林興艷畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　立式板料折彎機是機械、電氣、液壓三者緊密聯(lián)系，結(jié)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(shè)計在現(xiàn)代機械的設(shè)計工作中占有重要的地位。《液壓傳動》課程是工科機械類各專業(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，我們

2、還組織了本次畢業(yè)設(shè)計，讓我們把理論聯(lián)系實際，掌握液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計的技能和方法。</p><p>　　液壓傳動畢業(yè)設(shè)計的目的主要有以下幾點：</p><p>　　1、綜合運用液壓傳動課程及其他有關(guān)先修課程的理論知識和生產(chǎn)實際只是，進行液壓傳動設(shè)計實踐，是理論知識和生產(chǎn)實踐機密結(jié)合起來，從而使這些知識得到進一步的鞏固、加深提高和擴展。</p><p>　　2、在設(shè)計實踐

3、中學(xué)習(xí)和掌握通用液壓元件，尤其是各類標準元件的選用原則和回路的組合方法，培養(yǎng)設(shè)計技能，提高學(xué)生分析和嫁接生產(chǎn)實際問題的能力，為今后的設(shè)計工作打下良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　3、通過設(shè)計，學(xué)生應(yīng)在計算、繪圖、運用和熟悉設(shè)計資料（包括設(shè)計手冊、產(chǎn)品樣本、標準和規(guī)范）以及進行估算方面得到實際訓(xùn)練。</p><p>　　關(guān)鍵詞 ：板料折彎機 ，液壓傳動系統(tǒng)，液壓傳動設(shè)計。</p>

4、<p>　　第一章 明你確設(shè)計要求，進行工況分析</p><p>　　1.1 任務(wù)設(shè)計要求</p><p>　　設(shè)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（折彎）、快速返回。</p><p>　　1.1.1 板料折彎機的用途、工藝過程、總體布局以及對液壓傳</p><p>　　動裝

5、置的位置和空間尺寸的要求。</p><p>　　1.板料折彎機的用途：數(shù)控液壓板料折彎機適用于大型鋼結(jié)構(gòu)件，鐵塔、路燈桿、高燈桿、汽車大梁、汽車車貨箱等相關(guān)行業(yè)的板料折彎。</p><p>　　2.板料折彎機工藝過程：要求折彎機的機頭實現(xiàn)快速下降，慢速加壓（板料折彎）、快速返回的工作循環(huán)；且滿足條件：</p><p>　　折彎力

6、 滑塊重量 </p><p>　　快速空載下降行程 180mm 速度（） 23</p><p>　　慢速下壓（折彎）行程 20mm 速度（） 12</p><p>　　快速回程行程 200mm 速度（） 53</p><p>　　液壓缸的機械效率

7、 </p><p>　　直接進行角度編程，具有角度補償功能。光柵尺實時檢測反饋校正、全閉環(huán)控制、后擋料和滑塊死擋料定位精度為±0.02mm。上模采用快速夾緊裝置，下模采用斜楔變形補償機構(gòu)。具有多工步編程功能，可實現(xiàn)多自動運行，完成多工步零件一次性加工，提高生產(chǎn)效率。根據(jù)用戶需求可選用性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)緊湊的進口液壓系統(tǒng)、后擋料可選用滾珠絲桿、同步帶傳動。</p><p>　　3.板料

8、折彎機液壓系統(tǒng)總體布局及對液壓傳動的位置和空間尺寸要求：總體布局要求結(jié)構(gòu)緊湊，安裝位置要求方便清潔和維修。</p><p>　　1.1.2 液壓系統(tǒng)的性能要求</p><p>　　1.自動化程度：要求液壓傳動系統(tǒng)的起動→加速→快進→工進→快退整個工作循環(huán)完全實現(xiàn)自動控制。</p><p>　　2.調(diào)速范圍：23mm/s至-53mm/s</p><

9、p>　　3.穩(wěn)定性：液壓缸的最小流量應(yīng)等于或大于流量閥和變量泵的最小穩(wěn)定流量</p><p>　　4.對系統(tǒng)的的效率、溫升要求：由于屬于中、高壓系統(tǒng)，故效率要求較高，溫升低，以免引起發(fā)熱。</p><p>　　1.1.3 液壓系統(tǒng)工作環(huán)境的要求</p><p>　　系統(tǒng)油溫應(yīng)在35℃～60℃之間，不得超過70℃，如過高會導(dǎo)致油質(zhì)及配件的變質(zhì)損壞。新機工作200

10、0小時后應(yīng)換油，以后每工作4000～6000小時后應(yīng)換油，每次換油，應(yīng)清洗油箱；為防止塵埃等雜物影響折彎機的工作效率，應(yīng)保持環(huán)境清潔、通風(fēng)；禁止吸煙，避免易燃物、腐蝕性等物質(zhì)的存放。</p><p><b>　　1.2 工況分析</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)的工況分析指的是執(zhí)行元件的運動分析和負載分析，即分析板料折彎機在工作過程中各執(zhí)行元件的負載和運動速度的變

11、化規(guī)律。</p><p>　　1.2.1 運動分析</p><p>　　按工作要求和執(zhí)行元件的運動情況，可以用位移循環(huán)圖（L-t）、速度循環(huán)圖（v-t）或速度與位移循環(huán)圖（v-L機的液壓缸位移循環(huán)圖，縱坐標L表示活塞位移，橫坐標t表示從活塞起動到返回原位的時間，曲線斜率表示活塞移動速度。該圖清楚地）表示，由此對運動規(guī)律進行分析。</p><p>　　1.位移循環(huán)圖L

12、-t。圖1-1所示為液壓折彎表明液壓折彎機的工作循環(huán)：快速下降、慢速加壓（折彎）、快速返回三個階段。 </p><p>　　2.速度循環(huán)圖v-t。根據(jù)設(shè)計要求繪制如圖1-2所示。清楚點的表示出了折彎機的快速下降、慢速折彎、快速返回，啟動、增速、減速、制動的時間</p><p>　　3.速度位移循環(huán)圖v-L。如圖1-3所示</p><p>　　1.2.2 負載分析

13、</p><p>　　要求設(shè)計的板料折彎機實現(xiàn)的工作循環(huán)是：快速下降慢速下壓(折彎)快速返回。主要性能參數(shù)與性能要求如下：</p><p>　　折彎力 滑塊重量 </p><p>　　快速空載下降行程 180mm 速度（） 23</p><p>　　慢速下壓（折彎）行程

14、20mm 速度（） 12</p><p>　　快速回程行程 200mm 速度（） 53</p><p>　　液壓缸的機械效率 </p><p>　　液壓缸采用V型密封圈</p><p><b>　　負載值的計算：</b></p><p&g

15、t;　　一般情況下，液壓缸必須克服的負載由六部分組成：</p><p><b>　?、佟ぷ髯枇?lt;/b></p><p><b>　　②—摩擦阻力</b></p><p><b>　?、邸獞T性負載</b></p><p><b>　?、堋亓ω撦d</b>&

16、lt;/p><p><b>　?、荨芊庾枇?lt;/b></p><p><b>　?、蕖庞妥枇?lt;/b></p><p>　　根據(jù)公式 </p><p>　　結(jié)合已知條件有表1-1所示結(jié)果：</p><p><b>　　表1-1</b><

17、;/p><p>　　故，根據(jù)設(shè)計要求液壓缸在各工作階段的負載值(單位:N)</p><p><b>　　表1-2</b></p><p>　?。ㄗ?液壓缸的機械效率?。?lt;/p><p>　　根據(jù)上面數(shù)據(jù)，結(jié)合已知數(shù)值,,快速回程情況繪制負載與位移循環(huán)圖（F-L）。如下所示：</p><p>　　第二章

18、 初步確定液壓缸主要參數(shù)</p><p>　　2.1 液壓缸的設(shè)計計算</p><p>　　2.1.1 初定液壓缸的工作壓力</p><p>　　甴表1-2可知，板料折彎機液壓系統(tǒng)在最大負載等于1100549N，即約為1100KN，選定工作壓力。</p><p>　　2.1.2 液壓缸主要尺寸的計算</p><p>　

19、　將液壓缸的無桿腔作為主工作腔，考慮到缸下行時，滑塊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，已知液壓缸的機械效率ηcm=0.91。表2-1所示</p><p><b>　　表2-1 </b></p><p>　　2.1.3 液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量及功率計算</p><p>　　根據(jù)已知條件結(jié)合液壓缸的主要尺寸計算得：

20、</p><p><b>　　表2-2</b></p><p>　　液壓缸在工作循環(huán)中各階段的流量計算見表2-3。</p><p><b>　　表2-3</b></p><p>　　液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力計算見表2-4</p><p><b>　　表2-4&

21、lt;/b></p><p>　　液壓缸在工作循環(huán)中各階段的功率計算見表2-5</p><p><b>　　表2-5</b></p><p>　　結(jié)合表2-3、2-4、2-5作出液壓缸的工況圖：圖2.1（壓力-位移圖）、圖2.2（流量-位移圖）、圖2.3（功率-位移圖）。</p><p>　　第三章 擬定液壓系統(tǒng)原

22、理圖</p><p>　　液壓系統(tǒng)原理圖是表示液壓系統(tǒng)的組成和工作原理的重要技術(shù)文件。擬定液壓系統(tǒng)原理圖是設(shè)計液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵，它對液壓系統(tǒng)的性能及設(shè)計方案的合理性和經(jīng)濟性具有決定性的影響。</p><p>　　擬定液壓系統(tǒng)原理圖包含兩項內(nèi)容：一是通過分析對比，選出合適的基本回路；而是把選出的回路進行有機組合，構(gòu)成完整的液壓系統(tǒng)原理圖。</p><p>　　3.1 確

23、定回路類型</p><p>　　由折彎機的工作情況來看，其外負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。</p><p>　　3.2 選擇基本回路</p><p>　　3.2.1 變壓式節(jié)流調(diào)速回路</p><p>　　節(jié)流調(diào)速的工

24、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行控制。</p><p>　　缺點：液壓缸的損失對液壓缸的工作速度有很大的影響。其機械特性較軟，當負載增大到某值時候，活塞會停止運動，低速時承載能力很差，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

25、復(fù)雜、價格較貴。</p><p>　　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、負載較大，負載變化不大、對平穩(wěn)性要求不高的場合。</p><p>　　3.2.2 容積調(diào)速回路</p><p>　　容積調(diào)速回路的工作原理是通過改變回路中液壓缸的排量來改變件的運動</p><p>　　優(yōu)點：在此回路中，液壓缸輸出的油液直

26、接進入執(zhí)行元件中，沒有溢流損失和節(jié)流損失，而且工作壓力隨負載的變化而變化，因此效率高、發(fā)熱量小。當加大液壓缸的有效工作面積，減小缸的泄露，都可以提高回路的速度剛性。</p><p>　　3.2.3 回路選擇結(jié)果</p><p>　　綜合變壓式節(jié)流調(diào)速回路和容積調(diào)速回路的優(yōu)缺點比較，液壓缸開式容積調(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較好，調(diào)速范圍也比較寬工作效率更高，發(fā)

27、熱卻是最小的?？紤]到最大折彎力為，故選液壓缸缸開式容積調(diào)速回路。</p><p>　　3.3 繪制液壓系統(tǒng)原理圖</p><p>　　因為板料折彎機的工作循環(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Y型電液換向閥控制。當電液換向閥工作在左位時實現(xiàn)快速回程。中位時實現(xiàn)液壓缸的卸荷，工作在右位時實現(xiàn)液壓折彎機的快速進給和工進。其工進速度由一個調(diào)速閥來控制。

28、快進和工進之間的轉(zhuǎn)換由行程開關(guān)控制。折彎機快速下降時，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)由快進到工進的轉(zhuǎn)換。當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。由于折彎機壓力比較大，所以此時進油腔的壓力比較大，所以在由工進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

29、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。為了對油路壓力進行監(jiān)控，在液壓缸出口安裝一個壓力表和溢流閥，同時也對系統(tǒng)起過載保護作用。因為滑塊受自身重力作用，滑塊要產(chǎn)生下滑運動。所以油路要設(shè)計一</p><p>　　綜上的折彎機液壓系統(tǒng)原理如下圖：</p><p><b>

30、　　圖3.1</b></p><p>　　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</p><p>　　第四章 液壓元件的計算和使用</p><p>　　4.1 液壓泵的選擇</p><p>　　由液壓

31、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，此時液壓缸的輸入流量極小，且進油路元件較少故泵到液壓缸的進油壓力損失估計取為。所以泵的最高工作壓力。</p><p>　　液壓泵的最大供油量按液壓缸最大輸入流量（124.9L/min）計算，取泄漏系數(shù),則。</p><p>　　根據(jù)以上計算結(jié)果查閱《機械設(shè)計手冊》表37.6-37，選用規(guī)格為160*CY14-1B的壓力補償變量型

32、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。 </p><p>　　由于液壓缸在保壓時輸入功率最大，這時液壓缸的工作壓力為，流量為,取泵的總效率，則液壓泵的驅(qū)動電機所要的功率為,</p><p>　　根據(jù)此數(shù)據(jù)按JB/T9619-1999，選取Y225M-6型電動機，其額定功率，額定轉(zhuǎn)速980r/min,按所選電動機

33、的轉(zhuǎn)速和液壓泵的排量，液壓泵最大理論流量，大于計算所需的流量137.39L/min，滿足使用要求。</p><p>　　4.2 閥類元件及輔助元件</p><p>　　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4.1。</p><p>　　表4-1 液壓元件的型號及規(guī)格</p>&l

34、t;p><b>　　4.3 油管元件</b></p><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5-2，表中數(shù)值說明液壓缸壓制、快退速度, 與設(shè)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4-

35、2 液壓缸在各個階段的進出流量</p><p>　　由表中數(shù)值可知，當油液在壓力管中速度取5m/s時，按教材P30式(3-9)</p><p><b>　　算得，</b></p><p>　　液壓缸進油路油管內(nèi)徑24mm ；</p><p>　　液壓缸回油路管內(nèi)徑 26mm ；</p><

36、;p>　　這兩根油管選用參照《液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊》P111，進油管的外徑，內(nèi)徑，回油路管的外徑D=42mm，內(nèi)徑d=30mm。</p><p>　　4.4 油箱的容積計算</p><p>　　容量(單位為L)計算按教材式(7-8) : ，由于液壓機是高壓系統(tǒng)，。 所以油箱的容量 ，而,按JB/T7938-1999規(guī)定容積取標準值.</p><p>　　4

37、.5 油箱的長寬高確定</p><p>　　因為油箱的寬、高、長的比例范圍是1：1～2：2～3，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械工作性能的影響；其缺點是占地面積較大。</p><p>　　由于系統(tǒng)比較簡單，回路較短，各種元件較

38、少，所以預(yù)估回路中各種元件和管道所占的油液體積為0.8L。因為推桿總行程為205mm，選取缸的內(nèi)腔長度為360mm。忽略推桿所占的體積，則液壓缸的體積為 </p><p>　　當液壓缸中油液注滿時，此時油箱中的液體體積達到最小為： </p><p>　　則油箱中油液的高度為：</p><p>　　由此可以得出油液體下降高度很小，因此選取隔板的高

39、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</p><p>　　板的厚度為：t=4mm。</p><p>　　為了易于散熱和便于對油箱進行搬移及維護保養(yǎng)，取箱底離地的距離為200mm。</p><p>　　故可知，油箱的總長總寬總高為：長:</p><p><b>　　寬：</b><

40、;/p><p><b>　　高： </b></p><p>　　4.6 油箱地面傾斜度</p><p>　　為了更好的清洗油箱，取油箱底面傾斜度為： </p><p>　　4.7 吸油管和過濾器之間管接頭的選擇</p><p>　　在此選用卡套式軟管接頭，查《機械設(shè)計手冊—4》表23.9—66得其連接

41、尺寸如下表：</p><p>　　表4-3 單位：mm</p><p>　　4.8 過濾器的選取</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。故有查《中國機械設(shè)計大典》表42.7—7得，先取通用型WU系列網(wǎng)式吸油中過濾器：</p><p><b>　

42、　表4-4</b></p><p><b>　　4.9 堵塞的選取</b></p><p>　　考慮到鋼板厚度只有4mm，加工螺紋孔不能太大，查《中國機械設(shè)計大典》表42.7—178選取外六角螺塞作為堵塞，詳細尺寸見下表：</p><p><b>　　表4-5</b></p><p>　

43、　4.10 液位/溫度計的選取</p><p>　　選取YWZ系列液位液溫計，參照《機械設(shè)計手冊》表23.8-98選用</p><p>　　YWZ-150T 型。考慮到鋼板的剛度，將其按在偏左邊的地方。</p><p>　　4.11 空氣過濾器的選取</p><p>　　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： 選用EF系列液

44、壓空氣過濾器，參照《機械設(shè)計手冊》表23.8-95得，將其主要參數(shù)列于下表：</p><p><b>　　表4-6</b></p><p>　　(注：油過濾精度可以根據(jù)用戶的要求是可調(diào)的.)</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　崔學(xué)紅，孫余一?！兑簤号c氣動系統(tǒng)及維護》，