板料折弯机液压专业系统设计.doc

攀枝花学院液压课程设计（论文）题 目： 折弯机液压系统设计学生姓名： 赵毅 学 号： 10601241 所在院(系)： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 10级机制四班 指 导 教 师： 杨光春 职称： 年 月 日攀枝花学院教务处制 攀枝花学院本科学生课程设计任务书题目折弯机液压系统课程设计1、课程设计目学生在完毕液压传动与控制课程学习基本上，运用所学液压基本知识，依照液压元件、各种液压回路基本原理，独立完毕液压回路设计任务；从而使学生在完毕液压回路设计过程中，强化对液压元器件性能掌握，理解不同回路在系统中各自作用。可以对学生起到加深液压传动理论掌握和强化实际运用能力锻炼。2、课程设计内容和规定（涉及原始数据、技术规定、工作规定等）设计制造一台立式板料折弯机，该机压头上下运动用液压传动，其工作循环为：迅速下降、慢速加压（折弯）、迅速退回。给定条件为：折弯力 ；滑块重量 ； 迅速空载下降 行程 220mm,速度（） 24 ；慢速下压（折弯）行程 30mm ，速度（） 10；迅速回程行程215mm 速度（）50,液压缸采用V型密封圈，其机械效率 . 规定拟定液压系统图，计算和选取液压元件。3、重要参照文献1 王积伟，章宏甲，黄谊.主编. 液压传动. 机械工业出版社.122 成大先. 主编.机械设计手册单行本机械传动. 化学工业出版社.13 何玉林，沈荣辉，贺元成.主编.机械制图. 重庆大学出版社.84 路甬祥主编.液压气动技术手册.北京.机械工业出版社.5 雷天觉主编.液压工程手册.北京.机械工业出版社.19904、课程设计工作进度筹划内容学时明确机床对液压系统规定，进行工作过程分析6初步拟定液压系统参数，进行工况分析和负载图编制16拟定液压系统方案，拟订液压系统图8拟定液压制造元件类型并选取相应液压元件，拟定辅助装置6液压系统性能验算4共计1周指引教师（签字）日期年 月 日教研室意见：年 月 日学生（签字）： 接受任务时间： 年 月 日注：任务书由指引教师填写。课程设计（论文）指引教师成绩评估表题目名称评分项目分值得分评价内涵工作体现20%01学习态度6遵守各项纪律，工作刻苦努力，具备良好科学工作态度。02科学实践、调研7通过实验、实验、查阅文献、进一步生产实践等渠道获取与课程设计关于材料。03课题工作量7按期圆满完毕规定任务，工作量饱满。能力水平35%04综合运用知识能力10能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能对的解决实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值结论。05应用文献能力5能独立查阅有关文献和从事其她调研；能提出并较好地阐述课题实行方案；有收集、加工各种信息及获取新知识能力。06设计（实验）能力，方案设计能力5能对的设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据对的、可靠；研究思路清晰、完整。07计算及计算机应用能力5具备较强数据运算与解决能力；能运用计算机进行资料收集、加工、解决和辅助设计等。08对计算或实验成果分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）10具备较强数据收集、分析、解决、综合能力。成果质量45%09插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化限度5符合本专业有关规范或规定规定；规范化符合本文献第五条规定。10设计阐明书（论文）质量30综述简洁完整，有看法；立论对的，阐述充分，结论严谨合理；实验对的，分析解决科学。11创新10对前人工作有改进或突破，或有独特看法。成绩指引教师评语指引教师签名： 年月日摘 要 立式板料折弯机是机械、电气、液压三者紧密联系，结合一种综合体。液压传动与机械传动、电气传动并列为三大老式形式，液压传动系统设计在当代机械设计工作中占有重要地位。因而，液压传动课程是工科机械类各专业都开设一门重要课程。它既是一门理论课，也与生产实际有着密切联系。为了学好这样一门重要课程，除了在教学中系统讲授以外，还应设立课程设计教学环节，使学生理论联系实际，掌握液压传动系统设计技能和办法。液压传动课程设计目重要有如下几点： 1、综合运用液压传动课程及其她关于先修课程理论知识和生产实际只是，进行液压传动设计实践，是理论知识和生产实践机密结合起来，从而使这些知识得到进一步巩固、加深提高和扩展。 2、在设计实践中学习和掌握通用液压元件，特别是各类原则元件选用原则和回路组合办法，培养设计技能，提高学生分析和嫁接生产实际问题能力，为此后设计工作打下良好基本。 3、通过设计，学生应在计算、绘图、运用和熟悉设计资料（涉及设计手册、产品样本、原则和规范）以及进行估算方面得到实际训练。核心词 板料折弯机 ，液压传动系统，液压传动课程设计。目 录摘要1 任务分析1.1 技术规定1.2 任务分析2 方案拟定 2.1 运动状况分析 2.2 变压式节流调速回路2.3 容积调速回路3 负载与运动分析4 负载图和速度图绘制45 液压缸重要参数拟定46 系统液压图拟定67 液压元件选取8 7.1 液压泵选取87.2 阀类元件及辅助元件8 7.3 油管元件9 7.4 油箱容积计算107.5 油箱长宽高确107.6 油箱地面倾斜度117.7 吸油管和过滤器之间管接头选取117.8 过滤器选用117.9 堵塞选用117.10 空气过滤器选用127.11 液位/温度计选用128 液压系统性能运算138.1 压力损失和调定压力拟定138.2 沿程压力损失138.3 局部压力损失138.4 压力阀调定值计算148.5 油液温升计算148.6 快进时液压系统发热量148.7 快退时液压缸发热量148.8 压制时液压缸发热量8.9 邮箱设计8.10 系统发热量计算8.11 散热量计算9 参照文献道谢1 任务分析1.1 技术规定设计制造一台立式板料折弯机，该机压头上下运动用液压传动，其工作循环为：迅速下降、慢速加压（折弯）、迅速退回。给定条件为：折弯力 滑块重量 迅速空载下降 行程 220mm 速度（） 24慢速下压（折弯） 行程 30mm速度（） 10迅速回程 行程 215mm速度（） 501.2 任务分析 依照滑块重量为，为了防止滑块受重力下滑，可用液压方式平衡滑块重量，滑块导轨摩擦力可以忽视不计。设计液压缸启动、制动时间为。折弯机滑块上下为直线往复运动，且行程较小（215mm）,故可选单杆液压缸作执行器,且液压缸机械效率。由于板料折弯机工作循环为迅速下降、慢速加压（折弯）、迅速回程三个阶段。各个阶段转换由一种三位四通电液换向阀控制。当电液换向阀工作在左位时实现迅速回程。中位时实现液压泵卸荷，工作在右位时实现液压泵迅速和工进。其工进速度由一种调速阀来控制。快进和工进之间转换由行程开关控制。折弯机迅速下降时，规定其速度较快，减少空行程时间，液压泵采用全压式供油。其活塞运动行程由一种行程阀来控制。当活塞以恒定速度移动到一定位置时，行程阀接受到信号，并产生动作，实现由快进到工进转换。当活塞移动到终结阶段时，压力继电器接受到信号，时间继电器实现保压4S，电液换向阀换向。由于折弯机压力比较大，因此此时进油腔压力比较大，因此在由工进到迅速回程阶段须要一种预先卸压回路，以防在高压冲击液压元件，并可使油路卸荷平稳。因此在迅速回程油路上可设计一种预先卸压回路，回路卸荷快慢用一种节流阀来调节，此时换向阀处在中位。当卸压到一定压力大小时，换向阀再换到左位，实现平稳卸荷。为了对油路压力进行监控，在液压泵出口安装一种压力表和溢流阀，同步也对系统起过载保护作用。由于滑块受自身重力作用，滑将近产生下滑运动。因此油路要设计一种液控单向阀，以构成一种平衡回路，产生一定大小背压力，同步也使工进过程平稳。在液压力泵出油口设计一种单向阀，可防止油压对液压泵冲击，对泵起到保护作用。2 方案拟定2.1 运动状况分析由折弯机工作状况来看，其外负载和工作速度随着时间是不断变化。因此设计液压回路时必要满足随负载和执行元件速度不断变化规定。因而可以选用变压式节流调速回路和容积式调速回路两种方式。2.2 变压式节流调速回路节流调速工作原理，是通过变化回路中流量控制元件通流面积大小来控制流入执行元件或自执行元件流出流量来调节其速度。变压式节流调速工作压力随负载而变，节流阀调节排回油箱流量，从而对流入液压缸流量进行控制。其缺陷：液压泵损失对液压缸工作速度有很大影响。其机械特性较软，当负载增大到某值时候，活塞会停止运动，低速时泵承载能力很差，变载下运动平稳性都比较差，可使用比例阀、伺服阀等来调节其性能，但装置复杂、价格较贵。长处：在主油箱内，节流损失和发热量都比较小，且效率较高。宜在速度高、负载较大，负载变化不大、对平稳性规定不高场合。2.3 容积调速回路容积调速回路工作原理是通过变化回路中变量泵或马达排量来变化执行元件运动速度。长处：在此回路中，液压泵输出油液直接进入执行元件中，没有溢流损失和节流损失，并且工作压力随负载变化而变化，因而效率高、发热量小。当加大液压缸有效工作面积，减小泵泄露，都可以提高回路速度刚性。综合以上两种方案优缺陷比较，泵缸开式容积调速回路和变压式节流调回路相比较，其速度刚性和承载能力都比好，调速范畴也比较宽，工作效率更高，而发热却是最小。考虑到最大折弯力为，数值比较大，故选用泵缸开式容积调速回路。3 负载与运动分析规定设计板料折弯机实现工作循环是：迅速下降工作下压(折弯)迅速回程停止。重要性能参数与性能规定如下：折弯力F=；板料折弯机滑块重量G=；迅速空载下降速度=0.024m/s，工作下压速度=0.010m/s，迅速回程速度=0.050m/s，板料折弯机迅速空载下降行程=0.22m，板料折弯机工作下压行程=0.030m，板料折弯机迅速回程：H=215mm=0.215m；启动制动时间，液压系统执行元件选为液压缸。液压缸采用V型密封圈，其机械效率。由式 式中 工作部件总质量 快进或快退速度 运动加速、减速时间求得惯性负载 再求得阻力负载 静摩擦阻力 动摩擦阻力 表一 液压缸在各工作阶段负载值 (单位:N)工况负载构成负载值F推力起动30003297加速19842180快进18001978工进101800111868快退18001978注:液压缸机械效率取4 负载图和速度图绘制负载图按上面数据绘制，如下图a)所示。速度图按己知数值,迅速回程可绘出，如下图b)所示。图一 板料折弯机液压缸负载图和速度图a)负载图 b)速度图5 液压缸重要参数拟定由液压传动第二版表11-2和表11-3可知，板料折弯机液压系统在最大负载约为11KN时工作压力。将液压缸无杆腔作为主工作腔，考虑到缸下行时，滑块自重采用液压方式平衡，则可计算出液压缸无杆腔有效面积，取液压缸机械效率cm=0.91。 液压缸内径： 参照1，按GB/T2348-1993，取原则值D=250mm=25cm依照迅速下降与迅速上升进速度比拟定活塞杆直径d: 取原则值d=200mm=20cm则：无杆腔实际有效面积有杆腔实际有效面积液压缸在工作循环中各阶段压力和流量计算见表5.1。表5.1 各阶段压力和流量工作阶段计算公式负载F/N工作腔压力p/Pa输入流量/迅速下降启动；184412170.6等速00工作下压（折弯）;111868迅速回程启动;32970.2053.0 等速2180014制动19780.12液压缸在工作循环中各阶段功率计算见表5.2表5.2 工作循环中各阶段功率迅速下降启动恒速工作下压（折弯）工进迅速回程启动恒速制动依照以上分析与计算数据解决可绘出液压缸工况图5.1：图5.1 液压缸工况6 系统液压图拟定考虑到液压机工作时所需功率较大，固采用容积调速方式；（1）为满足速度有极变化，采用压力补偿变量液压泵供油，即在迅速下降时候，液压泵以全流量供油。当转化成慢速加压压制时，泵流量减小，最后流量为0；（2）当液压缸反向回程时，泵流量恢复为全流量供油。液压缸运动方向采用三位四通Y型电磁换向阀和二位二通电磁换向阀控制。停机时三位四通换向阀处在中位，使液压泵卸荷；（3）为了防止压力头在下降过程中因自重而浮现速度失控现象，在液压缸有杆腔回路上设立一种单向阀；（4）为了压制时保压，在无杆腔进油路上和有杆腔回油路上设立一种液控单向阀；（5）为了使液压缸下降过程中压力头由于自重使下降速度越来越快，在三位四通换向阀处在右位时，回油路口应设立一种溢流阀作背压阀使回油路有压力而不至于使速度失控；（6）为了使系统工作时压力恒定，在泵出口设立一种溢流阀，来调定系统压力。由于本机采用接近开关控制，运用接近开关来切换换向阀开与关以实行自动控制；（7）为使液压缸在压制时不至于压力过大，设立一种压力继电器，运用压力继电器控制最大压力，当压力达到调定压力时，压力继电器发出电信号，控制电磁阀实现保压；综上折弯机液压系统原理如下图：图6.1折弯机液压系统原理1-变量泵 2-溢流阀 3-压力表及其开关 4-单向阀5-三位四通电液换向阀 6-单向顺序阀 7-液压缸8-过滤器 9-行程阀10-调速阀 11-单向阀 12-压力继电器7 液压元件选取7.1 液压泵选取由液压缸工况图，可以看出液压缸最高工作压力出当前加压压制阶段时，此时液压缸输入流量极小，且进油路元件较少故泵到液压缸进油压力损失预计取为。因此泵最高工作压力。液压泵最大供油量按液压缸最大输入流量（106.3L/min）计算，取泄漏系数K=1.1,则。依照以上计算成果查阅机械设计手册表23.5-40，选用规格为100*CY14-1B压力补偿变量型轴向柱塞泵，其额定压力P=32MPa，排量为100mL/r,额定转速为1000r/min，流量为q=100L/min。 由于液压缸在保压时输入功率最大，这时液压缸工作压力为2.5+0.5=3.0MPa，流量为,取泵总效率，则液压泵驱动电机所要功率为，依照此数据按JB/T9619-1999，选用Y132S-6型电动机，其额定功率，额定转速960r/min,按所选电动机转速和液压泵排量，液压泵最大理论流量，不不大于计算所需流量73.6L/min，满足使用规定。7.2 阀类元件及辅助元件依照阀类元件及辅助元件所在油路最大工作压力和通过该元件最大实际流量可选出这些液压元件型号及规格，成果见表7.1。表7.1 液压元件型号及规格序号元件名称额定压力/Pa额定流量ml/r型号及规格阐明1变量泵3210032*GY14-1B额定转速1000r/min驱动电机功率为37KW2溢流阀调压0.532100YF3-*-20B-C通径20mm3行程阀-YF3-*-20B-C4三位四通换向阀28100WEH10G通径10mm5单项顺序阀最大工作压力32MPa100HCT06L1 (单向行程调速阀)6节流阀-FBG-3-125-107单向阀启动0.15MPa最大150S20A220通径20mm8压力继电器25HED209调速阀2FRM10-217.3 油管元件各元件间连接管道规格按元件接口处尺寸决定，液压缸进、出油管则按输入、排出最大流量计算，由于液压泵详细选定之后液压缸在各个阶段进出流量已与已定数值不同，因此重新计算如表5.2，表中数值阐明液压缸压制、快退速度，与设计规定相近，这表白所选液压泵型号，规格是适当。表7.2 液压缸在各个阶段进出流量流量速度快进压制快退输入流量L/min=排出流量L/min运动速度m/min由表中数值可知，当油液在压力管中速度取5m/s时，按液压传动第二版P177式(7-9) 算得，液压缸进油路油管内径；液压缸回油路管内径；这两根油管选用参照液压系统设计简要手册P111，进油管外径，内径，回油路管外径，内径。7.4油箱容积计算 容量(单位为L)计算按液压传动第二版式(7-8) ：，由于液压机是高压系统，。因此油箱容量， 。按JB/T7938-1999规定容积取原则值.7.5油箱长宽高拟定由于油箱宽、高、长比例范畴是1：1：11：2：3，此处选取比例是1：1.5：2由此可算出油箱宽、长、高大概分别是1600MM,1100MM,770MM。并选取开式油箱中分离式油箱设计。其长处是维修调试以便，减少了液压油温升和液压泵振动对机械工作性能影响；其缺陷是占地面积较大。由于系统比较简朴，回路较短，各种元件较少，因此预估回路中各种元件和管道所占油液体积为0.6L。由于推杆总行程为215mm，选用缸内腔长度为360mm。忽视推杆所占体积，则液压缸体积为当液压缸中油液注满时，此时油箱中液体体积达到最小为：则油箱中油液高度为：由此可以得出油液体下降高度很小，因而选用隔板高度为44cm,并选用两块隔板。此分离式油箱采用普通钢板焊接而成，参照书上取钢板厚度为：t=4mm。为了易于散热和便于对油箱进行搬移及维护保养，取箱底距离地面距离为200mm。故可知，油箱总长总宽总高为：长为：宽为： 高为：7.6油箱地面倾斜度为了更好清洗油箱，取油箱底面倾斜度为：7.7吸油管和过滤器之间管接头选取在此选用卡套式软管接头查机械设计手册4表23.966得其连接尺寸如下表： 表7.3 单位：mm公称压力MPa管子内径mm卡套式管接头公称尺寸极限偏差G(25)2218.5250.10538227.8过滤器选用取过滤器流量至少是泵流量两倍原则，取过滤器流量为泵流量2.5倍。故有 ： 查中华人民共和国机械设计大典表42.77得，先取通用型WU系列网式吸油中过滤器：表7.4型号通径Mm公称流量过滤精度CXL-250100502501007.9堵塞选用 考虑到钢板厚度只有4mm，加工螺纹孔不能太大，查中华人民共和国机械设计大典表42.7178选用外六角螺塞作为堵塞，详细尺寸见下表:表7.5dDeSLhbRC重量Kg 基本尺寸极限偏差10.22215134123311.00.0327.10空气过滤器选用 按照空气过滤器流量至少为液压泵额定流量2倍原则，即： 选用EF系列液压空气过滤器，参照机械设计手册表23.8-95得，将其重要参数列于下表： 表7.6参数型号过滤注油口径mm注油流量L/min空气流量L/min油过滤面积L/minmmmmmmmmmm四只螺钉均布mm空气进滤精度mm油过滤精度mE-50323226527015458668296M6140.105125注：油过滤精度可以依照顾客规定是可调。7.11液位/温度计选用选用YWZ系列液位液温计，参照机械设计手册表23.8-98选用YWZ-150T 型。考虑到钢板刚度，将其按在偏左边地方。8 液压系统性能运算8.1 压力损失和调定压力拟定 由上述计算可知，工进时油液流动速度较小，通过流量为35.3L/min,重要压力损失为阀件两端压降可以省略不计。快进时液压杆速度，此时油液在进油管速度8.2沿程压力损失沿程压力损失一方面要判断管中流动状态，此系统采用N32号液压油，室温为20度时，因此有：油液在管中流动状态为层流，则阻力损失系数，若取进油和回油管路长均为2m，油液密度为，则进油路上沿程压力损失为：。8.3局部压力损失 局部压力损失涉及管道安装和管接头压力损失和通过液压阀局部压力损失，由于管道安装和管接头压力损失普通取沿程压力损失10%，而通过液压阀局部压力损失则与通过阀流量大小关于，若阀额定流量和额定压力损失分别为，则当通过阀流量为q时阀压力损失，由算得不大于原估算值0.5MPa,因此是安全。同理快进时回油路上流量则回油管路中速度；由此可以计算出 （329.42320,所觉得层流） ， 因此回油路上沿程压力损失为:由上面计算所得求出,总压力损失:这与估算值有差别，应当计算出成果来拟定系统中压力阀调定值。8.4压力阀调定值计算由于液压泵流量大，在工进泵要卸荷，则在系统中卸荷阀调定值应当满足快进时规定，因而卸荷阀调定值应不不大于快进时供油压力: 因此卸荷阀调定压力值应当取2.6MPa为好。溢流阀调定压力值应不不大于卸荷阀调定压力值0.30.5MPa，因此取溢流阀调定压力值为3.0MPa。背压阀调定压力以平衡板料折变机自重，即: 8.5 油液温升计算在整个工作循环中，工进和快进快退所占时间相差不大，因此，系统发热和油液温升可用一种循环状况来计算。8.6快进时液压系统发热量快进时液压缸有效功率为：泵输出功率为：因而快进液压系统发热量为：8.7 快退时液压缸发热量快退时液压缸有效功率为：泵输出功率为：快退时液压系统发热量为：8.8 压制时液压缸发热量压制时液压缸有效功率为：泵输出功率:因而压制时液压系统发热量为：总发热量为: 按液压传动第二版式（112）求出油液温升近似值温升没有超过容许范畴，液压系统中不需要设立冷却器。8.9 油箱设计由前面计算得出油箱容积为1000L。8.10 系统发热量计算在液压系统中，损失都变成热量散发出来。发热量已在油温验算时计算出，因此 8.11 散热量计算当忽视系统中其她地方散热，只考虑油箱散热时，显然系统总发热功率H所有由油箱来考虑。这时油箱散热面积A计算公式为式中 A油箱散热面积（） H油箱需要散热功率（W） 油温（普通以考虑）与周边环境温度温差 K散热系数。与油箱周边通风条件好坏而不同，通风很差时K=89；良好时K=1517.5；电扇强行冷却时K=2023；逼迫水冷时K=110175。因此油箱散热面积A为：9 参照文献1 中华人民共和国机械设计大典第5卷，机械控制系统设计/中华人民共和国机械工程学会，中华人民共和国机械设计大典编委会 南昌：江西科学技术出版社，.12 成大先 机械设计手册单行本，液压传动。北京：化学工业出版社，.13 王积伟 液压传动2版 北京：机械工业出版社，.12. 普通高等教诲“十一五”规划教材。4 机械设计手册3版 第4卷/机械设计手册编委会编著 北京：机械工业出版社，.85 杨培元、朱福元 液压系统设计简要手册 北京：机械工业出版社，1995.106 王积伟、章宏甲、黄谊 液压传动第2版 北京：机械工业出版社，.717道谢感谢教师，尚有我同窗们在本次课程设计期间予以我协助和指引。由于时间和水平有限，本设计难免存在缺陷和错误，望指引教师批评指正。题目三：折弯机液压系统设计 试设计一台板料折弯机液压系统，该机压头上下运动用液压传动，其工作循环为迅速下降、慢速下压、保压、迅速退回。保压时间为4 s，其静、动摩擦系数分别为0.2、0.12，往复运动加减速时间规定不不不大于0.2s。给定条件如下表： 完毕设计计算，拟定液压系统图，拟定各液压元件型号及尺寸，设计液压缸。王强谭晓波艾勇赵毅王超王杰邹毅王克建彭国庆裴宇新参数12345678910最大折弯力（吨）12131016151817111416滑块重量（吨）151.51.51.51.51.51.5.1.51.5.1.5迅速空载下降行程（mm）180200190220200220210210240230速度(m/min)24222524262825252625慢速载下压行程（mm）20302530251520203040速度(mm/min)12111210111213131215迅速空载退回速度(mm/min)54566050555660605045