(2023年)板料折弯机液压系统设计.docx

板料折弯机液压系统设计板料折弯机液压系统设计编辑整理：敬重的读者朋友们：这里是编辑中心，本文档内容是由我和我的同事细心编辑整理后公布的，公布之前我们对文中内容进展认真校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然期望板料折弯机液压系统设计的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的期望收到您的建议和反响，这将是我们进步的源泉，前进的动力。本文可编辑可修改，假设觉得对您有帮助请保藏以便随时查阅，最终祝您生活开心 业绩进步，以下为板料折弯机液压系统设计的全部内容。I*学生课程设计说明书题目：板料折弯机液压系统设计学生姓名：*学号:202341207025所在院(系:机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级:2023 级机制 1 班指导教师:*职称：副教授2023 年 6 月 15 日*教务处制*本科学生课程设计任务书题 目1、课程设计的目的折弯机液压系统课程设计学生在完成液压传动与掌握课程学习的根底上，运用所学的液压根本学问，依据液压元件、各种液压回路的根本原理，独立完成液压回路设计任务；从而使学生在完成液压回路设计的过程中,强化对液压元器件性能的把握，理解不同回路在系统中的各自作用.能够对学生起到加深液压传动理论的把握和强化实际运用力量的熬炼。2、课程设计的内容和要求包括原始数据、技术要求、工作要求等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1.65 ´106 N；滑块重量 1.75 ´104 N； 快速空载下降 行程 190mm 速度 v121 mm / s;慢速下压 (折弯行程 20mm速度 v 212 mm / s; 快速回程行程210mm速度( v 355 mm / s液压缸承受 V 型密封圈，其机械效率h= 0.91要求拟定液cm压系统图，计算和选择液压元件. 3、主要参考文献1 王积伟，章宏甲，黄谊.主编。 液压传动. 机械工业出版社.2023。122 成大先。 主编。机械设计手册单行本机械传动. 化学工业出版社2023.13 何玉林,沈荣辉，贺元成.主编.机械制图。 重庆大学出版社。2023.84路甬祥主编。液压气动技术手册。北京.机械工业出版社.20234、课程设计工作进度打算内容学时明确机床对液压系统的要求，进展工作过程分析6初步确定液压系统的参数，进展工况分析和负载图的编制16确定液压系统方案，拟订液压系统图8确定液压制造元件的类型并选择相应的液压元件，确定关心装置 6液压系统的性能验算4合计1 周指导教师 签日期年月日字教研室意见：年月日学生签字：承受任务时间：年月日注：任务书由指导教师填写。课程设计论文指导教师成绩评定表题目名称评分工程分值得分评价内涵工01学习态度6遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。作表现20%力量水平35成果质量4506 设计试验)力量，方 5 案的设计力量计算及计算机应用能07 力5对计算或试验结果的08 分析力量综合分析能10力、技术经济分析能力插图或图纸质量、 09 篇幅、设计论文规5范化程度10 设计说明书论文)质30量11 创10通过试验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道猎取与课程设计有关的材 料。02科学实践、调研703课题工作量704综合运用学问的力量1005应用文献的力量5按期圆满完成规定的任务,工作量饱满.能运用所学学问和技能去觉察与解决实际问题，能正确处理试验数据，能对课题进展理论分析，得出有价值的结论。能独立查阅相关文献和从事其他调研； 能提出并较好地论述课题的实施方案； 有收集、加工各种信息及猎取学问的力量.能正确设计试验方案，独立进展装置安 装、调试、操作等试验工作，数据正确、牢靠；争论思路清楚、完整.具有较强的数据运算与处理力量；能运用计算机进展资料搜集、加工、处理和关心设计等.具有较强的数据收集、分析、处理、综合的力量。符合本专业相关标准或规定要求；标准化符合本文件第五条要求。综述简练完整,有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理;试验正确,分析处理科学。对前人工作有改进或突破，或有独特见解。成绩指导教师评语指导教师签名：年月日摘 要立式板料折弯机是机械、电气、液压三者严密联系,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，也与生产实际有着亲热的联系。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，把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学问和生产实际只是，进展液压传动设计实践，是理论学问和生产实践机密结合起来，从而使这些学问得到进一步的稳固、加深提高和扩展。2、在设计实践中学习和把握通用液压元件，尤其是各类标准元件的选用原则和回路的组合方法,培育设计技能，提高学生分析和嫁接生产实际问题的力量，为今后的设计工作打下良好的根底.3、通过设计，学生应在计算、绘图、运用和生疏设计资料包括设计手册、产品样本、标准和标准)以及进展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.板料折弯机液压系统设计AbstractVertical plate bending machine is a mechanical， electrical， hydraulic three closely linked， 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 major is an important course offering. It is not onlya theory， but also with the actual production are closely linked. In orderto learn such an important course, except in the teaching system teachingoutside, still should set the curriculum design teachin，g enable studentsto integrate theory with practice, 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, 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 hydrauliccomponents， especially all kinds of standard components of the 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 data ( including design, product samples ， standards and norms and estimates of practical training.Key words ： sheet metal bending machine, hydraulic system ， hydraulicIItransmission course design.板料折弯机液压系统设计名目摘 要ABSTRACT1 任务分析11 。1 技术要求 11 。2 任务分析 12 方案确实定22.1 运动状况分析 22 。1 。1 变压式节流调速回路22. 1. 2 容积调速回路23 负载与运动分析 34 负载图和速度图的绘制 45 液压缸主要参数确实定 46 统液压图的拟定 67 压元件的选择 87.1 液压泵的选择87. 2阀类元件及关心元件87。3 油管元件97.4 油箱的容积计算 107。5 油箱的长宽高确定 107. 6 油箱地面倾斜度 117. 7 吸油管和过滤器之间管接头的选择117. 8 过滤器的选 取117 。9 堵塞的选取 117. 1 0 空气过滤器的选取127. 11 液位/ 温度计的选取128 液压系统性能的运算1 38 。1压力损失和调定压力确实定138 。1.1 沿程压力损失 138 。1.2 局部压力损失 138 。1.3 压力阀 的调定值计算 148 。2 油液温升的计算 148. 2 。1 快进时液压系统的发热量148 。2 。2 快退时液压缸的发热量 148 。2. 3 压制时液压缸的发热量148 。3 油箱的设计 158 。3.1 系统发热量的计算 158. 3. 2 散热量的计算1 5参考文献1 7致谢18板料折弯机液压系统设计板料折弯机液压系统设计1任务分析1.1 技术要求设计一台板料折弯机的液压系统。该机压头的上下运动用液压传动,其工作循环为：快速下降、慢速下压(折弯、快速退回。给定条件为：折弯力1.65´106 N滑块重量1.75´104 N快速空载下降行程190mm速度 v121 mm / s工作下压折弯行程20mm速度 v212 mm / s快速回程行程210mm速度 v355 mm / s液压缸承受 V 型密封圈，其机械效率h= 0.91 。要求拟定液压系统图，计算和选择液cm压元件。1.2 任务分析依据滑块重量为1.75 ´104N ,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无视不计。设计液压缸的启动、制动时间为 t = 0.2s 。折弯机滑块上下为直线往复运动，且行程较小250mm，故可选单杆液压缸作执行器,且液压缸的机械效率hcm= 0.91 。由于板料折弯机的工作循环为快速下降、工作下压(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掌握.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掌握。快进和工进之间的转换由行程开关掌握.折弯机快速下降时，要求其速度较快，削减空行程时间，液压泵承受全压式供油。其活塞运动行程由一个行程阀来掌握.当活塞以恒定的速度移动到肯定位置时，行程阀承受到信号，并产生动作，实现由快进到工- 0 -板料折弯机液压系统设计进的转换。当活塞移动到终止阶段时，压力继电器承受到信号，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必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整，此时换向阀处于中位。当卸压到肯定压力大小时,换向阀再换到左位，实现平稳卸荷。为了对油路压力进展监控，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。由于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，产生肯定大小的背压力，同时也使工进过程平稳。在液压力泵的出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。102 方案确实定2.1 运动状况分析由折弯机的工作状况来看，其外负载和工作速度随着时间是不断变化的。所以设计液压回路时必需满足随负载和执行元件的速度不断变化的要求。因此可以选用变压式节流调速回路和容积式调速回路两种方式.2.1。1 变压式节流调速回路节流调速的工作原理，是通过转变回路中流量掌握元件通流面积的大小来掌握流入执行元件或自执行元件流出的流量来调整其速度 .变压式节流调速的工作压力随负载而变，节流阀调整排回油箱的流量,从而对流入液压缸的的流量进展掌握。其缺点：液压泵的损失对液压缸的工作速度有很大的影响。其机械特性较软，当负载增大到某值时候,活塞会停顿运动，低速时泵承载力量很差,变载下的运动平稳性都比较差，可使用比例阀、伺服阀等来调整其性能，但装置简单、价格较贵。优点:在主油箱内,节流损失和发热量都比较小，且效率较高。宜在速度高、负载较大，负载变化不大、对平稳性要求不高的场合.2。1。2 容积式调速回路容积调速回路的工作原理是通过转变回路中变量泵或马达的排量来转变执件的运动速度。优点：在此回路中，液压泵输出的油液直接进入执行元件中，没有溢流损失和节流损失，而且工作压力随负载的变化而变化,因此效率高、发热量小。当加大液压缸的有效工作面积，减小泵的泄露，都可以提高回路的速度刚性。综合以上两种方案的优缺点比较，泵缸开式容积调速回路和变压式节流调回路相比较,其速度刚性和承载力量都比较好，调速范围也比较宽工作效率更高，发热却是最小的。考虑到最大折弯力为1.65106N ,应选泵缸开式容积调速回路。3 负载与运动分析要求设计的板料折弯机实现的工作循环是:快速下降慢速下压折弯快速退回。主要性能参数与性能要求如下:折弯力 F=1.65´106 N ；板料折弯机的滑块重1量 G= 1.75´104 N ； 快速空载下降速度 v = 21mm / s =0 。 021m/s ， 工作下压速度32v= 12mm / s = 0.012mm / s ，快速回程速度v= 55mm / s =0。055m/s，板料折弯机快速空载下降行程L1= 190mm =0.19m，板料折弯机工作下压行程L2= 20mm =0。02m,板料折弯机快速回程：H=210mm=0。21m；启动制动时间Dt = 0.2s ，液压系统执行元件选为液压缸。液压缸承受 V 型密封圈，其机械效率hDvcm= 0.91。由式Fm= m Dt式中m -工作部件总质量Dv 快进或快退速度Dt 运动的加速、减速时间求得惯性负载 F= m Dv =G · Dv= 1.75´104 ´ 0.021 = 188Nm下DtgDt9.80.2再求得阻力负载静摩擦阻力Fsf动摩擦阻力Ffd= 0.2´1.75´104 = 3500N= 0.1´1.75´104 = 1750N表一 液压缸在各工作阶段的负载值(单位:N工况负载组成负载值 F推力 F /hcm起动F = Fsf加速F = F+ Ffdm快进F = Ffd工进F = F+ Ffd快退F = Ffd3500193817501651750175038462130192318151101923注:液压缸的机械效率取hcm= 0.914 负载图和速度图的绘制负 载 图 按 上 面 数 据 绘 制 ， 如 下 图 a 所 示 . 速 度 图 按 己 知 数 值v = 21mm / s , v12= 12mm / s , v3= 55mm / s , L1= 190mm ， L2= 20mm ，快速回程L3= 210mm 图一 板料折弯机液压缸的负载图和速度图a)负载图b)速度图5 液压缸主要参数确实定由表 11-2 和表 113 可知，板料折弯机液压系统在最大负载约为 2255KN 时工作压力P1= 30MPa 。将液压缸的无杆腔作为主工作腔,考虑到缸下行时,滑块自重承受液压方式平衡 ,则可计算出液压缸无杆腔的有效面积，取液压缸的机械效率=0.91.cmA =1hFmax´ p1815110=0.066m20.91´ 30 ´106cm14 ´ Ap14 ´ 0.066p液压缸内径: D = 0.290m = 290mm参考1，按GB/T2348-2023,取标准值D=290mm=29cm 依据快速下降与快速上升进的速度比确定活塞杆直径d:=快上VD2= 51 = 2.2Þ d = 214mm = 21.4cmVD2 - d 223快下取标准值 d=250mm=25cm则：无杆腔实际有效面积A= p D2= p ´ 292 = 660.2cm2144有杆腔实际有效面积 A= p (D2 - d 2 )= p ´ (292 - 222 ) = 280.2cm2244液压缸在工作循环中各阶段的压力和流量计算见表 5。1.工 作 阶计算公式负载工作腔压输入流量段F/N力p/Pa/ L / min快启P =Fm；q = v A188312983.2工 作 下P =2FAh1 cm；q2= v A30.2 ´1062118151147.5压0折弯快启P =FA h2 cm;35000.14 ´106_3速动q= v A3320.076 ´10686。70.069 ´106_表 5。1 各阶段的压力和流量速动1Ah11 11 cm下降等速00回程等速1938制动1750液压缸在工作循环中各阶段的功率计算见表 5.2表 5.2 工作循环中各阶段的功率启动P = p q = 2570 ´ 83.2 ´10-3 / 60 = 3.56W11 1快速 恒速P/ = 01下降工作P = p q= 30.2 ´106 ´ 47.5 ´10-3 / 60 = 23908W = 23.9 KW222下压折弯)启动P = p q = 0.14 ´106 ´ 86.7 ´10-3 / 60 = 202.3W = 0.20 KW33 3快速 恒速P = p q= 0.076 ´106 ´ 86.7 ´10-3 / 60 = 109.8W = 0.11KW444回程 制动P = p q = 0.069 ´106 ´ 86.7 ´10-3 = 99.7W = 0.01KW55 5依据以上分析与计算数据处理可绘出液压缸的工况图 5.1：图 5.1 液压缸的工况图6 系统液压图的拟定考虑到液压机工作时所需功率较大，固承受容积调速方式；1)为满足速度的有极变化,承受压力补偿变量液压泵供油,即在快速下降的时候，液压泵以全流量供油.当转化成慢速加压压制时，泵的流量减小,最终流量为 0;2当液压缸反向回程时，泵的流量恢复为全流量供油.液压缸的运动方向承受三位四通 Y 型电磁换向阀和二位二通电磁换向阀掌握。停机时三位四通换向阀处于中位，使液压泵卸荷；(3)为了防止压力头在下降过程中因自重而消灭速度失控的现象，在液压缸有杆腔回路上设置一个单向阀;4为了压制时保压，在无杆腔进油路上和有杆腔回油路上设置一个液控单向阀；(5为了使液压缸下降过程中压力头由于自重使下降速度越来越快，在三位四通换向阀处于右位时，回油路口应设置一个溢流阀作背压阀使回油路有压力而不至于使速度失控;6)为了使系统工作时压力恒定，在泵的出口设置一个溢流阀，来调定系统压力 . 由于本机承受接近开关掌握,利用接近开关来切换换向阀的开与关以实行自动掌握； (7为使液压缸在压制时不至于压力过大,设置一个压力继电器，利用压力继电器掌握最大压力，当压力到达调定压力时,压力继电器发出电信号，掌握电磁阀实现保压；综上的折弯机液压系统原理如以下图：图 6。1 折弯机液压系统原理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 6-单向挨次阀 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7 液压元件的选择7。1 液压泵的选择由液压缸的工况图，可以看出液压缸的最高工作压力消灭在加压压制阶段时1P = 30.2MPa ，此时液压缸的输入流量微小，且进油路元件较少故泵到液压缸的进油压力损失估量取为DP = 0.5MPa 。所以泵的最高工作压力Pp= 0.5 + 30.2 = 30.7 MPa .液压泵的最大供油量q按液压缸最大输入流量110.9L/min计算，取泄漏系p数K=1.1，则qp= 1.1´110.9 = 121.99 L / min 。依据以上计算结果查阅机械设计手册表 23。540，选用规格为 160*CY141B的压力补偿变量型轴向柱塞泵，其额定压力P=32MPa，排量为 160mL/r,额定转速为1000r/min，流量为q=160L/min。由于液压缸在保压时输入功率最大, 这时液压缸的工作压力为 30 。2+0.5=30.7MPa，流量为1.1´57.9 = 63.69L / min ,取泵的总效率h = 0.85 ，则液压泵的驱动电机所要的功率为P = pp ´ qp60h= 30.7 ´ 63.69 = 38.34KW ，60 ´ 0.85依据此数据按JB/T96191999，选取Y280S6 型电动机，其额定功率P = 45KW ，额定转速 980r/min，按所选电动机的转速和液压泵的排量，液压泵最大理论流量q = n ´V = 980r / min´160mL / r = 156.8L / min ,大于计算所需的流量 121。99L/min，满足t使用要求。7.2 阀类元件及关心元件依据阀类元件及关心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，结果见表 7。1。表 7.1 液压元件的型号及规格序 元件名称号额压/Pa定力额 定 流量 ml/r型号及规格说明向阀单项挨次阀最工压大作力1变量泵32160160CY14-1B额定转速2溢流阀调 压160YF3-20B-C1000r/min 驱动电机功率为 45KW通径 20mm3行程阀0。532-160YF3-20B-CWEH10G4三位四通换28通径 10mm5160HCT06L1qmax160L / min 单向行程调速阀)32MPa6 节流阀-FBG 3 125107单向阀开 启最大200S20A220通径 20mm8压力继电器0.15MPa25HED209调速阀2FRM10217.3 油管元件各元件间连接收道的规格按元件接口处尺寸打算，液压缸进、出油管则按输入、排出的最大流量计算，由于液压泵具体选定之后液压缸在各个阶段的进出流量已与已定数值不同，所以重计算如表 5。2，表中数值说明液压缸压制、快退速度v ，2v 与设计要求相近，这说明所选液压泵的型号，规格是适宜的。3表 5.2 液压缸在各个阶段的进出流量流 量 快进压制快退速度输 入q = ( A ´ q ) /( A - A ) =1p12q = 57.91q = q= 63.6911p流 量660.2 - 280.2660.2 ´ 63.69 = 110.65L/min排 出 q= ( A ´ q ) / A流 量2=280.2 ´110.65660.2211q= (A ´ q ) / A =2211= 24.57q= (A ´ q ) / A =211= 47.0280.2´ 57.9660.22660.2´ 63.69 = 150.06280.2L/min运 动v = q/( A - A ) = +1p12v= q / A211v= q / A= 63.69 ´10-3 / 280.2 ´10-4= 2.27312速 度63.69´10-3(660.2 - 280.2) ´10-4= 1.7= 57.9´10-3660.2´10-4= 0.88m/minqp ´ v由表中数值可知，当油液在压力管中速度取 5m/s 时，由式 d = 2´算得,液压缸进油路油管内径d进= 2´= 0.0217m = 21.7mm ;110.65´10-3p ´ 5´ 60液压缸回油路管内径d回= 2´= 0.008m = 8mm ；63.69´10-3p ´ 5´ 60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D = 34mm ， 内径d = 25mm，回油路管的外径D = 32mm ,内径d = 20mm .7.4 油箱的容积计算容量V (单位为L计算按教材式(7-8) ：V = x qP，由于液压机是高压系统，x = 11 。所以油箱的容量 V = x qP= 11´ 63.69 = 700.59L ,而700.59¸ 0.8 = 875.7L按JB/T7938-1999 规定容积取标准值V = 1000L 。7。5 油箱的长宽高由于油箱的宽、高、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、长、高大约分别是 1600mm，1100mm,770mm.并选择开式油箱中的分别式油箱设计.其优点是修理调试便利,削减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.由于系统比较简洁,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.由于推杆总行程为 205mm，选取缸的内腔长度为360mm。无视 推 杆 所 占 的 体 积 ， 则 液 压 缸 的 体 积 为v= A L = 660.2 ´10-4 ´ 360 ´10-3 = 0.0238 m3 = 23.8 L缸1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 ：V油min= 800 - 23.8 - 0.8 = 775L则油箱中油液的高度为： H= 775 ´1000 /(160´110) = 44cm1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 44cm，并选用两块隔板. 此分别式油箱承受一般钢板焊接而成，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展搬移及维护保养,取箱底离地的距离为 200mm。故可知，油箱的总长总宽总高为：1长为: l = l+ 2t = (1100 + 2 ´ 4)mm = 1108mm1宽为： w = w+ 2t = (1600 + 2 ´ 4)mm = 1608mm高为: h = (h1 + 200 + 4 + 4)mm = (770 + 4 + 200 + 4)mm = 978mm7。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： 1 °7。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 7.3单位:mm压力