板料折弯机液压系统设计毕业论文.pdf

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1、目录一、毕业设计任务书.1(-)选题背景及意义.1(-)毕业设计任务.2(三)毕业设计内容.3二、运动和动力分析.4(-)执行元件的配置.4()动力分析和运动分析.4三、液压缸参数确定.5()确定液压缸主要尺寸，编制液压缸工况图.5四、拟定液压系统原理图.8(-)制定基本方案，拟定液压系统圈.8五、液压元件选形.9(-)液压元件选形.9六、FluidSim液压系统仿真与试验装配调试.11()基于FluidSim的液压系统仿真.11(-)液压系统试验装配调试.14七、毕业设计总结.15八、参考文献.16九、致谢.17This document is produced by trial versi

2、on of Print2Flash.Visit for more information毕业设计任务书(-)选题背景及意义1.选题背景我国的液压技术开始于20世纪50年代,液压元件最初应用于机床和锻压设 备，后来又用于拖拉机和工程机械。1964年从国外引进一些液压元件生产技术,同时自行设计液压产品经过20多年的艰苦探索和发展，特别是20世纪80年代 初期引进美国、日本、德国的先进技术和设备，使我国的液压技术水平有了很大 的提高。到目前为止，我国的液压行业已形成了一个门类比较齐全，有一定生产 能力和技术水平的工业体系。我国的液压件已从低压到高压形成系列，并生产出 许多许多新型的元件，如插装式锥阀

3、、电液比例阀、电液数字控制阀等。液压产 品有1200个品种、10000多个规格(含液压产品60个品种、500个规格),已 基本能适应各类主机产品的需要，为重大成套装备的品种配套率也可达60%以 上，并开始有少量出口。据统计，2004年液压行业的析总产值达约103亿元，道路次突破100亿元，创历史最高水平。目前，我国的液压元件制造业已能为包 括金属材料工程、铁路与公路运输、建材建筑、工程机械及农林牧机械、家电五 金、轻工纺织、，航空与河海工程、计量质检与特种设备、国防及武器设备、公 共设施与环保等行业在内的多种部门提供较为齐全的液压元件产品。我国机械工 业在认真消化、推广国外引进的先进液压技术的

4、同时，大力研制、开发国产液压 件新产品，加强产品质量可靠性和新技术应用的研究，积极采用国际标准，合理 调整产品结构，对一些性能差而且不符合国家标准的液压产品，采用逐步淘汰的 措施。尽管我国液压工业已取得了很大的进步,但是与主机发展需求及和世界先进 水平相比，还存在不少差距，主要反映在：(1)产品品种少(约为美国的1/6,德国的1/5)；液压技术使用率较低(据统计资料表明，世界上先进国家液压工 业产值占机械工业产值的2%-3%,而我国仅占0.8%-0.9%)；水平低，质量不稳 定，早期故障率高，可靠性差。例如齿轮泵的工作压力，国内一般为14-20MPa,国外为21-28MPa；柱塞泵的寿命国产的

5、为5000小时，比国外低1/2,噪声比国 外高5-10dB(A);液压阀的寿命为国外的1/2；特别是机电一体化的元件和系统，国内尚未广泛应用=(2)专业化程度低，规模小，经济效益差。(3)科研开发力 1This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information量尚较薄弱，技术进步缓慢（例如国内各企业虽然政策规定可以提取销售额1%,用于企业的科研开发，但是很多企业无力支付，而各大著名跨国公司用于科技开 发的资金占其销售额的5%,甚至高达10%）。（4）本行业产品尚未打开国际市 场。液压产

6、品国际市场容量很大，但我国的出口刚刚起步，发展余地很大。总之，液压技术应用广泛，它作为工业自动化的一种重要基础件，已经与传 感技术、信息技术、微电子技术紧密结合，形成并发展成为包括传动、检测、在 线控制的综合自动化技术，其内涵较之传统的液压技术更加丰富而完整。21世 纪是一个高度自动化的社会随着科技的发展和人类的新需要，大型智能型行走机 器人将应运而生。液压技术作为能量传递或做功环节是其中必不可少的一部分，无论现在还是将来，液压技术在国民经济中都占有重要的一席之地，发挥着无法 替代的作用。我们只有奋起直追，才能缩小我国与先进国家在液压技术研究与应 用方面的差距。2.选题意义液压技术是机械设备中

7、发展速度最快的技术之一，特别是近年，与微电子、计算机技术相结合、使液压技术进入了一个新的发展阶段，目前已广泛应用在工 业各领域。铳床铢削液压系统设计是典型的机械液压设计类课题，涉及液压方面 的知识很广，设计要求也比较高，学生在设计过程中可以得到很好的锻炼，尤其 是思考能力、创新意识、实际动手能力。本次毕业设计旨在培养学生独立从事液 压传动设计的综合能力（如资料查阅及合理应用、工况的正确分析计算、设计参 数的正确选取、系统方案的论证及拟定、元件的选型、系统性能计算、非标液压 装置的结构设计、设计文件的编制等），同时熟悉液压仿真软件FluidSim和机械 制图软件CAD,以及液压实训设备。（-）毕

8、业设计任务拟设计一套立式板料折弯机液压系统，该液压系统需完成以下功能：快速下 降速加压（折弯）快速回程（上升）。最大折弯力凡=1。6凡；滑块重力 G=15000N,快速下降的速度ui=23mm/s慢速加压（折弯）的速度U2=12mm/s,快速上升的速度U3=53mm/s；快速下降行程U-lSOmm,慢速加压（折弯）的速度 L2=20mm/s,快速上升的行程L3=200mm/s；启动、制动时间At=0.25.滑块及折 弯机构重量的平衡要求用液压方式，以防自重下滑;滑块导轨摩擦力可忽略不计。This document is produced by trial version of Print2Fl

9、ash.Visit for more information（三）毕业设计内容1.明确工作循环绘制液压缸动作循环图。2.明确主机的具体性能要求，进行工况分析，即负载分析和运动分析。绘 制负载循环图、速度循环图，协调各个元件的动作时间和速度。3.确定液压系统的主要参数：压力和流量，确定液压缸的主要结构尺寸，编制液压缸的工况图。4.拟定液压系统原理图。确定系统的液压源、油路循环方式、调速、调压 及换向方式，绘制液压系统原理图。5.分析各工况下的进油和回油路线。6.编制电磁铁的动作顺序表。绘制电气控制原理图。7.液压元件选型。通过计算和查阅手册选择液压泵、电动机、液压缸、液 压控制阀、液压辅助元件、

10、工作介质。This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information二、运动和动力分析(-)执行元件的配置由于本折弯机要求立式布置，行程较小(仅200mm),且往复速度不同，故选用缸筒固定的立置单杆活塞缸(取缸的机械效率Tcm=0.91),作为液压执行 元件，驱动滑块及折弯机构对板料进行折弯加工。()动力分析和运动分析根据技术要求和已知参数对液压缸各工况外负载力进行计算,其计算结果见 表2-1。根据已知参数，各工况持续时间近似计算结果见表2-2。利用这些数据,并在负载和速度过渡段做粗略

11、的线性处理后便得到如图3-1所示的液压缸负载循 环图和速度循环图。表2-1液压缸外负载力工况计算公式外负载/N快速下降启动加速 G Aui Fn=X-g Ar176等速0慢速折弯初压Fel F maxX 5%50000终压Fe2=F max106快速回程启动_ _ G Au 2 _况+G=x-+Gg Az154051等速F=G15000制动_ _ G U2GFn=G x g&14595表2-2折弯机各工况持续时间工况计算式时间/s快速下行tl=Ll/ul=180/237.826慢速 初压t2=L2/U2=15/121.25折弯 终压t3=L2/U2=5/120.417快速回程t4=L3/u3=

12、200/533.774This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information三、液压缸参数确定()确定液压缸主要尺寸，编制液压缸工况图(1)确定液压缸的主要结构尺寸，预选液压缸的设计压力pi=23MPa,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1064=-=0.048w2=480c w2名皿 0.91x23x10s图3-2折弯机液压缸工况图图3-1折弯机液压缸的F-t图和v-t图液压缸内径=0.247(m)=247(

13、mm)(3-1)按GB/T2348-1993,将液压缸内径圆整为标准D=250mm=25c m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U3 _ D2 _ 53U1 D2-d2 一 23(3-2)故活塞杆直径 d=0.752D=0.752x250=188mm,取标准值 d=l 80mm=l8c m.从 而可算得液压缸无杆枪和有杆枪的实际有效面积为1=-D2=-x 252=490.625(c w2)(3-3)4 4 =.2-/)=5 x(252-182)=236.285(cw2)(3-4)This document is produced by trial version of Prin

14、t2Flash.Visit for more information(2)编制液压杆工况图1)液压缸在工作循环中各阶段的压力和流量计算见表3-3。表3-3液压缸工作循环中各阶段的压力和流量工作阶段计算公式负载F/N工作腔压力p/pa输入流量q/c m3s-1/Lmin1快速下行启动FPl=-Airjcm17639421128.4367恒速00-慢速加压初压p=F,q=ALv2 Alr/cm5xl041.12xl06588.7535.325终压106224x1()6588.75-036.325-0快速回程启动p-;a=AlV3A2r/cm154050.71X106-恒速150000.69xl06

15、1252.375.138自动145950.67xl06-2)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 Pi=piq i=3942xll28.43xl06=4.45w恒速时pi=Ob.慢速加压阶段.初压时 P2=p2q2=l.12xl06x588.75xl06=659.4W终压时，行程只有5mm,持续时间仅t3=0.417s,压力和流量变化情况较复 杂，故作如下处理：压力由1.12MPa增至22.4MPa,其变化规律可近似用一线性函数(t)表示，即p=1.12+22LJ2r=1.12+51.03r(3-5)0.417流量由588.75c m3/s减小为零，其变化规律可近似用一线性

16、函数g(f)表示,即 q=588.75x1-(3-6)上述两式中“为终压阶段持续时间，取值范围0-0.417S.从而得此阶段功率方程This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information(t p=7=588.75x(1.12+51.030 x1-(3-7)这是一个开口向下的抛物线方程。令写顷可求得极值点t=0.197,以及此处的最大功率值为q 97、1-0147而t=0.197s处的压力和流量可由式(3-1)和式(3-2)算得，即=3466.63甲=3.467跻.p=1.12+51

17、.03x0.197=11.(3-8)(0 197 1q=588.75xll-o7 l=310.61c w%=18.64L/min(3-9)c.快速回程阶段启动时 P4=月04=0 71x1()6 X1252.3X10=889甲=0.88以夜(3-10)恒速时 P5=p575=0.69x10s xl252.3xl0=864w=864A7T(3-11)制动时 P6=7?6q6=0.67 x10s xl252.3xl0-6=839.04w=0.839w(3-12)根据以上分析与计算数据可绘出液压缸的工况图，如图3-2所示(图中功 率抛物线顶点两侧近似当作直线段处理)。This document is

18、 produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information四四、拟定液拟定液压压系统系统原原理理图图(-)制定基本方案，拟定液压系统圈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，采用压力补偿变量泵供油。即在快速下降时，液压泵以全流量供油，当 转换成慢速加压折弯时，泵的流量减小在最后5mm内，使泵流量减到零。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，一停机时 换向阀处于中位，使液压泵卸荷。为防止压头在下降过程中由于自重而出现速度

19、 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，泵出口并联一个 压力表及其开关，以实现测压。综上拟定折弯机液压系统原理图如图5-1所示。图5-1折弯机液压系统原理图1-变量泵，2-溢流阀，3-压力表及开关，4-单项阀，5-三位四通单项换位阀,6-单向顺序阀，7-液压缸，8-过滤器This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more infor

20、mation五、液压元件选形(-)液压元件选形(1)液压泵及其驱动电动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.Pl=22.4MPa,此时缸的输出流量极少，且进油路 原件较少，故泵至缸间的进油路压力损失估计为AP=0.5Mpa,算得泵的最高Pp为Pp=22.4+0.5=22.9(pa)(5-1)所需的液压泵最大供油流量按液压缸的最大输入流量75.138L/min进行估 算。取泄漏系数K=l.l,则q p 2 少=1.1x75.138乙/min=82.65L/min(5-2)根据系统所需流量，拟选初选限压式变量液压泵的转速为n=1500r/mino暂取泵的容积效率佑

21、=0.90,根据(2-37)可算得泵的排量参考值为lOOOq v ug=-nrjv1000 x82.651500 x0.90=61.22ml/r(5-3)根据以上计算结果查阅产品样本，选用规格相近的63YCY14-1B斜盘式压 力补偿变量型向柱塞泵，其额定压力Pa=32MAP,排量V=63mL/r额定转速 n=1500r/min,容积几率v=0.92.其额定流量为%=亚=为切=63*1500*0.92=86.9499L/min符合系统对流量的要求。由工况图 3-9.最大功率出现在终压阶段：0.197s时，由此时的液压缸工作压力和流量可算 得时液压泵的最大理论功率p,=SS(5)=3.99 伽)

22、(5-4)oU取泵的总效率为p=0.85,则算得液压泵驱动功率为n 3 99Pp=rL=4.69KW(5-5)Tjp 0.85选用规格相近的Y132S 4型封闭式三相异步电动机电机，其额定功率 5.5kW,额定转速为1440r/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q f=”丫伊=1440 x 63x0.92=83.46乙/m min(5-6)This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information大于计算所需流量82.65L/min,满足使用要求。（2）其

23、他液压元件的选择根据所选择的液压泵规格及系统工作情况，容易 选择系统的其他液压元件，一并列入表5-2其他元件的具体选择及液压系统性能 计算此处从略。表5-2折弯机液压系统液压元件型号规格表序号元件名称额定压力/MPa额定流量/L tnin-1型号，规格1斜盘式轴向柱 塞泵3263mL/r排量63YCY14-1B2溢流阀35250DB103压力表开关40-AF6EP30/Y4004单向阀31.5120S15P5三位四通电液动换向阀281604WEH10G6单向顺序阀31.5150DZ107液压缸-自行设计8过滤器0.02压力损失100XU-100 x80JThis document is pro

24、duced by trial version of Print2Flash.Visit for more information六、FluidSim液压系统仿真与试验装配调试()基于FluidSim的液压系统仿真1.基于FluidSim的液压系统原理图设计图6-1板料折弯机液压系统原理图2.基于FluidSim的电气控制原理图设计料折弯机液压系统电气控制原理图如图6-2所示This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information3.基于FluidSim的液压系统仿真快速下降一速加压（

25、折弯）一快速回程（上升）工况仿真图如图6-3至6-5所示图6-3板料折弯机液压系统仿真This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information图6-4板料折弯机液压系统仿真图6-5板料折弯机液压系统仿真This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information(-)液压系统试验装配调试按照液压系统原理图和电气控制原理图，在液压实训室进行液压系统的装配调试，装配调试过程如图6-

26、6所示。图6-6装配调试过程图This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information七、毕业设计总结机床类加工机械对液压系统的要求是具有良好的调速性能、具有可靠的顺序 动作和行程控制性能、成本低、效率高。通过本设计实例，对加工机械液压系统 的设计方法和设计经验总结如下。(1)采用节流调速方式实现工作进给速度的调节，结构简单，成本低。为了 保证调速回路具有良好的调速刚度，节流元件可采用调速阀。(2)为保证顺序动作或行程控制的可靠性，可采用顺序阀、行程阀、行程开 关、压力继电器、时间继

27、电器等多种顺序控制和行程控制方式。(3)在不同工作阶段，例如工作进给和快速进给阶段，执行元件所需要流量的大 小差别较大时，可采用双泵供油方式，以提高系统效率，节约能源。This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information八八、参参考考文文献献1 李芝.液压传动M.北京：机械工业出版社.20022 王以伦哈尔滨.液压传动M.哈尔滨工程大学.20053 黄安贻董起顺.液压传动M.成都：西南交通大学出版社，20054 张利平.液压传动系统及设计M.北京：化学工业出版社工业装备与信息工程

28、出版中心,20055 周秋沙朱新才.液压与气动技术M.重庆：重庆大学出版社，20036 曹建东龚肖新.液压传动与气动技术M北京：北京大学出版社，20067 张利平.液压传动系统及设计M.北京：化学工业出版社工业装备与信息工程出版中心,2005This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information九九、致谢致谢经过紧张的毕业设计，我较圆满的完成了设计任务。从中得到了以前许多疑 惑的答案。本次设计培养了我们对设计工程的设计能力，学习和掌握课件的基本制作方 法和步骤，并给我们以后的工作打下坚实的基础，通过本次设计，我们把以前在 课本中学习到的理论知识在此次设计中加以综合运用设计资料，并懂得，这样才 不至于在设计中出现太多错误。在设计过程中也遇到一些问题，但经过老师的解答，很好的解决了问题，并 是我加深了对问题的认识。最后真诚的感谢指导老师的指导和帮助。由于我们对 所学知识不够彻底，而且时间较短，又缺乏经验，设计书中难免会存在疏漏和欠 缺之处，恳请老师批评指正，以便在以后的工作和学习中不犯类似的错误。This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information