畢業(yè)論文--板料折彎機液壓系統(tǒng)設計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要……………………………………………………………………………………1</p><p>　　關鍵詞……………………………………………………………………………………1</p><p>　　前 言…………………………………………………………………………………....1

2、</p><p>　　1任務分析　…………………………………………………………………………....2 1.1 技術要求………………………………………………………………………..2　 1.2 任務分析………………………………………………………………………..3</p><p>　　2 方案的確定……………………………………………………………………………3　 2.1運動情況分析………

3、……………………………………………………………4　 2.2調速回路的比較和選用…………………………………………………………53液壓缸主要參數(shù)的確定……………………………………………………………… 64負載與運動分析……………………………………………………………………….65負載圖和速度圖的繪制…………………………………………………………….....76液壓系統(tǒng)圖的擬定…………………………………………………………………….7&l

4、t;/p><p>　　6.1 液壓回路的選擇…………………………………………………………………8</p><p>　　6.2 液壓回路的綜合…………………………………………………………………87 液壓元件的選擇……………………………………………………………………….9 7.1 液壓泵的選擇……………………………………………………………………9　 7.2 閥類元件及輔助元件………………

5、…………………………………………...10 7.3 油管元件………………………………………………………………………...10 7.4油箱的容積計算…………………………………………………………………11　 7.5油箱地面傾斜度…………………………………………………………………13　 7.6過濾器的選取……………………………………………………………………138 液壓系統(tǒng)性能的運算…………………………………………………………

6、………14　 8.1 回路壓力損失驗算……………………………………………………………..15　 8.2 油液溫升驗算…………………………………………………………………..16　 8.2.1快進時液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量……………………………………………………17　 8.2.2 快退</p><p>　　參考文獻…………………………………………………………………………………20致謝…………………………………………

7、……………………………………………20</p><p>　　板料折彎機液壓系統(tǒng)設計</p><p>　　摘 要：立式板料折彎機是機械、電氣、液壓三者緊密聯(lián)系，結合的一個綜合體。液壓傳動與機械傳動、電氣傳動并列為三大傳統(tǒng)形式，液壓傳動系統(tǒng)的設計在現(xiàn)代機械的設計工作中占有重要的地位。因此，《液壓傳動》課程是工科機械類各專業(yè)都開設的一門重要課程。它既是一門理論課，也與生產實際有著密切的聯(lián)系。為

8、了學好這樣一門重要課程，除了在教學中系統(tǒng)講授以外，還應設置課程設計教學環(huán)節(jié)，使學生理論聯(lián)系實際，掌握液壓傳動系統(tǒng)設計的技能和方法。</p><p>　　關鍵詞：板料折彎機、液壓傳動系統(tǒng)、畢業(yè)設計</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　機電系畢業(yè)設計（論文），是對我們所學的專業(yè)基礎知識和研究能力、自學能力以及各種綜合能

9、力的檢驗。通過做課程畢業(yè)設計（論文）的形式，可以使我們在知識綜合運用及動手操作能力等方面的得到鍛煉，使我們進一步理解所學專業(yè)知識，擴大知識面。隨著當今社會經濟和科學技術的發(fā)展，對高等教育人才培養(yǎng)模式和培養(yǎng)質量提出了新的、更高的要求，需要相應提高我們做畢業(yè)設計。</p><p><b>　　1 任務分析</b></p><p><b>　　1.1技術要求<

10、;/b></p><p>　　設計制造一臺立式板料折彎機，該機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（拆彎）、快速退回。給定條件為：</p><p>　　折彎力 15KN</p><p>　　滑塊重量 G=10

11、00N</p><p>　　快速空載下降 ： 行程 0.1m</p><p>　　速度 50mm/s</p><p>　　慢速下壓（折彎）： 行程 0.15m</p><p>　　速度 25mm/

12、s</p><p>　　快速回程： 行程 0.25m　　 </p><p>　　速度 50mm/s</p><p><b>　　1.2任務分析</b></p><p>　　根據滑塊重量為1KN，為了防止滑

13、塊受重力下滑，可用液壓方式平衡滑塊重量，滑塊導軌的摩擦力可以忽略不計。折彎機滑塊上下為直線往復運動，且行程較?。?50mm），故可選單缸液壓缸作執(zhí)行器，且液壓缸的機械效率ηcm=0.91，因為板彎機的工作循環(huán)為快速下降、慢速加壓（拆彎）、快速退回三個階段，各個階段的轉換由一個三位四通電磁換向閥控制。當電磁換向閥工作在左側時，實現(xiàn)快速下降和工進，快速下降和工進之間的轉換由一個二位三通電磁換向閥控制，中位實現(xiàn)液壓泵的卸荷，當工作在右位時實現(xiàn)

14、液壓缸的快速回程。因為折彎機要求快速下降、快速退回的速度較快且速度相等，減少行程時間，快速下降時液壓缸采用差動連接，液壓泵采用全壓式供油，其活塞運動由一個行程閥控制，當活塞以恒定的速度移動到一定位置時，行程閥接到信號，二位三通電磁換向閥產生動作，實現(xiàn)快進和工進之間的轉換。當活塞移動到終止位置時，壓力繼電器接受到信號，使三位四通電磁換向閥換向。</p><p>　　為了對油路壓力進行監(jiān)控，在液壓泵出口安裝一個壓力表

15、和溢流閥，同時也對系統(tǒng)起過載保護作用。因為滑塊受自身重力作用，滑塊要產生下滑運動，所以油路要設計一個液壓順序閥，已構成一個平衡回路，產生一定大小的背壓力，同時也使工進過程平穩(wěn)。</p><p><b>　　2 方案的確定</b></p><p>　　2.1運動情況的分析</p><p>　　由折彎機的工作情況來看，屬輕載、小功率液壓系統(tǒng)，其外載

16、和工作速度隨著時間不斷變化的。所以設計液壓回路時必須滿足隨負載和執(zhí)行元件的速度不斷變化的要求。</p><p>　　2.2調速回路的比較和選用</p><p>　　(1)調速回路的比較見表1-1。</p><p>　　表一 調速回路的比較</p><p>　　(2)調速回路的選用。</p><p>　　調速回路的選

17、用主要考慮以下問題：</p><p>　?、賵?zhí)行機構的負載性質、運動速度、速度穩(wěn)定性等要求：負載小，且工作中負載變化也小的系統(tǒng)可采用節(jié)流閥節(jié)流調速；在工作中負載變化較大且要求低速穩(wěn)定性好的系統(tǒng)，宜采用調速閥的節(jié)流調速或容積節(jié)流調速；負載大、運動速度高、油的溫升要求小的系統(tǒng)，宜采用容積調速回路。</p><p>　　一般來說，功率在3kW以下的液壓系統(tǒng)宜采用節(jié)流調速；3～5kW范圍宜采用容積

18、節(jié)流調速；功率在5kW以上的宜采用容積調速回路。</p><p>　?、诠ぷ鳝h(huán)境要求：處于溫度較高的環(huán)境下工作，且要求整個液壓裝置體積小、重量輕的情況，宜采用閉式回路的容積調速。</p><p>　?、劢洕砸螅汗?jié)流調速回路的成本低，功率損失大，效率也低；容積調速回路因變量泵、變量馬達的結構較復雜，所以價錢高，但其效率高、功率損失?。欢莘e節(jié)流調速則介于兩者之間。</p>

19、<p>　　考慮到最大折彎力為1.5x104 N，功率不到1KW，所以選用節(jié)流調速回路，如下圖1所示。</p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　3 液壓缸主要參數(shù)的確定</p><p>　　板料折彎機液壓系統(tǒng)在最大負載約為15/η=15/0.91=16.5KN，執(zhí)行元件的機械效率取η=0.91，參考課本表9.1.

20、1可知，選定工作壓力為P1=3MP。</p><p>　　鑒于動力滑塊要求快進、快退速度相等，這里的液壓缸可選用單桿式的，并在快進時作差動連接。這種情況下液壓缸無桿腔工作面積A1取為有桿腔工作面積A2的兩倍，即活塞桿直徑d與缸筒直徑D成d=0.707D的關系。</p><p>　　由于滑塊成立式放置，在液壓缸下行時液壓缸有桿腔必須有背壓p2，來平衡滑塊的重量，背壓調定值取p2=0.4MP。

21、</p><p>　　由工進時的推力計算液壓缸面積：</p><p>　　F/ηcm=A1P1-A2P2=A1P1-（A1/2）P2</p><p>　　故有 A1=F/（P1-0.5P2）ηcm =0.0059m2=59cm2</p><p>　　D=(4A1/π)1/2=87mm；d=0.707D=61.3mm</p>&

22、lt;p>　　當按按GB/T2348-1993將這些直徑圓整成標準值時得：</p><p>　　D=90mm；d=63mm</p><p>　　由此求得液壓缸兩腔的實際有效面積為：</p><p>　　無桿腔實際有效面積 A1=πD2 /4=π×902/4=6359mm2</p><p>　　有桿腔實際有效面積 A2=π(D2

23、 －d2)/4=π×（902－632）/4=3243 mm2</p><p>　　活塞桿的面積 A桿=πd2 /4=π×632/4=3116mm2</p><p>　　經檢驗,活塞桿的強度和穩(wěn)定性均符合要求。</p><p><b>　　4 負載與運動分析</b></p><p>　　要求

24、設計的板料折彎機實現(xiàn)工作循環(huán)是：快速下降→ 工作下壓（折彎機）→ 快速回程→停止。主要性能參數(shù)與性能要求如下：折彎力F=15KN ；板料折彎機的滑塊重量G=1000N；快速空載下降速度V1=3 m/min=50mm/s，工作下壓速度V2=1.5 m/min=25mm/s，快速回程速度V3=3m/min=50mm/s，板料折彎機快速空載下降行程L1=0.1m=100mm，板料折彎機工作下壓行程L2=0.15m=150mm，板料折彎機快速回

25、程：L3=0.25m=250mm。</p><p>　　快進時液壓缸雖作差動連接，但由于油管中有壓差ΔP存在，ΔP=P2-P1，有桿腔的壓力必須大于無桿腔，因為P1A1=P2A2-G，而P2=0.4MP，所以P1=0.4A2-G/A1=0.05MP，則ΔP =0.35MP?？焱藭r回路油腔中按無背壓計算。</p><p>　　表二 液壓在各個工作階段的負載值（單位：N）</p>

26、<p>　　注：液壓缸的機械效率取ηcm=0.91。</p><p>　　5 負載和速度圖的繪制</p><p>　　負載圖按上面數(shù)據繪制，如圖a)所示，速度按已知數(shù)值V1=3 m/min=50mm/s ，</p><p>　　V2=1.5m/min=25mm/s，V3=3m/min=50mm/s，L1=0.1m=100mm ，L2=0.15m=150

27、mm，快速回程L3=0.25m=250mm。</p><p>　　圖2 板料折彎機液壓缸的負荷圖和速度圖</p><p>　　a）負荷圖 b）速度圖</p><p>　　根據上述D與d的值，可估算液壓缸在各個工作階段中的壓力、流量和功率，如下表三所示。</p><p>　　表三 液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力、流

28、量和功率計算</p><p>　　根據以上分析與計算數(shù)據處理可繪出液壓缸的工況圖3如下：</p><p>　　圖3 液壓缸的工況圖</p><p><b>　　6液壓系統(tǒng)圖的擬定</b></p><p>　　6.1液壓回路的選擇</p><p>　　由于液壓系統(tǒng)選用了節(jié)流調速的方式，系統(tǒng)中油液的

29、循環(huán)必然是開式的。</p><p>　　從工況圖中可以清楚地看到，在這個液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)內，液壓缸交替地要求油源提供的流量相當。最大流量最小流量之比約為1，而快進快退所需的時間t1和工進所需的時間t2分別為：</p><p>　　t1=（L1/v1）+（L3/V3）</p><p>　　=0.1/0.05+0.25/0.05=2+5=7s</p>&

30、lt;p>　　t2=（L2/v2）=0.15/0.025=6s</p><p>　　亦即是t2/ t1=1。因此從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能源的角度上來看，采用單個定量泵作為油源是合適的，宜選用定量葉片泵作為油源。</p><p>　　其次是選擇快速運動和換向回路。系統(tǒng)采用單桿液壓缸的差動連接，以實現(xiàn)快速運動。采用三位五通電磁換向閥實現(xiàn)回路的換向。</p><p>

31、　　最后再考慮壓力控制回路。系統(tǒng)的壓力問題已在油源中解決。卸荷問題采用二位二通電磁換向閥失電使液壓泵卸荷。如下圖4所示。</p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　6.2液壓回路的綜合</p><p>　　把上面選出的各種回路組合在一起，還必需進行如下的修改和整理：</p><p>　　1) 因為快速

32、下降、工作下壓（折彎機）、 快速回程三個階段的流量相當，固采用定量液壓泵供油，即在快速下降的時候，液壓缸采用差動連接。當轉化成慢速下壓時，液壓缸采用無桿腔進油，最后快速回程時液壓缸采用有桿腔進油，流量變化不大。</p><p>　　2)液壓缸的運動方向采用三位五通電磁換向閥控制。停機時三位五通換向閥處于中位，二位二通電磁換向閥失電使液壓泵卸荷；</p><p>　　3)為了防止壓力頭在下降

33、的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置一個順序閥，平衡滑塊重量。</p><p>　　4)為了壓制時保壓，在無桿腔進油路上設置一個壓力繼電器。利用壓力繼電器控制最大壓力，當壓力達到調定壓力時，壓力繼電器發(fā)出電信號，控制三位五通電磁閥實現(xiàn)換向。</p><p>　　5)為了使系統(tǒng)工作時壓力恒定，在泵的出口設置一個溢流閥，來調定系統(tǒng)壓力。由于本機采用行程開關控制，利用行程

34、開關開關來切換換向閥的開與關以實行自動控制；</p><p>　　綜上的折彎機液壓系統(tǒng)原理如下圖5所示：</p><p>　　圖5 折彎機液壓系統(tǒng)圖</p><p>　　1—定量葉片泵 2—二位二通電磁換向閥 3—溢流閥 4—三位五通電磁換向閥</p><p>　　5、8、15—單向閥 6—壓力表 7—液控順序閥 9—節(jié)流

35、閥 10—液壓缸</p><p>　　11—壓力繼電器 12—行程閥 13—油過濾器 14—油箱 </p><p><b>　　7 液壓元件的選擇</b></p><p><b>　　7.1液壓泵的選擇</b></p><p>　　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)在壓制階

36、段為P1=2.64MPa，如取進油路上的壓力損失為0.5MP，壓力繼電器調整壓力高出系統(tǒng)最大工作壓力之值為0.5MP，所以泵的最高工作壓力PP=2.64+0.5+0.5=3.64MPa </p><p>　　液壓泵的最大供油量qp按液壓缸最大輸入流量(9.73L/min)計算,取泄漏系數(shù)K=1.1，則qp=1.1×12=10.7L/min。

37、。</p><p>　　根據以上計算結果查閱《機械設計師手冊》表30-46，選用規(guī)格為YB1-10 的定量葉片泵，其額定壓力P= 6.3MP，排量為10ml/r，額定轉速為1450r/min，流量q=14.5L/min。</p><p>　　由于液壓缸在下壓時輸入功率最大，這時液壓的工作壓力為3.64MP，流量為1.1×9.54=10.5L/min，取泵的總效率η=0

38、.85，則液壓泵的驅動電機所需要的功率為P=3640×10.5 /60×0.85=749W。</p><p>　　根據此數(shù)據按JB/T10391-2002,選取Y90S-4型電動機，其額定功率P=1.1KW，額定轉速為1400r/min，按所選電動機的轉速和液壓泵的排量，液壓泵最大理論流量qt=n×V=1400×10=14L/min，大于計算所需的流量10.7L/min，滿

39、足使用要求。</p><p>　　7.2閥類元件及輔助元件</p><p>　　根據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，結果見表7.1.</p><p>　　表7.1液壓元件的型號及規(guī)格</p><p><b>　　7.3油管</b></p>&

40、lt;p>　　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、出油管則按輸入、排出的最大流量計算，由于液壓泵具體選定之后液壓缸在各個階段的進出流量已與已定數(shù)值不同，所以重新計算,如表7.2所示。表中數(shù)值說明液壓缸快進、工進、快退速度均與設計要求相近，這表明所選液壓泵的型號，規(guī)格是適宜的。</p><p>　　表7.2液壓缸在各個階段的進出流量</p><p>　　由表中數(shù)值可知

41、，當油液在壓力管中速度取4m/s時，按教材P86式（6.6.1）</p><p>　　d=2×(q/60π×V)1/2 計算得</p><p>　　液壓缸無桿腔相連的油管內徑d進=2×(21.8×106/π×4×103×60)1/2=10.7mm</p><p>　　液壓缸有桿腔相連

42、的油管內徑d回=2×(10.7×106/π×4×103×60)1/2=7.5mm</p><p>　　這兩根油管選用參照《機械設計師手冊》P2547，選用內徑Φ=10mm，外徑Φ=18mm的無縫鋼管。</p><p>　　7.4油箱的容積計算</p><p>　　容量V（單位為L）計算按教材式（6.3.1）：V =K

43、qp,由于液壓機是中壓系統(tǒng)，K=6。所以油箱的容量V=Kqp=6×10.7=64.2L,64.2÷0.8=80.3L</p><p>　　按JB/2876-81規(guī)定容積取標準值V=100L。</p><p>　　7.5油箱地面傾斜度</p><p>　　為了更好的清選油箱，取油箱底面傾斜度為：1℃</p><p><

44、b>　　7.6過濾器的選取</b></p><p>　　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：</p><p>　　q過濾器=q泵入×2.5=(10.7×2.5)L/min=26.8L/min</p><p>　　查《機械設計師手冊》表30-260得，選取通用型WU系列網式吸油中過濾器：

45、</p><p><b>　　表7.4</b></p><p>　　8液壓系統(tǒng)性能的驗算</p><p>　　8.1回路壓力損失驗算</p><p>　　由于系統(tǒng)的具體管路布置尚未確定,整個回路的壓力損失無法估算,僅從閥類元件對壓力損失所造成的影響可以看得出來，供調定系統(tǒng)中某些壓力值時參考，這里估算從略。</p&g

46、t;<p><b>　　8.2油液溫升驗算</b></p><p>　　在整個工作循環(huán)中，工進和快進、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。</p><p>　　8.2.1快進時液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量</p><p>　　快進時液壓缸的有效功率為:P1=p1q1=0.2×9.35×

47、;103/60=31w,泵的輸出功率為：P快=0.7×10.3×103/60=120w ,</p><p>　　因此快進液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為：QH1=P快-P1=（120-31）W=89W</p><p>　　8.2.2快退時液壓缸的發(fā)熱量</p><p>　　快退時液壓缸的有效功率為：P2=p2q2=0.3×9.73×103/

48、60=48.7w,泵的輸出功率為：P退=0.8×10.7×103/60=143w,</p><p>　　快退時液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為：QH2=P退-P1=（143-48.7）W=94 W</p><p>　　8.2.3工進時液壓缸的發(fā)熱量</p><p>　　工進時液壓缸的有效功率為：P3=p3q3=2.64×9.54×103/6

49、0=420w,泵的輸出功率P壓=3.14×10.7×103/60=560w,</p><p>　　因此壓制時液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為：QH3=P壓-P3=（560-420）W=140 W</p><p>　　總的發(fā)熱量為:QH= QH1+ QH2+ QH3=89+94+140=323W</p><p>　　按教材式（6.3.3）△T= QH/κA求出油

50、液溫升近似值</p><p>　　按通風良好時取散熱系數(shù)κ=15,</p><p>　　散熱面積A=0.065V2/3=0.065×1002/3=1.4</p><p>　　所以△T= QH/κA=323/1.4×15=15.4℃</p><p>　　溫升沒有超出允許范圍，液壓系統(tǒng)中不需要設置冷卻器。</p>

51、<p><b>　　小 結</b></p><p>　　此次畢業(yè)設計（論文），是對我們所學的專業(yè)基礎知識和研究能力、自學能力以及各種綜合能力的檢驗，培養(yǎng)自己綜合運用所學專業(yè)課，分析和解決工程技術問題的獨立工作能力。鞏固、深化和擴大學生所學基本理論、基本知識和基本技能。使學生受到綜合產品設計能力的綜合訓練。通過做畢業(yè)設計（論文）的形式，可以使我們在知識綜合運用等方面的能力得到鍛煉

52、，使我們進一步理解所學專業(yè)知識，擴大知識面。當今社會經濟和科技的發(fā)展，對高等教育人才培養(yǎng)模式和培養(yǎng)質量提出了新的、更高的要求，需要相應提高我們做畢業(yè)設計（論文）的質量和要求?！?.。</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　1、《液壓與氣動技術》 主編 姜佩東 高等教育出版社

53、 2009年2月</p><p>　　2、《機械設計手冊》 主編 吳宗澤 機械工業(yè)出版社 2002年1月</p><p>　　3、械設計基礎課程設計指導書》主編 陳立德高等教育出版社2008年5月</p><p>　　4、《機械制造技術》 主編 宋彪 華中理工大學出版社 1999年4月</p><p>　　5、《CAD機械制圖》 主

54、編 周鵬翔 劉震 高等教育出版社 2005年4月</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本次課程設計是對三年來所學習知識的總結，既鞏固了以前所學的知識，又了解掌握了最新的前沿知識。通過本次的課題設計，我對液壓傳動系統(tǒng)的設計有了深的理解。</p><p>　　…………………………………………等等。</p&g