2260 板料折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),板料,折彎,液壓,系統(tǒng),設(shè)計(jì) 攀 枝 花 學(xué) 院學(xué)生課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書題 目： 板料折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：所在院(系 )： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 班 級(jí)： 指 導(dǎo) 教 師： 板料折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要立式板料折彎?rùn)C(jī)是機(jī)械、電氣、液壓三者緊密聯(lián)系，結(jié)合的一個(gè)綜合體。液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)并列為三大傳統(tǒng)形式，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在現(xiàn)代機(jī)械的設(shè)計(jì)工作中占有重要的地位。因此，《液壓傳動(dòng)》課程是工科機(jī)械類各專業(yè)都開設(shè)的一門重要課程。它既是一門理論課，也與生產(chǎn)實(shí)際有著密切的聯(lián)系。為了學(xué)好這樣一門重要課程，除了在教學(xué)中系統(tǒng)講授以外，還應(yīng)設(shè)置課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，掌握液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技能和方法。液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)的目的主要有以下幾點(diǎn)：1、綜合運(yùn)用液壓傳動(dòng)課程及其他有關(guān)先修課程的理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際只是，進(jìn)行液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)踐，是理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐機(jī)密結(jié)合起來(lái)，從而使這些知識(shí)得到進(jìn)一步的鞏固、加深提高和擴(kuò)展。2、在設(shè)計(jì)實(shí)踐中學(xué)習(xí)和掌握通用液壓元件，尤其是各類標(biāo)準(zhǔn)元件的選用原則和回路的組合方法，培養(yǎng)設(shè)計(jì)技能，提高學(xué)生分析和嫁接生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力，為今后的設(shè)計(jì)工作打下良好的基礎(chǔ)。3、通過(guò)設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)在計(jì)算、繪圖、運(yùn)用和熟悉設(shè)計(jì)資料（包括設(shè)計(jì)手冊(cè)、產(chǎn)品樣本、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范）以及進(jìn)行估算方面得到實(shí)際訓(xùn)練。關(guān)鍵詞 板料折彎?rùn)C(jī) ，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)。目 錄摘要1 任務(wù)分析…………………………………………………………………………11.1 技術(shù)要求………………… ……………………………………………………………11.2 任務(wù)分析……………………………………………………………………12 方案的確定………………………………………………………………………22.1運(yùn)動(dòng)情況分析………………………………………………………………22．1．1 變壓式節(jié)流調(diào)速回路………………………………………………22．1．2 容積調(diào)速回路………………………………………………………23 負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析………………………………………………………………………34 負(fù)載圖和速度圖的繪制…………………………………………………………………45 液壓缸主要參數(shù)的確定……………………………………………………………46 系統(tǒng)液壓圖的擬定…………………………………………………………………………67 液壓元件的選擇……………………………………………………………………87.1 液壓泵的選擇…………………………………………………………………………87.2 閥類元件及輔助元件………………………………………………………87.3 油管元件………………………………………………………………………………97.4 油箱的容積計(jì)算………………………………………………………………………107.5油箱的長(zhǎng)寬高確……………………………………………………………107.6油箱地面傾斜度……………………………………………………………117.7吸油管和過(guò)濾器之間管接頭的選擇………………………………………117.8過(guò)濾器的選取………………………………………………………………117.9堵塞的選取…………………………………………………………………117.10空氣過(guò)濾器的選取………………………………………………………127.11液位/溫度計(jì)的選取………………………………………………………128 液壓系統(tǒng)性能的運(yùn)算…………………………………………………………138.1 壓力損失和調(diào)定壓力的確定……………………………………………138.1.1 沿程壓力損失…………………………………………………………138.1.2 局部壓力損失…………………………………………………………138.1.3 壓力閥的調(diào)定值計(jì)算…………………………………………………148.2 油液溫升的計(jì)算……………………………………………………………148.2.1 快進(jìn)時(shí)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量……………………………………………148.2.2 快退時(shí)液壓缸的發(fā)熱量………………………………………………148.2.3 壓制時(shí)液壓缸的發(fā)熱量………………………………………………148.3 油箱的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………158.3.1 系統(tǒng)發(fā)熱量的計(jì)算……………………………………………………158.3.2 散熱量的計(jì)算………………………………………………………159 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………17致謝…………………………………………………………………………………181 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 61.90N?滑塊重量 423快速空載下降 行程 210mm速度（ ） 231v/ms慢速下壓（折彎） 行程 30mm速度（ ） 122/快速回程 行程 240mm速度（ ） 523v/ms1.2任務(wù)分析根據(jù)滑塊重量為 ，為了防止滑塊受重力下滑，可用液壓方式平衡42.10N?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。折彎?rùn)C(jī)滑塊上下為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且行程較?。?40mm）,故可選單0.2ts?A桿液壓缸作執(zhí)行器,且液壓缸的機(jī)械效率 。因?yàn)榘辶险蹚潤(rùn)C(jī)的工作循0.91cm??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)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。2方案的確定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(diǎn)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 ，數(shù)值比較大，故選用61.90N?泵缸開式容積調(diào)速回路。23 負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析要求設(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= N；61.90?板料折彎?rùn)C(jī)的滑塊重量 G= N；快速空載下降速度 =0.023m/s，42.310?123/vms?工作下壓速度 =0.012m/s，快速回程速度 =0.052m/s，板料折1/ms35/彎?rùn)C(jī)快速空載下降行程 =0.21m，板料折彎?rùn)C(jī)工作下壓行程1L?=0.03m，板料折彎?rùn)C(jī)快速回程：H=240mm=0.24m；啟動(dòng)制動(dòng)時(shí)間230L?，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st.?率 。由式 91cm?mvFt??式中 —工作部件總質(zhì)量 —快進(jìn)或快退速度 —運(yùn)動(dòng)的加速、減速時(shí)間t?求得慣性負(fù)載 42.310.27098mvGFNtgt??????下再求得阻力負(fù)載 靜摩擦阻力 40.6sf動(dòng)摩擦阻力 1230fd?表一 液壓缸在各工作階段的負(fù)載值 (單位:N)工況 負(fù)載組成 負(fù)載值 F 推力 /cm?起動(dòng) sfF?4600 5055加速 fdm?2570 2824快進(jìn) f 2300 2527工進(jìn) fdF?1902300 2113667快退 f 2300 2527注:液壓缸的機(jī)械效率取 0.91cm?34 負(fù)載圖和速度圖的繪制負(fù)載圖按上面數(shù)據(jù)繪制，如下圖 a)所示。速度圖按己知數(shù)值 ,123/vms?, , , ,快速回程21/vms?352/vs120Lm?23340L圖一 板料折彎?rùn)C(jī)液壓缸的負(fù)載圖和速度圖a)負(fù)載圖 b)速度圖5 液壓缸主要參數(shù)的確定由表 11-2 和表 11-3 可知，板料折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)在最大負(fù)載約為 211KN 時(shí)工作壓力 。將液壓缸的無(wú)桿腔作為主工作腔，考慮到缸下行時(shí)，滑130PMa?塊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 η cm=0.91。 2max1 612370.0.91cFAmp????液壓缸內(nèi)徑： 4.7.30ADm??參考[1]，按 GB/T2348-1993，取標(biāo)準(zhǔn)值 D=320mm=32cm根據(jù)快速下降與快速上升進(jìn)的速度比確定活塞桿直徑 d:25.63Vd???快 上快 下 21.dc??取標(biāo)準(zhǔn)值 d=220mm=22cm4則：無(wú)桿腔實(shí)際有效面積 22213076.54ADcm????有桿腔實(shí)際有效面積 22()()36.54dc??液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力和流量計(jì)算見表 5.1。表 5.1 各階段的壓力和流量輸入流量工作階段 計(jì)算公式 負(fù)載 F/N 工作腔壓力p/Pa / minL啟動(dòng)270 2853 106．3快速下降等速; 1mcFPA??1qv0 0 _工作下壓（折彎） ;21cm21v211366763.17?5.40?啟動(dòng)5055 0.17 60_等速2824 0．095 1?101．7快速回程制動(dòng);32cFPA??32q2527 0.0771 6_液壓缸在工作循環(huán)中各階段的功率計(jì)算見表 5.2表 5.2 工作循環(huán)中各階段的功率啟動(dòng) 312853(106./)5.04PpqW????快速下降 恒速 '0工作下壓（折彎）632.7(.1/6)278.K???啟動(dòng) 6330.1(0./)0.PpqW???恒速 49517616K??快速回程制動(dòng) 635.7(./).7.3?5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 5.1：710圖 5.1 液壓缸的工況圖6 系統(tǒng)液壓圖的擬定考慮到液壓機(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 Y 型電磁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)采用接近開關(guān)控制，利用接近開關(guān)來(lái)切換換向閥的開與關(guān)以實(shí)行自動(dòng)控制；6（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；綜上的折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)原理如下圖：圖 6.1 折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)原理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(guò)濾器 9-行程閥 10-調(diào)速閥 11-單向閥 12-壓力繼電器77 液壓元件的選擇7.1 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) ，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127.8PMa?缸的進(jìn)油壓力損失估計(jì)取為 。所以泵的最高工作壓力0.5PMa??。0.5.3p?液壓泵的最大供油量 按液壓缸最大輸入流量（106.3L/min）計(jì)算，取泄pq漏系數(shù) K=1.1,則 。1.06.1.93/minpL??根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 23.5-40，選用規(guī)格為160*CY14-1B 的壓力補(bǔ)償變量型軸向柱塞泵，其額定壓力 P=32MPa，排量為160mL/r,額定轉(zhuǎn)速為 1000r/min，流量為 q=160L/min。 由于液壓缸在保壓時(shí)輸入功率最大，這時(shí)液壓缸的工作壓力為30.17+0.5=30.67MPa，流量為 ,取泵的總效率 ，1.5460.98/minL??0.85??則液壓泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)所要的功率為 ，3.760.983.75pqPKW??根據(jù)此數(shù)據(jù)按 JB/T9619-1999，選取 Y225M-6 型電動(dòng)機(jī)，其額定功率，額定轉(zhuǎn)速 980r/min,按所選電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和液壓泵的排量，液壓泵37PKW?最大理論流量 ，大于計(jì)算所需的流980/min16/.8/mintqnVrLr????量 116.93L/min，滿足使用要求。7.2 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(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)果見表 7.1。8表 7.1 液壓元件的型號(hào)及規(guī)格序號(hào)元件名稱 額定壓力/Pa額定流量ml/r型號(hào)及規(guī)格 說(shuō)明1 變量泵 32 160 32*GY14-1B 額定轉(zhuǎn)速 1000r/min驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為 37KW2 溢流閥 調(diào)壓0.5~32160 YF3-*-20B-C 通徑 20mm3 行程閥 - - YF3-*-20B-C4 三位四通換向閥 28 160 WEH10G 通徑 10mm5 單項(xiàng)順序閥 最大工作壓力32MPa160 HCT06L16 節(jié)流閥 - - FBG-3-125-10max160/inqL?(單向行程調(diào)速閥)7 單向閥 開啟0.15MPa最大 200 S20A220 通徑 20mm8 壓力繼電器 2．5 HED209 調(diào)速閥 2FRM10-217.3 油管元件各元件間連接管道的規(guī)格按元件接口處尺寸決定，液壓缸進(jìn)、出油管則按輸入、排出的最大流量計(jì)算，由于液壓泵具體選定之后液壓缸在各個(gè)階段的進(jìn)出流量已與已定數(shù)值不同，所以重新計(jì)算如表 5.2，表中數(shù)值說(shuō)明液壓缸壓制、快退速度 , 與設(shè)計(jì)要求相近，這表明所選液壓泵的型號(hào)，規(guī)格是適宜的。2v3表 7.2 液壓缸在各個(gè)階段的進(jìn)出流量9流量速度快進(jìn) 壓制 快退輸入流量L/min=112()/()pqA???706.5983.4. 15.4q?16.93pq?排出流量L/min21()/3..52.706???21()/6.5.425.670A??212()/70.6.935A??運(yùn)動(dòng)速度m/min11234/().981.65pvqA??213/..785vq??34312/.10/6.10.vq???由表中數(shù)值可知，當(dāng)油液在壓力管中速度取 5m/s 時(shí)，按教材 P177 式(7-9) 算得，2qdv???液壓缸進(jìn)油路油管內(nèi)徑 ；31.402.256dm?????進(jìn)液壓缸回油路管內(nèi)徑 ；3.9?回這兩根油管選用參照《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P111，進(jìn)油管的外徑，內(nèi)徑 ，回油路管的外徑 ，內(nèi)徑 。34m??25m?42m??32m?7.4 油箱的容積計(jì)算容量 (單位為 L)計(jì)算按教材式(7-8) : ，由于液壓機(jī)是高壓系VPVq?統(tǒng)， 。所以油箱的容量 ， 1??160.987.PVqL????670.83L?按 JB/T7938-1999 規(guī)定容積取標(biāo)準(zhǔn)值 .7.5油箱的長(zhǎng)寬高確定因?yàn)橛拖涞膶?、高、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、長(zhǎng)、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(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 240mm，選取缸的內(nèi)腔長(zhǎng)度為 360mm。忽略推桿所占的體積，則液壓缸的體積為 221706.53015.4vALL?????缸當(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： 8.0674VL?油 min則油箱中油液的高度為： 1/(10)4Hcm??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 44cm,并選用兩塊隔板。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(duì)油箱進(jìn)行搬移及維護(hù)保養(yǎng)，取箱底離地的距離為200mm。10故可知，油箱的總長(zhǎng)總寬總高為：長(zhǎng)為： 12(04)108ltm????寬為： 1(6)6wt高為： (204)7042)978h m?????7.6油箱地面傾斜度為了更好的清洗油箱，取油箱底面傾斜度為：1 ℃7.7吸油管和過(guò)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(jì)手冊(cè)—4》表 23.9—66 得其連接尺寸如下表：表 7.3 單位：mm0D公稱壓力MPa管子內(nèi)徑 0dmm 公稱尺寸 極限偏差minL卡套式管接頭 0dG(25) 22 18.5 25 0.105?38 227.8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)濾器的流量為泵流量的 2.5倍。故有 ： 2.5(106.325)/min265.7/inqLL???泵 入過(guò) 濾 器查《中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典》表 42.7—7 得，先取通用型 WU 系列網(wǎng)式吸油中過(guò)濾器：表 7.4型號(hào) 通徑Mm公稱流量 /minL過(guò)濾精度 ?CXL-250 100?50 250 1007.9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(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)尺寸見下表：11表 7.5Sd 1D e 基本尺寸極限偏差L h b 1R C重量Kg 12.5M?10.2 22 15 130.24?4 12 3 3 1 1.0 0.0327.10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： 2106.3/min1.6/inqqLLp????過(guò) 濾 器選用 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 7.6參數(shù)型號(hào)過(guò)濾注油口徑mm注油流量L/min空氣流量L/min油過(guò)濾面積L/min1Hmm2mm1D?mm2mm3mm四只螺釘均布mm空氣進(jìn)濾精度mm油過(guò)濾精度m?E -502F32 32 265 270 154 58 66 82 96 M6 14?0.105 125注：油過(guò)濾精度可以根據(jù)用戶的要求是可調(diào)的。7.11液位/溫度計(jì)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。128 液壓系統(tǒng)性能的運(yùn)算8.1 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 55.44L/min,主要壓力損失為閥件兩端的壓降可以省略不計(jì)。快進(jìn)時(shí)液壓桿的速度，此時(shí)油液在進(jìn)油管的速度314.10.6/min0.3/765pqv sA????326..85/.p??8.1.1 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) ，所以有421.0/ms????，油液在管中的流動(dòng)狀態(tài)為34/385.10962.530eRvd???層流，則阻力損失系數(shù) ，若取進(jìn)油和回油的管路長(zhǎng)均為 2m，油75/8eR?液的密度為 ，則進(jìn)油路上的沿程壓力損失為390/Kgm??。1 2 243290/. .5.31051pldv Pa? ??????8.1.2 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 ，則當(dāng)通過(guò)閥的流量為 q 時(shí)的閥的壓力損失 ，由rq?和 rq?算得 小于原估算值 0.5MPa,所以2()rp????213.40.5()0.56pMPa????是安全的。同理快進(jìn)時(shí)回油路上的流量 則回油管12.36.52.4/min70qAL??路中的速度 ；由此可以計(jì)算出3265.40.9/6vms?????13 （245<2320,所以為層流）; 341.092/ 8.eRvd?????,所以回油路上的沿程壓力損失為75.538e?。2 2 2542890/0.11..7103pldv Pa??????????由上面的計(jì)算所得求出：總的壓力損失 p??12Ap???36.50.47.5MPa?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。8.1.3 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)定值應(yīng)大于快進(jìn)時(shí)的供油壓力，所以卸荷閥的調(diào)定壓力值應(yīng)該取123.670.53.pFMPaA??????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 442.310/26.510.7pa?????背8.2 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。8.2.1 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： 0270.36.210.PFvWK???泵的輸出功率為： 85316./5.947.347ipq??因此快進(jìn)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為：14??0.7350.6210.13iiHPKW????8.2.2 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： 02840.516.8PFvW???泵的輸出功率為： 169..5ipqW?快退時(shí)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為： ??0189.46.2.0.46iiHPK???8.2.3 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： 60.1.0PFvW??泵的輸出功率 6.57843ipqPW???因此壓制時(shí)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為： ??07843601.843iiHK???總的發(fā)熱量為 0.13.451..91i K??按教材式（11—2）求出油液溫升近似值 ??32.890/4.8TC????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。8.3 油箱的設(shè)計(jì)由前面計(jì)算得出油箱的容積為 1000L。8.3.1 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 1.893HKW?8.3.2 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 HAKt?式中 A—油箱的散熱面積（ ）2m15 H—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tA5C?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(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=110～175。所以油箱散熱面積 A 為： 2189.3.74HmKt????169 參考文獻(xiàn)[1] 中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典第 5 卷，機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)/中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)，中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典編委會(huì) 南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2002.1[2] 成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本，液壓傳動(dòng)。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.1[3] 王積偉 液壓傳動(dòng) 2 版 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.12. 普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材。[4] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3 版 第 4 卷/機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)編著 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.8[5] 楊培元、朱福元 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.10[6] 王積偉、章宏甲、黃誼 液壓傳動(dòng)第 2 版 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.717致謝感謝老師，還有我的同學(xué)們?cè)诒敬握n程設(shè)計(jì)期間給予我的幫助和指導(dǎo)。由于時(shí)間和水平有限，本設(shè)計(jì)難免存在缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，望指導(dǎo)老師批評(píng)指正。攀 枝 花 學(xué) 院學(xué)生課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書題 目： 板料折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：所在院(系 )： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 班 級(jí)： 指 導(dǎo) 教 師： 板料折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要立式板料折彎?rùn)C(jī)是機(jī)械、電氣、液壓三者緊密聯(lián)系，結(jié)合的一個(gè)綜合體。液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)并列為三大傳統(tǒng)形式，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在現(xiàn)代機(jī)械的設(shè)計(jì)工作中占有重要的地位。因此，《液壓傳動(dòng)》課程是工科機(jī)械類各專業(yè)都開設(shè)的一門重要課程。它既是一門理論課，也與生產(chǎn)實(shí)際有著密切的聯(lián)系。為了學(xué)好這樣一門重要課程，除了在教學(xué)中系統(tǒng)講授以外，還應(yīng)設(shè)置課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，掌握液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技能和方法。液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)的目的主要有以下幾點(diǎn)：1、綜合運(yùn)用液壓傳動(dòng)課程及其他有關(guān)先修課程的理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際只是，進(jìn)行液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)踐，是理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐機(jī)密結(jié)合起來(lái)，從而使這些知識(shí)得到進(jìn)一步的鞏固、加深提高和擴(kuò)展。2、在設(shè)計(jì)實(shí)踐中學(xué)習(xí)和掌握通用液壓元件，尤其是各類標(biāo)準(zhǔn)元件的選用原則和回路的組合方法，培養(yǎng)設(shè)計(jì)技能，提高學(xué)生分析和嫁接生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力，為今后的設(shè)計(jì)工作打下良好的基礎(chǔ)。3、通過(guò)設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)在計(jì)算、繪圖、運(yùn)用和熟悉設(shè)計(jì)資料（包括設(shè)計(jì)手冊(cè)、產(chǎn)品樣本、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范）以及進(jìn)行估算方面得到實(shí)際訓(xùn)練。關(guān)鍵詞 板料折彎?rùn)C(jī) ，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)。目 錄摘要1 任務(wù)分析…………………………………………………………………………11.1 技術(shù)要求………………… ……………………………………………………………11.2 任務(wù)分析……………………………………………………………………12 方案的確定………………………………………………………………………22.1運(yùn)動(dòng)情況分析………………………………………………………………22．1．1 變壓式節(jié)流調(diào)速回路………………………………………………22．1．2 容積調(diào)速回路………………………………………………………23 負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析………………………………………………………………………34 負(fù)載圖和速度圖的繪制…………………………………………………………………45 液壓缸主要參數(shù)的確定……………………………………………………………46 系統(tǒng)液壓圖的擬定…………………………………………………………………………67 液壓元件的選擇……………………………………………………………………87.1 液壓泵的選擇…………………………………………………………………………87.2 閥類元件及輔助元件………………………………………………………87.3 油管元件………………………………………………………………………………97.4 油箱的容積計(jì)算………………………………………………………………………107.5油箱的長(zhǎng)寬高確……………………………………………………………107.6油箱地面傾斜度……………………………………………………………117.7吸油管和過(guò)濾器之間管接頭的選擇………………………………………117.8過(guò)濾器的選取………………………………………………………………117.9堵塞的選取…………………………………………………………………117.10空氣過(guò)濾器的選取………………………………………………………127.11液位/溫度計(jì)的選取………………………………………………………128 液壓系統(tǒng)性能的運(yùn)算…………………………………………………………138.1 壓力損失和調(diào)定壓力的確定……………………………………………138.1.1 沿程壓力損失…………………………………………………………138.1.2 局部壓力損失…………………………………………………………138.1.3 壓力閥的調(diào)定值計(jì)算…………………………………………………148.2 油液溫升的計(jì)算……………………………………………………………148.2.1 快進(jìn)時(shí)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量……………………………………………148.2.2 快退時(shí)液壓缸的發(fā)熱量………………………………………………148.2.3 壓制時(shí)液壓缸的發(fā)熱量………………………………………………148.3 油箱的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………158.3.1 系統(tǒng)發(fā)熱量的計(jì)算……………………………………………………158.3.2 散熱量的計(jì)算………………………………………………………159 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………17致謝…………………………………………………………………………………181 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 61.90N?滑塊重量 423快速空載下降 行程 210mm速度（ ） 231v/ms慢速下壓（折彎） 行程 30mm速度（ ） 122/快速回程 行程 240mm速度（ ） 523v/ms1.2任務(wù)分析根據(jù)滑塊重量為 ，為了防止滑塊受重力下滑，可用液壓方式平衡42.10N?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。折彎?rùn)C(jī)滑塊上下為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且行程較?。?40mm）,故可選單0.2ts?A桿液壓缸作執(zhí)行器,且液壓缸的機(jī)械效率 。因?yàn)榘辶险蹚潤(rùn)C(jī)的工作循0.91cm??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)。其工進(jìn)速度由一個(gè)調(diào)速閥來(lái)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?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)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。2方案的確定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(diǎn)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 ，數(shù)值比較大，故選用61.90N?泵缸開式容積調(diào)速回路。23 負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析要求設(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= N；61.90?板料折彎?rùn)C(jī)的滑塊重量 G= N；快速空載下降速度 =0.023m/s，42.310?123/vms?工作下壓速度 =0.012m/s，快速回程速度 =0.052m/s，板料折1/ms35/彎?rùn)C(jī)快速空載下降行程 =0.21m，板料折彎?rùn)C(jī)工作下壓行程1L?=0.03m，板料折彎?rùn)C(jī)快速回程：H=240mm=0.24m；啟動(dòng)制動(dòng)時(shí)間230L?，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st.?率 。由式 91cm?mvFt??式中 —工作部件總質(zhì)量 —快進(jìn)或快退速度 —運(yùn)動(dòng)的加速、減速時(shí)間t?求得慣性負(fù)載 42.310.27098mvGFNtgt??????下再求得阻力負(fù)載 靜摩擦阻力 40.6sf動(dòng)摩擦阻力 1230fd?表一 液壓缸在各工作階段的負(fù)載值 (單位:N)工況 負(fù)載組成 負(fù)載值 F 推力 /cm?起動(dòng) sfF?4600 5055加速 fdm?2570 2824快進(jìn) f 2300 2527工進(jìn) fdF?1902300 2113667快退 f 2300 2527注:液壓缸的機(jī)械效率取 0.91cm?34 負(fù)載圖和速度圖的繪制負(fù)載圖按上面數(shù)據(jù)繪制，如下圖 a)所示。速度圖按己知數(shù)值 ,123/vms?, , , ,快速回程21/vms?352/vs120Lm?23340L圖一 板料折彎?rùn)C(jī)液壓缸的負(fù)載圖和速度圖a)負(fù)載圖 b)速度圖5 液壓缸主要參數(shù)的確定由表 11-2 和表 11-3 可知，板料折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)在最大負(fù)載約為 211KN 時(shí)工作壓力 。將液壓缸的無(wú)桿腔作為主工作腔，考慮到缸下行時(shí)，滑130PMa?塊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 η cm=0.91。 2max1 612370.0.91cFAmp????液壓缸內(nèi)徑： 4.7.30ADm??參考[1]，按 GB/T2348-1993，取標(biāo)準(zhǔn)值 D=320mm=32cm根據(jù)快速下降與快速上升進(jìn)的速度比確定活塞桿直徑 d:25.63Vd???快 上快 下 21.dc??取標(biāo)準(zhǔn)值 d=220mm=22cm4則：無(wú)桿腔實(shí)際有效面積 22213076.54ADcm????有桿腔實(shí)際有效面積 22()()36.54dc??液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力和流量計(jì)算見表 5.1。表 5.1 各階段的壓力和流量輸入流量工作階段 計(jì)算公式 負(fù)載 F/N 工作腔壓力p/Pa / minL啟動(dòng)270 2853 106．3快速下降等速; 1mcFPA??1qv0 0 _工作下壓（折彎） ;21cm21v211366763.17?5.40?啟動(dòng)5055 0.17 60_等速2824 0．095 1?101．7快速回程制動(dòng);32cFPA??32q2527 0.0771 6_液壓缸在工作循環(huán)中各階段的功率計(jì)算見表 5.2表 5.2 工作循環(huán)中各階段的功率啟動(dòng) 312853(106./)5.04PpqW????快速下降 恒速 '0工作下壓（折彎）632.7(.1/6)278.K???啟動(dòng) 6330.1(0./)0.PpqW???恒速 49517616K??快速回程制動(dòng) 635.7(./).7.3?5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 5.1：710圖 5.1 液壓缸的工況圖6 系統(tǒng)液壓圖的擬定考慮到液壓機(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 Y 型電磁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)采用接近開關(guān)控制，利用接近開關(guān)來(lái)切換換向閥的開與關(guān)以實(shí)行自動(dòng)控制；6（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；綜上的折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)原理如下圖：圖 6.1 折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)原理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(guò)濾器 9-行程閥 10-調(diào)速閥 11-單向閥 12-壓力繼電器77 液壓元件的選擇7.1 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) ，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127.8PMa?缸的進(jìn)油壓力損失估計(jì)取為 。所以泵的最高工作壓力0.5PMa??。0.5.3p?液壓泵的最大供油量 按液壓缸最大輸入流量（106.3L/min）計(jì)算，取泄pq漏系數(shù) K=1.1,則 。1.06.1.93/minpL??根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 23.5-40，選用規(guī)格為160*CY14-1B 的壓力補(bǔ)償變量型軸向柱塞泵，其額定壓力 P=32MPa，排量為160mL/r,額定轉(zhuǎn)速為 1000r/min，流量為 q=160L/min。 由于液壓缸在保壓時(shí)輸入功率最大，這時(shí)液壓缸的工作壓力為30.17+0.5=30.67MPa，流量為 ,取泵的總效率 ，1.5460.98/minL??0.85??則液壓泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)所要的功率為 ，3.760.983.75pqPKW??根據(jù)此數(shù)據(jù)按 JB/T9619-1999，選取 Y225M-6 型電動(dòng)機(jī)，其額定功率，額定轉(zhuǎn)速 980r/min,按所選電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和液壓泵的排量，液壓泵37PKW?最大理論流量 ，大于計(jì)算所需的流980/min16/.8/mintqnVrLr????量 116.93L/min，滿足使用要求。7.2 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(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)果見表 7.1。8表 7.1 液壓元件的型號(hào)及規(guī)格序號(hào)元件名稱 額定壓力/Pa額定流量ml/r型號(hào)及規(guī)格 說(shuō)明1 變量泵 32 160 32*GY14-1B 額定轉(zhuǎn)速 1000r/min驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為 37KW2 溢流閥 調(diào)壓0.5~32160 YF3-*-20B-C 通徑 20mm3 行程閥 - - YF3-*-20B-C4 三位四通換向閥 28 160 WEH10G 通徑 10mm5 單項(xiàng)順序閥 最大工作壓力32MPa160 HCT06L16 節(jié)流閥 - - FBG-3-125-10max160/inqL?(單向行程調(diào)速閥)7 單向閥 開啟0.15MPa最大 200 S20A220 通徑 20mm8 壓力繼電器 2．5 HED209 調(diào)速閥 2FRM10-217.3 油管元件各元件間連接管道的規(guī)格按元件接口處尺寸決定，液壓缸進(jìn)、出油管則按輸入、排出的最大流量計(jì)算，由于液壓泵具體選定之后液壓缸在各個(gè)階段的進(jìn)出流量已與已定數(shù)值不同，所以重新計(jì)算如表 5.2，表中數(shù)值說(shuō)明液壓缸壓制、快退速度 , 與設(shè)計(jì)要求相近，這表明所選液壓泵的型號(hào)，規(guī)格是適宜的。2v3表 7.2 液壓缸在各個(gè)階段的進(jìn)出流量9流量速度快進(jìn) 壓制 快退輸入流量L/min=112()/()pqA???706.5983.4. 15.4q?16.93pq?排出流量L/min21()/3..52.706???21()/6.5.425.670A??212()/70.6.935A??運(yùn)動(dòng)速度m/min11234/().981.65pvqA??213/..785vq??34312/.10/6.10.vq???由表中數(shù)值可知，當(dāng)油液在壓力管中速度取 5m/s 時(shí)，按教材 P177 式(7-9) 算得，2qdv???液壓缸進(jìn)油路油管內(nèi)徑 ；31.402.256dm?????進(jìn)液壓缸回油路管內(nèi)徑 ；3.9?回這兩根油管選用參照《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P111，進(jìn)油管的外徑，內(nèi)徑 ，回油路管的外徑 ，內(nèi)徑 。34m??25m?42m??32m?7.4 油箱的容積計(jì)算容量 (單位為 L)計(jì)算按教材式(7-8) : ，由于液壓機(jī)是高壓系VPVq?統(tǒng)， 。所以油箱的容量 ， 1??160.987.PVqL????670.83L?按 JB/T7938-1999 規(guī)定容積取標(biāo)準(zhǔn)值 .7.5油箱的長(zhǎng)寬高確定因?yàn)橛拖涞膶?、高、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、長(zhǎng)、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(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 240mm，選取缸的內(nèi)腔長(zhǎng)度為 360mm。忽略推桿所占的體積，則液壓缸的體積為 221706.53015.4vALL?????缸當(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： 8.0674VL?油 min則油箱中油液的高度為： 1/(10)4Hcm??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 44cm,并選用兩塊隔板。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(duì)油箱進(jìn)行搬移及維護(hù)保養(yǎng)，取箱底離地的距離為200mm。10故可知，油箱的總長(zhǎng)總寬總高為：長(zhǎng)為： 12(04)108ltm????寬為： 1(6)6wt高為： (204)7042)978h m?????7.6油箱地面傾斜度為了更好的清洗油箱，取油箱底面傾斜度為：1 ℃7.7吸油管和過(guò)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(jì)手冊(cè)—4》表 23.9—66 得其連接尺寸如下表：表 7.3 單位：mm0D公稱壓力MPa管子內(nèi)徑 0dmm 公稱尺寸 極限偏差minL卡套式管接頭 0dG(25) 22 18.5 25 0.105?38 227.8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)濾器的流量為泵流量的 2.5倍。故有 ： 2.5(106.325)/min265.7/inqLL???泵 入過(guò) 濾 器查《中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典》表 42.7—7 得，先取通用型 WU 系列網(wǎng)式吸油中過(guò)濾器：表 7.4型號(hào) 通徑Mm公稱流量 /minL過(guò)濾精度 ?CXL-250 100?50 250 1007.9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(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)尺寸見下表：11表 7.5Sd 1D e 基本尺寸極限偏差L h b 1R C重量Kg 12.5M?10.2 22 15 130.24?4 12 3 3 1 1.0 0.0327.10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： 2106.3/min1.6/inqqLLp????過(guò) 濾 器選用 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 7.6參數(shù)型號(hào)過(guò)濾注油口徑mm注油流量L/min空氣流量L/min油過(guò)濾面積L/min1Hmm2mm1D?mm2mm3mm四只螺釘均布mm空氣進(jìn)濾精度mm油過(guò)濾精度m?E -502F32 32 265 270 154 58 66 82 96 M6 14?0.105 125注：油過(guò)濾精度可以根據(jù)用戶的要求是可調(diào)的。7.11液位/溫度計(jì)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?？紤]到鋼板的剛度，將其按在偏左邊的地方。128 液壓系統(tǒng)性能的運(yùn)算8.1 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 55.44L/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)液壓桿的速度，此時(shí)油液在進(jìn)油管的速度314.10.6/min0.3/765pqv sA????326..85/.p??8.1.1 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) ，所以有421.0/ms????，油液在管中的流動(dòng)狀態(tài)為34/385.10962.530eRvd???層流，則阻力損失系數(shù) ，若取進(jìn)油和回油的管路長(zhǎng)均為 2m，油75/8eR?液的密度為 ，則進(jìn)油路上的沿程壓力損失為390/Kgm??。1 2 243290/. .5.31051pldv Pa? ??????8.1.2 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 ，則當(dāng)通過(guò)閥的流量為 q 時(shí)的閥的壓力損失 ，由rq?和 rq?算得 小于原估算值 0.5MPa,所以2()rp????213.40.5()0.56pMPa????是安全的。同理快進(jìn)時(shí)回油路上的流量 則回油管12.36.52.4/min70qAL??路中的速度 ；由此可以計(jì)算出3265.40.9/6vms?????13 （245<2320,所以為層流）; 341.092/ 8.eRvd?????,所以回油路上的沿程壓力損失為75.538e?。2 2 2542890/0.11..7103pldv Pa??????????由上面的計(jì)算所得求出：總的壓力損失 p??12Ap???36.50.47.5MPa?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。8.1.3 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)定值應(yīng)大于快進(jìn)時(shí)的供油壓力，所以卸荷閥的調(diào)定壓力值應(yīng)該取123.670.53.pFMPaA??????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 442.310/26.510.7pa?????背8.2 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。8.2.1 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： 0270.36.210.PFvWK???泵的輸出功率為： 85316./5.947.347ipq??因此快進(jìn)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為：14??0.7350.6210.13iiHPKW????8.2.2 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： 02840.516.8PFvW???泵的輸出功率為： 169..5ipqW?快退時(shí)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為： ??0189.46.2.0.46iiHPK???8.2.3 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： 60.1.0PFvW??泵的輸出功率 6.57843ipqPW???因此壓制時(shí)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為： ??07843601.843iiHK???總的發(fā)熱量為 0.13.451..91i K??按教材式（11—2）求出油液溫升近似值 ??32.890/4.8TC????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。8.3 油箱的設(shè)計(jì)由前面計(jì)算得出油箱的容積為 1000L。8.3.1 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 1.893HKW?8.3.2 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 HAKt?式中 A—油箱的散熱面積（ ）2m15 H—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tA5C?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(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=110～175。所以油箱散熱面積 A 為： 2189.3.74HmKt????169 參考文獻(xiàn)[1] 中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典第 5 卷，機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)/中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)，中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典編委會(huì) 南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2002.1[2] 成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本，液壓傳動(dòng)。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.1[3] 王積偉 液壓傳動(dòng) 2 版 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.12. 普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材。[4] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3 版 第 4 卷/機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)編著 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.8[5] 楊培元、朱福元 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.10[6] 王積偉、章宏甲、黃誼 液壓傳動(dòng)第 2 版 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.717致謝感謝老師，還有我的同學(xué)們?cè)诒敬握n程設(shè)計(jì)期間給予我的幫助和指導(dǎo)。由于時(shí)間和水平有限，本設(shè)計(jì)難免存在缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，望指導(dǎo)老師批評(píng)指正。