折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、 第 1 章 任務(wù)分析 1.1 技術(shù)要求 設(shè)計(jì)制造一臺(tái)立式板料折彎?rùn)C(jī)， 該機(jī)壓頭的上下運(yùn)動(dòng)用液壓傳動(dòng)， 其工作循環(huán)為： 快速下降、慢速加壓（折彎） 、快速退回。給定條 件為： 折彎力 1000000N 滑塊重量 15000N 快速下降速度 23mm/s 慢速加壓（折彎）速度 12mm/s 快速上升速度 53mm/s 快速下降行程 180mm 慢速加壓（折彎）行程 20mm 快速上升行程 200mm

2、 1.2 任務(wù)分析 根據(jù)滑塊重量為 15000N ，為了防止滑塊受重力下滑，可 用液壓方式平衡滑塊重量， 滑塊導(dǎo)軌的摩擦力可以忽略不 計(jì)。 設(shè)計(jì)液壓缸的啟動(dòng)、 制動(dòng)時(shí)間為△ t=0.2s。 折彎?rùn)C(jī) 滑 塊上下為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 且行程較小（ 200mm）,故可選單桿 液壓缸作執(zhí)行器 ,且 液壓缸的機(jī)械效率 η cm=0.91。 因?yàn)榘? 5 料折彎?rùn)C(jī)的工作循環(huán)為快速下降、 慢速加壓 （折 彎） 、快 速回程三個(gè)階段。各個(gè)階段的轉(zhuǎn)換由一個(gè)三位四通的電液換 向閥控制。當(dāng)電 液換

3、向閥工作在左位時(shí)實(shí)現(xiàn)快速回程。 中 位時(shí)實(shí)現(xiàn)液壓泵的卸荷， 工作在右位時(shí)實(shí)現(xiàn) 液壓泵的快速 和工進(jìn)。 其工進(jìn)速度由一個(gè)調(diào)速閥來(lái)控制。 快進(jìn)和工進(jìn)之 間的轉(zhuǎn)換由行 程開(kāi)關(guān)控制。 折彎?rùn)C(jī)快速下降時(shí)， 要求其速度較快， 減少空行程時(shí)間， 液壓泵采用全 壓式供油。 其活塞運(yùn)動(dòng)行程由一個(gè)行程閥來(lái)控制。 當(dāng)活塞以恒定的速度移動(dòng)到一定位 置時(shí)， 行程閥接受到信號(hào)， 并產(chǎn)生動(dòng)作， 實(shí)現(xiàn)由快進(jìn)到工進(jìn)的轉(zhuǎn)換。 當(dāng)活塞移動(dòng)到終 止階段時(shí)， 壓力繼電器接受到信號(hào)， 使電液換向閥換向。 由于折彎?rùn)C(jī)壓力比較大， 所 以此時(shí)進(jìn)油腔的壓力比較大， 所以在由工進(jìn)到快速回程階 段

4、須要一個(gè)預(yù)先卸壓回路， 以防在高壓沖擊液壓元件， 并 可使油路卸荷平穩(wěn)。 所以在快速回程的油路上可設(shè)計(jì)一 個(gè) 預(yù)先卸壓回路， 回路的卸荷快慢用一個(gè)節(jié)流閥來(lái)調(diào)節(jié)， 此 時(shí)換向閥處于中位。 當(dāng)卸 壓到一定壓力大小時(shí)， 換向閥 再換到左位， 實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)卸荷。 為了對(duì)油路壓力進(jìn)行監(jiān)控， 在液壓泵出口安裝一個(gè)壓力表和溢流閥， 同時(shí)也對(duì)系統(tǒng)起過(guò) 載保護(hù)作用。 因?yàn)榛瑝K受 自身重力作用， 滑快要產(chǎn)生下滑 運(yùn)動(dòng)。 所以油路要設(shè)計(jì)一個(gè)液控單向閥， 以構(gòu)成一個(gè) 平衡 回路， 產(chǎn)生一定大小的背壓力， 同時(shí)也使工進(jìn)過(guò)程平穩(wěn)。 在 液壓力泵的出油口設(shè)

5、計(jì)一個(gè)單向閥， 可防止油壓對(duì)液壓泵的 6 沖擊，對(duì)泵起到保護(hù)作用。 第 2 章 負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析 2.1 運(yùn)動(dòng)情況分析 由折彎?rùn)C(jī)的工作情況來(lái)看，其外負(fù)載和工作速度隨著時(shí)間是不斷變化的。所以設(shè) 計(jì)液壓回路時(shí)必須滿足隨負(fù)載和執(zhí)行元件的速度不斷變化的要求。 因此可以選用變壓 式節(jié)流調(diào)速回路和容積式調(diào)速回路兩種方式。 2.1.1 變壓式節(jié)流調(diào)速回路 節(jié)流調(diào)速的工作原理，是通過(guò)改變回路中流量控制元件通流面積的大小來(lái)控制流 入執(zhí)行元件或自執(zhí)行元件流出的流量來(lái)調(diào)節(jié)其速 度。 變壓式節(jié)流

6、調(diào)速的工作壓力隨負(fù) 載而變， 節(jié)流閥調(diào)節(jié)排回油箱 的流量， 從而對(duì)流入液壓缸的的流量進(jìn)行控制。 其缺點(diǎn)： 液壓泵的 損失對(duì)液壓缸的工作速度有很大的影響。 其機(jī)械特性較軟， 當(dāng)負(fù)載 增大到某 值時(shí)候，活塞會(huì)停止運(yùn)動(dòng)，低速時(shí)泵承載能力很差，變載 下的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性都比較差， 可使用比例閥、 伺服閥等來(lái)調(diào)節(jié)其性能， 但裝置復(fù)雜、 價(jià)格較貴。 優(yōu)點(diǎn)： 在主油箱內(nèi)， 節(jié)流損失和發(fā)熱量 都比較小，且效率較高。宜在速度高、負(fù)載較大，負(fù)載變化不大、對(duì) 平穩(wěn)性要求不高的場(chǎng)合。 2.1.2 容積調(diào)速回路 容積調(diào)速回路的工作原理是

7、通過(guò)改變回路中變量泵或馬達(dá)的排量 來(lái)改變執(zhí)行元 件的運(yùn)動(dòng)速度。優(yōu)點(diǎn)：在此回路中，液壓泵輸出的油 7 液直接進(jìn)入執(zhí)行元件中，沒(méi)有溢 流損失和節(jié)流損失，而且工作壓力 隨負(fù)載的變化而變化，因此效率高、發(fā)熱量小。當(dāng) 加大液壓缸的有 效工作面積，減小泵的泄露，都可以提高回路的速度剛性。 綜合以上兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較， 泵缸開(kāi)式容積調(diào)速回路和變壓式節(jié)流調(diào)回路相 比較，其速度剛性和承載能力都比好，調(diào)速范圍也比較寬，工 作效率更高，而發(fā)熱卻 是最小的。 考慮到最大折彎力為 106N， 數(shù)值比較大， 故選用泵缸開(kāi)式容積調(diào)

8、速回路。 2.2 液壓缸外負(fù)載力分析計(jì)算 要求設(shè)計(jì)的板料折彎?rùn)C(jī)實(shí)現(xiàn)的工作循環(huán)是： 快速下降 工作下 壓 (折彎 ) 快 速回程 停止。主要性能參數(shù)與性能要求如下： 折彎力 F=1000000N; 板料折彎?rùn)C(jī)的滑塊重量 G=1000000N; 快速空載下降速度 V1 =23mm/s; 工作下壓速度 V2 =12mm/s； 快速回程速度 V3 =53mm/s； 板料折彎?rùn)C(jī)快速空載下降行程 L1 =180mm； 板料折彎?rùn)C(jī)工作下壓行程 L2 =20mm； 板料折彎?rùn)C(jī)快速回程 L3 =200m

9、m； 啟動(dòng)制動(dòng)時(shí)間△ t=0.2s； 液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件選為液壓缸。 液壓缸采用 V 型密封圈，其機(jī)械效率 cm =0.91。 8 快速下降，啟動(dòng)加速： G V1 Fi1 t g 15000 23 10 3 Fi1 0.2 176N 9.81 (△V1 /△t 為下行平均加速度 ,m/ s2 ) 均速時(shí)外負(fù)載為 0N 慢速折彎 折彎時(shí)壓頭上的工作負(fù)載可分為兩個(gè)階段： 初壓階段，負(fù)載力

10、緩慢的 線性增加， 越達(dá)到最大折彎力的 5%，其行程為 15mm；終壓階 段，負(fù)載力急劇增加到最大折彎 力，上升規(guī)律近似于線性，行程為 5mm。 初壓階段： Fe1 Fmax 5 %=50000N 終壓階段： Fe2 Fmax 106 N 快速回程 啟動(dòng)階段： Fi 2 G V2 G G t g Fi 2 G 15000 53 10 3 9.81 15000 15405 N 0.2 （△ V2 /

11、△t 為回程平均加速度， m/ s2 ) 等速階段： 9 F=G=15000N 制動(dòng)階段： G Fi 2 G V2 G t g G Fi 2 15000 15000 53 10 3 9.81 14595 N 0.2 表 2.1 液壓缸在各工作階段的負(fù)載值 (單位 :N) 工況 負(fù)載值 F 起動(dòng)，加速 176 勻速

12、 0 折彎初壓 50000 折彎終壓 1000000 快速回程啟動(dòng) 15405 快速回程等速 15000 快速回程制動(dòng) 14595 注：液壓缸的機(jī)械效率取 ηcm=0.91 2.3 負(fù)載圖和速度圖的繪制 折彎?rùn)C(jī)各工況持續(xù)時(shí)間 快速下行： L1 180 t1 7.826s V1 23 慢速折彎： 初壓階段 10

13、 L2 15 t2 1.25s V2 12 終壓階段 L2 5 t3 0.417s V2 12 快速回程： L3 200 t4 3.774s V3 53 根據(jù)以上分析與計(jì)算數(shù)據(jù)處理可繪出液壓缸的 F- t 圖和 v- t 圖 3.1： 圖 2.1 折彎?rùn)C(jī)液壓缸的 F - t 圖和 v- t 圖 2.4 本章小結(jié) 本章分析了折彎?rùn)C(jī)各個(gè)過(guò)程的外負(fù)載和

14、流速， 并對(duì)液壓回路的形 式做了選擇， 對(duì)折彎?rùn)C(jī)三個(gè)工作階段做了定量的數(shù)據(jù)分析，并提供 了折彎?rùn)C(jī)液壓缸的 F- t 圖和 v- t 圖。 第 3 章 液壓缸主要參數(shù)的確定 3.1 確定液壓缸的主要尺寸 根據(jù) 《液壓設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》 10 頁(yè)表 2- 1， 預(yù)選液壓缸的設(shè)計(jì) 11 壓力 P1=23MPa。 將液 壓缸的無(wú)桿腔作為主工作腔， 考慮到液壓缸 下行時(shí)，滑塊的自重采用液壓方式平衡， 則可計(jì)算出液壓缸無(wú)桿腔 的有效面積，取液壓缸的機(jī)械效率 ηcm=0.91 則可計(jì)算出

15、 液壓缸無(wú)桿腔的有效面積： A1 = Fmax 106 6 m 2 0.048m 2 2 cm p1 0.91 23 480cm 10 液壓缸內(nèi)徑（活塞桿直徑） D 4A1 4 0.048m 0.247m 247mm 根據(jù)《液壓設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》 1 1 頁(yè)表 2.4 ,將液壓缸內(nèi)經(jīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 D=250mm=25cm。 根據(jù)快速下行與快速上升的速度比確定活塞桿直徑 d 由于 V3 D 2 53 V1 D 2 d 2 2.3

16、 23 故活塞桿直徑 d=0.752D=0.752250=188mm 根據(jù)《液壓設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》 1 1 頁(yè)表 2- 5，取標(biāo)準(zhǔn)值為 d=180mm=18cm 從而可計(jì)算得 液壓缸無(wú)桿腔的實(shí)際有效面積為： A1 D 2 25 2 490.625cm2 4 4 液壓缸有桿腔的實(shí)際有效面積為： A2 (D 2 d 2 ) ( 252 182 ) 236.285cm2 4 4 3.2 液壓缸工況 12 工作循環(huán)中各階段的功率計(jì)

17、算如下： A. 快速下降階段：?jiǎn)?dòng)時(shí) p1 p1q1 =39421 128.43106 =4.45w Fi1 176 3942Pa p1 cm 490.625 10 4 0.91 A1 q1 A1V1 490.625 2.3 1128cm 3 / s 67 L min 恒速時(shí) p1 0 B.慢速加壓階段： 初壓時(shí) p2 p2 q2 1.12 10 6 558.75 10 6 659.4w p2 A1 Fe1

18、 5 104 1.12 106 Pa cm 490.625 10 4 0.91 q2 A2V2 490.625 1.2 588.75cm3 / s 35.325L / min 終壓時(shí)， 行程有只 5mm，持續(xù)時(shí)間僅 t 3 =0.417s 壓力和流量變化情 況較復(fù)雜， 故作 如下處理： 壓力由 1.12MPa 增至 22.4MPa，其變化可近似用線性 函數(shù) p（t）表示即 p 1.12 2.24 1.12 t 1.12 51.03t （3.1） 0.417

19、 流量由 588.75cm3 /s 減小為零，其變化為零，其變化規(guī)律可近似用 線性函數(shù) q（t） 13 表示即 t ) （3.2） q 588(1 0.417 上兩式中， t 為終壓階段持續(xù)時(shí)間，取值范圍 0～0.417s 從而得到此階段功率方程 P= pq = 588.75 (1.12 51.03t) (1 t （3.3） ) 0.417 這是一個(gè)開(kāi)口向下的拋物線方程 令 p =0 可

20、求得極值點(diǎn) t=0.197s t 此處的最大功率為： P3 = Pmax =588.75（ 1.12+51.03 0.917 ） (1 0.917 / 0.417)W P3 =3466.63w=3.467KW 而 t=0.917s 處的壓力和流量可由式（ 4.1）和式（ 4.2）算得： P3 =1.12+51.030.197=1 1.17MPa q3 =588.75（ 1- 0.197/0.417） cm3 / s q3 =310.61cm3 /s=18.64L/min C.快速回程階段： 啟動(dòng)時(shí) p

21、4 Fi 2 A2 cm p4 15405 10 4 0.71 10 6 Pa 236.285 0.91 q4 = A2V3 =236.2855.3=1252.3cm3 /s=75.138L/min P4 = p4q4 =0.7110 6 1252.3 10 6 W=889w=0.899KW 恒速時(shí) 14 p5 F 15000 0.69 106 Pa A2 cm 236.285 10 4

22、 0.91 q5 = A2V3 =1252.3cm3 /s=75.138L/min P5 = p5 q5 =0.69 106 1252.310 6 W=864W=0.864KW 制動(dòng)時(shí) p5 G Fi 2 14595 0.67 106 Pa A2 cm 236.285 10 4 0.91 q6 = A2V3 =1252.3cm3 /s=75.138L/min p6 = p6 q6 =0.67106 1252.3106 W=839.04W=0.839KW 無(wú)桿腔實(shí)際有效面積 490.625cm2

23、 有桿腔實(shí)際有效面積 236.285cm2 液壓缸在工作循環(huán)中各階段的負(fù) 載和流量計(jì)算 見(jiàn)表 3.1 ： 15 工 作 階  表 3.1 各階段的壓力和流量 段 快 啟 速 動(dòng) 下 等 降 速

24、慢 初 速 壓 折 終 彎 壓  計(jì)算公式 G V1 Fi1 g t —— Fe1 = Fmax 5% Fe 2 = Fmax  負(fù)載 說(shuō)明 176 G V1 15000 ① Fi1 t 9.81 g 0 23 10 3 176N ; 0.2 V1 為下行平均價(jià)速度， m/ s2 t ②由于忽略滑塊導(dǎo)軌摩擦力，故快 500

25、00 速下降等速時(shí)外 負(fù)載為 0 ③折彎時(shí)壓頭上的工作負(fù)載可分為兩個(gè)階段：初壓 10000 階段，負(fù)載力緩慢的線性增加，越 達(dá)到最大折彎力 00 的 5%, 其行程為 15mm ； 終壓階 段， 負(fù)載力急劇增加到最大折彎 快 啟 速 動(dòng) 回 等 程 速  Fi 2 G F=G  G V2 g t  15405 力， 上升規(guī)律近似于線性， 行程 為 5mm。 ④ Fi 2 G V2 G G t 15000 g Fi 2 G

26、15000 53 10 3 9.81 0.2 制 動(dòng)  14595 15000 15405 N ； G V2 V2 G Fi 2 G 為回程平均加速度， g t t m/ s2 液壓缸在工作循環(huán)中各階段的功率計(jì)算見(jiàn)表 4.2： 表 3.2 工作循環(huán)中各階段 16 快 速 啟動(dòng) 下 降 恒速 工 作 初壓

27、  P p q =3942 1128.43 106 =4.45w 1 1 1 p1 0 P2 p2q2 =1.12 10 6 558.75 106 =659.4w 下 壓 Pmax =588.75 0.197 終壓 P3 (1.12 51.03 0.197) (1 )w =3.467 折 彎 0.417 w 快 速 啟動(dòng) P4 p4q4 = 0.71 10 6 125

28、2.3 10 6 889W 0.889KW 回 程 恒速 制動(dòng)  P5 p5q5 0.69 10 6 1252.3 10 6 864W 0.864KW P p q 6 0.67 10 6 1252.3 10 6 839.04W 0.839KW 6 6 根據(jù)以上分析與計(jì)算數(shù)據(jù)處理可繪出液壓缸的工況圖 3.1：

29、 圖 3.1 液壓缸的工況圖 3.3 本章小結(jié) 本章主要計(jì)算出了液壓缸的各個(gè)主體尺寸，并分析了液壓缸各個(gè) 階段的工作狀 況，擬定了液壓缸的工況圖。 17 第 4 章 液壓系統(tǒng)圖的擬定 4.1 制定基本方案 考慮到液壓機(jī)工作時(shí)所需功率較大，固采用容積調(diào)速方式； ( 1） 為滿足速度的有極變化， 采用壓力補(bǔ)償變量液壓泵供油， 即在快速下降的時(shí) 候， 液壓泵以全流量供油。 當(dāng)轉(zhuǎn)化成慢速加壓 壓制時(shí)， 泵的流量減小， 最后流量為 0； (2)當(dāng)液壓

30、缸反向回程時(shí)， 泵的流量恢復(fù)為全流量供油。 液壓 缸的運(yùn)動(dòng)方向采用 三位四通電液換向閥和二位二通電磁換向閥控 制。停機(jī)時(shí)三位四通換向閥處于中位， 使液壓泵卸荷； (3) 為了防止壓力頭在下降過(guò)程中因自重而出現(xiàn)速度失控的現(xiàn)象， 在液壓缸有桿腔回路上設(shè)置一個(gè)單向閥； (4)為了壓制時(shí)保壓， 在無(wú)桿腔進(jìn)油路上和有桿腔回油路上設(shè) 置一個(gè)液控單向閥； （ 5）為了使液壓缸下降過(guò)程中壓力頭由于自重使下降速度越來(lái)越快， 在三位四通 換向閥處于右位時(shí)， 回油路口應(yīng)設(shè)置一個(gè)溢流閥作背壓閥使回油路有壓力而不至于使 速度失控； （ 6） 為了使系

31、統(tǒng)工作時(shí)壓力恒定， 在泵的出口設(shè)置一個(gè)溢流閥， 來(lái)調(diào)定系統(tǒng)壓力 ,由于本機(jī)采用接近開(kāi)關(guān)控制，利用接近開(kāi)關(guān)來(lái)切換換向閥的開(kāi)與關(guān)以實(shí)行自動(dòng)控制； （ 7） 為使液壓缸在壓制時(shí)不至于壓力過(guò)大， 設(shè)置一個(gè)壓力繼電 器， 利用壓力繼電器控制最大壓力，當(dāng)壓力達(dá)到調(diào)定壓力時(shí)， 壓力繼電器發(fā)出電信號(hào) ,控制電磁閥實(shí)現(xiàn)保壓。 18 綜上的折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)原理如下圖：

32、 1-變量泵 2-溢流閥 3- 壓力表及其開(kāi)關(guān) 4- 單向閥 5-三位四通電液換向閥 6-單向順序 閥 7-液壓缸 8-過(guò)濾器 9-行程閥 10-調(diào)速閥 1 1-單向閥 12-壓力繼電器 圖 4.1 折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)原理圖 4.2 折彎?rùn)C(jī)工作原理 因?yàn)榘辶险蹚潤(rùn)C(jī)的工作循環(huán)為快速下降、 慢速加壓 （折彎） 、 快速回程三個(gè)階段。 各個(gè)階段的轉(zhuǎn)換由一個(gè)三位四通的電液換向閥 控制。 當(dāng)電液換向閥工作在左位時(shí)實(shí)現(xiàn) 快速回程。 中位時(shí)實(shí)現(xiàn)液 壓泵的卸荷， 工作在右位時(shí)實(shí)現(xiàn)液壓泵的快速和工進(jìn)。 其工

33、 進(jìn)速度由一個(gè)調(diào)速閥來(lái)控制。 快進(jìn)和工進(jìn)之間的轉(zhuǎn)換由行程開(kāi)關(guān)控 制。 折彎?rùn)C(jī)快速下 降時(shí)，要求其速度較快，減少空行程時(shí)間，液壓 泵采用全壓式供油。其活塞運(yùn)動(dòng)行程 由一個(gè)行程閥來(lái)控制。當(dāng)活塞 以恒定的速度移動(dòng)到一定位置時(shí)， 行程閥接受到信號(hào)， 并產(chǎn)生動(dòng)作， 19 實(shí)現(xiàn)由快進(jìn)到工進(jìn)的轉(zhuǎn)換。 當(dāng)活塞移動(dòng)到終止階段時(shí)， 壓力繼電器接受 到信號(hào)， 使電液換向閥換向。 由于折彎?rùn)C(jī)壓力比較大， 所以此時(shí)進(jìn)油腔的壓力比較大， 所以在由工進(jìn)到快速回程階段須要一個(gè)預(yù)先卸壓回路， 以防在高壓沖擊液壓元件， 并 可使油路卸荷平穩(wěn)。所以在快速回程

34、的油路上可設(shè)計(jì)一個(gè)預(yù)先卸壓回路， 回路的卸荷 快慢用一個(gè)節(jié)流閥來(lái)調(diào)節(jié)， 此時(shí)換向閥處于中位。 當(dāng)卸壓到一定壓力大小時(shí)， 換向閥再換到左位， 實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)卸荷。 為了對(duì)油路壓力進(jìn)行監(jiān)控， 在液壓泵出口安裝一個(gè)壓力 表和溢流閥， 同時(shí)也對(duì)系統(tǒng)起過(guò)載保護(hù)作用。 因?yàn)榛瑝K受自身重力作用， 滑快要產(chǎn)生 下滑運(yùn)動(dòng)。 所以油路要設(shè)計(jì)一個(gè)液控單向閥， 以構(gòu)成一個(gè)平衡回路， 產(chǎn)生一定大小的 背壓力， 同時(shí)也使工進(jìn)過(guò)程平穩(wěn)。 在液壓力泵的出油口設(shè)計(jì)一個(gè)單向閥， 可防止油壓 對(duì)液壓泵的沖擊， 對(duì)泵起到保護(hù)作用。 4.3 本章小結(jié) 本章主要制定了液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)圖， 分析了每個(gè)工作過(guò)程所需的液壓

35、元件， 及其 工作原理，最后繪制了液壓系統(tǒng)圖。 第 5 章 液壓元件的選擇 5.1 液壓泵的選擇 由液壓缸的工況圖， 可以看出液壓缸的最高工作壓力出現(xiàn)在加壓 壓制階段時(shí) p1=22.4MPa，此時(shí)液壓缸的輸入流量極小，且進(jìn)油路元 件較少故泵到液壓缸的進(jìn)油壓 力損失估計(jì)取為 0.5MPa。所以算得泵 的最高工作壓力 Pp 為： 20 Pp=22.4+0.5=22.9MPa 液壓泵的最大供油量 PP 按液壓缸最大輸入流量（ 75.138L/min) 計(jì)算，取泄漏系

36、數(shù) K=1.1,則： qp = qV =1.175.138L/min=82.65L/min 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果與所需流量， 擬初選限壓式變量液壓泵的轉(zhuǎn)速 為 n=1500r/min，暫取泵的容積效率 η v=0.90，根據(jù)《液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與使用》 P30 2- 37 式 (Vg 1000qV ) n1 V 可算得泵的排量參考值為： Vg 1000qV 1000 82.65 n V 1500 61.22mL / r 0.90 根據(jù)以上結(jié)果查閱產(chǎn)品樣本， 選用規(guī)格相近的 63YCY14- 1B 斜盤(pán)

37、 式壓力補(bǔ)償變量型軸 向柱塞泵，其額定壓力 Pn =32MPa ，排量 V=63mL/r ，額定轉(zhuǎn)速 n=1500r/min，容積效率 η v=0.92。其額定流 量為： qp =Vn V =6315000.92=86.9499L/min, 符合系統(tǒng)對(duì)流量的要求。 根據(jù)工況圖可知， 最大功率出現(xiàn)在終壓階段 t=0.197s 時(shí)， 由此時(shí) 的液壓缸工作壓力和 流量可算得此時(shí)液壓泵的最大理論功率： (11.17 0.5) 1.1 18.64 Pt ( p p)kq 60 3.99W

38、 由《液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與使用》 P31 表 2- 12 查得，取泵的綜效率 為 p =0.85，則算得液壓泵驅(qū)動(dòng)功率為： 21 pt 3.99 Pp KW 4.69KW p 0.85 由 《液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與使用》 P31 表 2- 13 查得選用個(gè)規(guī)格相近的 Y132S- 4 型封閉式 三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定功率為 5.5KW ，額定轉(zhuǎn)速為 1440r/min。按所選電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和液壓泵的排量 ,液壓泵的最大實(shí)際流量為： qt =Vn V =1440630.92=83.46（L/min ）

39、 大于計(jì)算所需流量 82.65L/min，滿足使用要求。 5.2 閥類(lèi)元件及輔助元件 根據(jù)閥類(lèi)元件及輔助元件所在油路的最大工作壓力和通過(guò)該元件的 最大實(shí)際流 量可選出這些液壓元件的型號(hào)及規(guī)格，結(jié)果見(jiàn)表 5.1。 表 5.1 液壓元件的型號(hào)及規(guī)格 序 元件名稱 額 定 壓 力 額 定 流 量 型號(hào)及規(guī)格 說(shuō)明 號(hào) / MPa /L /min 1 斜盤(pán)式軸向柱塞泵 32 63ml/r 63YCY1 - 1B 額 定 轉(zhuǎn) 速

40、 (排量 ) 150 0r/m in 驅(qū) 動(dòng) 電 機(jī) 功 率為 5.5KW 2 溢流閥 35 250 DB10 通徑為 10m m 3 壓力表開(kāi)關(guān) 40 — AF6EP30/Y4 通 徑 為 6m 00 m 4 單向閥 31.5 120 S15P 通徑為 15m m 5 三位四通電液換向 28 160 4WEH10G 通徑為 10m 閥 m

41、6 單向順序閥 31.5 150 DZ10 通徑為 10m m 7 液壓缸 —— — 自行設(shè)計(jì) — 8 過(guò)濾器 <0.02 壓力 100 XU-100 80J 通徑為 32m m 損失 22 5.3 油箱的設(shè)計(jì) 液壓油箱在不同的工作條件下， 影響散熱的條件很多， 通常按壓力范圍來(lái)考慮。 液壓油箱的有效容積 V 可概略的定為： V=(6~12) qp 式中 V——液壓油箱有效容量； qp ——液壓泵

42、額定流量。 ?。? V=10 qp V=10 86.9499=869.499L 應(yīng)當(dāng)注意： 設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)后， 設(shè)備中的那部分分油液會(huì)因重力 作用而流回液壓油箱為了防止液壓油從油箱溢出 油箱中的液壓油位 不能太高，一般不超過(guò)液壓油箱高度的 80% 869.4990.8=1086.873L 按 JB/T7938- 1999 取標(biāo)準(zhǔn)值 V=1250L 5.3.1 油箱的長(zhǎng)寬高確定 因?yàn)橛拖涞膶挕⒏?、長(zhǎng)的比例范圍是 1：1：1~1：2：3，此處 選擇比例是 1：1.5： 2 由此可算出油箱的寬

43、、長(zhǎng)、高大約分別是 1600MM,1100MM,770MM 。并選擇開(kāi)式油 箱中的分離式油箱設(shè)計(jì)。 其優(yōu)點(diǎn)是維修調(diào)試方便， 減少了液壓油的溫升和液壓泵的振動(dòng)對(duì)機(jī) 械工作性能的影響；其缺點(diǎn)是占地面積較大。 由于系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，回路較短，各種元件較少，所以預(yù)估回路中各種 元件和管道 所占的油液體積為 0.6L。 因?yàn)橥茥U總行程為 200mm， 23 無(wú)桿腔的有效面積為 490.625cm2 V缸 A1L 490.625 10-2 200 10-2 9.8L V油

44、 1000- 9.8 - 0.7 989.5 L 油液高度為： H 1 1250 989.5 70cm 160 110 選取隔板高度為 70cm。鋼板厚度為 4mm 當(dāng)液壓缸中油液注滿時(shí)，此時(shí)油箱中的液體體積達(dá)到最小為： 867L 則油箱中油液的高度為： 70cm 由此可以得出油液體下降高度很小，因此選取隔板的高度為 70cm, 選用一塊隔板。此 分離式油箱采用普通鋼板焊接而成，參照書(shū)上取鋼板的厚度為： t=4mm。為了易于散 熱和便于對(duì)油箱進(jìn)行搬

45、移及維護(hù)保養(yǎng)，取箱底離地的距離為 200mm。故可知，油箱的總長(zhǎng)總寬總高為： 長(zhǎng)為： w = w1 + 2t = 1600 +2 4 = 1608mm 寬為： l l1 2t 1100 2 4 1108mm 高為： h h1 200 2 4 978mm 5.3.2 油箱地面傾斜度 為了更好的清洗油箱，將泄油口置于油箱底部，故取油箱底面傾 斜度為： 0 5.4 吸油管和過(guò)濾器之間管接頭的選擇 24 在此選用卡套式軟管接頭 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手

46、冊(cè)— 4》表 23.9—66 得其連接尺寸如下表： 表 5.2 管接頭連接尺寸表 公稱壓 管子 d0 D0 Lmin 卡套式管接 力 MPa 內(nèi)徑 mm 公稱 極限 mm 頭 d0 mm 尺寸 偏差 mm G(25) 22 18.5 25 38 22 0.105 5.5 過(guò)濾器的選取 取過(guò)濾器的流量至少是泵流量的兩倍的原則， 取過(guò)

47、濾器的流 量為泵流量的 2.5 倍。故有： q過(guò)濾器 q泵入 2.5 （106.3 2.5）L / min 265.75L/min 查《中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典》表 42.7—7 得，先取通用型 SYW 系列網(wǎng) 式吸油中過(guò)濾器： 表 5.3 過(guò)濾器參數(shù)尺寸表 型號(hào) 通徑 mm 公稱流量 過(guò)濾精度 m L / min SYW - 01- 01 50 250 100 5.6 堵塞的選取 考慮到鋼板厚度只有 4mm，加工螺紋孔不能

48、太大， 查《中國(guó)機(jī) 械設(shè)計(jì)大典》表 42.7—178 選取外六角螺塞作為堵塞，詳細(xì)尺寸見(jiàn) 下表： 表 5.4 堵塞參數(shù)尺寸表 25 d d1 1 D e s l h b b R c 重 基本 極限 1 量 尺寸 偏差 M 12 1.25 22 15 13 0 4 1 3 3 1 1 0.03 10. 2 -0.24 2

49、 . 2 0 5.7 空氣過(guò)濾器的選取 按照空氣過(guò)濾器的流量至少為液壓泵額定流量 2 倍的原則，即： q過(guò)濾器 2 qp 2 106.3 212.6L / min 選用 EF 系列液壓空氣過(guò)濾器，參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 表 23.8- 95 得， 將其主要參數(shù)列 于下表： 表 5.5 液壓空氣過(guò)濾器參數(shù)表 5.8 液位 /溫度計(jì)

50、的選取 選取 YWZ 系列液位液溫計(jì)，參照 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 表 23.8- 98 選用 YWZ - 150T 型。 考慮到鋼板的剛度， 將其按在偏左邊的地方 。 5.9 本章小結(jié) 26 本章主要說(shuō)明了各個(gè)液壓元件的選擇， 及其各項(xiàng)參數(shù)的選取， 并設(shè) 計(jì)計(jì)算出了油 箱的各個(gè)尺寸數(shù)據(jù)。 第 6 章 液壓系統(tǒng)性能的運(yùn)算 6.1 壓力損失和調(diào)定壓力的確定 由上述計(jì)算可知，工進(jìn)時(shí)油液流動(dòng)速度較小，通過(guò)的流量為 35.325L/min,主要壓力損失為閥件兩端的壓降可以省略不計(jì)?？爝M(jìn)時(shí)

51、液壓桿的速度： q p 112.8 103 2.3m / min 0.04m / s v1 490.625 104 A1 此時(shí)油液在進(jìn)油管的速度： q p 112.8 10 3 3.38m / s v 0.25 252 106 A 60 6.1.1 沿程壓力損失 沿程壓力損失首先要判斷管中的流動(dòng)狀態(tài)，此系統(tǒng)采用 N32 號(hào) 液壓油，室溫為 20 度時(shí) 1 104 m2 / s 。所以有： Re vd / 3.83 25 103 / 1.0 104 9

52、67.5 2320; 油液在管中的流動(dòng)狀態(tài)為層流，則阻力損失系數(shù)： 75 / Re 75/ 967.5 0.08; 若取進(jìn)油和回油的管路長(zhǎng)均為 2m，油液的密度為 89Kg / m3 ，則進(jìn) 油路上的沿程壓力損失為： p 1 l / d / 2 v2 0.08 2 890 3.832 3.76 10 4 Pa 25 103 2 6.1.2 局部壓力損失 局部壓力損失包括管道安裝和管接頭的壓力損失和通過(guò)液壓閥的 27

53、 局部壓力損失，由于管道安裝和管接頭的壓力損失一般取沿程壓力損 失的 10%， 而通過(guò)液壓閥的局部 壓 力 損 失 則 與 通 過(guò) 閥 的流 量 大 小 有 關(guān) ，若 閥 的 額 定 流 量 和 額 定 壓 力 損失 分 別 為 q 和 q ,則當(dāng)通過(guò)閥的流量為 q 時(shí)的閥的壓力損失 q ，由： p p ( q )2 q 算得： p 0.5 (115) 2 0.26MPa ; 160 小于原估算值 0.5MPa,所以是安全的。 同理快進(jìn)時(shí)回油路上的流量： q1 A2 115 361.1 q2

54、 67.47 L / min ; A1 615.44 則回油管路中的速度： 64.47 10 3 v 60 0.25 32 2 10 61.4m / s ; 由此可以計(jì)算出： Re 1.4 32 10 3 vd / 104 448（448<2320,所以為層流） 1.4 75 75 Re 0.167; 448 所以回油路上的沿程壓力損失為： p 2 l

55、 / d / 2 v2 0.167 2 890 1.42 0.55 105 Pa 32 104 2 由上面的計(jì)算所得求出總的壓力損失： 28 pp 1 A2 p 2 0.076MPa A1 這與估算值有差異，應(yīng)該計(jì)算出結(jié)果來(lái)確定系統(tǒng)中的壓力閥的調(diào)定 值。 6.1.3 壓力閥的調(diào)定值計(jì)算 由于液壓泵的流量大， 在工進(jìn)泵要卸荷， 則在系統(tǒng)中卸荷閥的 調(diào)定值應(yīng)該滿足快 進(jìn)時(shí)要求，因此卸荷閥的調(diào)定值

56、應(yīng)大于快進(jìn)時(shí)的 供油壓力： pp F p 3.0MPa A1 所以卸荷閥的調(diào)定壓力值應(yīng)該取 3MPa 為好。 溢流閥的調(diào)定壓力值 應(yīng)大于卸荷閥的調(diào) 定壓力值 0.3~0.5MPa，所以取溢流閥的調(diào)定壓力 值為 3.5MPa。背壓閥的調(diào)定壓力以 平衡板料折變機(jī)的自重，即 pp F 0.5MPa A1 6.2 油液溫升的計(jì)算 在整個(gè)工作循環(huán)中， 工進(jìn)和快進(jìn)快退所占的時(shí)間相差不大， 所 以， 系統(tǒng)的發(fā)熱和 油液溫升可用一個(gè)循環(huán)的情況來(lái)計(jì)算。 在整個(gè)工作循環(huán)中，

57、 工進(jìn)和快進(jìn)快退所占的時(shí)間相差不大， 所以， 系統(tǒng)的發(fā)熱和油液溫升可用一個(gè)循環(huán)的情況來(lái)計(jì)算。 6.2.1 快進(jìn)時(shí)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量 快進(jìn)時(shí)液壓缸的有效功率為： p0 Fv 0.00405KW 泵的輸出功率為： 29 pq P 0.002899 KW 因此快進(jìn)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為： H i Pi P0 0.0082KW 6.2.2 快退時(shí)液壓缸的發(fā)熱量 快退時(shí)液壓缸的有效功率為： P0 Fv 125.93W 泵的輸出功率為：

58、 pq Pi 163.2W 快退時(shí)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為： H i Pi P0 2.192KW 6.2.3 壓制時(shí)液壓缸的發(fā)熱量 壓制時(shí)液壓缸的有效功率為： P0 Fv 12KW 泵的輸出功率： pq Pi 29029.47W 因此壓制時(shí)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為： H i Pi P0 6.58683KW 總的發(fā)熱量為 : H i Pi P0 8.83253KW 按教材公式求出油液溫升近似值： T 8.832535 103 / 3 8002 102.4

59、9 C 30 溫升沒(méi)有超出允許范圍，液壓系統(tǒng)中不需要設(shè)置冷卻器 . 6.3 油箱的設(shè)計(jì) 由前面計(jì)算得出油箱的容積為 1250L。 6.3.1 系統(tǒng)發(fā)熱量的計(jì)算 在液壓系統(tǒng)中，損失都變成熱量散發(fā)出來(lái)。發(fā)熱量已在油溫驗(yàn)算 時(shí)計(jì)算出，所以 H=8.83253KW 6.3.2 散熱量的計(jì)算 當(dāng)忽略系統(tǒng)中其他地方的散熱， 只考慮油箱散熱時(shí)， 顯然系統(tǒng)的總發(fā)熱功率 H 全部由油箱來(lái)考慮。這時(shí)油箱散熱面積 A 的計(jì)算公式為 A  H K t 式中 A—

60、油箱的散熱面積（ m2 ) H—油箱需要的散熱功率（ W） t —油溫（一般以 55 c 考慮）與周?chē)h(huán)境溫度的溫差 K—散熱系數(shù)。 與油箱周?chē)L(fēng)條件的好壞而不同， 通風(fēng)很 差時(shí) K=8 ～9； 良好時(shí) K=15～17.5；風(fēng)扇強(qiáng)行冷卻時(shí) K=20～23；強(qiáng)迫水冷時(shí) K=1 10～175。 所以油箱散熱面積 A 為： H 2 A 5.07m 6.4 本章小結(jié) 本章主要計(jì)算了液壓系統(tǒng)的性能， 計(jì)算出各項(xiàng)壓力損失和各個(gè)工作循環(huán)中的發(fā)熱量和散熱量。 31 設(shè)計(jì)

61、小結(jié) 在這段時(shí)間里， 在老師耐心指導(dǎo)下， 使我對(duì)大學(xué)期間所學(xué)課程有了更深的理解， 更深入了對(duì)專業(yè)知識(shí)的了解。通過(guò)這次關(guān)于液壓的設(shè)計(jì)，我更加了解了液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)、分析以及液壓在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。 我主要設(shè)計(jì)的是折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)，接到課題后，感覺(jué)有 些迷茫不知從哪里著手 ,主要是運(yùn)用各類(lèi)手冊(cè)、 產(chǎn)品樣本來(lái) 完成設(shè)計(jì)。 在設(shè)計(jì)中遇到了諸多的問(wèn)題， 通過(guò)解決這些問(wèn) 題， 使我對(duì)液壓系統(tǒng)有了更加深入的了解， 同時(shí)也發(fā)現(xiàn)我對(duì)液壓系統(tǒng)掌握的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，這促使我以后還要更加努力地學(xué)習(xí)來(lái)不斷完善自己。 在這次設(shè)計(jì)中我完成了老師交給的任務(wù)，但是因?yàn)樽约喝狈?/p>

62、這方面的實(shí)際經(jīng)驗(yàn) ,設(shè)計(jì)中還存在著很多的不足之處，希望各位老師給予批評(píng)和指正 ,以便我將來(lái)在實(shí)際工作中能夠更好地完成任務(wù)。 32 參考文獻(xiàn) [1] 楊培元， 朱福元． 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) [M] ． 北京： 機(jī) 械工業(yè)出版社， 1999，1- 191. [2] 吳宗澤，羅圣國(guó)．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)．第二版 [M] ．北京：高等教育出版社， 1999，1- 260.

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