液壓課程設(shè)計—立式板料折彎機設(shè)計

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1、二、設(shè)計性能要求欲設(shè)計制造一臺立式板料折彎機，具滑塊(壓頭)的上下運動擬采用液壓傳動，要求通過電液控制實現(xiàn)的工作循環(huán)為：1.自動實現(xiàn)空載下降-慢速下壓折彎-快速退回的工作過程。2.壓頭下降時速度均勻。已知：折彎力 F 1000KN ;滑塊重力 G=15KN快速空載下降的速度 vi 23mm/s ,慢速下壓折彎的速度v2 12mm/s ,快速退回的速度v3 53mm/s ;快速空載下降行程L1 180mm ,慢速下壓折彎的行程L2 20mm,快速退回的行程L3 200mm;啟動、制動時間均為t 0.2s。要求用液壓方式平衡滑塊重量，以防自重下滑；壓頭導(dǎo)軌上的摩擦 力可以忽略不計。三.設(shè)計內(nèi)容1.

2、工況分析：(1)負載分析折彎機滑塊做上下直線往復(fù)運動，且行程較小(只有 200mm,故可選單桿 活塞液壓缸作為執(zhí)行元件(可以選擇液壓缸的機械效率m 0.96)。根據(jù)技術(shù)要求和已知參數(shù)對液壓缸各工況外負載進行計算，其計算結(jié)果列 于下表1工況計算公式外負裁/N計算及說明快進啟動 加速F 外 ma平均176N/八 _ GVi 15000 0.023(1) F外1 176N;gt 9.80.2為下行平均加速度0.115;t(2)由于忽略滑塊導(dǎo)軌摩擦力，故快速 下降恒快進階段外負載為0;l G V2 15000 0.053 C一(3) F外2 405N ;gt 9.80.22為回程平均加速度0.265

3、m/s2t(4)恒快退階段因為要保持滑塊重力且 勻西下降所以外負載力等于滑塊重力(5)減速制動階段 為均=為減速平均力口速度為0.265包快 進0工進5外=5折彎1000KN快退啟動 加速F外 ma平均 G15405包快 退F#=G15000減速 制動F外 -ma平均 G14595表1液壓缸外負載力分析計算結(jié)果利用表1的計算數(shù)據(jù)，并在負載過渡段做粗略的線性處理后便得到如圖1所示的圖1折彎機液壓缸負載循環(huán)圖(2)運動分析：根據(jù)已知參數(shù)，各個工況持續(xù)時間近似計算結(jié)果見表 2工況時間/s行程/mm速度/mm/s加速度/mm/s2啟動階段0.22.3115快進階段7.82618023工進階段1.667

4、2012快退階段3.77420053制動階段0.25.3265表2折彎機各工況情況利用表2中的計算數(shù)據(jù)，并在速度過渡段做粗略的線性處理后便得到如圖 2所示 的折彎機液壓缸速度循環(huán)圖。2.確定液壓缸參數(shù)圖2折彎機液壓缸速度循環(huán)圖根據(jù)文獻1表8-7表8-6 ,預(yù)選液壓缸的設(shè)計壓力P =24Mpa將液壓缸的無桿腔作為主工作腔，考慮到液壓缸下行時，滑塊自重采用液壓式平衡，則可計算 出液壓缸無桿腔的有效面積。AiPim1000KN26 0.043m 0.96 24 106液壓缸內(nèi)徑D小0.234m 234 mm按 GB/T2348-1993,取標準值 D=250mm=25cm根據(jù)快速下行和快速上升的速度

5、比確定活塞桿直徑dV3D2V1D2 d253232.3d 0.752D 0.752 250 187.95mm,取標準值 d=180mm 液壓缸的實際有效面積為A - D2 252 490.625cm2A2 RD244d2) -(252 182) 236.285cm24河北建筑工程學院課程設(shè)計計算說明書那么液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力和流量計算見以下表3工作階段計算公式F/N工作腔壓力 P/Pa軸入流星q/3 c 1/ cm ?s_1/ L ?min快進啟動 加速nF外-AP1 A ;q A1V1A m1763733.88包快 進001128.4467.76工進F外P2-;q Av2A m宿2

6、.12 107588.7535.325快退啟動 加速-F外P3； qA2V3A2 m154050.68 106包快 退150000.66 1061250.875.048減速 制動145950.64 106表3液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力和流量循環(huán)中各階段的功率計算如下?？爝M（啟動）階段：P1 RU 3733.88 1128.44 10 6 4.21W 0.00421KW快進（包快進）階段：P1 0工進階段：P2 p2cb2.12107588.75 10 6 12481.5W12.482KW快速度回程階段，啟動P3P3C3 0.68 106 1250.8 10 6851.56W0.852KW恒速

7、快退P4p4q40.661061250.8 10 6826.52W0.827kW減速制動P5p5q50.641 061 252.3 1 0 6801.47W0.801kW3.編制工況圖：根據(jù)以上分析與計算數(shù)據(jù)可繪出液壓缸的工況圖，如下（功率圖3,流量圖4,壓力圖5 ）液壓缸的功率圖3液壓缸的流量圖4液壓缸的工作壓力圖54 .擬定液壓系統(tǒng)圖考慮到折彎機工作時所需的輸入功率較大，故可以采用容積調(diào)速方式。為 滿足速度的有級變化，采用壓力補償變量液壓泵供油.即在快速下降時，液壓泵以 全流量供油，當轉(zhuǎn)換成慢速加壓折彎時，泵的輸出流量減小，在最后 5mm的行程 內(nèi)，使泵的流量減到零。當液壓缸反向回程時，泵

8、的輸出流量恢復(fù)到全部流量。 液壓缸的運動方向采用三位四通 M型電液換向閥控制，液壓缸停止工作時電液換 向閥處于中位，可以使液壓泵卸荷。為防止壓頭在下降過程中由于自重而出現(xiàn)速 度失控現(xiàn)象，在液壓缸無干腔回油路上設(shè)置一個內(nèi)控單向順序閥。本機采用行程控制，利用行程開關(guān)來切換電液換向閥， 以實現(xiàn)自動循環(huán)。綜上擬定的折彎機液 壓系統(tǒng)原理圖如下所示。折彎機液壓系統(tǒng)原理圖61-變量泵；2 溢流閥3-壓力表及其開關(guān)；4-單向閥；5-二包 四通電液換向閥；6-單向順序閥；7-液壓缸；8-過濾器5 .液壓元件選擇（一）液壓泵由液壓缸的工況圖，可以看到液壓缸的最高工作壓力出現(xiàn)在加壓折彎階段結(jié)束時，pi 21.2MP

9、a 。此時缸的輸入流量極小，且進油路元件較小，故變量液壓泵至液壓缸間的進油路壓力損失估取為p 0.5MPa 。所以得泵的最高工作壓力Pp 21.2 0.5 21.7MPa液壓泵的最大供油流量qp按液壓缸的最大輸入流量(75.048L/min )進行估算。取泄露系數(shù) K=1.1,則 qp 1.1 75.048L/min82.55L/min根據(jù)以上計算結(jié)果查閱手冊或產(chǎn)品樣本，選用規(guī)格相近的選取63YCY14-1EE力補償變量型斜盤式軸向柱塞泵，具額定壓力 32MPa排量為63mL/r,額定轉(zhuǎn)速 1500r/min.若取液壓泵的容積效率v 0.9 ,則液壓泵的實際輸出流量為qp 63 1500 0.

10、9/1000 85.05L/min由文獻1表8-3取泵的總效率為p 0.85,則液壓泵的實際功率即所需電機功率為ppqp Ppp85.05 21.2Mpa0.852.12kw查文獻2表5-14,選用規(guī)格相近的Y132S-4型封閉式三相異步電動機，具額定 功率5.5kw,額定轉(zhuǎn)速為1440r/min。按所選電動機轉(zhuǎn)速和液壓泵的排量，液壓泵的最大理論流量為qt nV 1440 63 90.72L/min ,大于計算所需流量 82.65L/min ,滿足使用要求。(二)閥類原件及輔助原件根據(jù)所選擇的液壓泵規(guī)格及系統(tǒng)工作情況， 容易選擇系統(tǒng)的其他液壓元件，一并 列入表4。其他元件的選擇及液壓系統(tǒng)性能計

11、算此處從略。廳P元件名 稱額定壓力/Mpa額定流量/ L?min 1型號規(guī)格說明1變量泵3263mL/r（排 量）63YCY14-1E額定轉(zhuǎn)速 1500r/min , 驅(qū)動電動機 功率5.5kw2溢流閥35250DB10通徑為10mm3壓力表 及其開 關(guān)16160AF3-Ea20B通徑為20mm 最低控制壓力 0.6Mpa4單向閥31.5120S15P通徑為15mm5三位四 通電液 換向閥281604WEH10G通徑為10mm6單向順 序閥31.5150DZ10通徑為10mm7液壓缸自行設(shè)計8過濾器0.02(壓力 損失)100XU-100*80J通徑為32mm表4折彎機液壓系統(tǒng)液壓元件型號規(guī)格

12、注：1.此表所列液壓元件均按參考文獻3選出。2.表中序號與上圖中元件標號相同。(三)油管各元件問連接管道的規(guī)格按液壓元件接口處的尺寸決定，液壓缸進、出油管則按輸入、排出的最大流量計算。由于液壓泵選定之后液壓缸在各個工作階段的進、出流量已與原定數(shù)值不同，所以要重新計算如下表所示快進工進快退軸入流星/ L?min 1q167q1 35.325q1 qp 82.65排出流量/ L?min 1q2 (A2q1)/A1 32.267q2 (A2q1)/A 17.013q2 (A1q1)/A2 171.62表5液壓缸的進、出流量由上表可以看出，液壓缸在各個工作階段的實際運速度符合設(shè)計要求。根據(jù)表中的數(shù)值，

13、并按第二章第七節(jié)推薦取油液在壓油管的流速v=5m/s,所以與液壓缸無桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為d2、q/( v)2. (82.65 105/60)/(5 103)mm 18.73mmd2q/( v)2, (171.62 105/60)/(5 103)mm 26.99mm這兩根油管都按 GB/T2351-2005選用內(nèi)徑 25mm、外徑 32mm的冷拔無縫鋼(四)油箱油箱容積估算，取經(jīng)驗數(shù)據(jù)11,故其容積為V qp 11 82.65L 909.15L按GB/T7938-1999規(guī)定，取最靠近的標準值 V=1000L五驗算液壓系統(tǒng)性能(一)驗算系統(tǒng)壓力損失，并確定壓力閥的的調(diào)整值由于系統(tǒng)的管路布局尚

14、未具體確定， 整個系統(tǒng)的壓力損失無法全面估算， 故只能 先估算閥類元件的壓力損失，待設(shè)計好管路布局圖后，加上管路的沿程損失和局 部損失。1快進快進時，進油路上油液通過單向閥 4的流量是67L/min通過電液換向閥5的流 量是67L/min。因此進油路上的總壓降為：67 267 2pV 0.2 ()2 0.5 ()2MPa 0.15MPa120160此值不大，不會使壓力閥開啟，故能確保兩個泵的流量全部進入液壓缸?；赜吐飞?，液壓缸有桿腔中的油液通過三位四通換向閥的流量是32.3L/min ,然后流回油箱，由此便得出有桿腔壓力與無桿腔壓力之差為2 323 p 0.5 0.0204MPa1602工進工

15、進時，油液在進油路上通過電液換向閥5的流量是35.325L/min。進油路上的總壓降為p1 0.5 (35325)2MPa 0.024MPa故溢流閥2的調(diào)壓Ppia應(yīng)為pp1A p1p1 (21.2 0.024) MPa 21.224MPa3快退快退時，油液在進油路上通過單向閥4,換向閥 5和單向閥6的流量為86.65L/min。油液在回油路上通過換向閥 5的流量是171.62L/min.因此進油路 上的總壓降為Pvi0.2 (82.65120)20.5 (82.65160)20.2 (82.65150)2MPa0.289MPa此值較小，所以液壓泵驅(qū)動電動機的功率是足夠的?；赜吐飞系目倝航禐閜

16、V2 0.5 (171.62 )2MPa 0.575MPa 160此值較小，不必重算，快退時液壓泵的工作壓力Pp應(yīng)為ppp1pV1 (0.67 0.289) MPa 0.959MPa溢流閥的調(diào)整壓力定大于此壓力(二)驗算油溫工進時，液壓缸的有效功率為 pe Fv 5 104 12 10 3W 600W液壓缸的總輸入功率為p p2 679W 798.82W p p 0.85 p液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率為 p pp pe (798.82 600)W 198.82W可算出郵箱的散熱面積為 A 6.536.5 3 (1000 10 3)2m2 6.5m2查的油箱的散熱系數(shù)K 9W/(m2|C)查得郵箱的散熱系數(shù)為,求出油液溫升為t-176-C 3.00CKA 9 6.5此溫升值沒有超出允許范圍，故該液壓系統(tǒng)不必設(shè)置冷卻器,參考文獻1王積偉 章宏甲 黃易誼。液壓與氣壓傳動北京 機械工業(yè)出版社20052張利平液壓傳動系統(tǒng)及設(shè)計北京化學工業(yè)出版社20033成大先 機械設(shè)計手冊 單行本 液壓傳動北京化學工業(yè)出版社20044劉新德 液壓氣動手冊北京 機械工業(yè)出版社2000