液压传动
设计说明书
设计题目 压力机液压系统设计
机电工程学院 班
设 计 者
2010 年 X 月 X 日
液压传动务书
1 液压系统途（包括工作环境工作条件）参数：
单缸压力机液压系统工作循环：低压行→高压行→保压→低压回程→限停止动化程度半动液压缸垂直安装
压制力：20×106N回程力：4×104N低压行速度：25mms高压行速度：1mms低压回程速度：25mms工作行程：300mm液压缸机械效率09
2 执行元件类型：液压缸
3 液压系统名称：压力机液压系统
设 计 容
1 拟订液压系统原理图
2 选择系统选液压元件辅件
3 设计液压缸
4 验算液压系统性
5 编写述1234计算说明书
压力机液压系统设计
1 压力机功
图11 液压机外形图
1－充液筒2－横梁3－液压缸4－滑块5－立柱6－滑块7－液压缸8－电气操箱9－动力机构
液压机种利液体静压力加工金属塑料橡胶木材粉末等制品机械常压制工艺压制成形工艺：锻压压冷挤校直弯曲翻边薄板拉深粉末冶金压装等等
液压机种型号规格压制力十吨万吨乳化液作介质液压机称作水压机产生压制力重型机械厂造船厂等石油型液压油做介质液压机称作油压机产生压制力较水压机许工业部门广泛应
液压机立式中四柱式液压机结构布局典型应广泛图11示液压机外形图充液筒横梁2液压缸3滑块4立柱5滑块6液压缸7等零部件组成种液压机4立柱4立柱间安置两液压缸37液压缸驱动滑块4液压缸驱动滑块6满足数压制工艺求滑块应实现快速行→慢速加压→保压延时→快速返回→原位停止动工作循环滑块应实现顶出→停留→退回→原位停止工作循环滑块运动次进行时动作
2 压力机液压系统设计求
设计台压制柴油机曲轴轴瓦液压机液压系统
轴瓦毛坯：长×宽×厚 365 mm×92 mm×75 mm钢板材料08Al涂轴承合金压制成径Φ220 mm半圆形轴瓦
液压机压头运动液压缸驱动顶出液压缸顶出工件工作循环：缸快速空程行®慢速压®快速回程®静止®顶出缸顶出®顶出缸回程
液压机结构形式四柱单缸液压机
3 压力机液压系统工况
液压机技术参数：
（1）液压缸
（a）负载
压制力：压制时工作负载区分两阶段第阶段负载力缓慢线性增加达压制力10左右升规律似线性行程90 mm（压制总行程110 mm）第二阶段负载力迅速线性增加压制力18×105 N行程20 mm
回程力（压头离开工件时力）：般压液压机压制力回程力5～10压力机取5回程力Fh 36×105 N
移动件（包括活塞活动横梁模）质量＝3058 kg（实际压力机液压系统设计前应该已完成压力机结构设计里假设已设计完成压力机机械结构移动件质量已）
（b）行程速度
快速空程行：行程Sl 200 mm速度v1＝60 mms
工作压：行程S2 110 mm速度v2＝6 mms
快速回程：行程S3 310 mm速度v3＝53 mms
（2）顶出液压缸
（a）负载：顶出力（顶出开始阶段）Fd＝36×105 N回程力Fdh 2×105 N
（b）行程速度行程L4 120 mm顶出行程速度v4＝55 mms回程速度v5＝120 mms
液压缸采V型密封圈机械效率ηcm＝091压头起动制动时间：02 s
设计求机属中型柱式液压机较广泛通性进行例述压制工作外进行孔弯曲较正压装压成型等工作该机性求：
（a）适应批量生产需应具较高生产率求机较高空程回程速度
（b）液压缸外顶出缸顶出缸顶出工件外工艺程中应缸顶出缸应时动作防出现该动作事
（c）降低液压泵容量缸空程行快速行程方式采重快速行机设高位充液筒（高位油箱）移动件快速空程行时缸部形成负压充液筒中油液吸入缸补充液压泵流量足
（d）缸顶出缸压力够调节压力方便进行测量
（e）进行保压压制
（f）缸回程时应顶泄压措施消减换卸压时液压击
（g）系统应适安全保护措施
4 确定压力机液压缸参数
（1）初选液压缸工作压力
（a）缸负载分析绘制负载图速度图
液压机液压缸压头垂直放置重量较防止重滑系统中设衡回路压头运动作负载分析时压头重产生作力计入外简化问题压头导轨摩擦力计
惯性力快速降时起动
Faz m 3058× 917 N
快速回程时起动制动
Fas m 3058× 810 N
压制力：初压阶段零升F1 18×106 N×010 18×105 N
终压阶段升F2 18×106 N
循环中阶段负载见表11负载图见图12a
表11 缸负载计算
工作阶段
负载力FL（N）
液压缸推力
（N）
液压缸工作压力（Pa）
（回程时）
快速行
起动
FL Fa 917
1008
12533
等速
FL 0
0
0
压制
初压
FL 18×105
198×105
246×106
终压
FL 18×106
198×106
246×106
快速回程
起动
FL F回 36×105
396×105
21×106
等速
FL mg 30000
32967
175×106
制动
FL mg Fa 30000810 29190
32077
17×106
注：表11中液压缸工作压力计算利续液压缸结构尺寸
运动分析：根定条件空载快速降行程200 mm速度60 mms压制行程110 mm开始90 mm等速运动速度6 mms20 mm速度均匀减零回程53 mms速度升利数绘制出速度图见图12b
a 压力机液压系统负载图 b 压力机液压缸运动速度图
图12 液压机液压缸负载速度图
（2）确定液压缸结构参数
根关资料液压机压力范围20~30 MPa现标准液压泵液压阀高工作压力32 MPa选压力系统工作压力液压元件工作性会够稳定密封装置求较高泄漏较参考系列中现已生产规格类液压机（63100200300吨液压机）采工作压力机选工作压力25×106Pa液压缸径D活塞杆直径d根总负载选取工作压力确定
（a）缸径D
D 0317m 317 mm
标准取D 320mm
（b）缸杆腔效工作面积A1
A1D2 ×032200804m2804 cm2
（c）缸活塞杆直径d
d 0287 m287 mm
标准值取d 280 mm
Dd＝320–280＝40 mm＞允许值125 mm
（关资料（D–d）允许值时液压缸会处单锁状态）
（4）缸杆腔效工作面积A2
A2 （D2–d2） ×（0322–0282） 001885 m2 1885 cm2
（d）缸工作压力
活塞快速行起动时 p1 12533 Pa
初压阶段末 p1 246×106 Pa
终压阶段末 p1 246×106 Pa
活塞回程起动时 p2 21×106 Pa
活塞等速运动时 p2 175×106 Pa
回程制动时 p2 17×106 Pa
（e）液压缸缸筒长度
液压缸缸筒长度活塞行程活塞长度活塞杆导套长度活塞杆密封长度特殊求长度确定中活塞长度 B（06~10）D导套长度A（06~15）d减少加工难度般液压缸缸筒长度应径20～30倍
（3）计算液压缸工作压力流量功率
（a）缸流量
快速行时q1 A1v1 804×6 4824cm3s 2894 Lmin
工作行程时q2 A2v2 804×06 482cm3s 289 Lmin
快速回程时q3 A3v3 1835×53 999cm3s 599 Lmin
（b）缸功率计算
快速行时（起动）：P1 p1q1 12533×4824×106 6046 W
工作行程初压阶段末：P2 p2q2 246×106×482×106 1186 W
终压阶段：程中压力流量变化情况较复杂压力p20 mm行程246 MPa增加246 MPa变化规律
p 246+S 246+111S（MPa）
式中S——行程（mm）压头开始进入终压阶段算起
流量q20 mm482 cm3s降零变化规律q 482（1－）（cm3s）
功率P pq 482×（246+111S）×（1－）
求极值 0S 89（mm）时功率P
Pmax 482×（246+111×89）×（1－） 33008 W 33 kW
快速回程时等速阶段P pq 175×106×999×106 1748 kW
起动阶段：程中压力流量变化情况较复杂设启动时间02秒作等加速运动起动阶段活塞行程
S 05vt 05×53×02 53mm
段行程中压力流量均线性变化压力p21 MPa降175 MPa变化规律
p 21–S 21–36S（MPa）
式中 S——行程（mm）压头开始回程时算起流量q零增999 cm3s变化规律
q S 188S（cm3s）
功率P pq 188S（21–36S）
求极值 0S 29（mm）时功率P
Pmax 188×29×（21–36×29） 5755 W 576 kW
数画出液压缸工况图（压力循环图流量循环图功率循环图）见图13
（c）顶出缸径Dd
Dd 1419 m 142 mm
标准取Dd 150 mm
a 压力循环图 b 流量循环图 c 功率循环图
图13 液压缸工况图
（d）顶出缸杆腔效工作面积A1d
A1d Dd 2 ×0152 00177m2 177 cm2
（e）顶出缸活塞杆直径dd
dd 01063 m 106 mm
标准取dd 110 mm
（f）顶出缸杆腔效工作面积A2d
A2 d （D d 2–d d 2） ×（0152–0112） 000817m2 817cm2
（g）顶出缸流量
顶出行程q4 A1 dv4 177×55 9735 cm3s 584 Lmin
回程q5 A2 dv5 817×12 980 cm3s 588 Lmin
顶出缸顶出行程中负载变动顶出开始压头离工件较（负载Fd）快减顶出行程中速度变化顶出开始时速度零逐渐增加v4原功率计算较复杂外顶出缸消耗功率液压机液压系统中占例处作计算
5 拟订压力机液压系统原理图
（1）确定液压系统方案
液压机液压系统特点行程中压力变化行程中阶段保证达规定压力系统设计中首先考虑
确定液压机液压系统方案时重点考虑列问题：
（a）快速行程方式
液压机液压缸尺寸较快速行时速度较工况图出时需流量较（2894 Lmin）样流量油液果液压泵供泵容量会液压机常采快速行程方式许种机采重快速行方式压机运动部件运动方快速行程中垂直利运动部件重量快速行压力机部设计充液筒（高位油箱）运动部件快速行时高压泵流量补充液压缸容积增加时会形成负压腔足油通充液阀充液筒吸取高压泵流量供慢速压制回程方法优点需辅助泵源结构简单缺点行速度易控制吸油充分升压速度缓慢改进方法充液阀通油断面量加外腔排油路串联单节流阀利节流造成背压限制重行速度提高升压速度例液压机属型压机行速度控制问题型压机突出例采回路见图14
图14 液压系统回路图
缸实现重快速行程时换阀4切换右边位置工作（行位置）时电磁换阀5断电控制油路K液控单阀3开液压缸腔通阀3快速排油腔充液筒液压泵油液实行滑块快速空程行
（b）减速方式
液压机运动部件行行程中快接制件时应该快速变换较慢压制速度减速方式压力序控制行程控制两种方式压力序控制利运动部件接触制件负荷增加系统压力升高定值时动变换速度某工艺程求运动部件接触制件前必须减速例压制轴瓦工艺求时适合选行程减速方式系统拟选机动控制伺服变量轴柱塞泵（CCY型）作动力源液压泵输出流量行程挡块控制快速行时液压泵全流量供油转换成工作行程（压制）时行程挡块液压泵流量减20 mm挡块液压泵流量减零液压缸工作行程结束反时行程挡块液压泵流里恢复全流量液压泵流量相配合（协调）液压系统中转换工作行程时电气挡块碰行程关发信号电磁换阀5电磁铁3YA电控制油路K通液控单阀8阀8关闭时单序阀2允许滑块等重行泵液压缸腔供油强制行速度减慢（见图14）
（c）压制速度调整
制件压制工艺般提出定压制速度求解决问题方例压力补偿变量泵实现定规律变化压制速度求例中采机动伺服变量泵利行程挡块（块挡形状）液压泵定规模变化达规定压制速度
（d）压制压力保压
压制行程中阶段系统压力决定负载保证安全应该限制液压系统高压力系统拟变量泵压油口油路间联溢流阀作安全阀
时压制工艺求液压缸压制行程结束保压定时间保压方法停液压泵保压开液压泵保压两种系统根压机具体情况拟采开液压泵保压法量消耗较前种系统较简单
（e）泄压换方法
液压机压制行程完毕进入保压状态液压缸腔压力高时机弹性变形油液受压缩储存相量工作行程结束反行程开始前液压缸腔泄压（控制泄压速度）必须考虑问题实践已证明泄压快引起剧烈击振动惊声音甚会液压击元件损坏问题型液压机中愈加重
种泄压方法原理活塞回程前液压缸腔油压尚未升高时先腔高压油接通油箱定速度腔高压逐步降低例采带阻尼状电液动换阀该阀中位机H型控制换速度延长换时间腔高压降低定值腔接通压力油（见图15）法简单适合型压机
（f）缸顶出缸互锁控制回路
保障顶出缸安全缸动作时必须保证顶出缸活塞行位置例采两换阀适串联方法实现两缸互锁控制（见图15）图15中见阀6处右位工作时顶出缸活塞行状态时压力油会通入换阀4缸动作阀6处左位工作顶出缸行状态时压力低回油通阀4缸动作
液压系统电磁铁动作见表12液压元件规格明细表见表13
12 电磁铁动作循环表
元件
动作
1YA
2YA
3YA
4YA
5YA
缸快速行
–
+
+
–
+
缸慢速压
–
+
–
– –
+
缸泄压
–
+
–
–
缸回程
–
+
–
+
–
顶出缸顶出
+
–
–
+
–
顶出缸回程
–
+
–
+
–
原位卸荷
–
–
–
–
–
表13 液压元件明细表
序 号
名 称
型 号
1
液控单阀
SV30P30B
2
单序阀（衡阀）
DZ10DP140BY
3
液控单阀
SV20P30B
4
电液换阀
WEH25H20B106AET
5
电磁换阀
3WE4A10B
6
电液换阀
WEH25G20B106AET
7
序阀
DZ10DP140B210M
8
溢流阀（安全阀）
DBDH20P10B
9
轴柱塞泵
63CCY141B
10
液压缸
行设计
11
顶出液压缸
行设计
12
压力表
Y100
13
压力表开关
KFL820E
（2）拟定液压系统原理图
分析基础拟定液压系统原理图图15示
图15 液压机液压系统原理图
系统工作程：
液压泵起动电液换阀46处中位液压泵输出油液背压阀7阀6中位低压卸荷时缸处端位置顶出缸端位置电磁铁2YA电换阀6右位工作时5YA电换阀4右位工作液压泵输出压力油进入缸腔时3YA电控制油路阀5通液控单阀3阀3开缸腔油阀3快排入油箱缸重作实现快速空程行活塞快速行时液压泵进入缸腔流量足腔形成负压充液筒中油液充液阀（液控单阀）1吸入缸
电气挡块碰行程开关时3YA失电控制油路断开阀3关闭时单序阀（衡阀）2缸腔形成背压移动件重相衡重快速行结束时行程挡块液压泵流量减缸进入慢速压行程行程中行程挡块控制液压泵流量适应压制速度求压力表刻度指示达压制行程终点
行程程结束手动钮控制5YA失电4YA电换阀4换阀2带阻尼器换时间控制阀4中位机H型阀处中位时缸腔高压油泄压然阀4换左位时压力油阀2单阀进入缸腔腔进油路中油液具定压力控制油路阀1开缸腔油液部分回充液筒部分阀4排回油箱时缸实现快速回程充液筒油液充满溢出油液油引油箱
回程结束阀4换中位缸静止动
1YA电2YA失电阀6换左位压力油进入顶出缸腔顶出缸顶出制件然1YA失电2YA电阀6换右位顶出缸回程回程结束2 YA失电阀6换中位工作循环完成系统回原始状态
6 选择液压元件
（1）液压系统计算选择液压元件
（a）选择液压泵确定电动机功率
① 液压泵高工作压力液压缸慢速压行程终时工作压力
pp 246 MPa
行程终时流量q＝0路阀均产生压力损失时液压缸排油腔背压已运动部件重相衡背压影响计
② 液压泵流量
qp≥K（∑q）max
泄漏系数K 11~13处取K 11工况图（图13）知快速降行程中q（q 28941 Lmin）时已采充液筒充液方法补充流量数值计算回程时流量计算
qmax q3 599 Lmin
qp 11q3 11×599 659 Lmin
③ 根已算出qPpP选轴杜塞泵型号规格63CCY141B额定压力32 MPa满足25~60％压力储备求排量63m Lr电动机步转速1500 rmin额定流量：q qn 945 Lmin额定流量计算出qP满足流量求泵容积效率ηv 092
④ 电动机功率 驱动泵电动机功率工作循环中功率确定工况分析知功率576 kW取泵总效率η泵 085
P 678 kW
选功率75 kW额定转速1440 rmin电动机电动机型号：Y132m4（Y系列三相异步电动机）
（2）选择液压控制阀
阀2467通流量均等qP阀1允许通流量qq q1–qP＝2894–659＝2235 Lmin阀3允许通流量
q q1 2894 679 Lmin
阀8安全阀通流量等qP
阀工作压力均取p＝32 MPa
系统选液压元件见表14
表14 液压机液压元件型号规格明细表
序号
元件名称
型 号
规 格
1
液控单阀
SV30P30B
华德：315MPa30通径流量400Lmin
2
单序阀
（衡阀）
DZ10DP140BY
华德：10通径流量80Lmin
控制压力（25~210）×105Pa
3
液控单阀
SV20P30B
华德：315MPa20通径流量400Lmin
4
电液换阀
WEH25H20B106AET
华德：28MPa25通径流量1100Lmin
5
电磁换阀
3WE4A10B
华德：21MPa4通径流量25Lmin
6
电液换阀
WEH25G20B106AET
华德：28MPa25通径流量1100Lmin
7
序阀
DZ10DP140B210M
华德：10通径流量80Lmin
控制压力（25~210）×105Pa
8
溢流阀
（安全阀）
DBDH20P10B
华德：20通径流量250Lmin
调压范围（25~40）MPa
9
轴柱塞泵
63CCY141B
32MPa排量63mLr1500rmin
10
液压缸
行设计
11
顶出液压缸
行设计
12
压力表
Y100
（0~400）×105Pa
13
压力表开关
KFL820E
（3）选择辅助元件
（a）确定油箱容量
资料中高压系统（p>63 MPa）油箱容量
V （6~12）qP
例取V 8×qP 8×945 756 L（qP液压泵额定流量）
取油箱容量800 L
充油筒容量V1 （2–3）Vg 3×25 75（L）
式中 Vg——液压缸工作容积
例中Vg A1Smax 804×31 24924cm3 ≈ 25（L）
（b）油计算选择
参考元件接口尺寸选油径d 20mm
计算法确定：液压泵液压缸腔腔油
d 取v 4msq 659 Lmin
d 187 cm选d 20 mm
参考元件接口尺寸选规格相
充液筒液压缸油应稍加参考阀1接口尺寸确定
选d 32 mm油油壁厚：δ≥
选钢：[σ] ≈ 8325MPa取n 4 σb 333MPa（10＃钢）
σ 384 mm取σ 4 mm
（4）选择液压油
系统高压系统油液泄漏矛盾减少泄漏应选择粘度较油系统选68号抗磨液压油
7 液压系统性验算
（1）油路压力计算
系统容积调速系统运动阶段压力负载决定系统开始设计时已说明运动部件导轨摩擦重影响均忽略计（实际计算产生影响）考虑仅仅阀路压力损失系统压力求工作行程终时达压力值时速度已接零阀门路损失接零例详细计算压力损失值
（2）确定安全阀衡阀序阀调整压力
安全阀调整压力ps 11p泵 11×25×106 275 MPa
衡阀调整压力pX 159 MPa
序阀7调整压力：该阀作液压泵卸荷时泵出口油压致降零出口油压应满足液控单阀电液换阀需控制油压求资料查SV10型液控单阀控制压力≥5×105 Pa外WEH10型电液换阀需控制油压低10×105 Pa取序阀调整压力（10~12）×105 Pa
（3）验算电机功率
工况图知缸快速起动阶段中S 29 mm处功率Pmax 576 kW
Pmax时液压泵流量较路阀损失选择电机时已考虑功率留定量储备电机功率必进行验算处液压泵卸荷状态功率作计算时卸荷压力p卸等阀7调整压力
p卸＝18×105 Pa
q泵取泵额定流量qP 945 Lmin
p卸 p卸qP （18×105×945）60×103 2835W 2835 kW
液压机工作循环中功率进行较知缸快速回程起动阶段功率功率计算电机功率合理
（4）绘制正式液压系统图
通述验算表明拟定液压系统原理图行原理图基础修改完善绘制出正式液压系统原理图绘制时注意列点：
（l）液压元件职符号国家标准（GBT786193）
（2）元件常态位置绘制
（3）执行元件附画出工作循环图
（4）绘出测压点位置绘出压力表开关
（6）绘出行程开关位置
（6）绘出电磁铁动作循环表
（7）绘出工程实际标题栏填清元件名称图号规格必调整值等
8 液压控制装置集成设计
机床等固定式液压设备常液压系统动力源阀类元件（包括某辅助元件）集中安装机外液压站样安装维修方便消动力源振动油温变化机工作精度影响阀类元件液压站配置种形式供选择配置形式液压系统元件连接安装结构压力损失阀类元件配置形式目前广泛采集成化配置具体形式油路板式叠加阀式集成块式插入式复合式集成根设计系统选择合适集成方式
系统采块式集成方式液压阀安装六面体集成块集成块方面起安装板作方面起部油路通道作集成块称油路块通道块
液压控制装置决定采块式集成时首先已设计液压系统原理图进行分解绘制集成块单元回路图集成块单元回路图实质液压系统原理图等效转换设计块式集成液压控制装置基础设计集成块具体设计点参考张利编写液压站图15示液压机系统集成块单元回路图
单元回路确定进行集成块设计集成块孔系结构复杂设计者验寡设计质量优劣成败影响初次涉足集成块设计者言建议研究参考现通集成块系列结构特点助solidworks等软件进行三维设计便加快设计进程减少设计失误提高设计工作质量效率
图16 集成块单元回路图
9 液压缸校核
（1） 缸筒壁厚δ验算
中高压缸般缝钢做缸筒属薄壁筒时材料力学薄壁圆筒公式验算壁厚
(mm)
液压缸采铸造缸筒时壁厚铸造工艺确定时应壁厚圆筒公式验算壁厚
时式
(mm)
时式
(mm)
式中——缸筒高工作压力 (MPa)
——缸筒径 (mm)
——缸筒材料许应力 (MPa)
系统液压缸拟采45钢薄壁圆筒时验算公式中 MPa mm MPa mm圆整取 mm满足求
（2） 液压缸活塞杆稳定性验算
液压缸活塞杆计算长度时进行稳定性验算验算材料力学关公式进行
系统效行程较短活塞杆直径较满足需进行压杆稳定验算
（3） 缸体组件强度校核
缸体组件种连接方式拆卸组件常见连接方式缸盖螺钉式缸盖螺栓式缸盖卡环式缸盖螺纹式组件连接螺钉螺栓需强度进行校核校核公式参考机械设计教材外液压缸前端盖厚度进行强度校核
安徽建筑工业学院
文档香网(httpswwwxiangdangnet)户传
《香当网》用户分享的内容，不代表《香当网》观点或立场，请自行判断内容的真实性和可靠性！
该内容是文档的文本内容，更好的格式请下载文档
液压传动
设计说明书
设计题目 压力机液压系统设计
机电工程学院 班
设 计 者
2010 年 X 月 X 日
液压传动务书
1 液压系统途（包括工作环境工作条件）参数：
单缸压力机液压系统工作循环：低压行→高压行→保压→低压回程→限停止动化程度半动液压缸垂直安装
压制力：20×106N回程力：4×104N低压行速度：25mms高压行速度：1mms低压回程速度：25mms工作行程：300mm液压缸机械效率09
2 执行元件类型：液压缸
3 液压系统名称：压力机液压系统
设 计 容
1 拟订液压系统原理图
2 选择系统选液压元件辅件
3 设计液压缸
4 验算液压系统性
5 编写述1234计算说明书
压力机液压系统设计
1 压力机功
图11 液压机外形图
1－充液筒2－横梁3－液压缸4－滑块5－立柱6－滑块7－液压缸8－电气操箱9－动力机构
液压机种利液体静压力加工金属塑料橡胶木材粉末等制品机械常压制工艺压制成形工艺：锻压压冷挤校直弯曲翻边薄板拉深粉末冶金压装等等
液压机种型号规格压制力十吨万吨乳化液作介质液压机称作水压机产生压制力重型机械厂造船厂等石油型液压油做介质液压机称作油压机产生压制力较水压机许工业部门广泛应
液压机立式中四柱式液压机结构布局典型应广泛图11示液压机外形图充液筒横梁2液压缸3滑块4立柱5滑块6液压缸7等零部件组成种液压机4立柱4立柱间安置两液压缸37液压缸驱动滑块4液压缸驱动滑块6满足数压制工艺求滑块应实现快速行→慢速加压→保压延时→快速返回→原位停止动工作循环滑块应实现顶出→停留→退回→原位停止工作循环滑块运动次进行时动作
2 压力机液压系统设计求
设计台压制柴油机曲轴轴瓦液压机液压系统
轴瓦毛坯：长×宽×厚 365 mm×92 mm×75 mm钢板材料08Al涂轴承合金压制成径Φ220 mm半圆形轴瓦
液压机压头运动液压缸驱动顶出液压缸顶出工件工作循环：缸快速空程行®慢速压®快速回程®静止®顶出缸顶出®顶出缸回程
液压机结构形式四柱单缸液压机
3 压力机液压系统工况
液压机技术参数：
（1）液压缸
（a）负载
压制力：压制时工作负载区分两阶段第阶段负载力缓慢线性增加达压制力10左右升规律似线性行程90 mm（压制总行程110 mm）第二阶段负载力迅速线性增加压制力18×105 N行程20 mm
回程力（压头离开工件时力）：般压液压机压制力回程力5～10压力机取5回程力Fh 36×105 N
移动件（包括活塞活动横梁模）质量＝3058 kg（实际压力机液压系统设计前应该已完成压力机结构设计里假设已设计完成压力机机械结构移动件质量已）
（b）行程速度
快速空程行：行程Sl 200 mm速度v1＝60 mms
工作压：行程S2 110 mm速度v2＝6 mms
快速回程：行程S3 310 mm速度v3＝53 mms
（2）顶出液压缸
（a）负载：顶出力（顶出开始阶段）Fd＝36×105 N回程力Fdh 2×105 N
（b）行程速度行程L4 120 mm顶出行程速度v4＝55 mms回程速度v5＝120 mms
液压缸采V型密封圈机械效率ηcm＝091压头起动制动时间：02 s
设计求机属中型柱式液压机较广泛通性进行例述压制工作外进行孔弯曲较正压装压成型等工作该机性求：
（a）适应批量生产需应具较高生产率求机较高空程回程速度
（b）液压缸外顶出缸顶出缸顶出工件外工艺程中应缸顶出缸应时动作防出现该动作事
（c）降低液压泵容量缸空程行快速行程方式采重快速行机设高位充液筒（高位油箱）移动件快速空程行时缸部形成负压充液筒中油液吸入缸补充液压泵流量足
（d）缸顶出缸压力够调节压力方便进行测量
（e）进行保压压制
（f）缸回程时应顶泄压措施消减换卸压时液压击
（g）系统应适安全保护措施
4 确定压力机液压缸参数
（1）初选液压缸工作压力
（a）缸负载分析绘制负载图速度图
液压机液压缸压头垂直放置重量较防止重滑系统中设衡回路压头运动作负载分析时压头重产生作力计入外简化问题压头导轨摩擦力计
惯性力快速降时起动
Faz m 3058× 917 N
快速回程时起动制动
Fas m 3058× 810 N
压制力：初压阶段零升F1 18×106 N×010 18×105 N
终压阶段升F2 18×106 N
循环中阶段负载见表11负载图见图12a
表11 缸负载计算
工作阶段
负载力FL（N）
液压缸推力
（N）
液压缸工作压力（Pa）
（回程时）
快速行
起动
FL Fa 917
1008
12533
等速
FL 0
0
0
压制
初压
FL 18×105
198×105
246×106
终压
FL 18×106
198×106
246×106
快速回程
起动
FL F回 36×105
396×105
21×106
等速
FL mg 30000
32967
175×106
制动
FL mg Fa 30000810 29190
32077
17×106
注：表11中液压缸工作压力计算利续液压缸结构尺寸
运动分析：根定条件空载快速降行程200 mm速度60 mms压制行程110 mm开始90 mm等速运动速度6 mms20 mm速度均匀减零回程53 mms速度升利数绘制出速度图见图12b
a 压力机液压系统负载图 b 压力机液压缸运动速度图
图12 液压机液压缸负载速度图
（2）确定液压缸结构参数
根关资料液压机压力范围20~30 MPa现标准液压泵液压阀高工作压力32 MPa选压力系统工作压力液压元件工作性会够稳定密封装置求较高泄漏较参考系列中现已生产规格类液压机（63100200300吨液压机）采工作压力机选工作压力25×106Pa液压缸径D活塞杆直径d根总负载选取工作压力确定
（a）缸径D
D 0317m 317 mm
标准取D 320mm
（b）缸杆腔效工作面积A1
A1D2 ×032200804m2804 cm2
（c）缸活塞杆直径d
d 0287 m287 mm
标准值取d 280 mm
Dd＝320–280＝40 mm＞允许值125 mm
（关资料（D–d）允许值时液压缸会处单锁状态）
（4）缸杆腔效工作面积A2
A2 （D2–d2） ×（0322–0282） 001885 m2 1885 cm2
（d）缸工作压力
活塞快速行起动时 p1 12533 Pa
初压阶段末 p1 246×106 Pa
终压阶段末 p1 246×106 Pa
活塞回程起动时 p2 21×106 Pa
活塞等速运动时 p2 175×106 Pa
回程制动时 p2 17×106 Pa
（e）液压缸缸筒长度
液压缸缸筒长度活塞行程活塞长度活塞杆导套长度活塞杆密封长度特殊求长度确定中活塞长度 B（06~10）D导套长度A（06~15）d减少加工难度般液压缸缸筒长度应径20～30倍
（3）计算液压缸工作压力流量功率
（a）缸流量
快速行时q1 A1v1 804×6 4824cm3s 2894 Lmin
工作行程时q2 A2v2 804×06 482cm3s 289 Lmin
快速回程时q3 A3v3 1835×53 999cm3s 599 Lmin
（b）缸功率计算
快速行时（起动）：P1 p1q1 12533×4824×106 6046 W
工作行程初压阶段末：P2 p2q2 246×106×482×106 1186 W
终压阶段：程中压力流量变化情况较复杂压力p20 mm行程246 MPa增加246 MPa变化规律
p 246+S 246+111S（MPa）
式中S——行程（mm）压头开始进入终压阶段算起
流量q20 mm482 cm3s降零变化规律q 482（1－）（cm3s）
功率P pq 482×（246+111S）×（1－）
求极值 0S 89（mm）时功率P
Pmax 482×（246+111×89）×（1－） 33008 W 33 kW
快速回程时等速阶段P pq 175×106×999×106 1748 kW
起动阶段：程中压力流量变化情况较复杂设启动时间02秒作等加速运动起动阶段活塞行程
S 05vt 05×53×02 53mm
段行程中压力流量均线性变化压力p21 MPa降175 MPa变化规律
p 21–S 21–36S（MPa）
式中 S——行程（mm）压头开始回程时算起流量q零增999 cm3s变化规律
q S 188S（cm3s）
功率P pq 188S（21–36S）
求极值 0S 29（mm）时功率P
Pmax 188×29×（21–36×29） 5755 W 576 kW
数画出液压缸工况图（压力循环图流量循环图功率循环图）见图13
（c）顶出缸径Dd
Dd 1419 m 142 mm
标准取Dd 150 mm
a 压力循环图 b 流量循环图 c 功率循环图
图13 液压缸工况图
（d）顶出缸杆腔效工作面积A1d
A1d Dd 2 ×0152 00177m2 177 cm2
（e）顶出缸活塞杆直径dd
dd 01063 m 106 mm
标准取dd 110 mm
（f）顶出缸杆腔效工作面积A2d
A2 d （D d 2–d d 2） ×（0152–0112） 000817m2 817cm2
（g）顶出缸流量
顶出行程q4 A1 dv4 177×55 9735 cm3s 584 Lmin
回程q5 A2 dv5 817×12 980 cm3s 588 Lmin
顶出缸顶出行程中负载变动顶出开始压头离工件较（负载Fd）快减顶出行程中速度变化顶出开始时速度零逐渐增加v4原功率计算较复杂外顶出缸消耗功率液压机液压系统中占例处作计算
5 拟订压力机液压系统原理图
（1）确定液压系统方案
液压机液压系统特点行程中压力变化行程中阶段保证达规定压力系统设计中首先考虑
确定液压机液压系统方案时重点考虑列问题：
（a）快速行程方式
液压机液压缸尺寸较快速行时速度较工况图出时需流量较（2894 Lmin）样流量油液果液压泵供泵容量会液压机常采快速行程方式许种机采重快速行方式压机运动部件运动方快速行程中垂直利运动部件重量快速行压力机部设计充液筒（高位油箱）运动部件快速行时高压泵流量补充液压缸容积增加时会形成负压腔足油通充液阀充液筒吸取高压泵流量供慢速压制回程方法优点需辅助泵源结构简单缺点行速度易控制吸油充分升压速度缓慢改进方法充液阀通油断面量加外腔排油路串联单节流阀利节流造成背压限制重行速度提高升压速度例液压机属型压机行速度控制问题型压机突出例采回路见图14
图14 液压系统回路图
缸实现重快速行程时换阀4切换右边位置工作（行位置）时电磁换阀5断电控制油路K液控单阀3开液压缸腔通阀3快速排油腔充液筒液压泵油液实行滑块快速空程行
（b）减速方式
液压机运动部件行行程中快接制件时应该快速变换较慢压制速度减速方式压力序控制行程控制两种方式压力序控制利运动部件接触制件负荷增加系统压力升高定值时动变换速度某工艺程求运动部件接触制件前必须减速例压制轴瓦工艺求时适合选行程减速方式系统拟选机动控制伺服变量轴柱塞泵（CCY型）作动力源液压泵输出流量行程挡块控制快速行时液压泵全流量供油转换成工作行程（压制）时行程挡块液压泵流量减20 mm挡块液压泵流量减零液压缸工作行程结束反时行程挡块液压泵流里恢复全流量液压泵流量相配合（协调）液压系统中转换工作行程时电气挡块碰行程关发信号电磁换阀5电磁铁3YA电控制油路K通液控单阀8阀8关闭时单序阀2允许滑块等重行泵液压缸腔供油强制行速度减慢（见图14）
（c）压制速度调整
制件压制工艺般提出定压制速度求解决问题方例压力补偿变量泵实现定规律变化压制速度求例中采机动伺服变量泵利行程挡块（块挡形状）液压泵定规模变化达规定压制速度
（d）压制压力保压
压制行程中阶段系统压力决定负载保证安全应该限制液压系统高压力系统拟变量泵压油口油路间联溢流阀作安全阀
时压制工艺求液压缸压制行程结束保压定时间保压方法停液压泵保压开液压泵保压两种系统根压机具体情况拟采开液压泵保压法量消耗较前种系统较简单
（e）泄压换方法
液压机压制行程完毕进入保压状态液压缸腔压力高时机弹性变形油液受压缩储存相量工作行程结束反行程开始前液压缸腔泄压（控制泄压速度）必须考虑问题实践已证明泄压快引起剧烈击振动惊声音甚会液压击元件损坏问题型液压机中愈加重
种泄压方法原理活塞回程前液压缸腔油压尚未升高时先腔高压油接通油箱定速度腔高压逐步降低例采带阻尼状电液动换阀该阀中位机H型控制换速度延长换时间腔高压降低定值腔接通压力油（见图15）法简单适合型压机
（f）缸顶出缸互锁控制回路
保障顶出缸安全缸动作时必须保证顶出缸活塞行位置例采两换阀适串联方法实现两缸互锁控制（见图15）图15中见阀6处右位工作时顶出缸活塞行状态时压力油会通入换阀4缸动作阀6处左位工作顶出缸行状态时压力低回油通阀4缸动作
液压系统电磁铁动作见表12液压元件规格明细表见表13
12 电磁铁动作循环表
元件
动作
1YA
2YA
3YA
4YA
5YA
缸快速行
–
+
+
–
+
缸慢速压
–
+
–
– –
+
缸泄压
–
+
–
–
缸回程
–
+
–
+
–
顶出缸顶出
+
–
–
+
–
顶出缸回程
–
+
–
+
–
原位卸荷
–
–
–
–
–
表13 液压元件明细表
序 号
名 称
型 号
1
液控单阀
SV30P30B
2
单序阀（衡阀）
DZ10DP140BY
3
液控单阀
SV20P30B
4
电液换阀
WEH25H20B106AET
5
电磁换阀
3WE4A10B
6
电液换阀
WEH25G20B106AET
7
序阀
DZ10DP140B210M
8
溢流阀（安全阀）
DBDH20P10B
9
轴柱塞泵
63CCY141B
10
液压缸
行设计
11
顶出液压缸
行设计
12
压力表
Y100
13
压力表开关
KFL820E
（2）拟定液压系统原理图
分析基础拟定液压系统原理图图15示
图15 液压机液压系统原理图
系统工作程：
液压泵起动电液换阀46处中位液压泵输出油液背压阀7阀6中位低压卸荷时缸处端位置顶出缸端位置电磁铁2YA电换阀6右位工作时5YA电换阀4右位工作液压泵输出压力油进入缸腔时3YA电控制油路阀5通液控单阀3阀3开缸腔油阀3快排入油箱缸重作实现快速空程行活塞快速行时液压泵进入缸腔流量足腔形成负压充液筒中油液充液阀（液控单阀）1吸入缸
电气挡块碰行程开关时3YA失电控制油路断开阀3关闭时单序阀（衡阀）2缸腔形成背压移动件重相衡重快速行结束时行程挡块液压泵流量减缸进入慢速压行程行程中行程挡块控制液压泵流量适应压制速度求压力表刻度指示达压制行程终点
行程程结束手动钮控制5YA失电4YA电换阀4换阀2带阻尼器换时间控制阀4中位机H型阀处中位时缸腔高压油泄压然阀4换左位时压力油阀2单阀进入缸腔腔进油路中油液具定压力控制油路阀1开缸腔油液部分回充液筒部分阀4排回油箱时缸实现快速回程充液筒油液充满溢出油液油引油箱
回程结束阀4换中位缸静止动
1YA电2YA失电阀6换左位压力油进入顶出缸腔顶出缸顶出制件然1YA失电2YA电阀6换右位顶出缸回程回程结束2 YA失电阀6换中位工作循环完成系统回原始状态
6 选择液压元件
（1）液压系统计算选择液压元件
（a）选择液压泵确定电动机功率
① 液压泵高工作压力液压缸慢速压行程终时工作压力
pp 246 MPa
行程终时流量q＝0路阀均产生压力损失时液压缸排油腔背压已运动部件重相衡背压影响计
② 液压泵流量
qp≥K（∑q）max
泄漏系数K 11~13处取K 11工况图（图13）知快速降行程中q（q 28941 Lmin）时已采充液筒充液方法补充流量数值计算回程时流量计算
qmax q3 599 Lmin
qp 11q3 11×599 659 Lmin
③ 根已算出qPpP选轴杜塞泵型号规格63CCY141B额定压力32 MPa满足25~60％压力储备求排量63m Lr电动机步转速1500 rmin额定流量：q qn 945 Lmin额定流量计算出qP满足流量求泵容积效率ηv 092
④ 电动机功率 驱动泵电动机功率工作循环中功率确定工况分析知功率576 kW取泵总效率η泵 085
P 678 kW
选功率75 kW额定转速1440 rmin电动机电动机型号：Y132m4（Y系列三相异步电动机）
（2）选择液压控制阀
阀2467通流量均等qP阀1允许通流量qq q1–qP＝2894–659＝2235 Lmin阀3允许通流量
q q1 2894 679 Lmin
阀8安全阀通流量等qP
阀工作压力均取p＝32 MPa
系统选液压元件见表14
表14 液压机液压元件型号规格明细表
序号
元件名称
型 号
规 格
1
液控单阀
SV30P30B
华德：315MPa30通径流量400Lmin
2
单序阀
（衡阀）
DZ10DP140BY
华德：10通径流量80Lmin
控制压力（25~210）×105Pa
3
液控单阀
SV20P30B
华德：315MPa20通径流量400Lmin
4
电液换阀
WEH25H20B106AET
华德：28MPa25通径流量1100Lmin
5
电磁换阀
3WE4A10B
华德：21MPa4通径流量25Lmin
6
电液换阀
WEH25G20B106AET
华德：28MPa25通径流量1100Lmin
7
序阀
DZ10DP140B210M
华德：10通径流量80Lmin
控制压力（25~210）×105Pa
8
溢流阀
（安全阀）
DBDH20P10B
华德：20通径流量250Lmin
调压范围（25~40）MPa
9
轴柱塞泵
63CCY141B
32MPa排量63mLr1500rmin
10
液压缸
行设计
11
顶出液压缸
行设计
12
压力表
Y100
（0~400）×105Pa
13
压力表开关
KFL820E
（3）选择辅助元件
（a）确定油箱容量
资料中高压系统（p>63 MPa）油箱容量
V （6~12）qP
例取V 8×qP 8×945 756 L（qP液压泵额定流量）
取油箱容量800 L
充油筒容量V1 （2–3）Vg 3×25 75（L）
式中 Vg——液压缸工作容积
例中Vg A1Smax 804×31 24924cm3 ≈ 25（L）
（b）油计算选择
参考元件接口尺寸选油径d 20mm
计算法确定：液压泵液压缸腔腔油
d 取v 4msq 659 Lmin
d 187 cm选d 20 mm
参考元件接口尺寸选规格相
充液筒液压缸油应稍加参考阀1接口尺寸确定
选d 32 mm油油壁厚：δ≥
选钢：[σ] ≈ 8325MPa取n 4 σb 333MPa（10＃钢）
σ 384 mm取σ 4 mm
（4）选择液压油
系统高压系统油液泄漏矛盾减少泄漏应选择粘度较油系统选68号抗磨液压油
7 液压系统性验算
（1）油路压力计算
系统容积调速系统运动阶段压力负载决定系统开始设计时已说明运动部件导轨摩擦重影响均忽略计（实际计算产生影响）考虑仅仅阀路压力损失系统压力求工作行程终时达压力值时速度已接零阀门路损失接零例详细计算压力损失值
（2）确定安全阀衡阀序阀调整压力
安全阀调整压力ps 11p泵 11×25×106 275 MPa
衡阀调整压力pX 159 MPa
序阀7调整压力：该阀作液压泵卸荷时泵出口油压致降零出口油压应满足液控单阀电液换阀需控制油压求资料查SV10型液控单阀控制压力≥5×105 Pa外WEH10型电液换阀需控制油压低10×105 Pa取序阀调整压力（10~12）×105 Pa
（3）验算电机功率
工况图知缸快速起动阶段中S 29 mm处功率Pmax 576 kW
Pmax时液压泵流量较路阀损失选择电机时已考虑功率留定量储备电机功率必进行验算处液压泵卸荷状态功率作计算时卸荷压力p卸等阀7调整压力
p卸＝18×105 Pa
q泵取泵额定流量qP 945 Lmin
p卸 p卸qP （18×105×945）60×103 2835W 2835 kW
液压机工作循环中功率进行较知缸快速回程起动阶段功率功率计算电机功率合理
（4）绘制正式液压系统图
通述验算表明拟定液压系统原理图行原理图基础修改完善绘制出正式液压系统原理图绘制时注意列点：
（l）液压元件职符号国家标准（GBT786193）
（2）元件常态位置绘制
（3）执行元件附画出工作循环图
（4）绘出测压点位置绘出压力表开关
（6）绘出行程开关位置
（6）绘出电磁铁动作循环表
（7）绘出工程实际标题栏填清元件名称图号规格必调整值等
8 液压控制装置集成设计
机床等固定式液压设备常液压系统动力源阀类元件（包括某辅助元件）集中安装机外液压站样安装维修方便消动力源振动油温变化机工作精度影响阀类元件液压站配置种形式供选择配置形式液压系统元件连接安装结构压力损失阀类元件配置形式目前广泛采集成化配置具体形式油路板式叠加阀式集成块式插入式复合式集成根设计系统选择合适集成方式
系统采块式集成方式液压阀安装六面体集成块集成块方面起安装板作方面起部油路通道作集成块称油路块通道块
液压控制装置决定采块式集成时首先已设计液压系统原理图进行分解绘制集成块单元回路图集成块单元回路图实质液压系统原理图等效转换设计块式集成液压控制装置基础设计集成块具体设计点参考张利编写液压站图15示液压机系统集成块单元回路图
单元回路确定进行集成块设计集成块孔系结构复杂设计者验寡设计质量优劣成败影响初次涉足集成块设计者言建议研究参考现通集成块系列结构特点助solidworks等软件进行三维设计便加快设计进程减少设计失误提高设计工作质量效率
图16 集成块单元回路图
9 液压缸校核
（1） 缸筒壁厚δ验算
中高压缸般缝钢做缸筒属薄壁筒时材料力学薄壁圆筒公式验算壁厚
(mm)
液压缸采铸造缸筒时壁厚铸造工艺确定时应壁厚圆筒公式验算壁厚
时式
(mm)
时式
(mm)
式中——缸筒高工作压力 (MPa)
——缸筒径 (mm)
——缸筒材料许应力 (MPa)
系统液压缸拟采45钢薄壁圆筒时验算公式中 MPa mm MPa mm圆整取 mm满足求
（2） 液压缸活塞杆稳定性验算
液压缸活塞杆计算长度时进行稳定性验算验算材料力学关公式进行
系统效行程较短活塞杆直径较满足需进行压杆稳定验算
（3） 缸体组件强度校核
缸体组件种连接方式拆卸组件常见连接方式缸盖螺钉式缸盖螺栓式缸盖卡环式缸盖螺纹式组件连接螺钉螺栓需强度进行校核校核公式参考机械设计教材外液压缸前端盖厚度进行强度校核
安徽建筑工业学院
文档香网(httpswwwxiangdangnet)户传
《香当网》用户分享的内容，不代表《香当网》观点或立场，请自行判断内容的真实性和可靠性！
该内容是文档的文本内容，更好的格式请下载文档
