3818 折彎機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計

3818 折彎機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計,折彎,液壓,系統(tǒng),設(shè)計 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計折彎機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計系部名稱： 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)班級： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 0８-１2 班 學(xué)生姓名： 付 帥 指導(dǎo)教師： 李洪智 職 稱： 教 授 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院二○一二年六月The Graduation Design for Bachelor's DegreeThe Design of Folding Machine Hydraulic SystemCandidate：Fu ShuaiSpecialty：Mechanical Manufacturing and AutomationClass： 08-12Supervisor：Professor.Li HongzhiHeilongjiang Institute of Technology2012-06·Harbin=1折彎機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計第 1 章 緒 論1.1 液壓技術(shù)現(xiàn)狀當(dāng)前，液壓技術(shù)在實現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲，經(jīng)久耐用，高度集成化等各項要求方面都取得了重大的發(fā)展，在完善比例控制，伺服控制，數(shù)字控制等技術(shù)上也有許多新成就。此外，在液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機(jī)輔助設(shè)計，計算機(jī)仿真和優(yōu)化以及微機(jī)控制等開發(fā)性工作方面，日益顯示出顯著的優(yōu)勢。今天，為了和最新技術(shù)的發(fā)展保持同步，液壓技術(shù)必須不斷創(chuàng)新，不斷地提高和改進(jìn)元件和系統(tǒng)的性能，以滿足日益變化的市場需求，體現(xiàn)在如下一些比較重要的特征上：（1）提高元件性能，創(chuàng)制新型元件，體積不斷縮小。為了能在盡可能小的空間內(nèi)傳遞盡可能大的功率，液壓元件的結(jié)構(gòu)不斷地在向小型化方向發(fā)展。（2）高度的組成化、集成化和模塊化。液壓系統(tǒng)由管式配置經(jīng)板式配置，箱式配置、集成塊式配置發(fā)展到疊加式配置、插裝式配置，使連接的通道越來越短，這種組合件不但結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠，而且使用簡便，也容易維護(hù)保養(yǎng)。模塊化發(fā)展也是非常重要的方面，完整的模塊以及獨立的功能單元，對用戶而言，只需要簡單地進(jìn)行組裝即可投入使用，這樣不僅可以大大節(jié)約用戶的裝配時間，同時用戶也無須配備各種經(jīng)專門培訓(xùn)的技術(shù)人員。（3）和微電子結(jié)合，走向智能化。匯在一起的聯(lián)接體只要一收到微處理機(jī)或者微型計算機(jī)處送來的信息，就能實現(xiàn)預(yù)先規(guī)定的任務(wù)。綜上所述可以看到，液壓工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的作用實在是很大的，它常常可以用來作為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。與世界上主要的工業(yè)國家相比，我國的液壓工業(yè)還是相當(dāng)落后的，標(biāo)準(zhǔn)化的工作有待于繼續(xù)做好，優(yōu)質(zhì)化的工作須形成聲勢，智能化的工作則剛剛在準(zhǔn)備起步，為此必須奮起直追，才能迎頭趕上。1.2 本課題主要研究內(nèi)容（1）液壓折彎機(jī)基本概況和研究背景介紹=2（2）液壓原理圖分析設(shè)計（3）液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計（4）繪制液壓原理圖、總裝圖及部分零件圖1.3 設(shè)計步驟一臺機(jī)器究竟采用什么樣的傳動方式，必須根據(jù)機(jī)器的工作要求，對機(jī)械、電力、液壓和氣壓等各種傳動方案進(jìn)行全面的方案論證，正確估計應(yīng)用液壓傳動的必要性。當(dāng)確定采用液壓傳動后，其設(shè)計內(nèi)容和步驟大體如下所述,這里所述的設(shè)計內(nèi)容和步驟只是一般的系統(tǒng)設(shè)計流程，在實際設(shè)計過程中不是一成不變的，對于較簡單的液壓系統(tǒng)，可以簡化其設(shè)計程序；對于重大工程的復(fù)雜液壓系統(tǒng)，往往還需在初步設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)行計算機(jī)仿真實驗，或者局部地進(jìn)行實物實驗，反復(fù)修改，才能確定設(shè)計方案。另外，這些步驟又是相互關(guān)聯(lián)，彼此影響的，因此常需穿插交叉進(jìn)行。液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟大體如下：1、液壓系統(tǒng)的工況分析在開始設(shè)計液壓系統(tǒng)時，首先要對機(jī)器的工作情況進(jìn)行詳細(xì)的分析，一般要考慮下面幾個問題：（1）確定該機(jī)器中哪些運動需要液壓傳動來完成（2）確定各運動的工作順序和各執(zhí)行元件的工作循環(huán)（3）確定液壓系統(tǒng)的主要工作性能。例如：執(zhí)行元件的運動速度、調(diào)速范圍、最大行程以及對運動平穩(wěn)性要求等（4）確定各執(zhí)行元件所承受的負(fù)載及其變化范圍2、擬訂液壓系統(tǒng)原理圖擬訂液壓系統(tǒng)原理圖一般要考慮以下幾個問題：（1）采用何種形式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（2）確定調(diào)速方案和速度換接方法（3）如何完成執(zhí)行機(jī)構(gòu)的自動循環(huán)和順序動作（4）系統(tǒng)的調(diào)壓、卸荷及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的換向和安全互鎖等要求（5）壓力測量點的合理選擇根據(jù)上述要求選擇基本回路，然后將各基本回路組合成液壓系統(tǒng)。當(dāng)液壓系統(tǒng)中有多個執(zhí)行部件時，要注意到它們相互間的聯(lián)系和影響，有時要采用防干擾回路。在液壓系統(tǒng)原理圖中，應(yīng)該附有運動部件的動作循環(huán)圖和電磁鐵動作順序表。3、液壓系統(tǒng)的計算和選擇液壓元件液壓系統(tǒng)計算的目的是確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)，以便按照這些參數(shù)合理地選擇=3液壓元件和設(shè)計非標(biāo)準(zhǔn)元件。具體計算步驟如下：（1）計算液壓缸的主要尺寸以及所需的壓力和流量（2）計算液壓泵的工作壓力、流量和傳動功率（3）選擇液壓泵和電動機(jī)的類型和規(guī)格（4）選擇閥類元件和輔助元件的規(guī)格4、對液壓系統(tǒng)進(jìn)行驗算必要時，對液壓系統(tǒng)的壓力損失和發(fā)熱溫升要進(jìn)行演算，但是有經(jīng)過生產(chǎn)實踐考驗過的同類型設(shè)備可供類比參考，或者有可靠的試驗結(jié)果，那么也可以不再進(jìn)行驗算。5、繪制正式工作圖和編制技術(shù)文件設(shè)計的最后一步是要整理出全部圖紙和技術(shù)文件。正式工作圖一般包括如下內(nèi)容：液壓系統(tǒng)原理圖；自行設(shè)計的全套工作圖（指液壓缸和液壓油箱等非標(biāo)準(zhǔn)液壓元件） ；液壓泵、液壓閥及管路的安裝總圖。技術(shù)文件一般包括以下內(nèi)容：基本件、標(biāo)準(zhǔn)件、通用件及外購件匯總表，液壓系統(tǒng)安裝和調(diào)試要求，設(shè)計說明書等。=4第 2 章 任務(wù)分析2.1 技術(shù)要求設(shè)計制造一臺立式板料折彎機(jī)，該機(jī)壓頭的上下運動用液壓傳動，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 10 6N 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 200mm2.2 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。設(shè)計液壓缸的啟動、制動時間為△t=0.2s。折彎機(jī)滑塊上下為直線往復(fù)運動，且行程較?。?00mm）,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。因為板料折彎機(jī)的工作循環(huán)為快速下降、慢速加壓（折彎） 、快速回程三個階段。各個階段的轉(zhuǎn)換由一個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實現(xiàn)快速回程。中位時實現(xiàn)液壓泵的卸荷，工作在右位時實現(xiàn)液壓泵的快速和工進(jìn)。其工進(jìn)速度由一個調(diào)速閥來控制?？爝M(jìn)和工進(jìn)之間的轉(zhuǎn)換由行程開關(guān)控制。折彎機(jī)快速下降時，要求其速度較快，減少空行程時間，液壓泵采用全壓式供油。其活塞運動行程由一個行程閥來控制。當(dāng)活塞以恒定的速度移動到一定位置時，行程閥接受到信號，并產(chǎn)生動作，實現(xiàn)由快進(jìn)到工進(jìn)的轉(zhuǎn)換。當(dāng)活塞移動到終止階段時，壓力繼電器接受到信號，使電液換向閥換向。由于折彎機(jī)壓力比較大，所以此時進(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)計一個預(yù)先卸壓回路，回路的卸荷快慢用一個節(jié)流閥來調(diào)節(jié)，此時換向閥處于中位。當(dāng)卸壓到一定壓力大小時，換向閥再換到左位，實現(xiàn)平穩(wěn)卸荷。為了對油路壓力進(jìn)行監(jiān)控，在液壓泵出口安裝一個壓力表和溢流閥，同時也對系統(tǒng)起過黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計5載保護(hù)作用。因為滑塊受自身重力作用，滑快要產(chǎn)生下滑運動。所以油路要設(shè)計一個液控單向閥，以構(gòu)成一個平衡回路，產(chǎn)生一定大小的背壓力，同時也使工進(jìn)過程平穩(wěn)。在液壓力泵的出油口設(shè)計一個單向閥，可防止油壓對液壓泵的沖擊，對泵起到保護(hù)作用。2.3 本章小結(jié)本章主要介紹了折彎機(jī)的主要設(shè)計參數(shù)，分析了折彎機(jī)在三個工作循環(huán)液壓系統(tǒng)的工作狀態(tài)，及液壓系統(tǒng)圖的繪制思路，這將為接下來的設(shè)計打下基礎(chǔ)。攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計（論文） 任務(wù)分析10第 3 章 負(fù)載與運動分析3.1 運動情況分析由折彎機(jī)的工作情況來看，其外負(fù)載和工作速度隨著時間是不斷變化的。所以設(shè)計液壓回路時必須滿足隨負(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。3.1.1 變壓式節(jié)流調(diào)速回路節(jié)流調(diào)速的工作原理，是通過改變回路中流量控制元件通流面積的大小來控制流入執(zhí)行元件或自執(zhí)行元件流出的流量來調(diào)節(jié)其速度。變壓式節(jié)流調(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，從而對流入液壓缸的的流量進(jìn)行控制。其缺點：液壓泵的損失對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)載增大到某值時候，活塞會停止運動，低速時泵承載能力很差，變載下的運動平穩(wěn)性都比較差，可使用比例閥、伺服閥等來調(diào)節(jié)其性能，但裝置復(fù)雜、價格較貴。優(yōu)點：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、對平穩(wěn)性要求不高的場合。3.1.2 容積調(diào)速回路容積調(diào)速回路的工作原理是通過改變回路中變量泵或馬達(dá)的排量來改變執(zhí)行元件的運動速度。優(yōu)點：在此回路中，液壓泵輸出的油液直接進(jìn)入執(zhí)行元件中，沒有溢流損失和節(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)缺點比較，泵缸開式容積調(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，故選用泵缸開式容積調(diào)速回路。3.2 液壓缸外負(fù)載力分析計算要求設(shè)計的板料折彎機(jī)實現(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：黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計6折彎力 F=106N板料折彎機(jī)的滑塊重量 G=106N；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；板料折彎機(jī)快速空載下降行程 L1=180mm；板料折彎機(jī)工作下壓行程 L2=20mm；板料折彎機(jī)快速回程 L3=200mm；啟動制動時間△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 η cm=0.91。快速下降，啟動加速：N=.×.=Δ176203819511入iiFtVgG(△V 1/△t 為下行平均加速度，m/s 2)均速時外負(fù)載為 0N慢速折彎折彎時壓頭上的工作負(fù)載可分為兩個階段：初壓階段，負(fù)載力緩慢的線性增加，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=106N快速回程啟動階段： GtVgF+Δ×=+i22黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計7N=+.×.=+154020153892入GFi（△V 2/△t 為回程平均加速度，m/s 2）等速階段：F=G=15000N制動階段： tVgΔ×=i 22入入 N=..+1459053819502 入入iFG表 3.1 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，加速 176勻速 0折彎初壓 50000折彎終壓 1000000快速回程啟動 15405快速回程等速 15000快速回程制動 14595注：液壓缸的機(jī)械效率取 ηcm=0.913.3 負(fù)載圖和速度圖的繪制折彎機(jī)各工況持續(xù)時間快速下行： s.=82673101VLt慢速折彎：初壓階段黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計8s.=2512VLt終壓階段 s.=' 4170253VLt快速回程： s.=74352034VLt根據(jù)以上分析與計算數(shù)據(jù)處理可繪出液壓缸的 F-t 圖和 v-t 圖 3.1：t/s圖 3.1 折彎機(jī)液壓缸的 F-t 圖和 v-t 圖3.4 本章小結(jié)本章分析了折彎機(jī)各個過程的外負(fù)載和流速，并對液壓回路的形式做了選擇，對折彎機(jī)三個工作階段做了定量的數(shù)據(jù)分析，并提供了折彎機(jī)液壓缸的 F-t 圖和 v-t 圖。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計9第 4 章 液壓缸主要參數(shù)的確定4.1 確定液壓缸的主要尺寸根據(jù)《液壓設(shè)計簡明手冊》10 頁表 2-1，預(yù)選液壓缸的設(shè)計壓力 P1=23MPa。將液壓缸的無桿腔作為主工作腔，考慮到液壓缸下行時，滑塊的自重采用液壓方式平衡，則可計算出液壓缸無桿腔的有效面積，取液壓缸的機(jī)械效率 η cm=0.91 則可計算出液壓缸無桿腔的有效面積： 222611 48001390cm.=m×.=maxpηFAc液壓缸內(nèi)徑（活塞桿直徑） .π.24704841D根據(jù)《液壓設(shè)計簡明手冊》11 頁表 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 325213.==dDV入故活塞桿直徑d=0.752D=0.752×250=188mm根據(jù)《液壓設(shè)計簡明手冊》11 頁表 2-5，取標(biāo)準(zhǔn)值為 d=180mm=18cm從而可計算得液壓缸無桿腔的實際有效面積為： 2221 654904cm.=×π=A液壓缸有桿腔的實際有效面積為：黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計10()()2222 85361544cm.=ππ=入入dDA4.2 液壓缸工況工作循環(huán)中各階段的功率計算如下：A.快速下降階段：啟動時p1=p1q1=3942×1128.43×10-6=4.45W Pa.×.×394210625490741入cmiηAFq1=A1V1=490.625×2.3=1128cm3/s=67L/min恒速時 01'PB.慢速加壓階段：初壓時p2=p2q2=1.12×106×558.75×10-6=659.4W Pa×... 6412 1029015490入cmeηAFq2=A2V2=490.625×1.2=588.75cm3/s=35.325L/min終壓時，行程有只 5mm，持續(xù)時間僅 t3=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(4.1)ttp0351241702.+..+.入流量由 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 ）表示即(4.2)).(=417058tq入上兩式中，t 為終壓階段持續(xù)時間，取值范圍 0～0.417s從而得到此階段功率方程黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計11(4.3)).(×).+.(×.=41703512758ttpqP入這是一個開口向下的拋物線方程令 可求得極值點 t=0.197s0?=tP此處的最大功率為：P3=Pmax=588.75×（1.12+51.03×0.197） ×（1-0.197/0.417）WP3=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+51.03×0.197=11.17MPaq3=588.75×（1-0.197/0.417）cm 3/sq3=310.61cm3/s=18.64L/minC.快速回程階段：啟動時 cmiηAGFp24+==0.71×106Pa441098536入×..q4=A2V3=236.285×5.3=1252.3cm3/s=75.138L/minP4=p4q4=0.71×106×1252.3×10－6 W=889w=0.899KW恒速時=0.69×106Pa91028536425 .×.=入cmηAFpq5=A2V3=1252.3cm3/s=75.138L/minP5=p5q5=0.69×106×1252.3×10－6 W=864W=0.864KW制動時黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計12Pa×.=.×.=cmi 6426 1079018536入入ηAFGpq6=A2V3=1252.3cm3/s=75.138L/minP6=p6q6=0.67×106×1252.3×106W=839.04W=0.839KW無桿腔實際有效面積 490.625cm2有桿腔實際有效面積 236.285cm2 液壓缸在工作循環(huán)中各階段的負(fù)載和流量計算見表 4.1：表 4.1 各階段的壓力和流量工作階段計算公式負(fù)載 F/N說明啟動 tVgGFiΔ×=11176快 速下 降等速— 0初壓Fe1=Fmax×5% 50000慢 速折 彎終壓Fe2=Fmax 106啟動GtVg+Δ×+i2215405快 速回 程 等速F=G 15000① ；N=.×.=Δ×176203819511入tVgGit為下行平均價速度，m/s 2②由于忽略滑塊導(dǎo)軌摩擦力，故快速下降等速時外負(fù)載為 0③折彎時壓頭上的工作負(fù)載可分為兩個階段：初壓階段，負(fù)載力緩慢的線性增加，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。④ GtVgF+Δ×=+i22；N=.. 15400153892入itVΔ為回程平均加速度，m/s 2黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計13制動tVgGFΔ×=i 22入入14595黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計14液壓缸在工作循環(huán)中各階段的功率計算見表 4.2：表 4.2 工作循環(huán)中各階段的功率啟動 W.=×.=-451032839461qpP快速下 降 恒速 0'初壓 ...-= 697562工作下 壓折 彎 終壓 KW.=.-×.+.×. 46734170031283 入入入MAXP啟動 .89W=..=--5710664qp恒速 0.64×.. --10329665P快速回 程制動 .839K=...=-- 8951076qp根據(jù)以上分析與計算數(shù)據(jù)處理可繪出液壓缸的工況圖 4.1：圖 4.1 液壓缸的工況圖4.3 本章小結(jié)本章主要計算出了液壓缸的各個主體尺寸，并分析了液壓缸各個階段的工作狀況，擬定了液壓缸的工況圖。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計15第 5 章 液壓系統(tǒng)圖的擬定5.1 制定基本方案考慮到液壓機(jī)工作時所需功率較大，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，即在快速下降的時候，液壓泵以全流量供油。當(dāng)轉(zhuǎn)化成慢速加壓壓制時，泵的流量減小，最后流量為0；（2）當(dāng)液壓缸反向回程時，泵的流量恢復(fù)為全流量供油。液壓缸的運動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)置一個單向閥；（4）為了壓制時保壓，在無桿腔進(jìn)油路上和有桿腔回油路上設(shè)置一個液控單向閥；（5）為了使液壓缸下降過程中壓力頭由于自重使下降速度越來越快，在三位四通換向閥處于右位時，回油路口應(yīng)設(shè)置一個溢流閥作背壓閥使回油路有壓力而不至于使速度失控；（6）為了使系統(tǒng)工作時壓力恒定，在泵的出口設(shè)置一個溢流閥，來調(diào)定系統(tǒng)壓力，由于本機(jī)采用接近開關(guān)控制，利用接近開關(guān)來切換換向閥的開與關(guān)以實行自動控制；（7）為使液壓缸在壓制時不至于壓力過大，設(shè)置一個壓力繼電器，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，壓力繼電器發(fā)出電信號，控制電磁閥實現(xiàn)保壓。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計16綜上的折彎機(jī)液壓系統(tǒng)原理如下圖：1-變量泵 2-溢流閥 3-壓力表及其開關(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-過濾器 9-行程閥 10-調(diào)速閥 11-單向閥 12-壓力繼電器圖 5.1 折彎機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖5.2 折彎機(jī)工作原理因為板料折彎機(jī)的工作循環(huán)為快速下降、慢速加壓（折彎） 、快速回程三個階段。各個階段的轉(zhuǎn)換由一個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實現(xiàn)快速回程。中位時實現(xiàn)液壓泵的卸荷，工作在右位時實現(xiàn)液壓泵的快速和工進(jìn)。其工進(jìn)速度由一個調(diào)速閥來控制?？爝M(jìn)和工進(jìn)之間的轉(zhuǎn)換由行程開關(guān)控制。折彎機(jī)快速下降時，要求其速度較快，減少空行程時間，液壓泵采用全壓式供油。其活塞運動行程由一個行程閥來控制。當(dāng)活塞以恒定的速度移動到一定位置時，行程閥接受到信號，并產(chǎn)生動作，實現(xiàn)由快進(jìn)到工進(jìn)的轉(zhuǎn)換。當(dāng)活塞移動到終止階段時，壓力繼電器接受到信號，使電液換向閥換向。由于折彎機(jī)壓力比較大，所以此時進(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預(yù)先卸壓回路，以防在高壓沖擊液壓元件，并黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計17可使油路卸荷平穩(wěn)。所以在快速回程的油路上可設(shè)計一個預(yù)先卸壓回路，回路的卸荷快慢用一個節(jié)流閥來調(diào)節(jié)，此時換向閥處于中位。當(dāng)卸壓到一定壓力大小時，換向閥再換到左位，實現(xiàn)平穩(wěn)卸荷。為了對油路壓力進(jìn)行監(jiān)控，在液壓泵出口安裝一個壓力表和溢流閥，同時也對系統(tǒng)起過載保護(hù)作用。因為滑塊受自身重力作用，滑快要產(chǎn)生下滑運動。所以油路要設(shè)計一個液控單向閥，以構(gòu)成一個平衡回路，產(chǎn)生一定大小的背壓力，同時也使工進(jìn)過程平穩(wěn)。在液壓力泵的出油口設(shè)計一個單向閥，可防止油壓對液壓泵的沖擊，對泵起到保護(hù)作用。5.3 本章小結(jié)本章主要制定了液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)圖，分析了每個工作過程所需的液壓元件，及其工作原理，最后繪制了液壓系統(tǒng)圖。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計18第 6 章 液壓元件的選擇6.1 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p1=22.4MPa，此時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)油壓力損失估計取為 0.5MPa。所以算得泵的最高工作壓力 Pp 為：Pp=22.4+0.5=22.9MPa液壓泵的最大供油量 按液壓缸最大輸入流量（ 75.138L/min）計算，取泄漏系q數(shù) K=1.1,則：qP=qV=1.1×75.138L/min=82.65L/min根據(jù)以上計算結(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 ηv=0.90，根據(jù)《 液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計與使用》P30 2-37 式 )(vgnqV10可算得泵的排量參考值為： rnηqvg /mL.=.×=26901580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=Vnη v=63×1500×0.92=86.9499L/min，符合系統(tǒng)對流量的要求。根據(jù)工況圖可知，最大功率出現(xiàn)在終壓階段 t=0.197s 時，由此時的液壓缸工作壓力和流量可算得此時液壓泵的最大理論功率： KW.=.×).+(=)Δ+( 9360418517KqPpt由《液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計與使用》P31 表 2-12 查得，取泵的綜效率為 η p=0.85，則算黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計19得液壓泵驅(qū)動功率為： WηPt K.=.=6948503由《液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計與使用》P31 表 2-13 查得選用個規(guī)格相近的 Y132S-4 型封閉式三相異步電動機(jī)，其額定功率為 5.5KW，額定轉(zhuǎn)速為 1440r/min。按所選電動機(jī)轉(zhuǎn)速和液壓泵的排量，液壓泵的最大實際流量為：qt=Vnηv=1440×63×0.92=83.46（L/min）大于計算所需流量 82.65L/min，滿足使用要求。6.2 閥類元件及輔助元件根據(jù)閥類元件及輔助元件所在油路的最大工作壓力和通過該元件的最大實際流量可選出這些液壓元件的型號及規(guī)格，結(jié)果見表 6.1。表 6.1 液壓元件的型號及規(guī)格序號元件名稱額定壓力/MPa額定流量/L/min型號及規(guī)格 說明1斜盤式軸向柱塞泵 3263ml/r(排量)63YCY14-1B額定轉(zhuǎn)速 1500r/min驅(qū)動電機(jī)功率為 5.5KW2 溢流閥 35 250 DB10 通徑為 10mm3 壓力表開關(guān) 40 — AF6EP30/Y400 通徑為 6mm4 單向閥 31.5 120 S15P 通徑為 15mm5 三位四通電液換向閥28 160 4WEH10G 通徑為 10mm6 單向順序閥 31.5 150 DZ10 通徑為 10mm7 液壓缸 — — 自行設(shè)計 —8過濾器＜0.02 壓力損失100 XU-100×80J 通徑為 32mm6.3 油箱的設(shè)計液壓油箱在不同的工作條件下，影響散熱的條件很多，通常按壓力范圍來考慮。液壓油箱的有效容積 V 可概略的定為：V=（6～12）q P式中 V——液壓油箱有效容量；黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計20qp——液壓泵額定流量。?。篤=10qPV=10×86.9499=869.499L應(yīng)當(dāng)注意：設(shè)備停止運轉(zhuǎn)后，設(shè)備中的那部分分油液會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，一般不超過液壓油箱高度的 80%869.499÷0.8=1086.873L按 JB/T7938-1999 取標(biāo)準(zhǔn)值 V=1250L6.3.1 油箱的長寬高確定因為油箱的寬、高、長的比例范圍是 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、長、高大約分別是 1600MM,1100MM,770MM。并選擇開式油箱中的分離式油箱設(shè)計。其優(yōu)點是維修調(diào)試方便，減少了液壓油的溫升和液壓泵的振動對機(jī)械工作性能的影響；其缺點是占地面積較大。由于系統(tǒng)比較簡單，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。因為推桿總行程為 200mm，無桿腔的有效面積為490.625cm2 L.=×.=-- 891026549021LAV入 .min 578入入油液高度為： cm=×.=0162591H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，此時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，參照書上取鋼板的厚度為：t=4mm 。為了易于散熱和便于對油箱進(jìn)行搬移及維護(hù)保養(yǎng)，取箱底離地的距離為 200mm。故可知，油箱的總長總寬總高為：黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計2長為： m=×+=160842160tw寬為： 1tl高為： m=×+=9782401h6.3.2 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°6.4 吸油管和過濾器之間管接頭的選擇在此選用卡套式軟管接頭查《機(jī)械設(shè)計手冊—4》表 23.9—66 得其連接尺寸如下表：表 6.2 管接頭連接尺寸表 0D公稱壓力MPa管子內(nèi)徑mm0dmm 公稱尺寸 極限偏差minLmm卡套式管接頭 0dmmG(25) 22 18.5 25 0.105?38 226.5 過濾器的選取取過濾器的流量至少是泵流量的兩倍的原則，取過濾器的流量為泵流量的 2.5 倍。故有：n265.7L/mi=in/.×=.入入入入 523106q查《中國機(jī)械設(shè)計大典》表 42.7—7 得，先取通用型 SYW 系列網(wǎng)式吸油中過濾器：表 6.3 過濾器參數(shù)尺寸表6.6 堵塞的選取考慮到鋼板厚度只有 4mm，加工螺紋孔不能太大，查《中國機(jī)械設(shè)計大典》表42.7—178 選取外六角螺塞作為堵塞，詳細(xì)尺寸見下表：型號 通徑mm公稱流量 /inL過濾精度 ?SYW-01-01 50 250 100黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計21表 6.4 堵塞參數(shù)尺寸表Sd d1 D e基本尺寸 極限偏差L h b b1 R C重量Kg 25.×M10.2 22 15 130.24?4 12 3 3 1 1.0 0.0326.7 空氣過濾器的選取按照空氣過濾器的流量至少為液壓泵額定流量 2 倍的原則，即：min/L.=in/.×=p 6131062q入選用 EF 系列液壓空氣過濾器，參照《機(jī)械設(shè)計手冊》表 23.8-95 得，將其主要參數(shù)列于下表： 表 6.5 液壓空氣過濾器參數(shù)表參數(shù)型號過濾注油口徑mm注油流量L/min空 氣流 量L/min油過濾面積L/min1Hmm2mm1D?mm2mm3mm四只螺釘均布mm空氣進(jìn)濾精度mm油過濾精度m?18JB974-19773232 265 270 154 58 66 82 96M6?140.105 125注：油過濾精度可以根據(jù)用戶的要求是可調(diào)的。6.8 液位/溫度計的選取選取 YWZ 系列液位液溫計，參照 《機(jī)械設(shè)計手冊 》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。6.9 本章小結(jié)本章主要說明了各個液壓元件的選擇，及其各項參數(shù)的選取，并設(shè)計計算出了油箱的各個尺寸數(shù)據(jù)。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計23第 7 章 液壓系統(tǒng)性能的運算7.1 壓力損失和調(diào)定壓力的確定由上述計算可知，工進(jìn)時油液流動速度較小，通過的流量為 35.325L/min,主要壓力損失為閥件兩端的壓降可以省略不計。快進(jìn)時液壓桿的速度：；0.4m/s=in/.×.=32106549841Aqvp此時油液在進(jìn)油管的速度：。/s.π..8360125083qvp7.1.1 沿程壓力損失沿程壓力損失首先要判斷管中的流動狀態(tài)，此系統(tǒng)采用 N32 號液壓油，室溫為20 度時 。所以有：sγ/m×=2410；230596710258343<.=×./.=γevdR油液在管中的流動狀態(tài)為層流，則阻力損失系數(shù)：；87.//λeR若取進(jìn)油和回油的管路長均為 2m，油液的密度為 ，則進(jìn)油路上的沿程39mKgρ/=壓力損失為：。avρdlλp P×..×.=×/=Δ 4232 1076801520817.1.2 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液壓閥的局部壓力損失，黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計24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%，而通過液壓閥的局部壓力損失則與通過閥的流量大小有關(guān)，若閥的額定流量和額定壓力損失分別為，則當(dāng)通過閥的流量為 q 時的閥的壓力損失 ，由：γΔq入 γΔq2入γξ×=Δp算得： MPa..ξ260150入小于原估算值 0.5MPa,所以是安全的。同理快進(jìn)時回油路上的流量：；min/L.=.×=1476532Aq則回油管路中的速度：；/s.×π.-41032506476v由此可以計算出：（448<2320,所以為層流） ；48103.×=/eγvdR；167057.=eRλ所以回油路上的沿程壓力損失為：；Pa×.=.×.×/=Δλ 5242 108910322 vρdlp由上面的計算所得求出總的壓力損失： a../.+.=Δ+Σλλ MpA7665021這與估算值有差異，應(yīng)該計算出結(jié)果來確定系統(tǒng)中的壓力閥的調(diào)定值。7.1.3 壓力閥的調(diào)定值計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)時要求，因此卸荷閥的調(diào)定值應(yīng)大于快進(jìn)時的供油壓力：黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計25；MPapAF037648011 .=.+=ΣΔ+p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。Pa.=×/.=P 50148032≥41AFp7.2 油液溫升的計算在整個工作循環(huán)中，工進(jìn)和快進(jìn)快退所占的時間相差不大，所以，系統(tǒng)的發(fā)熱和油液溫升可用一個循環(huán)的情況來計算。在整個工作循環(huán)中，工進(jìn)和快進(jìn)快退所占的時間相差不大，所以，系統(tǒng)的發(fā)熱和油液溫升可用一個循環(huán)的情況來計算。7.2.1 快進(jìn)時液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量快進(jìn)時液壓缸的有效功率為： KW.=..×=04580231760Fvp泵的輸出功率為： ../-2985063ηqPi因此快進(jìn)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為：K.=).-.(=- 08130Hii7.2.2 快退時液壓缸的發(fā)熱量快退時液壓缸的有效功率為：；W.=.×=9312504230FvP泵的輸出功率為：；../.-6850136ηpqi快退時液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為：。K.=.=- 1922613-270PHii7.2.3 壓制時液壓缸的發(fā)熱量黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計26壓制時液壓缸的有效功率為： KW=.×=12012100FvP泵的輸出功率：../.-479850697236ηpqi因此壓制時液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為： K.=.=- 86324-970PHii總的發(fā)熱量為:W..+..- 2501630ii按教材公式求出油液溫升近似值： C°.=/×.=Δ49882532T溫升沒有超出允許范圍，液壓系統(tǒng)中不需要設(shè)置冷卻器。7.3 油箱的設(shè)計由前面計算得出油箱的容積為 1250L。7.3.1 系統(tǒng)發(fā)熱量的計算在液壓系統(tǒng)中，損失都變成熱量散發(fā)出來。發(fā)熱量已在油溫驗算時計算出，所以 KW.=8325H7.3.2 散熱量的計算當(dāng)忽略系統(tǒng)中其他地方的散熱，只考慮油箱散熱時，顯然系統(tǒng)的總發(fā)熱功率 H全部由油箱來考慮。這時油箱散熱面積 A 的計算公式為 tΔ=KH式中 A—油箱的散熱面積（ ）2mH—油箱需要的散熱功率（W）—油溫（一般以 考慮）與周圍環(huán)境溫度的溫差tΔ5C?K—散熱系數(shù)。與油箱周圍通風(fēng)條件的好壞而不同，通風(fēng)很差時 K=8～9；良好時 K=15～17.5；風(fēng)扇強(qiáng)行冷卻時 K=20～23；強(qiáng)迫水冷時 K=110～175。所以油箱散熱面積 A 為： 20754912783m.=.×tΔ=H黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計277.4 本章小結(jié)本章主要計算了液壓系統(tǒng)的性能，計算出各項壓力損失和各個工作循環(huán)中的發(fā)熱量和散熱量。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計28結(jié) 論本次畢業(yè)設(shè)計歷時將近三個月，在這段時間里，在老師耐心指導(dǎo)下，使我對大學(xué)期間所學(xué)課程有了更深的理解，更深入了對專業(yè)知識的了解。通過這次關(guān)于液壓的設(shè)計，我更加了解了液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計、分析以及液壓在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用。我主要設(shè)計的是折彎機(jī)液壓系統(tǒng)，接到課題后，感覺有些迷茫不知從哪里著手，主要是運用各類手冊、產(chǎn)品樣本來完成設(shè)計。在設(shè)計中遇到了諸多的問題，通過解決這些問題，使我對液壓系統(tǒng)有了更加深入的了解，同時也發(fā)現(xiàn)我對液壓系統(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)來不斷完善自己。在這次設(shè)計中我完成了老師交給的任務(wù)，但是因為自己缺乏這方面的實際經(jīng)驗，設(shè)計中還存在著很多的不足之處，希望各位老師給予批評和指正，以便我將來在實際工作中能夠更好地完成任務(wù)。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計29參考文獻(xiàn)[1] 楊培元，朱福元．液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999，1-191.[2] 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謝通過這次設(shè)計，我的專業(yè)知識的掌握有了很大的飛躍，非常感謝我的指導(dǎo)老師的指導(dǎo)，李洪智老師在百忙之中對我們進(jìn)行著詳細(xì)耐心的輔導(dǎo)，并為我們提供了許多非常重要的資料。同時還要感謝我同寢的同學(xué)們，設(shè)計期間，他們給了我無私的幫助，通過此次設(shè)計我們不僅增長了專業(yè)知識，還增進(jìn)了我們的友誼。設(shè)計的圓滿完成也要感謝所有的任課老師們，是他們將我領(lǐng)入機(jī)械世界的大門，傳授給我知識，是這種知識的積累幫助我完成了畢業(yè)設(shè)計。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，我不但學(xué)到了更多的知識，而且還學(xué)到了老師們那種態(tài)度認(rèn)真作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)和誨人不倦的優(yōu)良品質(zhì)，愿老師們工作順利，機(jī)械工程系發(fā)展更強(qiáng)大，黑龍江工程學(xué)院建設(shè)得更美好！黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計32目 錄摘 要 ???????????????????????????????? ⅠABSTRACT ????????????????????????????? Ⅱ第 1 章 緒 論????????????????????????????? 11.1 液壓技術(shù)現(xiàn)狀 ??????????????????????????? 11.2 本課題主要研究內(nèi)容 ???????????????????????? 11.3 設(shè)計步驟 ????????????????????????????? 2第 2 章 任務(wù)分析 ??????????????????????????? 42.1 技術(shù)要求 ????????????????????????????? 42.2 任務(wù)分析 ????????????????????????????? 42.3 本章小結(jié) ????????????????????????????? 5第 3 章 負(fù)載與運動分析 ???????????????????????? 63.1 運動情況分析 ??????????????????????????? 63.2 液壓缸外負(fù)載力分析計算 ?????????????????????? 63.3 負(fù)載圖和速度圖的繪制 ??????????????????????? 8第 4 章 液壓缸主要參數(shù)的確定 ???????????????????? 104.1 確定液壓缸的主要尺寸 ?????????????????????? 104.2 液壓缸工況 ??????????????????????????? 114.3 本章小結(jié) ???????????????????????????? 14第 5 章 液壓系統(tǒng)圖的擬定 ?????????????????????? 15黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計335.1 制定基本方案 ?????????????????????????? 155.2 折彎機(jī)工作原理 ????????????????????????? 165.3 本章小結(jié) ???????????????????????????? 17第 6 章 液壓元件的選擇 ??????????????????????? 186.1 液壓泵的選擇 ?????????????????????????? 186.2 閥類元件及輔助元件 ??????????????????????? 196.3 油箱的設(shè)計 ??????????????????????????? 196.4 吸油管和過濾器之間管接頭的選擇 ????????????????? 216.5 過濾器的選取 ?????????????????????????? 216.6 堵塞的選取 ??????????????????????????? 216.7 空氣過濾器的選取 ???????????????????????? 226.8 液位/溫度計的選取 ???????????????????????? 226.9 本章小結(jié) ???????????????????????????? 22第 7 章 液壓系統(tǒng)性能的運算 ????????????????????? 237.1 壓力損失和調(diào)定壓力的確定 ???????????????????? 237.2 油液溫升的計算 ????????????????????????? 257.3 油箱的設(shè)計 ??????????????????????????? 267.4 本章小結(jié) ???????????????????????????? 26結(jié) 論 ???????????????????????????????? 27參考文獻(xiàn) ??????????????????????????????? 28致 謝 ???????????????????????????????? 30