攀枝花学院学生课程设计.doc

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1、攀枝花学院学生设计（论文） 摘 要摘 要 立式板料折弯机是机械、电气、液压三者紧密联系，结合的一个综合体。液压传动与机械传动、电气传动并列为三大传统形式，液压传动系统的设计在现代机械的设计工作中占有重要的地位。因此，液压传动课程是工科机械类各专业都开设的一门重要课程。它既是一门理论课，也与生产实际有着密切的联系。为了学好这样一门重要课程，除了在教学中系统讲授以外，还应设置课程设计教学环节，使学生理论联系实际，掌握液压传动系统设计的技能和方法。液压传动课程设计的目的主要有以下几点： 1、综合运用液压传动课程及其他有关先修课程的理论知识和生产实际只是，进行液压传动设计实践，是理论知识和生产实践机密

2、结合起来，从而使这些知识得到进一步的巩固、加深提高和扩展。 2、在设计实践中学习和掌握通用液压元件，尤其是各类标准元件的选用原则和回路的组合方法，培养设计技能，提高学生分析和嫁接生产实际问题的能力，为今后的设计工作打下良好的基础。 3、通过设计，学生应在计算、绘图、运用和熟悉设计资料（包括设计手册、产品样本、标准和规范）以及进行估算方面得到实际训练。关键词 板料折弯机 ，液压传动系统，液压传动课程设计。ABSTRACTVertical plate bending machine is a mechanical, electrical, hydraulic three closely linke

3、d, in combination with a complex. Hydraulic drive and mechanical drive, electric drive and tied for the three major traditional form, the design of hydraulic transmission system in modern machinery design work occupies an important position. Therefore, hydraulic course for mechanical engineering maj

4、or is an important course offering. It is not only a theory, but also with the actual production are closely linked. In order to learn such an important course, except in the teaching system teaching outside, still should set the curriculum design teaching, enable students to integrate theory with p

5、ractice, to master the skills of design of hydraulic transmission system and method.Hydraulic transmission course design the purpose of the following main points:In 1, the integrated use of hydraulic transmission course and other related courses of theoretical knowledge and practical production only

6、, hydraulic transmission design practice, theory and practice are classified together, so that these knowledge get consolidate further, deepen the enhancing and expanding.2, in the design practice to learn and master the general hydraulic components, especially all kinds of standard components of th

7、e selection principles and circuit combination methods, training design skills, improve students analysis and grafting production actual problem ability, for the design of future work to lay a good foundation.3, by design, drawing, calculation, students should apply and be familiar with the design d

8、ata ( including design, product samples, standards and norms ) and estimates of practical training.Key words: sheet metal bending machine, hydraulic system, hydraulic transmission course design.II攀枝花学院学生设计（论文） 目 录目录摘 要IABSTRACTII1 任务分析11.1 技术要求11.2任务分析12 工况分析32.1 运动分析32.2负载分析32.3 确定液压缸主要尺寸，编制液压缸工况图5

9、2.3.1.确定液压缸的主要结构尺寸52.4编制液压缸工况图63 拟定液压系统图93.1制定基本方案，拟定液压系统图94液压元件选型104.1液压泵及其驱动电机的选择104.2阀类元件及辅助元件104.3油管元件114.4油箱的容积计算124.5油箱的长宽高124.6油箱地面倾斜度134.7吸油管和过滤器之间管接头的选择134.8过滤器的选取134.9堵塞的选取134.10空气过滤器的选取134.11液位/温度计的选取145 液压系统性能的运算155.1 压力损失和调定压力的确定155.1.1 沿程压力损失155.1.3压力阀的调定值计算165.2 油液温升的计算165.2.2 快退时液压缸的

10、发热量165.2.3压制时液压缸的发热量165.3油箱的设计165.3.1系统发热量的计算165.3.2 散热量的计算166 参考文献18攀枝花学院学生设计（论文） 任务分析81 任务分析1.1 技术要求设计制造一台立式板料折弯机，该机压头的上下运动用液压传动，其工作循环为：快速下降、慢速加压（折弯）、快速退回。给定条件为：折弯力 滑块重量 快速空载下降 行程 185mm 速度（） 31慢速下压（折弯） 行程 35mm速度（） 12快速回程 行程 220mm速度（） 521.2任务分析根据滑块重量为，为了防止滑块受重力下滑，可用液压方式平衡滑块重量，滑块导轨的摩擦力可以忽略不计。设计液压缸的启

11、动、制动时间为。折弯机滑块上下为直线往复运动，且行程较小（220mm）,故可选单为杆液压缸作执行器,且液压缸的机械效率。因为板料折弯机的工作循环为快速下降、慢速加压（折弯）、快速回程三个阶段。各个阶段的转换由一个三位四通的电液换向阀控制。当电液换向阀工作在左位时实现快速回程。中位时实现液压泵的卸荷，工作在右位时实现液压泵的快速和工进。其工进速度由一个调速阀来控制。快进和工进之间的转换由行程开关控制。折弯机快速下降时，要求其速度较快，减少空行程时间，液压泵采用全压式供油。其活塞运动行程由一个行程阀来控制。当活塞以恒定的速度移动到一定位置时，行程阀接受到信号，并产生动作，实现由快进到工进的转换。当

12、活塞移动到终止阶段时，压力继电器接受到信号，使电液换向阀换向。由于折弯机压力比较大，所以此时进油腔的压力比较大，所以在由工进到快速回程阶段须要一个预先卸压回路，以防在高压冲击液压元件，并可使油路卸荷平稳。所以在快速回程的油路上可设计一个预先卸压回路，回路的卸荷快慢用一个节流阀来调节，此时换向阀处于中位。当卸压到一定压力大小时，换向阀再换到左位，实现平稳卸荷。为了对油路压力进行监控，在液压泵出口安装一个压力表和溢流阀，同时也对系统起过载保护作用。因为滑块受自身重力作用，滑块要产生下滑运动。所以油路要设计一个液控单向阀，以构成一个平衡回路，产生一定大小的背压力，同时也使工进过程平稳。在液压力泵的出

13、油口设计一个单向阀，可防止油压对液压泵的冲击，对泵起到保护作用。攀枝花学院学生设计（论文） 工况分析2 工况分析2.1 运动分析首先根据主机要求画出动作循环图如图1-1所示：图2-1 动作循环图2.2负载分析(1)根据给定条件，先计算液压缸快速下降时启动加速中惯性力和反向启动加速中的惯性力，取加速（减速）时间为0.2 s惯性负载： (2-1) (2-2)(2)初压力：在慢降阶段,因为油液压力逐渐升高，约达到最大压紧力的左右= (2-3) （3）各阶段运动时间： 快速下降： (2-4)工作下压：折弯时分为两个阶段，初压阶段的行程为30mm，终压阶段行程为5mm。初压阶段 (2-5)终压阶段 (2

14、-6) 快速回程： (2-7)液压缸的机械效率取。工作台的液压缸在各工况阶段的负载值如表2-1,负载循环图和速度循环图如2-2所示。工况计算公式负载值F/N推力注明快速下降启动加速387.5425.8(1)由于忽略滑块导轨摩擦力，故快速下降等速时外负载为0；（2）折弯时压头上低工作负载可分为两个阶段：初压阶段，负载力缓慢的线性增加，约达到最大折弯力的5%，其行程为30mm；终压阶段，负载力急剧增加到最大折弯力，上升规律近似于线性，行程为5mm。等速-00慢速折弯初压=终压 快速回程启动加速2515027637 等速制动G- 2385026208.8 图2-2折弯机液压缸的F-t图和v-t图2.

15、3 确定液压缸主要尺寸，编制液压缸工况图2.3.1.确定液压缸的主要结构尺寸查手册，预选液压缸的设计压力。将液压缸的无杆腔作为主工作腔，考虑到液压缸下行时，滑块自重采用液压方式平衡，则可计算出液压缸无杆腔的有效面积。 液压缸内径（活塞直径） 根据GB/T2348-1993,圆整成就近的标准值D=400mm=40cm。根据快速下行与快速上升的速度比确定活塞杆直径d：由于 故活塞杆直径d=0.636D=254mm，取标准值d=280mm=28cm从而可算得液压缸无杆腔和有杆腔的实际有效面积为 2.4编制液压缸工况图液压缸在工作循环中各阶段的压力和流量见下表液压缸工作循环中各阶段的压力和流量工作阶段

16、计算公式负载F/N工作腔压力p/Pa输入流量q快速下行启动387.533903893.6233.6恒速00慢速加压初压1507.290.4终压1507.2090.40快速回程启动25150恒速3331200制动23850工作循环中各阶段的功率计算如下：a快速下降阶段：启动时（W）恒速时b慢速加压阶段：初压时（W）终压时，行程只有5mm，持续时间仅，压力和流量变化情况较复杂，故作如下处理：压力由0.94Mpa增加到18.8Mpa，其变化规律可近似用一线性p（t）表示，即 (1-1)流量由1507.2减小为零，其变化规律可近似用一线性函数q（t）表示，即 （1-2）上述两式中，t为终压阶段持续时间

17、，取值范围00.42s从而得此阶段功率方程 这是一个开口向下的抛物线方程，令，可求得极值点t=0.199s以及此处的最大功率值为而t=0.199s处的压力和流量可由式(1-1)和式（1-2）算得，即c快速回程阶段：启动时 恒速时 制动时 根据以上分析与计算数据可绘出液压缸的工况图，如下图所示（图中，功率抛物线顶点两侧近似当作直线处理）。攀枝花学院学生设计（论文） 液压元件选型163 拟定液压系统图3.1制定基本方案，拟定液压系统图考虑到折弯机工作时所需功率较大，故采用容积调速方式。为满足速度的有级变化，采用压力补偿变量供油泵。即在快速下降时，液压缸以全流量供油，当转换成慢速加压折弯时，液压泵的

18、流量减小，在最后5mm内，使液压泵流量减到零。当液压缸反向回程时，泵的流量恢复到全流量。 液压缸的运动方向采用三位四通M型中位机能电液动换向阀控制，停机时换向阀处于中位，使液压缸卸荷。 为防止压头在下降过程中由于自重而出现速度失控现象，在液压缸无杆腔回油路上设置一个内控单向顺序阀。 本机采用行程控制，利用动挡块触动滑块运动路径上设置的电气行程开关来切换电液动换向阀，以实现自动循环。 此外，在泵的出口并联一个溢流阀，用于系统的安全保护；泵的出口并联一个压力表及其开关，以实现测压。 综上所述拟订的折弯机液压系统原理图如下1-变量泵 2-溢流阀 3-压力表及其开关 4-单向阀5-三位四通电液换向阀

19、6-单向顺序阀 7-液压缸8-过滤器 9-行程阀10-调速阀 11-单向阀 12-压力继电器4液压元件选型4.1液压泵及其驱动电机的选择 由工况图可看到，液压缸的最高工作压力出现在加压折弯阶段结束时，。此时缸的输入流量极小，且进油路元件较少，故泵至缸间的进油路压力损失估计取为。算得泵的最高工作压力为所需的液压泵最大供油流量按液压缸的最大输入流量233.6进行估算。取泄露系数K=1.1，则根据系统所需流量，拟初选限压式变量泵的转速为n=1500，暂取泵的容积效率，可算出泵的排量参考值为根据以上计算结果查阅选用规格为250YCY14-1B斜盘式压力补偿变量型轴向柱塞泵，其额定压力P=32MPa，排

20、量为250mL/r,额定转速为1500r/min，流量为q=375L/min。符合系统对流量的要求。有工况图可知，最大功率出现在t=0.199s时，由此时的液压缸工作压力和流量可算得此时的液压泵的最大理论功率由查表取泵的总效率为，则可算得液压泵驱动功率为查表，选取规格相近的Y160-4型封闭式三相异步电动机，其额定功率11kW，额定转速为1460r/min。按所选电动机转速和液压泵的排量，液压泵的最大实际流量为大于计算所需流量256.96L/min,满足使用要求。4.2阀类元件及辅助元件 根据阀类元件及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量可选出这些液压元件的型号及规格，结果

21、见表4.2。表4-2序号元件名称额定压力MPa额定流量L/min型号及规格说明1变量泵32250 mL/r（排量）10MCY14-1B额定转速1500r/min驱动电机功率为11KW2溢流阀35400Y2-H*10L通径10mm3三位四通换向阀2840034D-6通径6mm4单向顺序阀31.5 400QA-H8最小稳定流量2.L/min5单向阀31.5400C2G-805-3/8通径10mm6压力继电器25HED20 7调速阀40031-2FRM58压力表开关40AF6EP30/Y400通径6mm4.3油管元件各元件间连接管道的规格按元件接口处尺寸决定，液压缸进、出油管则按输入、排出的最大流量

22、计算，由下表中数值说明液压缸压制、快退速度, 与设计要求相近，这表明所选液压泵的型号，规格是适宜的。流量速度快进压制快退输入流量L/min=排出流量L/min运动速度m/min表4-3 液压缸在各个阶段的进出流量由表中数值可知，当油液在压力管中速度取5m/s时，由式 算得，液压缸进油路油管内径；液压缸回油路管内径；这两根油管选用参照液压系统设计简明手册P111，进油管的外径，内径，回油路管的外径，内径。4.4油箱的容积计算容量(单位为L)计算按教材式(7-8) : ，由于液压机是高压系统，。 所以油箱的容量 ， 按JB/T7938-1999规定容积取标准值.4.5油箱的长宽高因为油箱的宽、高、

23、长的比例范围是1：12：23，此处选择比例是1：1.5：2由此可算出油箱的宽、高、长大约分别是693.36mm,1040mm,1386.7mm。并选择开式油箱中的分离式油箱设计。其优点是维修调试方便，减少了液压油的温升和液压泵的振动对机械工作性能的影响；其缺点是占地面积较大。由于系统比较简单，回路较短，各种元件较少，所以预估回路中各种元件和管道所占的油液体积为0.8L。因为推杆总行程为220mm，选取缸的内腔长度为360mm。忽略推杆所占的体积，则液压缸的体积为当液压缸中油液注满时，此时油箱中的液体体积达到最小为：则油箱中油液的高度为：由此可以得出油液体下降高度很小，因此选取隔板的高度为44c

24、m,并选用两块隔板。此分离式油箱采用普通钢板焊接而成，参照书上取钢板的厚度为：t=4mm。为了易于散热和便于对油箱进行搬移及维护保养，取箱底离地的距离为200mm。故可知，油箱的总长总宽总高为：长为：宽为：高为：4.6油箱地面倾斜度为了更好的清洗油箱，取油箱底面倾斜度为： 4.7吸油管和过滤器之间管接头的选择在此选用卡套式软管接头查机械设计手册4表23.966得其连接尺寸如下表：表4.7 单位：mm公称压力MPa管子内径mm卡套式管接头公称尺寸极限偏差G(25)2218.5250.10538224.8过滤器的选取取过滤器的流量至少是泵流量的两倍的原则，取过滤器的流量为泵流量的2.5倍。故有 ：

25、 查中国机械设计大典表42.77得，先取通用型WU系列网式吸油中过滤器：表7.4型号通径Mm公称流量过滤精度CXL-250100502501004.9堵塞的选取考虑到钢板厚度只有4mm，加工螺纹孔不能太大，查中国机械设计大典表42.7178选取外六角螺塞作为堵塞，详细尺寸见下表：dDeSLhbRC重量Kg 基本尺寸极限偏差10.22215134123311.00.0324.10空气过滤器的选取 按照空气过滤器的流量至少为液压泵额定流量2倍的原则，即： 选用EF系列液压空气过滤器，参照机械设计手册表23.8-95得，将其主要参数列于下表： 表7.6攀枝花学院学生设计（论文） 液压系统图性能的运算

26、参数型号过滤注油口径mm注油流量L/min空气流量L/min油过滤面积L/minmmmmmmmmmm四只螺钉均布mm空气进滤精度mm油过滤精度mE-50323226527015458668296M6140.105125注：油过滤精度可以根据用户的要求是可调的。4.11液位/温度计的选取选取YWZ系列液位液温计，参照机械设计手册表23.8-98选用YWZ-150T 型。考虑到钢板的刚度，将其按在偏左边的地方。5 液压系统性能的运算5.1 压力损失和调定压力的确定 由上述计算可知，工进时油液流动速度较小，通过的流量为47.93L/min,主要压力损失为阀件两端的压降可以省略不计。快进时液压杆的速度

27、，此时油液在进油管的速度5.1.1 沿程压力损失沿程压力损失首先要判断管中的流动状态，此系统采用N32号液压油，室温为时，所以有 ，油液在管中的流动状态为层流，则阻力损失系数，若取进油和回油的管路长均为2m，油液的密度为，进油路上的沿程压力损失为。5.1.2局部压力损失 局部压力损失包括管道安装和管接头的压力损失和通过液压阀的局部压力损失，由于管道安装和管接头的压力损失一般取沿程压力损失的10%，而通过液压阀的局部压力损失则与通过阀的流量大小有关，若阀的额定流量和额定压力损失分别为，则当通过阀的流量为q时的阀的压力损失。由算得小于原估算值0.5MPa,所以是安全的。同理快进时回油路上的流量则回

28、油管路中的速度；由此可以计算出 （4652320,所以为层流）; ,所以回油路上的沿程压力损失为。由上面的计算所得求出：总的压力损失这与估算值相同，应该计算出结果来确定系统中的压力阀的调定值。5.1.3压力阀的调定值计算由于液压泵的流量大，在工进泵要卸荷，则在系统中卸荷阀的调定值应该满足快进时要求，因此卸荷阀的调定值应大于快进时的供油压力，所以卸荷阀的调定压力值应该取22MPa，阀的调定压力值应大于卸荷阀的调定压力值0.30.5MPa，所以取溢流阀的调定压力值为22.5MPa，定压力以平衡板料折变机的自重，即5.2 油液温升的计算在整个工作循环中，工进和快进快退所占的时间相差不大，所以，系统的

29、发热和油液温升可用一个循环的情况来计算。5.2.1快进时液压系统的发热量快进时液压缸的有效功率为：泵的输出功率为：因此快进液压系统的发热量为：攀枝花学院学生设计（论文） 液压系统图性能的运算5.2.2 快退时液压缸的发热量快退时液压缸的有效功率为：泵的输出功率快退时液压系统的发热量为：5.2.3压制时液压缸的发热量压制时液压缸的有效功率为：泵的输出功率因此压制时液压系统的发热量为：总的发热量为按教材式（112）求出油液温升近似值温升没有超出允许范围，液压系统中不需要设置冷却器。5.3油箱的设计由前面计算得出油箱的容积为1000L。5.3.1系统发热量的计算在液压系统中，损失都变成热量散发出来。

30、发热量已在油温验算时计算出，所以 5.3.2 散热量的计算当忽略系统中其他地方的散热，只考虑油箱散热时，显然系统的总发热功率H全部由油箱来考虑。这时油箱散热面积A的计算公式为16式中 A油箱的散热面积（）H油箱需要的散热功率（W） 油温（一般以考虑）与周围环境温度的温差 K散热系数。与油箱周围通风条件的好坏而不同，通风很差时K=89；良好时K=1517.5；风扇强行冷却时K=2023；强迫水冷时K=110175。所以油箱散热面积A为：17攀枝花学院学生设计（论文） 参考文献6 参考文献1 宋锦春 张志伟.液压与气压传动 M.北京：科学出版社，2011.2.2 王积伟，黄谊，章宏甲液压传动 M北京：机械工业出版社，2012.3 张利平液压传动系统及设计 M北京：化学工业出版社，20054 雷天觉新编液压工程手册 M北京：北京理工大学出版社，19985 路甬祥液压气动技术手册 M北京：机械工业出版社，20026 成大先机械设计手册 M北京：化学工业出版社，20027 王春行液压控制系统 M北京：机械工业出版社，2002液压元件与系统 M北京：机械工业出版社，2002.忽略此处.18