓力很??；快退時(shí)的負(fù)載為400kN，與工進(jìn)時(shí)的負(fù)載2000kN相比要小，這樣回路中的壓力損失比工進(jìn)時(shí)要小，泵的出口壓力也比工進(jìn)時(shí)小，具體驗(yàn)算過(guò)程從略。2) 頂出缸各工況時(shí)的壓力損失驗(yàn)算(1) 工件頂出時(shí)進(jìn)油路、回油路的壓力損失頂出缸頂出速度為0.02m/s，需要的最大流量為37.8L/min，進(jìn)油管直徑D=16mm，則液壓油在

47、油管中的流速為：管道流動(dòng)雷諾數(shù)為2300，油液在管道內(nèi)流動(dòng)為層流，沿程阻力系數(shù)。進(jìn)油管長(zhǎng)度為6m，沿程壓力損失為：閥的壓力損失；那么進(jìn)油路總的壓力損失為：=+=回油管直徑D=16mm，工進(jìn)時(shí)回油管的最大流量為：回油管中液壓油的流速為：管道流動(dòng)雷諾數(shù)為2300，油液在管道內(nèi)流動(dòng)為層流，沿程阻力系數(shù)。進(jìn)油管長(zhǎng)度為5m，沿程壓力損失為：閥的壓力損失；調(diào)速閥壓力損失；那么回油路總的壓力損失為：=+=泵的出口壓力為：(2) 快進(jìn)、快退時(shí)的壓力損失頂出缸回程時(shí)只有摩擦負(fù)載存在，比頂出負(fù)載350kN要小，因此回程時(shí)液壓泵口的壓力比頂出時(shí)要小，具體驗(yàn)算過(guò)程從略。通過(guò)對(duì)主缸、頂出缸各工況的壓力損失驗(yàn)算可知，液壓

48、系統(tǒng)的油路結(jié)構(gòu)及元件參數(shù)選擇滿足要求。 液壓系統(tǒng)溫升驗(yàn)算對(duì)液壓壓力機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)溫升驗(yàn)算，只要驗(yàn)算發(fā)熱量最大的那個(gè)工況就可行。液壓缸各工況輸入功率前面計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率時(shí)已經(jīng)計(jì)算出，現(xiàn)在只要計(jì)算液壓缸各工況的輸出功率。主缸工進(jìn)時(shí)輸入、輸出功率分別為：=17.5kw =Fv=2000kN工進(jìn)時(shí)系統(tǒng)發(fā)熱功率=-主缸快退時(shí)輸入、輸出功率分別為：=Fv=400kN快退時(shí)系統(tǒng)發(fā)熱功率=-頂出缸的工況壓力比主缸小，系統(tǒng)的溫升功率不會(huì)超過(guò)主缸的溫升功率，這里就不對(duì)頂出缸溫升功率進(jìn)行具體計(jì)算了。通過(guò)計(jì)算可知，主缸的最大發(fā)熱功率為5.5kw。系統(tǒng)溫升計(jì)算公式如下： (2.18)式中：系統(tǒng)溫升；發(fā)熱功率；油箱散熱面積；油

49、箱散熱系數(shù)。自然冷卻通風(fēng)很差時(shí)，=(89)；自然冷卻通風(fēng)良好時(shí)，=(1517.5)；有專用冷卻器時(shí)，=(110170)。液壓機(jī)散熱條件一般，取散熱系數(shù)=10。油箱的散熱面積A的計(jì)算公式為： (2.19)即：將=5.5kw ；=10代入公式(2.18),求系統(tǒng)溫升，即：查資料可知，允許的最高油溫T，對(duì)于一般機(jī)床T=5570 ；對(duì)于工程機(jī)械T=6580。通過(guò)溫升驗(yàn)算可知，系統(tǒng)溫升在許可油溫范圍內(nèi)，滿足要求。3200T液壓機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 電氣控制概述液壓壓力機(jī)的電氣控制系統(tǒng)通常采用繼電器控制、PLC控制、工業(yè)計(jì)算機(jī)控制等方式。繼電器控制和PLC控制是目前用的最多的控制方式。繼電器控制系統(tǒng)主要由

50、繼電器、接觸器、按鈕、形成開(kāi)關(guān)等元件組成。繼電器控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，價(jià)格低廉，抗干擾能力強(qiáng)，但固定的接線方式，使繼電器控制的通用性和靈活性差；PLC控制系統(tǒng)主要由CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口、編程器等元件組成。PLC控制具有編程簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，通用性強(qiáng)，體積小，設(shè)計(jì)調(diào)試期短，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，價(jià)格比繼電器控制系統(tǒng)貴。3.2 液壓機(jī)電氣控制方案設(shè)計(jì)3.2.1 液壓機(jī)電氣控制方式選擇液壓機(jī)工況少，各工況動(dòng)作不復(fù)雜，執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)都是簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng)。綜合分析，繼電器控制系統(tǒng)完全可以實(shí)現(xiàn)液壓機(jī)各工況動(dòng)作的完成，液壓機(jī)電氣控制選用繼電器控制。3.2.2 電氣控制要求與總體控制方案1) 電氣控

51、制系統(tǒng)擬達(dá)到的控制要求 (1) 能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)、半自動(dòng)控制；(2) 能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)速度的換接控制；(3) 系統(tǒng)過(guò)載時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)過(guò)載保護(hù)；(4) 為隨時(shí)了解系統(tǒng)所處的工作狀態(tài)，設(shè)置工況指示燈；(5) 系統(tǒng)穩(wěn)定性好，能夠保證液壓機(jī)安全正常的工作。2) 電氣系統(tǒng)總體控制方案液壓泵由電機(jī)拖動(dòng)；快進(jìn)、工進(jìn)之間速度的換接通過(guò)行程開(kāi)關(guān)控制；工進(jìn)保壓時(shí)間通過(guò)時(shí)間繼電器控制；滑塊的安全行程范圍由行程開(kāi)關(guān)限制；通過(guò)電磁換向閥控制每個(gè)工況的動(dòng)作的開(kāi)始；電磁換向閥的接通通過(guò)按鈕或壓力信號(hào)控制；液壓機(jī)啟動(dòng)、停止通過(guò)按鈕控制。3.3 液壓機(jī)電氣控制電路設(shè)計(jì)3.3.1 液壓機(jī)主電路設(shè)計(jì)液壓機(jī)拖動(dòng)電機(jī)容量小，主電路的啟動(dòng)方式采用直

52、接啟動(dòng)。QS為電源開(kāi)關(guān)，熔斷器FU1對(duì)主電路起短路保護(hù)作用，熔斷器FU2對(duì)控制電路起短路保護(hù)作用。熱繼電器FR起過(guò)載保護(hù)作用。按下啟動(dòng)按鈕SB2后，線圈KM得電，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，液壓機(jī)開(kāi)始工作。主電路如圖3.1所示。圖3.1 液壓機(jī)主電路圖3.3.2 液壓機(jī)控制電路設(shè)計(jì)控制電路主要控制主缸的快進(jìn)、工進(jìn)、保壓、回程和頂出缸的頂出、退回。其中速度換接通過(guò)行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制，保壓由壓力繼電器控制，保壓時(shí)間由時(shí)間繼電器控制，頂出缸的啟動(dòng)、退回由手動(dòng)按鈕控制。為方便觀察液壓機(jī)處于那個(gè)工況，設(shè)置信號(hào)指示燈。為了預(yù)防突發(fā)事件的發(fā)生，應(yīng)設(shè)置急停按鈕。控制電路如圖3.2所示。圖3.2 液壓機(jī)控制電路圖1) 主缸快進(jìn)將開(kāi)關(guān)置于自動(dòng)檔，按下SB2，交流接觸器KM得電，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。中間繼電器KA1相繼得電，電磁閥1Y、3Y、6Y得電。此時(shí)液壓