课程设计一台板料折弯机的液压系统

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1、另有设计图纸cad.proe.Qq275673028.一、设计一台板料折弯机的液压系统。该机压头的上下运动用液压传动，其工作循环为快速下降、慢速下压（折弯）、快速退回。给定条件为：折弯力 N滑块重量 N快速空降下降 行程 170mm 速度 （） 工作压力（折弯） 行程 30mm 速度 () 快速回程 行程 200mm 速度 () 液压缸采用V密封圈，其机械效率。要求拟定液压系统图，计算和选择液压元件。 二、分析工况工况分析主要是指对液压执行元件的工作情况的分析，分析的目的三是了解在工作过程中执行元件的速度、负载的变化的规律，并将此规律用曲线形式表现出来，作为拟定液压系统方案确定系统主要参数（压

2、力和流量）的依据。若液压执行元件动作比较简单，也可以不作图，只需要找出最大负载和最大的速度即可。1.运动分析 按照设备的工艺要求，把所研究的执行元件在完成一个工作循环时的运动规律用图表示出来，即速度图。由题目可以知道根据给定条件，空载快速下降行程170mm，速度为，折弯行程30mm，在开始15mm内等速运动，速度为，最后5mm内速度均匀地减至为0，回程以的速度上升。利用以上的数据即可以画出速度循环图，见附图11a附图11a2. 负载分析折弯机的液压缸和压头垂直放置，其重量较大，为防止因自重而自行下滑，系统中应没有平衡回路，因此在对压头向下运动作负载分析时，压头自重所产生的向下作用力不再计入。另

3、外，为了简化问题，并且压头导轨上的摩擦力对整体影响较小，可忽略不计。液压缸驱动执行机构进行直线往复运动时，所受到的外负载为：（1）工作负载 工作负载与设备的工作情况有关，对于折弯机来说所移动的滑块的重量就是工作负载，工作负载可以是定量，也可以是变量，可以是正值，也可以是负值，有时还可能是交变的。（2）摩擦阻力负载 摩擦阻力是指运动部件与支承面间的摩擦力，它与支承面的形状、放置情况、润滑条件以及运动状态有关 式中，为运动部件及外负载对支承的正压力；为摩擦系数。（3）惯性负载 惯性负载是运动部件的速度变化时，由其惯性而产生的负载，可以用牛顿第二定律计算式中，m为运动部件即滑块的质量(kg); a为

4、运动部件的加速度（）; G为运动部件的重量（N）; g为重量加速度（）; 为速度的变化量（）; 为速度变化所需的时间（s）.如果压头启动，制动过程中，其加速度都在0.2s内完成，则惯性力Fa为：启动时：制动时：折板时压头上的工作负载可以分为两个阶段，第一阶段负载力缓慢地线性增加，达到最大折弯力的5%左右，行程为15mm；第二阶段负载力急剧上升到最大折弯力，其上升规律也近似于线性，因此工作负载为：初压阶段上升到：N终压阶段上升到：N循环中各阶段的负载见表11，其负载循环图见附 图11b， 表11 折弯机的负载 工作阶段负载力N液压缸推力液压缸工作压力快速下降启动=2232453476等速00折弯

5、初压93400终压186130快速回程启动21440等速20879制动20314附图11b3.执行元件的参数确定（1）选定工作压力 当负载确定后，若工作压力低，则执行元件的尺寸就大，重量也大，完成给定速度所需的流量就大；若压力过高，则密封要求就高，元件的制造精度也就更高，容积效率也就降低。所以执行元件的工作压力可以根据总负载值来选取。（2）确定执行元件液压缸尺寸液压缸的几何参数就是有效工作面积A可由下式求得式中F为液压缸上的外负载（N）；为液压缸的机械效率；P为液压缸的工作压力（Pa）；A即为所求的液压缸的有效工作面积。参考资料2表122，取液压缸的工作压力为25MPa。根据最大折弯力要求，液

6、压缸的工作面积应有： 直径 按标准选取 D=300mm根据快速下降与上升的速比求活塞杆的直径d 则 所以可取d=220mm液压缸实际有效面积分别为：4. 绘制折弯机主缸的工况图 （1）工况图的绘制 按照以上所确定的液压元件的工作面积（或排量）和工作循环中各阶段的负载，即可绘制出压力循环图见附图1-1c循环中各段液压缸中压力的结果见表11则可以算出各段的流量分别为： 快速下降时：工作行程时： 快速上升过程时： 根据以上所计算的执行元件的工作面积以及工作循环中各阶段所要求的运动速度，即可绘制出液压缸的流量图，见附图1-1d 根据所绘制的压力图和流量体，即可计算出各段所需的功率，各段所需的功率为：快

7、速下降时（启动）：工作行程时初压阶段：终压过程中由于压力和流量都在变化，情况比较复杂，压力P在最后5mm行程内由1.32MPa增加到26.5MPa，其变化规律为： 式中S行程，从压头开始终压起算。流量Q 在5mm内由846降到0，其变化规律为： 功率为：求其极值：，得S=2.36，此时功率最大快速上升时，启动：等速：制动： 所以即可绘制出功率循环图如图11e 三、拟定液压系统图液压系统图的拟定主要考虑（1）供油方式 从工况图分析可以知道，该系统在快速上升和快速下降时所需流量最大，因此从提高系统的效率角度考虑，采用斜盘式轴向柱塞泵。(2)调速回路 由工况图可以知道，该系统在慢速时速度需要调节，因

8、为滑块的运动速度低，工作负载变化小，所以采用调速阀的回油节流调速回路。折弯机工作时需要较大的功率，故采用容积调速回路。由于折弯时负载压力变化较大，而速度要求有级变化，故采用机动变量泵（CCY型），即在快速下降时，泵以全流量供油，当转换成工作行程（折弯）时，行程挡块使泵的流量减小，在最后5mm内挡块使泵的流量减到零。本机采用单活塞杆液压缸，停机时，换向阀处于中位，泵压力缷荷。换向阀为内控式，即其控制压力油来自同一泵。中位时的控制压力依靠其回油管道中的压力损失形成，调试时如果发现控制压力不够时，可以在回路上增加一背向阀。为防止压头在下降过程中，由于自重而出现速度失控现象，在液压缸下腔回路上设置了一

9、个单向顺序阀。本机采用行程控制，利用行程开关来切换电液阀，以实现自动循环，液压系统原理见附图11f。四、 计算及选择液压元件和电动机液压泵的规格的选择要根据设计要求和系统工况确定液压泵的类型，然后根据液压泵的最高供油压力和最大供油量来选择。1. 确定液压泵的最高工作压力 液压泵的最高工作压力就是在系统正常工作时泵所能提供的最高压力，对定量泵系统来说这个压力是由溢流阀调定的，对变量泵系统来说这个压力是与泵的特性曲线上的流量相对应的。液压泵的最高工作压力三选择液压泵型号的重要依据。泵的最高工作压力的确定要分两种情况，其一是，执行机构在运动行程终了，停止时才需要最高工作压力的情况（如液压机和夹紧机构

10、中的液压缸）；其二是，最高工作压力是在执行机构的运动行程中出现的。对于第一种情况，泵的最高工作压力Pp也就是执行机构的所需的最大压力P1，而此折弯机的液压系统，就属于第二种情况，故液压泵的最高工作压力，即为液压缸行程终了时最大工作压力。1） 液压泵的最高工作压力即为液压缸行程终了时的最大工作压力为： 由资料3可知，由压力损失，除算时间但系统可取0.20.5MPa，复杂系统取0.51.5MPa，复杂系统可以取0.51.5MPa，由资料3的表20214得泵的工作压力为： 式中，为液压泵的出口执行机构进口之间的总压力损失，它包括沿程压力损失和局部压力损失两部分。2） 确定液压泵的最大供油量：液压泵的

11、最大供油量Qp按照执行元件工况图上的最大工作流量及回路系统中的泄漏量来确定，即由资料1中查得。式中，K为考虑系统中有泄漏等因素的修正系数，一般取K=1.11.3，小流量取大值，大流量取小值；故取K=1.1；为同时动作的各缸所需流量之和的最大值。液压泵的最大流量 3） 选择液压泵的规格 根据以上设计计算过程中的压力和流量的数值，即可产品样本中选择合适的液压泵的型号和规格。为了使液压泵的工作安全可靠，液压泵有一定的压力储备量，通常泵的额定压力可比Pp高25%60%。泵的额定流量则宜与Qp相当，不要超过太多，以免造成过大的功率损失。查资料3的表20540得，选择斜盘式轴向柱塞泵，其型号为160CCY

12、141B，其额定压力为32MPa，排量为，额定转速为1000，驱动功率为94.5KW。容积效率：92%2与液压泵匹配的电动机的选定根据算出的驱动功率和泵的额定转速选择电动机的规格，通常允许电动机短时间在超载25%的状态下工作。电动机功率按照液压泵的最大功率选取，在整个工作循环中，液压泵的功率变化要求较小，因此可计算液压泵所需驱动功率：由资料1中 从规格表中查出，液压泵的总效率 由以上计算结果由资料4可得： 查电机产品目录，拟选电动机的型号为：YZ160MB选用功率为（7.5Kw），同步转速为1000 3确定油箱的容量由资料得取油箱的容量为确定安全阀和平衡阀的调整压力安全阀的调整压力：平衡阀的调

13、整压力：5选择控制阀类及辅助元件根据系统的工作压力和通过各个阀类元件和辅助元件的流量，可选择出这些元件的型号及规格，本系统所选的液压元件由资料查得，其值见表表12：折弯己所用液压元件一览表序号元件名称型号规格数量轴向变量柱塞泵160CCY14-1B32MPa,1单向阀DF-B20K132MPa,20通经1电液换向阀34DYM-B20H-732MPa，20通经1溢流阀YF-B20K32MPa，20通经1压力表开关KF-281E8通经1压力表Y-100040MPa1单向顺序阀XDF-B20F20通经1液压缸16选择油管根据选定的液压阀的连接油口的尺寸确定管道的尺寸，液压缸的进、出油管道按输入，排量

14、的最大流量来计算，其实际流量为泵的额定流量的两倍（）由简明手则查得钢管的内径d=36mm,外径为42mm的10号冷拔钢管。管接头连接螺纹M422，管子壁厚6mm五 液压系统的验算 在前面确定液压泵的最高工作压力时提及压力损失，当时由于系统还没有完全设计完毕，管通的设置也没有确定，因此只能作粗略的估算，现在液压系统的元件、安装形式、油管和管接头均可以确定下来了。所以需要验算以下管路系统的总压力损失，看其是否在前面假设的范围内，借此可以比较准确地确定液压泵的工作压力，比较准确地调节变量泵或者是溢流阀，保证系统的工作性能。工作缸进、回油管长度均为l=18m，油管的直径d=m,选用L-HL 32型的液

15、压油油的最低工作温度为，由资料2得：此时油的运动黏度，油的密度。1 压力损失的验算（1）确定油液的流动状态：雷诺数 式中，v平均流速（）；d油管直径（m）; 油的运动黏度（）；q通过的流量（）。当快速下降时液流是雷诺数为：当快速上升时液流的雷诺数为：因此，工作的快速下降、快速上升油路中的油液流动都是层流。 （2）计算沿程压力损失下降时油路上的流速为： 上升时油路上的流速为： 其中式子由资料1查得。（3）计算局部压力损失局部压力损失包括管道安装和接头的压力损失及通过液压阀的局部压力损失，前者视管道具体安装结构而定，一般取沿程压力损失的10%，而后者则通过阀的流量大小有关。在本题目中，快速上升时回

16、油路上的流量：则 回油管中的流速为：由此，由资料1中的公式可得： 故油液为层流。 所以回路上的沿程压力损失为： （4）总压力损失： 由上面的计算结果即可求出总的压力损失。再由资料1中的公式得： = 2、系统的发热和温升计算根据以上的计算结果可知，在整个工作循环中，工作缸下降阶段所占用的时间最长，所以系统的发热主要是下降阶段所造成的，故按照下降工况验算系统的温升。 快速下降时液压泵的输入功率由前面的计算可得:P1=6.94KW; 液压缸的输出功率：系统的总的发热功率为：已知油箱的溶积 ； 油箱散热面积按照（假设油箱三个边长的比例在1：1：1到1：2：3范围内，且油面高度为油箱高度的80%）计算。 假设通风度良好，取油箱的散热系数为： ，则油液温升为： 设环境温度为： 则热平衡温度为： 所以油箱的散热效果达到要求。 注：资料1液压与气压传动（第二版）； 资料2液压系统设计简明手册； 资料3机械设计手册.液压传动； 资料4机械设计课程设计16