200t液压机液压系统设计_毕业设计(编辑修改稿)

200t液压机液压系统设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

发展趋势不相适应。 在国内外液压机产品中，按照控制系统，液压机可分为三种类型：一种是以继电器为主控元件的 传统型液压机；一种是采用可编程控制器控制的液压机；第三种是应用高级微处理器（或工业控制计算机）的高性能液压机。 三种类型功能各有差异，应用范围也不尽相同。 但总的发展趋势是高速化、智能化。 发展趋势 (1) 高速化，高效化，低能耗。 提高液压机的工作效率，降低生产成本。 (2) 机电一体化。 充分合理利用机械和电子方面的先进技术促进整个液压系统的完绪 论 5 善。 (3) 自动化、智能化。 微电子技术的高速发展为液压机的自动化和智能化提供了充分的条件。 自动化不仅仅体现在加工，还体现在能够实现对系统的自动诊断和调整，具有故 障与处理功能。 (4) 液压元件集成化，标准化。 集成的液压系统建设了管路连接，有效地防止泄漏和污染。 标准化的元件为机器的维修带来方便。 科学技术迅猛发展的今天，液压传动技术随之有了比较完善、成熟的理论基础。 目前液压传动技术正向着高压、高速、大功率、高效、低噪音、经久耐用、高度集成化的方向发展。 液压传动优越性 (1) 液压元件布局灵活； (2) 液压传动操作控制方便，可实现无级调速； (3) 液压传动容易实现直线传动，可以进行自动过载保护； (4) 液压传动采 用电液控制相结合的控制方式，可实现自动化控制，还可实现远程控制； (5) 液压系统中液压元件的磨损比机械传动小很多，液压油除了作为传动介质外还起到了润滑的作用，延长了液压系统中液压元件的使用寿命。 2 液压机液压系统设计 6 2 200T 液压机液压系统设计 液压系统设计要求 液压机负载确定 液压机的最大工作负载为 2020KN，工进时液体最大压力为 25Mpa。 液压机主机工艺过程分析 压制工件时主机的工艺过程：按下启动按钮后，主缸上腔进油，横梁滑块在自重作用下快速下行，此时会出现供油不足的情况 ，补油箱对上缸进行补油。 触击快进转为工进的行程开关后，横梁滑块工进，并对工件逐渐加压。 工件压制完成后进入保压阶段，让产品稳定成型。 保压结束后，转为主缸下腔进油，滑块快速回程，直到原位后停止。 横梁滑块停止运动后，顶出缸下腔进油，将工件顶出，工件顶出后，顶出缸上腔进油，快速退回。 液压系统设计参数 最大负载： 2020KN； 工进时系统最大压力： 25MPa 主缸回程力： 400KN； 顶出缸顶出力： 350KN 主缸滑块快进速度： ； 主缸最大工进 速度： 主缸回程速度： ； 顶出缸顶出速度： 顶出缸回程速度： 液压系统设计 液压机主缸工况分析 1) 主缸速度循环图 根据液压机系统设计参数中 主缸滑块行程为 700mm，可以得到主缸的速度循环图如下： 2 液压机液压系统设计 7 图 主缸速度循环图 2) 主缸负载分析 液压机启动时，主缸上腔充油主缸快速下行，惯性负载随之产生。 此外，还存在静摩擦力、动摩擦力负载。 由于滑块不是正 压在导柱上，不会产生正压力，因而滑块在运动过程中所产生的摩擦力会远远小于工作负载，计算最大负载时可以忽略不计。 液压机的最大负载为工进时的工作负载。 通过各工 况 的负载分析，液压机主缸所受外负载包括工作负载、惯性负载、摩擦阻力负载，即： F = Fw + Ff + Fa ( ) 式中： F — 液压缸所受外负载； Fw — 工作负载； Ff — 滑块与导柱、活塞与缸筒之间的摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力负载，启动后为动摩 擦力负载； Fa — 运动执行部件速度变化时的惯性负载。 (1) 惯性负载 Fa 计算 计算公式： Fa = tvgG  ( ) 式中： 2 液压机液压系统设计 8 G — 运动部件重量； g — 重力加速度 ； v — t 时间内的速度变化量； t — 加速或减速时间，一般情况取 t =～。 查阅相同型号的四柱液压机资料，初步估算横梁滑块的重量为 30KN。 由液压机所给设计参数可及： v =，取 t =，代入公式。 即： Fa = s smsm N /2  = 4898N (2) 摩擦负载 Ff 计算 滑块启动时产生静摩 擦负载，启动过后产生动摩擦负载。 通过所有作用在主缸上的负载可以看出，工作负载远大于其它形式的负载。 由于滑块与导柱、活塞与缸体之间的摩擦力不是很大，因而在计算主缸最大负载时摩擦负载先忽略不计。 (3) 主缸负载 F 计算 将上述参数 Fa = 4898N 、 Fw = 2020000N 代入公式 中。 即： F = 2020000 + 4898 = 2020898N 3) 主缸负载循环图 (1) 主缸工作循环各阶段外负载如表 表 主缸工作循环负载 工 作 循 环 外 负 载 启 动 F = f 静 + Fa ≈ 25KN 横梁滑块快速下行 F = f 动 忽略不计 工 进 F = f 动 + Fw ≈ 2020KN 快速回程 F = f 回 + F 背 ≈ 400 KN 注：“ f静 ”表示启动时的静摩擦力，“ f动 ”表示启动后的动摩擦力。 (2) 主缸各阶段负载循环如图 2 液压机液压系统设计 9 图 主缸负载循环图 液压机顶出缸工况分析 1) 顶出缸速度循环图 根据液压机系统设计参数和表 行程为 250mm，得到顶出缸的速度循环 图如下： 图 顶出缸速度循环图 2 液压机液压系统设计 10 2) 顶出缸负载分析 主缸回程停止后，顶出缸下腔进油，活塞上行，这时会产生惯性、静摩擦力、动摩擦力等负载。 由于顶出缸工作时的压力远小于主缸的工况压力，而且质量也比主缸滑块小很多，惯性负载很小，计算时可以忽略不计；同理摩擦负载与顶出力相比也很小，也可不计；工件顶出时的工作负载比较大，计算顶出缸的最大工作负载时可以近似等于顶出力。 将参数代入公式 计算顶出缸的最大负载。 即： F = Fw = 350000N 式中： Fw — 顶出力； 3) 顶出缸负载循环图 (1) 顶出缸工作循环各阶段外负载如表 表 顶出缸工作循环负载 工 作 循 环 外 负 载 启 动 F = F 静 + Fa 忽略不计 顶出缸顶出 F = = f 动 + Fw ≈ 1750 KN 快速退回 F = f 动 + F 背 ≈ 8 KN 注：“ f静 ”表示启动时的静摩擦力，“ f动 ”表示启动后的动摩擦力。 (2) 顶出缸各阶段负载循环如图 图 顶出缸负载循环图 2 液压机液压系统设计 11 液压系统原理图拟定 液压系统供油方式及调速回路选择 液压机工进时负载大，运动速度慢，快进、快退时的负载相对于工进时要小很多，但是速度却比工进时要快。 为了提高液压机的工作效率，可以采用双泵或变量泵供油的方式。 综合考虑，液压机采用变量泵供油，基本油路如图 所示。 由于液压机工况时的负载压力会逐步增大，为了使液压机处于安全的工作状态，调速回路采用恒功率变量泵调速回路。 当负载压力增大时，泵的排量会自动跟着减小，保持压力与流量的乘积恒为常数，即：功率恒定，如图 所 示。 图 液压机基本回路图 1液压缸 2油箱 3过滤器 4变量泵 5三位四通电磁换向阀 2 液压机液压系统设计 12 图 恒功率曲线图 液压系统速度换接方式的选择 液压机加工零件的过程包括主缸的快进、工进、快退和顶出缸的顶出、快速回程。 采用什么样的方式进行速度的安全、准确换接是液压机稳定工作的基础。 为了达到控制要求，液压系统的速度换接通过行程开关控制。 这种速 度换接方式具有平稳、可靠、结构简单、行程调节方便等特点，安装也很容易。 液压 控制系统 原理图 液压系统采用插装集成控制系统，该控制系统具有密封性好、流通能力大、压力损失小、易于集成等优点。 液压机系统控制原理如图 所示。 2 液压机液压系统设计 13 1 1 11先导溢流阀 1S、 2S、 3S行程开关 7缓冲阀 14单向阀 1 1 1 1 1 20电磁换向阀 21补油邮箱 22充液阀 2 24液压缸 25压力表 F F F F F F F F F F10插装阀 26变量泵 27过滤器 2 2 31梭阀 图 液压机插装阀控制系统原理图 液压系统控制过程分析 整个液压控制系统包括五个插装阀集成块，插装阀工作原理分析如下： F F2 组成进油调压回路，其中 F1 为单向阀，用于防止系统中液压油倒流回泵，F2 的先导溢流阀 2用于调整系统的压力，先导溢流阀 1用于限制系统的最高压力，缓冲阀 3 与电磁换向 4 用于液压泵卸载和升压缓冲； F F4 组成主缸 23油液三通回路，先导溢流阀 6 是用于保证主缸的安全阀，缓冲阀 7与电磁换向阀 8 用于主缸上腔卸压缓冲； 2 液压机液压系统设计 14 F F6 组成主缸下腔油液三通回路，先导溢流阀 11 用于调整主缸下腔的平衡压力，先导溢流阀 10为主缸下腔安全阀； F F8 组成顶出缸上腔油液三通回路，先导溢流阀 15 为顶出缸上腔安全阀，单向阀 14 用于顶出缸作液压垫，活塞浮动时上腔补油； F F10 组成顶出缸下腔油液三通回路，先导溢流阀 18 为顶出缸下腔安全阀。 除此之外，进油主阀 F F F F9的控制油路上都有一个压力选择梭阀，用于保证锥阀关闭可靠，防止反压开启。 液压机执行部件动作过程分析 液压机主缸、顶出缸工作循环过程分析如下： 1) 主缸 (1) 启动 —— 按下启动按钮，所有电磁铁处于失电状态，三位四通电磁阀 4阀芯处于中位。 插装阀 F2控制腔经阀 阀 4 与油箱接通，主阀开启。 液压泵输出的油液经阀 F2 流回油箱，泵空载启动。 (2) 主缸滑块快速下行 —— 电磁铁 1Y、 3Y、 6Y 得电，这时插装阀 F2 关闭， F F6开启，泵向系统供油 ，输出油液经阀 F F3 进入主缸上腔。 主缸下腔油液经阀 F6快速流回油箱。 滑块在自重作用下快速下行，这时会因为下行速度太快，泵的输出流量来不及填充上腔而在上腔形成负压。 充液阀 21打开，上部油箱对上腔进行补油，滑块的快速下行。 (3) 滑块减速下行 —— 当滑块行至一定位置触动行程开关 2S 后，电磁铁 6Y 失电，7Y 得电，插装阀 F6 控制腔先导溢流阀 11 接通，阀 F6 在阀 11的调定压力下溢流，主缸下腔会产生一定的背压。 主缸上腔的压力这时会相应升高，充液阀 21关闭。 主缸上腔进油仅为泵的输出流量，滑块减速下行。 (4) 工进 —— 当滑块减速行进一段距离后接近工件，主缸上腔的压力由压制负载决定，主缸上腔的压力会不断升高，变量泵输出流量会相应自动减少。 当主缸上腔的压力达到先导溢流阀 2的调定压力时，泵的输出流量全部经阀 F2 溢流，此时滑块停止运动。 (5) 保压 —— 当主缸上腔的压力达到所需要求的工作压力后，电接点压力表发出电信号，电磁铁 1Y 、 3Y、 7Y全部失电，阀 F F6 关闭。 主缸上腔闭锁，实现保压，同时阀 F2 开启，泵卸载。 (6) 主缸上腔泄压 —— 主缸上腔此时的压力已经很高，保压一段时间后，时间继电器 发出电信号，电磁铁 4Y 得电，阀 F4 控制腔通过缓冲阀 7及电磁换向阀 8 与油箱接通，2 液压机液压系统设计 15 由于缓冲阀 7的作用，阀 F4缓慢开启，主缸上腔实现无冲击泄压，保证设备处于安全工作状态。 (7) 主缸回程 —— 当主缸上腔的压力降到一安全值后，电接点压力表发出电信号，电磁铁 2Y、 5Y、 4Y、 12Y 得电，插装阀 F2关闭，阀 F F5 开启，充液阀 21开启，压力油经阀 F F5 进入主缸下腔，主缸上腔油液经充液阀 21 和阀 F4分别流回上部油箱和主油箱，主缸完成回程。 (8) 主缸停止 —— 当主缸回程到达上端点，触击行程开关 1S， 全部电磁铁失电，阀 F2 开启，泵卸载。 阀 F5将主缸下腔封闭，上滑块停止运动。 2) 顶出缸 (1) 工件顶出 —— 当主缸回程停止运动后，按下顶出按钮，电磁铁 2Y、 9Y、 10Y 得电，插装阀 F F9开启，液压油经阀 F F9 进入顶出缸下腔，。