專用彎管機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【帶CAD圖紙】

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密級： 學(xué)號： 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 專用彎管機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)械工程 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動化 班 級： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 完成日期： 學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性申明 本人鄭重申明：所呈交的論文（設(shè)計(jì)）是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究，所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計(jì)）不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本申明的法律后果由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名（手寫）： 簽字日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 本學(xué)位論文屬于 保 密 □， 在 年解密后適用本授權(quán)書。 不保密 □。 （請?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“√” ） 學(xué)位論文作者簽名（手寫）： 指導(dǎo)老師簽名（手寫）： 簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要 本課題主要是研究根據(jù)彎管機(jī)的工藝流程對彎管機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和數(shù)學(xué)建模，確定適用于該系統(tǒng)的控制算法，完成理論與實(shí)踐的結(jié)合。 彎管機(jī)主要由機(jī)械裝置、液壓系統(tǒng)、等組成。機(jī)械裝置主要有卡緊裝置、小車推進(jìn)裝置、導(dǎo)向輪裝置和搖臂回轉(zhuǎn)裝置等組成。 其工作原理是采用液壓缸將鋼管勻速推進(jìn)，使鋼管沿預(yù)設(shè)的軌道行走從而形成具有一定曲率半徑和角度的彎管。先將鋼管安裝就位，通過搖臂回轉(zhuǎn)裝置上的絲杠絲母傳動裝置調(diào)整好彎曲半徑，從而獲得所需的彎管管件。特點(diǎn)：彎出的管具有形變小，壁厚差小，無應(yīng)力。 關(guān)鍵詞： 彎管機(jī)；液壓系統(tǒng)；液壓缸 II Abstract Běnwén zhǔyào yǐ SPCE061A wèi jīchǔ jiè shào liǎo rúhé yìngyòng SPCE061A xīnpiàn jìnxíng yǔyīn kòngzhì xiǎochē de yìngjiàn hé ruǎnjiàn shèjì. The main topic is the study according to the process control system bender bender analysis and mathematical modeling to determine the suitable control algorithm of the system, the completion of the combination of theory and practice. Mainly by mechanical bending machine, hydraulic systems, and other components. Mechanical clamping device main unit carriage propulsion, steering wheel swing arm means and the devices and other components. Its working principle is to use a hydraulic cylinder to promote uniform pipe, steel pipe running along the preset orbit to form a bend radius of curvature and a certain angle. First pipe mounted in place by screw adjustment nut on the actuator arm swing device and good bending radius to obtain the desired pipe bending. Features: bending deformation of the tube with a small wall thickness is small, no stress. Keywords: Bender; Hydraulic system; Hydraulic cylinder 目 錄 第一章 概述………………………………………………………………………1 1.1 彎管機(jī)的工作原理………………………………………………………1 1.2 彎管機(jī)的工藝過程………………………………………………………1 1.3 彎管機(jī)控制流程………………………………………………………1 第二章 彎管機(jī)液壓執(zhí)行元件的確定…………………………………………3 2.1 明確任務(wù)與要求………………………………………………………3 2.2 執(zhí)行元件的配置………………………………………………………3 2.3 液壓系統(tǒng)工況分析………………………………………………………3 2.4 液壓缸的確定…………………………………………………………4 2.4.1 液壓缸工作負(fù)載的計(jì)算………………………………………………4 2.4.2 確定液壓缸的內(nèi)徑和活塞桿的直徑……………………………………5 2.4.3 計(jì)算液壓缸在工作循環(huán)中各個階段的壓力、流量和功率的實(shí)際值………6 第三章 液壓原理圖的擬定………………………………………………7 3.1 制訂液壓回路方案………………………………………………………7 3.2 合成液壓系統(tǒng)原理圖……………………………………………………7 第四章 選擇液壓元件…………………………………………………………9 4.1 選擇液壓泵和電機(jī)………………………………………………………9 4.1.1 確定液壓泵的工作壓力、流量…………………………………………9 4.1.2 液壓泵的確定………………………………………………………9 4.2 液壓閥和輔件的選擇……………………………………………………9 4.3 確定管道尺寸…………………………………………………………10 4.4 確定油箱容積…………………………………………………………11 第五章 液壓系統(tǒng)主要性能驗(yàn)算………………………………………………12 5.1 液壓系統(tǒng)壓力損失 ……………………………………………………12 5.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計(jì)算 ……………………………………………13 5.2.1 計(jì)算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率……………………………………………13 5.2.2 計(jì)算液壓系統(tǒng)的散熱功率……………………………………………14 5.2.3 根據(jù)散熱要求計(jì)算油箱容量…………………………………………16 5.3 計(jì)算液壓系統(tǒng)沖擊壓力………………………………………………17 第六章 結(jié)束語…………………………………………………………………19 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………20 致 謝…………………………………………………………………………21 II 第一章 概述 1.1彎管機(jī)的工作原理 彎管機(jī)主要由機(jī)械裝置、液壓系統(tǒng)、等組成。機(jī)械裝置主要有卡緊裝置、小車推進(jìn)裝置、導(dǎo)向輪裝置和搖臂回轉(zhuǎn)裝置等組成。 其工作原理是采用液壓缸將鋼管勻速推進(jìn)，使鋼管沿預(yù)設(shè)的軌道行走從而形成具有一定曲率半徑和角度的彎管。先將鋼管安裝就位，通過搖臂回轉(zhuǎn)裝置上的絲杠絲母傳動裝置調(diào)整好彎曲半徑，從而獲得所需的彎管管件。特點(diǎn)：彎出的管具有形變小，壁厚差小，無應(yīng)力。 1.2彎管機(jī)的工藝過程 本課題的研究工作主要是根據(jù)彎管機(jī)的工藝流程對彎管機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和數(shù)學(xué)建模，確定適用于該系統(tǒng)的控制算法，完成理論與實(shí)踐的結(jié)合。如圖1-1所示。 夾具夾緊 放置鋼管 彎管參數(shù)確定 彎管推進(jìn) 推進(jìn)位置控制 彎管 夾具松開 彎管結(jié)束 圖1-1 彎管機(jī)流程 由于管材的材質(zhì)各異， 管徑、壁厚、彎曲角度等差異較大，使得中頻電源加熱溫度和彎管推進(jìn)速度之間的關(guān)系都不一樣，并且各工藝參數(shù)的設(shè)定也比較復(fù)雜， 而參數(shù)設(shè)定的合適與否會極大影響彎管的各種機(jī)械性能， 所以要根據(jù)工況的不同進(jìn)行參數(shù)選擇， 并由此控制彎管的質(zhì)量。其次在對彎管機(jī)的系統(tǒng)以及彎管工藝有一個很好的了解的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際情況，完成硬件設(shè)備的選型。 1.3彎管機(jī)控制流程 根據(jù)彎管機(jī)簡單的工藝流程我們可以寫出彎管機(jī)軟件編程的流程框圖，根據(jù)流程圖可以很好的編寫軟件程序，以便更好、更準(zhǔn)、更精的控制彎管機(jī)，生產(chǎn)出合格的彎管來。下面就是彎管機(jī)的彎管機(jī)編程的流程框圖1-2。 結(jié)束 是否達(dá)到設(shè)定位置 電機(jī)啟動 放置鋼管 半徑調(diào)節(jié) 管與推進(jìn)裝置固定 勻速推進(jìn)鋼管 是否到達(dá)彎管要求 夾具松開卸料 彎管結(jié)束 Y N N Y N 圖1-2彎管流程 第二章 彎管機(jī)液壓執(zhí)行元件的確定 2.1 明確任務(wù)與要求 根據(jù)任務(wù)書要求，彎管機(jī)最大推力15000 N；工作臺快進(jìn)、快退速度相等，v=3m/min；工作進(jìn)給速度1.5m/s；快進(jìn)的行程為L1=0.12m；工作行程長度為L2=0.15m。設(shè)工件移動時(shí)，導(dǎo)軌為平導(dǎo)軌，其靜摩擦系數(shù)為fs=0.2，動摩擦系數(shù)為fd=0.1，往復(fù)運(yùn)動的加速、減速時(shí)間⊿t=0.2s。 該系統(tǒng)采用液壓與電氣配合，實(shí)現(xiàn)自動工作循環(huán)控制繪制動力滑臺的工作循環(huán)圖，彎管機(jī)的工作循環(huán)為：快進(jìn) → 工進(jìn) → 快退 → 停止。如圖2-1所示。 圖2-1彎管機(jī)的工作循環(huán)圖 2.2 執(zhí)行元件的配置 根據(jù)上述的技術(shù)要求，對照文獻(xiàn)[1]可知活塞缸雙桿的液壓缸使用于磨床等往返速度相同或不同的機(jī)構(gòu)；活塞單桿適用一些結(jié)構(gòu)；固定缸的雙桿液壓缸適用于液壓機(jī)、注塑機(jī)動梁回程缸等各類熱壓機(jī)等；固定桿的單桿液壓缸則適用于液壓機(jī)、千斤頂?shù)扔糜诠潭ê蛫A緊等的機(jī)構(gòu)中。故而選用缸體固定的單桿液壓缸作為彎管工件的執(zhí)行元件。 2.3 液壓系統(tǒng)工況分析 快進(jìn)的時(shí)間 (2-1) 工進(jìn)的時(shí)間 (2-2) 由計(jì)算得到液壓缸的行程-時(shí)間循環(huán)圖和速速循環(huán)圖，如圖2-2所示： 圖2-2 運(yùn)動分析 2.4 液壓缸的確定 2.4.1 液壓缸工作負(fù)載的計(jì)算 （1）工作負(fù)載： Fw=10000N （2）摩擦阻力： 靜摩擦阻力 Fuj=0.2×10000N=2000N=′= (3-2) 動摩擦阻力 Fui=0.1×10000N=1000N （3）慣性阻力動力滑臺起動加速，反向起動加速和快退減速制動的加速度的絕對值相等，即△v=0.1m/s，△t=0.2m/s，故慣性阻力為： Fa=ma=G△ν/g△t=(10000×0.1)÷(10×0.2)=500N (3-3) 根據(jù)以上的計(jì)算，m=0.9可得到液壓缸各階段的各各動作負(fù)載，見表3-1所示。 表3-1液壓缸各階段工作負(fù)載計(jì)算 工況 計(jì)算公式 液壓缸負(fù)載/N 液壓缸推力F/N 起動 F=Ffg 2000 2222 加速 F=Ffd+Fg 1500 1667 快進(jìn) F=Ffd 1000 1111 工進(jìn) F=Fw+Ffd 11000 11444 反向起動 F=Ffg 2000 2222 加速 F=Ffd+Fa 1500 1667 快退 F=Ffd 1000 1111 制動 F=Ffd-Fa 500 556 2.4.2 確定液壓缸的內(nèi)徑和活塞桿的直徑 根據(jù)文獻(xiàn)[1]，初定執(zhí)行元件的設(shè)計(jì)壓力：P=2.5MPa 根據(jù)任務(wù)書要求，彎管機(jī)最大推力15000N；工作臺快進(jìn)、快退速度相等，v=3m/min；工作進(jìn)給速度1.5m/s；快進(jìn)的行程為L1=0.12m；工作行程長度為L2=0.15m,液壓缸的效率按?cm=0.9計(jì)算可知： 液壓缸的工作壓力為P1=2.5M Pa。 選定快進(jìn)、快退時(shí)回油壓力損失△P2=0.7MPa。 (2-3) 液壓缸的內(nèi)徑為： (2-4) 圓整取標(biāo)準(zhǔn)直徑D=95mm，則d=0.707D，即d=0.70795=67.165mm，圓整液壓缸實(shí)際有效面積計(jì)算 無桿腔面積 (2-5) 有桿腔面積 (2-6) 2.4.3計(jì)算液壓缸在工作循環(huán)中各個階段的壓力、流量和功率的實(shí)際值 表3-2液壓缸各工況所需壓力、流量和功率 工況 負(fù)載 F/N 回油腔 壓力 p2 (△p2)/(105 Pa) 進(jìn)油腔 壓力 p1/(105 Pa) 輸入流量 q/(L/min) 輸入 功率 P/kW 計(jì)算公式 快 進(jìn) 啟動 2222 DP2=0 5.6 — — P1=(F+△P2A2)/(A1-A2)? 加速 1667 DP2=7 8.4 — q=(A1?-A2)v1 P=P1q× 10-3 快速 1111 DP2=7 23.7 23.7 0.33 工進(jìn) 11444 Pb=6 23.1 0.2 0.0077 P1=(F+P2 A2)/ A1 q=A1v2 P=p1q×10-3 快 退 啟動 2222 DP2=0 7.1 — — 加速 1667 DP2=7 21.1 — — P1=(F+P2 A1)/A1 快退 1111 DP2=7 19.4 0.075 0.024 q= A2v2 P=P1q×10-3 制動 556 DP2=7 17.6 — — 第三章 液壓原理圖的擬定 3.1制訂液壓回路方案： 液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥同時(shí)起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。 為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。對在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。對長時(shí)間所需流量較小的情況，可增設(shè)蓄能器做輔助油源。 溢流節(jié)流閥是由差壓式溢流閥和節(jié)流閥并聯(lián)組合而成。它有一個進(jìn)口、兩個出口，進(jìn)油口與油泵相接，出油口與油缸相接回油口與油箱相接。 液壓執(zhí)行元件工作時(shí)，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍內(nèi)工作，也有的需要多級或無級連續(xù)地調(diào)節(jié)壓力，一般在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需壓力，并保持恒定。 溢流閥能保證節(jié)流閥前后的壓差基本上保持不變，因而通過節(jié)流閥的流量不受負(fù)載變化的影響，流量基本是穩(wěn)定的。故而在整個回路中添加個溢流閥以確保液壓回路的壓差值不發(fā)生大的波動，穩(wěn)定整個液壓回路。 節(jié)流調(diào)速又分別有進(jìn)油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。進(jìn)油節(jié)流起動沖擊較小，回油節(jié)流常用于有負(fù)載荷的場合，旁路節(jié)流多用于高速。 調(diào)速回路一經(jīng)確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。節(jié)流調(diào)速一般采用開式循環(huán)形式。在開式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經(jīng)系統(tǒng)釋放能量后，再排回油箱。需要注意的是開式回路結(jié)構(gòu)簡單，散熱性好，但油箱體積大，容易混入空氣。 3.2合成液壓系統(tǒng)原理圖： 一般來說整機(jī)的液壓系統(tǒng)圖由擬定好的控制回路及液壓源組合而成。各回路相互組合時(shí)要去掉重復(fù)多余的元件，力求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。注意各元件間的聯(lián)鎖關(guān)系，避免誤動作發(fā)生。要盡量減少能量損失環(huán)節(jié)。提高系統(tǒng)的工作效率。為便于液壓系統(tǒng)的維護(hù)和監(jiān)測，在系統(tǒng)中的主要路段要裝設(shè)必要的檢測元件（如壓力表、溫度計(jì)等）。大型設(shè)備的關(guān)鍵部位，要附設(shè)備用件，以便意外事件發(fā)生時(shí)能迅速更換，保證主要連續(xù)工作。各液壓元件盡量采用國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件，在圖中要按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓元件職能符號的常態(tài)位置繪制。對于自行設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)元件可用結(jié)構(gòu)原理圖繪制。系統(tǒng)圖中應(yīng)注明各液壓執(zhí)行元件的名稱和動作，注明各液壓元件的序號以及各電磁鐵的代號，并附有電磁鐵、行程閥及其他控制元件的動作表。 故合成液壓系統(tǒng)原理圖下圖3-1所示： 圖3-1 液壓系統(tǒng)原理 1、郵箱 2、濾油器 3、油泵 4、油泵電機(jī) 5、溢流閥 6、三位四通電磁閥 7、單向節(jié)流閥 8、夾緊液壓缸 9、單向閥 第四章 選擇液壓元件 4.1選擇液壓泵和電機(jī) 4.1.1確定液壓泵的工作壓力、流量 a）液壓泵的工作壓力 已確定液壓缸的最大工作壓力為2.5 MPa。在調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路中，工進(jìn)是進(jìn)油管路較復(fù)雜，取進(jìn)油路上的壓力損失△P1=30×105 Pa,則油泵的最高工作壓力為： P=(25+30)×105 Pa =55×105 Pa (4-1) 由工況圖可知，液壓缸快退時(shí)的進(jìn)油路比較簡單，取其壓力損失為4×105 Pa，則油泵的最高工作壓力為Pp2=(19.4×105+4×105) =23.5×105 Pa。 b）液壓泵的流量 由工況圖可知，進(jìn)入液壓缸的最大流量在快進(jìn)時(shí)，其值為 23.7L/min ，最小流量在快退時(shí)，其值為0.075 L/min，若取系統(tǒng)泄漏系數(shù)k=1.2，則液壓泵最大流量為qp=1.2×23.7 L/min=28.44 L/min 0 由于溢流閥的最小穩(wěn)定流量為3 L/min，工進(jìn)時(shí)的流量為0.2 L/min，所以小流量泵的流量最小應(yīng)為3.2 L/min。 4.1.2液壓泵的確定 根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)，查閱產(chǎn)品目錄，選用相近規(guī)格CBF-F40型齒輪泵。 液壓泵電動機(jī)功率為： 由工況圖可知，液壓缸的最大輸出功率出現(xiàn)在快進(jìn)工況，其值為 0.33kW。此時(shí)，泵的輸出壓力應(yīng)為=8.4×105 Pa ，流量為=(36+6) L/min= 42L/min 。 取泵的總效率ηp= 0.75 ，則電動機(jī)所需功率計(jì)算為 / (4-2) 有上述計(jì)算，可選額定功率為1.1kW的標(biāo)準(zhǔn)型號的電動機(jī)。 4.2液壓閥和輔件的選擇 根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過閥的實(shí)際流量就可選擇各個閥類元件和輔助元件，其型號可查閱有關(guān)液壓手冊。 液壓泵選定后，液壓缸在各個階段的進(jìn)出流量與原定值不同，需重新計(jì)算，見表4-1。 表4-1 流量計(jì)算 快進(jìn) 工進(jìn) 快退 輸入流量/（L/min） q1=(70.8×42)/39.5=75.28 排出流量/（L/min） 運(yùn)動速度/（L/min） 根據(jù)以上所述選出采用元件型號如表4-2所示 表4-2 采用元件 閥 數(shù)量 型號 單向節(jié)流閥 3 MK10-G10 電磁換向閥 3 3WE5N6.2/OAW220-50Z4 泵口溢流閥 1 DBDS10G10/10 夾緊缸溢流閥 3 DBDS10G1/10 單向閥 5 S10A0.15-2 4.3確定管道尺寸 由于本液壓系統(tǒng)的油管通油量較大，其實(shí)際流量q約為75.28L/min=1.255×10-3 m3/s，取允許流速v=3m/s。主壓力油管根據(jù)公式計(jì)算： d= (4-3) 圓整后取d=20mm。 4.4確定油箱容積 按經(jīng)驗(yàn)公式V=(5～7)，選取油箱容積為: (4-4) 第五章 液壓系統(tǒng)主要性能驗(yàn)算 液壓系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)是在某些估計(jì)參數(shù)情況下進(jìn)行的，當(dāng)各回路形式、液壓元件及聯(lián)接管路等完全確定后，針對實(shí)際情況對所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行各項(xiàng)性能分析。對一般液壓傳動系統(tǒng)來說，主要是進(jìn)一步確切地計(jì)算液壓回路各段壓力損失、容積損失及系統(tǒng)效率，壓力沖擊和發(fā)熱溫升等。根據(jù)分析計(jì)算發(fā)現(xiàn)問題，對某些不合理的設(shè)計(jì)要進(jìn)行重新調(diào)整，或采取其他必要的措施。 5.1 液壓系統(tǒng)壓力損失 壓力損失包括管路的沿程損失△p1，管路的局部壓力損失△p2和閥類元件的局部損失△p3，總的壓力損失為 △p=△p1+△p2+△p3 （5-1） （5-2） ?? ? ? ??????（5-3） 式中 l——管道的長度（m）； d——管道內(nèi)徑（m）； υ——液流平均速度（m/s）； ρ——液壓油密度（kg/m3）； λ——沿程阻力系數(shù)； ζ——局部阻力系數(shù)。 （5-4） 式中 Qn——閥的額定流量（m3/s）； Q——通過閥的實(shí)際流量（m3/s）； △Pn——閥的額定壓力損失（Pa）（可從產(chǎn)品樣本中查到）。 對于泵到執(zhí)行元件間的壓力損失，如果計(jì)算出的△P比選泵時(shí)估計(jì)的管路損失大得多時(shí)，應(yīng)該重新調(diào)整泵及其他有關(guān)元件的規(guī)格尺寸等參數(shù)。 系統(tǒng)的調(diào)整壓力 PT≥P1+△P???? ? ????????（5-5） 式中 PT——液壓泵的工作壓力或支路的調(diào)整壓力。 5.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計(jì)算 5.2.1 計(jì)算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率 液壓系統(tǒng)工作時(shí)，除執(zhí)行元件驅(qū)動外載荷輸出有效功率外，其余功率損失全部轉(zhuǎn)化為熱量，使油溫升高。液壓系統(tǒng)的功率損失主要有以下幾種形式： （1）液壓泵的功率損失 （5-6） 式中 Tt——工作循環(huán)周期（s）； z——投入工作液壓泵的臺數(shù)； Pri——液壓泵的輸入功率（W）； ηPi——各臺液壓泵的總效率； ti——第i臺泵工作時(shí)間（s）。 （2）液壓執(zhí)行元件的功率損失 （5-7） 式中 M——液壓執(zhí)行元件的數(shù)量； Prj——液壓執(zhí)行元件的輸入功率（W）； ηj——液壓執(zhí)行元件的效率； tj——第j個執(zhí)行元件工作時(shí)間（s）。 （3）溢流閥的功率損失 ?????????????? （5-8） 式中 py——溢流閥的調(diào)整壓力（Pa）； Qy——經(jīng)溢流閥流回油箱的流量（m3/s）。 （4）油液流經(jīng)閥或管路的功率損失 Ph4=△pQ????? ???????? （5-9） 式中 △p——通過閥或管路的壓力損失（Pa）； Q——通過閥或管路的流量（m3/s）。 由以上各種損失構(gòu)成了整個系統(tǒng)的功率損失，即液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率 Phr=Ph1+ Ph2+ Ph3+Ph4???? ?? ????（5-10） 式5-10適用于回路比較簡單的液壓系統(tǒng)，對于復(fù)雜系統(tǒng)，由于功率損失的環(huán)節(jié)太多，一一計(jì)算較麻煩，通常用下式計(jì)算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率 Phr=Pr-Pc??????? ? ?????（5-11） 式中Pr是液壓系統(tǒng)的總輸入功率，PC是輸出的有效功率。 （5-12） （5-13） 其中 Tt——工作周期（s）； z、n、m——分別為液壓泵、液壓缸、液壓馬達(dá)的數(shù)量； pi、Qi、ηPi——第i臺泵的實(shí)際輸出壓力、流量、效率； ti——第i臺泵工作時(shí)間（s）； TWj、ωj、tj——液壓馬達(dá)的外載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、工作時(shí)間（N·m、rad/s、s）； FWi、si——液壓缸外載荷及驅(qū)動此載荷的行程（N·m）。 5.2.2 計(jì)算液壓系統(tǒng)的散熱功率 液壓系統(tǒng)的散熱渠道主要是油箱表面，但如果系統(tǒng)外接管路較長，而且用式 5-10計(jì)算發(fā)熱功率時(shí)，也應(yīng)考慮管路表面散熱。 Phc=（K1A1+K2A2）△T???? ????（5-14） 式中 K1——油箱散熱系數(shù)，見表5-1； K2——管路散熱系數(shù)，見表5-2； A1、A2——分別為油箱、管道的散熱面積（m2）； △T——油溫與環(huán)境溫度之差（℃）。 表5-1? 油箱散熱系數(shù)K1（W/（m2·℃）） 冷卻條件 K1 通風(fēng)條件很差 8～9 通風(fēng)條件良好 15～17 用風(fēng)扇冷卻 23 循環(huán)水強(qiáng)制冷卻 110～170 表5-2 管道散熱系數(shù)K2（W/（m2·℃）） 風(fēng)速/m·s-1 管道外徑/m 0.01 0.05 0.1 0 8 6 5 1 25 14 10 5 69 40 23 若系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，則Phr=Phc，油溫不再升高，此時(shí)，最大溫差 (5-15) 環(huán)境溫度為T0，則油溫T=T0+△T。如果計(jì)算出的油溫超過該液壓設(shè)備允許的最高油溫（各種機(jī)械允許油溫見表5-3），就要設(shè)法增大散熱面積，如果油箱的散熱面積不能加大，或加大一些也無濟(jì)于事時(shí)，需要裝設(shè)冷卻器。冷卻器的散熱面積 表5-3 各種機(jī)械允許油溫（℃） 液壓設(shè)備類型 正常工作溫度 最高允許溫度 數(shù)控機(jī)床 30～50 55～70 一般機(jī)床 30～55 55～70 機(jī)車車輛 40～60 70～80 船舶 30～60 80～90 冶金機(jī)械、液壓機(jī) 40～70 60～90 工程機(jī)械、礦山機(jī)械 50～80 70～90 (5-16) 式中 K——冷卻器的散熱系數(shù) △tm——平均溫升（℃）； T1、T2——液壓油入口和出口溫度； t1、t2——冷卻水或風(fēng)的入口和出口溫度。 5.2.3 根據(jù)散熱要求計(jì)算油箱容量 式5-15是在初步確定油箱容積的情況下，驗(yàn)算其散熱面積是否滿足要求。當(dāng)系統(tǒng)的發(fā)熱量求出之后，可根據(jù)散熱的要求確定油箱的容量。 由式5-1可得油箱的散熱面積為 (5-17) 如不考慮管路的散熱，式5-17可簡化為 (5-18) 油箱主要設(shè)計(jì)參數(shù)如圖5-1所示。一般油面的高度為油箱高h(yuǎn)的0.8倍，與油直接接觸的表面算全散熱面，與油不直接接觸的表面算半散熱面，圖示油箱的有效容積和散熱面積分別為 圖5-1? 油箱結(jié)構(gòu)尺寸 V=0.8αbh????????? ??? （5-19） A1=1.6h（α+b）+1.5αb?? ???（5-20） 若A1求出，再根據(jù)結(jié)構(gòu)要求確定α、b、h的比例關(guān)系，即可確定油箱的主要結(jié)構(gòu)尺寸。 如按散熱要求求出的油箱容積過大，遠(yuǎn)超出用油量的需要，且又受空間尺寸的限制，則應(yīng)適當(dāng)縮小油箱尺寸，增設(shè)其他散熱措施。 5.3 計(jì)算液壓系統(tǒng)沖擊壓力 壓力沖擊是由于管道液流速度急劇改變而形成的。例如液壓執(zhí)行元件在高速運(yùn)動中突然停止，換向閥的迅速開啟和關(guān)閉，都會產(chǎn)生高于靜態(tài)值的沖擊壓力。它不僅伴隨產(chǎn)生振動和噪聲，而且會因過高的沖擊壓力而使管路、液壓元件遭到破壞。對系統(tǒng)影響較大的壓力沖擊常為以下兩種形式： 1）當(dāng)迅速打開或關(guān)閉液流通路時(shí)，在系統(tǒng)中產(chǎn)生的沖擊壓力。 直接沖擊（即t＜τ）時(shí)，管道內(nèi)壓力增大值 ??????????? （5-21） 間接沖擊（即t＞τ）時(shí)，管道內(nèi)壓力增大值 (5-22) 式中 ρ——液體密度（kg/m3）； △υ——關(guān)閉或開啟液流通道前后管道內(nèi)流速之差（m/s）； t——關(guān)閉或打開液流通道的時(shí)間（s）； τ=2l\ac——管道長度為l時(shí)，沖擊波往返所需的時(shí)間（s）； ——管道內(nèi)液流中沖擊波的傳播速度（m/s）。 若不考慮粘性和管徑變化的影響，沖擊波在管內(nèi)的傳播速度 (5-23) 式中 E0——液壓油的體積彈性模量（Pa），其推薦值為E0=700MPa； δ、d——管道的壁厚和內(nèi)徑（m）； E——管道材料的彈性模量（Pa），常用管道材料彈性模量： 鋼E=2.1×1011Pa，紫銅E=1.18×1011Pa。 2）急劇改變液壓缸運(yùn)動速度時(shí)，由于液體及運(yùn)動機(jī)構(gòu)的慣性作用而引起的壓力沖擊，其壓力的增大值為 (5-24) 式中 ——液流第i段管道的長度（m）； Ai——第i段管道的截面積（m2）； A——液壓缸活塞面積（m2）； M——與活塞連動的運(yùn)動部件質(zhì)量（kg）； △υ——液壓缸的速度變化量（m/s）； t——液壓缸速度變化△υ所需時(shí)間（s）。 計(jì)算出沖擊壓力后，此壓力與管道的靜態(tài)壓力之和即為此時(shí)管道的實(shí)際壓力。實(shí)際壓力若比初始設(shè)計(jì)壓力大得多時(shí)，要重新校核一下相應(yīng)部件管道的強(qiáng)度及閥件的承壓能力，如不滿足，要重新調(diào)整。 第六章 結(jié)束語 本課題的研究工作主要是根據(jù)彎管機(jī)的工藝流程對彎管機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和數(shù)學(xué)建模，確定適用于該系統(tǒng)的控制算法，完成理論與實(shí)踐的結(jié)合。 這次設(shè)計(jì)讓我了解了液壓元件，液壓系統(tǒng)以及液壓原理。有很多設(shè)計(jì)理念來源于實(shí)際，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。本次設(shè)計(jì)脫離不了集體的力量，遇到問題和同學(xué)互相討論交流，多和同學(xué)討論。我們在做設(shè)計(jì)項(xiàng)目的過程中要不停的討論問題，這樣，我們組員可以盡可能的統(tǒng)一思想，這樣就不會使在做的過程中沒有方向，并且這樣也是為了方便最后設(shè)計(jì)和在一起。討論不僅是一些思想的問題，還可以深入的討論一些技術(shù)上的問題，這樣可以使自己的處理問題要快一些，少走彎路。多改變自己設(shè)計(jì)的方法，在設(shè)計(jì)的過程中最好要不停的改善自己解決問題的方法，這樣可以方便自己解決問題。 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對液壓原理及元件有了深入的理解，得到了很好的鍛煉，大大提升了理論知識在實(shí)踐中的應(yīng)用能力。同時(shí)，由于對管類材料不甚了解，因此在材料的選用及具體細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)方面可能存在一定問題，有待今后改進(jìn)。通過這次設(shè)計(jì)，相信將會對以后的工作起到重要的作用！ 參考文獻(xiàn) [1] 張利平. 液壓傳動設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005，6. 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[8] 張利平.液壓閥原理、使用與維護(hù)（第二版）. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009. 致謝 經(jīng)過幾個月的設(shè)計(jì)，在諸位老師和同學(xué)的幫助下，現(xiàn)已將專用彎管機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本完成。在設(shè)計(jì)過程中，使我學(xué)到了很多東西。首先，對知識有了綜合系統(tǒng)的整理。我不但復(fù)習(xí)了大學(xué)所學(xué)的大部分知識，更重要的是，我把所學(xué)的知識系統(tǒng)化，并與實(shí)踐結(jié)合，這是很好的一次鍛煉。相信會對我今后的工作和學(xué)習(xí)起到巨大的作用和影響。其次，這次設(shè)計(jì)使我對學(xué)習(xí)知識、運(yùn)用知識有了更深刻的了解；對我已有的學(xué)習(xí)方法是一個很好的補(bǔ)充，使我找到了適合自己的學(xué)習(xí)方法。運(yùn)用知識方面，我懂得了怎樣把學(xué)過的知識應(yīng)用到實(shí)踐中去、怎樣推知未知的知識。其三，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我學(xué)會了查找有用資料的方法，在以后的學(xué)習(xí)工作中，定會起到事半功倍的效果。 在本次設(shè)計(jì)過程中，老師的不倦教誨和同學(xué)的熱心幫助給我?guī)砹撕艽蟮姆奖?。老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)使我深受感動，在老師不厭其煩的講解中我體會到了為人師表的偉大；同學(xué)的熱心幫助使我更深刻的體會到了友情的珍貴。本次設(shè)計(jì)不僅豐富了我的文化知識，對我的思想更是一種升華。 在此，我要真心的感謝指導(dǎo)老師孫淑梅老師，同時(shí)也要感謝我的同學(xué)，他們對我的幫助是巨大的。 謝謝大家對我的幫助! 最后，限于本人的時(shí)間和水平有限，誤漏之處,敬煩不吝批評指正。 - 21 - 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 （工科及部分理科專業(yè)使用） 題 目： 專用彎管機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)械工程 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動化 班 級： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 起訖日期： 指導(dǎo)教師： 職稱： 學(xué)院院長： 審核日期： 說 明 1. 畢業(yè)論文任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，并經(jīng)學(xué)院或?qū)I(yè)學(xué)科組審定，下達(dá)到學(xué)生。 2. 進(jìn)度表由學(xué)生填寫，每兩周交指導(dǎo)教師簽署審查意見，并作為畢業(yè)論文工作檢查的主要依據(jù)。 3. 學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)教師下達(dá)的任務(wù)書獨(dú)立完成開題報(bào)告，1個月內(nèi)提交給指導(dǎo)教師批閱。 4. 本任務(wù)書在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成后，與論文一起交指導(dǎo)教師，作為論文評閱和畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯的主要檔案資料，是學(xué)士學(xué)位論文成冊的主要內(nèi)容之一。 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的要求和內(nèi)容（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求） 1、任務(wù)及要求： 根據(jù)給定的工作要求進(jìn)行工況分析，以確定系統(tǒng)的主要參數(shù)，對液壓系統(tǒng)的基本回路的方案進(jìn)行分析，擬訂液壓系統(tǒng)原理圖；選擇液壓元件并進(jìn)行液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算，最后完成工作圖，編制技術(shù)文件。 2、原始參數(shù)： 彎管機(jī)的工作循環(huán)為：快進(jìn) → 工進(jìn) → 快退 → 停止。 最大推力：15000 N 快進(jìn)行程：0.12m 工進(jìn)行程：0.15m 快進(jìn)與快退速度均為：3m/min 工進(jìn)速度為：1.5m/min 工件材料為10鋼、不銹鋼、紫銅管，工件規(guī)格為?10～20mm 3、工作條件： 要求運(yùn)動平穩(wěn)，重復(fù)運(yùn)動精度 ≦ ±0.03；每班加工800根管子。 2、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖紙內(nèi)容及張數(shù) 1、完成液壓系統(tǒng)圖； 2、合理選擇液壓元件； 3、繪制相關(guān)液壓零件圖； 4、編制設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。 三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）實(shí)物內(nèi)容及要求 無 四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度計(jì)劃 序號 各階段工作內(nèi)容 起訖日期 備 注 1 查閱資料、調(diào)研，開題報(bào)告 1~2周： 2 選擇設(shè)計(jì)方案，確定設(shè)計(jì)內(nèi)容。 3~4周 3 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，擬定彎管機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖。 5~6周： 4 根據(jù)原理圖，合理選用和設(shè)計(jì)液壓元件和附件。 7~8周： 5 撰寫設(shè)計(jì)說明書，完成相關(guān)零件圖。 9~10周： 6 完善論文與圖紙，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。 11~12周： 五、主要參考資料 1 成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊- 液壓傳動部分 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 2004，1 2 張利平 液壓傳動系統(tǒng)及設(shè)計(jì) 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 2005，6 3 賈銘新 液壓傳動與控制（第二版） 北京：國防工業(yè)出版社 2001 4 朱龍跟 簡明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1997 六、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度表（本表每兩周由學(xué)生填寫一次，交指導(dǎo)教師簽署審查意見） 第一、二周 時(shí)間: （ 月 日 至 月 日） 學(xué)生主要工作： 指導(dǎo)教師審核： 年 月 日 第三、四周 時(shí)間: （ 月 日 至 月 日） 學(xué)生主要工作： 指導(dǎo)教師審核： 年 月 日 第五、六周 時(shí)間: （ 月 日 至 月 日） 學(xué)生主要工作： 指導(dǎo)教師審核： 年 月 日 第七、八周 時(shí)間: （ 月 日 至 月 日） 學(xué)生主要工作： 指導(dǎo)教師審核： 年 月 日 第九、十周 時(shí)間: （ 月 日 至 月 日） 學(xué)生主要工作： 指導(dǎo)教師審核： 年 月 日 第十一、十二周 時(shí)間: （ 月 日 至 月 日） 學(xué)生主要工作： 指導(dǎo)教師審核： 年 月 日 第十三、十四周 時(shí)間: （ 月 日 至 月 日） 學(xué)生主要工作： 指導(dǎo)教師審核： 年 月 日 七、其他（學(xué)生提交） 1．開題報(bào)告1份 2．論文1份（5000字以上） 指 導(dǎo) 教 師： 學(xué) 院 院 長： 學(xué)生開始執(zhí)行 任務(wù)書日期： 學(xué) 生 姓 名： 送交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）日期：