裝配圖板料折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),裝配,圖板,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(shū) 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(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 班 級(jí)： 指 導(dǎo) 教 師： 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(lèi)各專(zhuān)業(yè)都開(kāi)設(shè)的一門(mén)重要課程。它既是一門(mén)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(mén)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(lèi)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…………………………………………………………………………1 1.1 技術(shù)要求………………………………………………………………………………1 1.2 任務(wù)分析……………………………………………………………………1 2 方案的確定………………………………………………………………………2 2.1運(yùn)動(dòng)情況分析………………………………………………………………2 2．1．1變壓式節(jié)流調(diào)速回路………………………………………………2 2．1．2容積調(diào)速回路………………………………………………………2 3 負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析………………………………………………………………………3 4 負(fù)載圖和速度圖的繪制…………………………………………………………………4 5 液壓缸主要參數(shù)的確定……………………………………………………………4 6 系統(tǒng)液壓圖的擬定…………………………………………………………………………6 7 液壓元件的選擇……………………………………………………………………8 7.1 液壓泵的選擇…………………………………………………………………………8 7.2 閥類(lèi)元件及輔助元件………………………………………………………8 7.3 油管元件………………………………………………………………………………9 7.4油箱的容積計(jì)算………………………………………………………………………10 7.5油箱的長(zhǎng)寬高確……………………………………………………………10 7.6油箱地面傾斜度……………………………………………………………11 7.7吸油管和過(guò)濾器之間管接頭的選擇………………………………………11 7.8過(guò)濾器的選取………………………………………………………………11 7.9堵塞的選取…………………………………………………………………11 7.10空氣過(guò)濾器的選取………………………………………………………12 7.11液位/溫度計(jì)的選取………………………………………………………12 8 液壓系統(tǒng)性能的運(yùn)算…………………………………………………………13 8.1 壓力損失和調(diào)定壓力的確定……………………………………………13 8.1.1沿程壓力損失…………………………………………………………13 8.1.2局部壓力損失…………………………………………………………13 8.1.3壓力閥的調(diào)定值計(jì)算…………………………………………………14 8.2 油液溫升的計(jì)算……………………………………………………………14 8.2.1快進(jìn)時(shí)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量……………………………………………14 8.2.2 快退時(shí)液壓缸的發(fā)熱量………………………………………………14 8.2.3壓制時(shí)液壓缸的發(fā)熱量………………………………………………14 8.3油箱的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………15 8.3.1系統(tǒng)發(fā)熱量的計(jì)算……………………………………………………15 8.3.2 散熱量的計(jì)算………………………………………………………15 9 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………17 致謝…………………………………………………………………………………18 1 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 滑塊重量 快速空載下降 行程 210mm 速度（） 23 慢速下壓（折彎） 行程 30mm 速度（） 12 快速回程 行程 240mm 速度（） 52 1.2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(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且行程較小（240mm）,故可選單 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(kāi)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 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(mǎn)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(méi)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(kāi)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?？紤]到最大折彎力為，數(shù)值比較大，故選用泵缸開(kāi)式容積調(diào)速回路。 2 3 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；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，工作下壓速度=0.012m/s，快速回程速度=0.052m/s，板料折彎?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=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，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)械效率。由式 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 求得慣性負(fù)載 再求得阻力負(fù)載 靜摩擦阻力 動(dòng)摩擦阻力 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 起動(dòng) 4600 5055 加速 2570 2824 快進(jìn) 2300 2527 工進(jìn) 1902300 2113667 快退 2300 2527 注:液壓缸的機(jī)械效率取 3 4 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,,,,,快速回程 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ηcm=0.91。 液壓缸內(nèi)徑： 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: 取標(biāo)準(zhǔn)值d=220mm=22cm 4 則：無(wú)桿腔實(shí)際有效面積 有桿腔實(shí)際有效面積 液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力和流量計(jì)算見(jiàn)表5.1。 表5.1 各階段的壓力和流量 工作階段 計(jì)算公式 負(fù)載F/N 工作腔壓力p/Pa 輸入流量 / 快速下降 啟動(dòng) ; 270 2853 106．3 等速 0 0 _ 工作下壓 （折彎） ; 2113667 快速回程 啟動(dòng) ; 5055 0.17 _ 等速 2824 0．095 101．7 制動(dòng) 2527 0.0771 _ 液壓缸在工作循環(huán)中各階段的功率計(jì)算見(jiàn)表5.2 表5.2 工作循環(huán)中各階段的功率 快速下降 啟動(dòng) 恒速 工作下壓 （折彎） 快速回程 啟動(dòng) 恒速 制動(dòng) 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： 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(mǎn)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(kāi)關(guān)控制，利用接近開(kāi)關(guān)來(lái)切換換向閥的開(kāi)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： 9 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(kāi)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 7 7 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缸的進(jìn)油壓力損失估計(jì)取為。所以泵的最高工作壓力。 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，取泄漏系數(shù)K=1.1,則。 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，則液壓泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)所要的功率為， 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，液壓泵最大理論流量，大于計(jì)算所需的流量116.93L/min，滿(mǎn)足使用要求。 7.2 閥類(lèi)元件及輔助元件 根據(jù)閥類(lèi)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(jiàn)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(chēng) 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37KW 2 溢流閥 調(diào)壓0.5~32 160 YF3-*-20B-C 通徑20mm 3 行程閥 - - YF3-*-20B-C 4 三位四通換向閥 28 160 WEH10G 通徑10mm 5 單項(xiàng)順序閥 最大工作壓力32MPa 160 HCT06L1 (單向行程調(diào)速閥) 6 節(jié)流閥 - - FBG-3-125-10 7 單向閥 開(kāi)啟0.15MPa 最大200 S20A220 通徑20mm 8 壓力繼電器 2．5 HED20 9 調(diào)速閥 2FRM10-21 7.3 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。 流量速度 快進(jìn) 壓制 快退 輸入流量L/min = 排出流量L/min 運(yùn)動(dòng)速度m/min 表7.2 液壓缸在各個(gè)階段的進(jìn)出流量 9 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， 液壓缸進(jìn)油路油管內(nèi)徑； 液壓缸回油路管內(nèi)徑； 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。 7.4油箱的容積計(jì)算 容量(單位為L(zhǎng))計(jì)算按教材式(7-8) : ，由于液壓機(jī)是高壓系統(tǒng)，。所以油箱的容量， 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(kāi)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 當(dāng)液壓缸中油液注滿(mǎn)時(shí)，此時(shí)油箱中的液體體積達(dá)到最小為： 則油箱中油液的高度為： 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(shū)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： 寬為： 高為： 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：mm 公稱(chēng)壓力 MPa 管子 內(nèi)徑 mm 卡套式管接頭 公稱(chēng)尺寸 極限偏差 G(25) 22 18.5 25 0.105 38 22 7.8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 ： 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(chēng)流量 過(guò)濾精度 CXL-250100 50 250 100 7.9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(jiàn)下表： 11 表7.5 d D e S L h b R C 重量Kg 基本尺寸 極限偏差 10.2 22 15 13 4 12 3 3 1 1.0 0.032 7.10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： 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/min mm mm mm mm mm 四只螺釘均布 mm 空氣進(jìn)濾精度 mm 油過(guò)濾精度 m E-50 32 32 265 270 154 58 66 82 96 M614 0.105 125 注：油過(guò)濾精度可以根據(jù)用戶(hù)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。 12 8 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 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，油液在管中的流動(dòng)狀態(tài)為層流，則阻力損失系數(shù)，若取進(jìn)油和回油的管路長(zhǎng)均為2m，油液的密度為，則進(jìn)油路上的沿程壓力損失為。 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，由算得小于原估算值0.5MPa,所以是安全的。 同理快進(jìn)時(shí)回油路上的流量則回油管 路中的速度；由此可以計(jì)算出 13 （245<2320,所以為層流）; ,所以回油路上的沿程壓力損失為。 由上面的計(jì)算所得求出：總的壓力損失 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(mǎn)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 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： 泵的輸出功率為： 因此快進(jìn)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為： 14 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： 泵的輸出功率為： 快退時(shí)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為： 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： 泵的輸出功率 因此壓制時(shí)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為： 總的發(fā)熱量為 按教材式（11—2）求出油液溫升近似值 溫升沒(méi)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 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 式中 A—油箱的散熱面積（） 15 H—油箱需要的散熱功率（W） —油溫（一般以考慮）與周?chē)h(huán)境溫度的溫差 K—散熱系數(shù)。與油箱周?chē)L(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： 16 9 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，2007.7 17 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(shū) 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(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 班 級(jí)： 指 導(dǎo) 教 師： 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(lèi)各專(zhuān)業(yè)都開(kāi)設(shè)的一門(mén)重要課程。它既是一門(mén)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(mén)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(lèi)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…………………………………………………………………………1 1.1 技術(shù)要求………………………………………………………………………………1 1.2 任務(wù)分析……………………………………………………………………1 2 方案的確定………………………………………………………………………2 2.1運(yùn)動(dòng)情況分析………………………………………………………………2 2．1．1變壓式節(jié)流調(diào)速回路………………………………………………2 2．1．2容積調(diào)速回路………………………………………………………2 3 負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析………………………………………………………………………3 4 負(fù)載圖和速度圖的繪制…………………………………………………………………4 5 液壓缸主要參數(shù)的確定……………………………………………………………4 6 系統(tǒng)液壓圖的擬定…………………………………………………………………………6 7 液壓元件的選擇……………………………………………………………………8 7.1 液壓泵的選擇…………………………………………………………………………8 7.2 閥類(lèi)元件及輔助元件………………………………………………………8 7.3 油管元件………………………………………………………………………………9 7.4油箱的容積計(jì)算………………………………………………………………………10 7.5油箱的長(zhǎng)寬高確……………………………………………………………10 7.6油箱地面傾斜度……………………………………………………………11 7.7吸油管和過(guò)濾器之間管接頭的選擇………………………………………11 7.8過(guò)濾器的選取………………………………………………………………11 7.9堵塞的選取…………………………………………………………………11 7.10空氣過(guò)濾器的選取………………………………………………………12 7.11液位/溫度計(jì)的選取………………………………………………………12 8 液壓系統(tǒng)性能的運(yùn)算…………………………………………………………13 8.1 壓力損失和調(diào)定壓力的確定……………………………………………13 8.1.1沿程壓力損失…………………………………………………………13 8.1.2局部壓力損失…………………………………………………………13 8.1.3壓力閥的調(diào)定值計(jì)算…………………………………………………14 8.2 油液溫升的計(jì)算……………………………………………………………14 8.2.1快進(jìn)時(shí)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量……………………………………………14 8.2.2 快退時(shí)液壓缸的發(fā)熱量………………………………………………14 8.2.3壓制時(shí)液壓缸的發(fā)熱量………………………………………………14 8.3油箱的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………15 8.3.1系統(tǒng)發(fā)熱量的計(jì)算……………………………………………………15 8.3.2 散熱量的計(jì)算………………………………………………………15 9 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………17 致謝…………………………………………………………………………………18 1 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 滑塊重量 快速空載下降 行程 210mm 速度（） 23 慢速下壓（折彎） 行程 30mm 速度（） 12 快速回程 行程 240mm 速度（） 52 1.2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(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且行程較?。?40mm）,故可選單 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(kāi)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 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(mǎn)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(méi)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(kāi)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?？紤]到最大折彎力為，數(shù)值比較大，故選用泵缸開(kāi)式容積調(diào)速回路。 2 3 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；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，工作下壓速度=0.012m/s，快速回程速度=0.052m/s，板料折彎?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=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，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)械效率。由式 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 求得慣性負(fù)載 再求得阻力負(fù)載 靜摩擦阻力 動(dòng)摩擦阻力 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 起動(dòng) 4600 5055 加速 2570 2824 快進(jìn) 2300 2527 工進(jìn) 1902300 2113667 快退 2300 2527 注:液壓缸的機(jī)械效率取 3 4 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,,,,,快速回程 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ηcm=0.91。 液壓缸內(nèi)徑： 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: 取標(biāo)準(zhǔn)值d=220mm=22cm 4 則：無(wú)桿腔實(shí)際有效面積 有桿腔實(shí)際有效面積 液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力和流量計(jì)算見(jiàn)表5.1。 表5.1 各階段的壓力和流量 工作階段 計(jì)算公式 負(fù)載F/N 工作腔壓力p/Pa 輸入流量 / 快速下降 啟動(dòng) ; 270 2853 106．3 等速 0 0 _ 工作下壓 （折彎） ; 2113667 快速回程 啟動(dòng) ; 5055 0.17 _ 等速 2824 0．095 101．7 制動(dòng) 2527 0.0771 _ 液壓缸在工作循環(huán)中各階段的功率計(jì)算見(jiàn)表5.2 表5.2 工作循環(huán)中各階段的功率 快速下降 啟動(dòng) 恒速 工作下壓 （折彎） 快速回程 啟動(dòng) 恒速 制動(dòng) 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： 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(mǎn)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(kāi)關(guān)控制，利用接近開(kāi)關(guān)來(lái)切換換向閥的開(kāi)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： 9 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(kāi)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 7 7 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缸的進(jìn)油壓力損失估計(jì)取為。所以泵的最高工作壓力。 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，取泄漏系數(shù)K=1.1,則。 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，則液壓泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)所要的功率為， 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，液壓泵最大理論流量，大于計(jì)算所需的流量116.93L/min，滿(mǎn)足使用要求。 7.2 閥類(lèi)元件及輔助元件 根據(jù)閥類(lèi)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(jiàn)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(chēng) 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37KW 2 溢流閥 調(diào)壓0.5~32 160 YF3-*-20B-C 通徑20mm 3 行程閥 - - YF3-*-20B-C 4 三位四通換向閥 28 160 WEH10G 通徑10mm 5 單項(xiàng)順序閥 最大工作壓力32MPa 160 HCT06L1 (單向行程調(diào)速閥) 6 節(jié)流閥 - - FBG-3-125-10 7 單向閥 開(kāi)啟0.15MPa 最大200 S20A220 通徑20mm 8 壓力繼電器 2．5 HED20 9 調(diào)速閥 2FRM10-21 7.3 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。 流量速度 快進(jìn) 壓制 快退 輸入流量L/min = 排出流量L/min 運(yùn)動(dòng)速度m/min 表7.2 液壓缸在各個(gè)階段的進(jìn)出流量 9 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， 液壓缸進(jìn)油路油管內(nèi)徑； 液壓缸回油路管內(nèi)徑； 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。 7.4油箱的容積計(jì)算 容量(單位為L(zhǎng))計(jì)算按教材式(7-8) : ，由于液壓機(jī)是高壓系統(tǒng)，。所以油箱的容量， 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(kāi)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 當(dāng)液壓缸中油液注滿(mǎn)時(shí)，此時(shí)油箱中的液體體積達(dá)到最小為： 則油箱中油液的高度為： 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(shū)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： 寬為： 高為： 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：mm 公稱(chēng)壓力 MPa 管子 內(nèi)徑 mm 卡套式管接頭 公稱(chēng)尺寸 極限偏差 G(25) 22 18.5 25 0.105 38 22 7.8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 ： 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(chēng)流量 過(guò)濾精度 CXL-250100 50 250 100 7.9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(jiàn)下表： 11 表7.5 d D e S L h b R C 重量Kg 基本尺寸 極限偏差 10.2 22 15 13 4 12 3 3 1 1.0 0.032 7.10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： 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/min mm mm mm mm mm 四只螺釘均布 mm 空氣進(jìn)濾精度 mm 油過(guò)濾精度 m E-50 32 32 265 270 154 58 66 82 96 M614 0.105 125 注：油過(guò)濾精度可以根據(jù)用戶(hù)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。 12 8 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 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，油液在管中的流動(dòng)狀態(tài)為層流，則阻力損失系數(shù)，若取進(jìn)油和回油的管路長(zhǎng)均為2m，油液的密度為，則進(jìn)油路上的沿程壓力損失為。 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，由算得小于原估算值0.5MPa,所以是安全的。 同理快進(jìn)時(shí)回油路上的流量則回油管 路中的速度；由此可以計(jì)算出 13 （245<2320,所以為層流）; ,所以回油路上的沿程壓力損失為。 由上面的計(jì)算所得求出：總的壓力損失 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(mǎn)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 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： 泵的輸出功率為： 因此快進(jìn)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為： 14 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： 泵的輸出功率為： 快退時(shí)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為： 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： 泵的輸出功率 因此壓制時(shí)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為： 總的發(fā)熱量為 按教材式（11—2）求出油液溫升近似值 溫升沒(méi)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 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 式中 A—油箱的散熱面積（） 15 H—油箱需要的散熱功率（W） —油溫（一般以考慮）與周?chē)h(huán)境溫度的溫差 K—散熱系數(shù)。與油箱周?chē)L(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： 16 9 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，2007.7 17 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。