板料折弯机毕业设计.docx
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1、学生课程设计说明书题 目 : 学生姓名: 学 号 : 所在院系: 专 业 :班 级 : 指导教师:板料折弯机液压系统设计电气学院机电一体化技术机电 0918昆明冶金高等专科学校电气学院毕业设计(论文)任务书专 业 : 机 电 一 体 化 班 级 : 学 生 姓 名 : 学号:毕业设计(论文)题目:板料折弯机液压系统设计题目:板料折弯机液压系统设计设计一台板料折弯机液压系统。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)、快速返回。给定的条件为:折弯力 ;1106N 滑块重量 1.5104N ;快速空载下降行程 180mm速度( v )23 mm / s ;1工作下压(折
2、弯)行程 20mm速度( v )12 mm / s ;2快速回程行程 200mm速度( v )53 mm / s3液压缸采用V 型密封圈,其机械效率ncm= 0.91 ,启动、制动、增速、减速时间均为 0.2s。要求拟定液压系统原理图,计算选择液压元件并对系统性能进行验算。(注:折板时压头上的工作负载可分为两个阶段。第一阶段负载力缓慢增加,达到最大折弯力的 5%左右,其行程为 15mm。第二阶段负载力急剧上升到最大折弯力,其上升规律近似于线性。)毕业设计(论文)主要内容:1 、板料折弯机的液压系统工作参数要求2、液压系统工况分析3、初步拟定液压系统原理图4、初步确定液压系统参数5、液压元件的计
3、算和选择6、液压系统性能验算7、绘制液压系统原理系统图、部件装配图、零件图,编写技术文件件。毕业设计(论文)预期目标:通过毕业设计,了解掌握现代液压设备的工作现状及发展趋势, 掌握简单设备液压系统的设计计算过程;使学生能够运用所学的知 识,解决生产及工作中实际问题,巩固、加深及灵活运用所学的专业知识并掌握机械设计的基本步骤和主要内容。毕业设计(论文)指导教师: 系主任(教研室主任):2012 年 1 月 4 日毕 业 设 计 开 题 报 告1. 本课题的研究意义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
4、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
5、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。2. 本课题的基本内容1 、板料折弯机的液压系统工作参数要求2、液压系统工况分析3、初步拟定液压系统原理图4、初步确定液压系统参数5、液压元件的计算和选择6、液压系统性能验算7、绘制液压系统原理系统图、部件装配图、零件图,编写技术文件件。3. 本课题的重点和难点及预期目标重点:初步拟定液压系统原理图及调速回路。目标:通过毕业设计,了解掌握现代液压设备的工作现状及发展趋势,掌握简单设备液压系统的设计计算过程;使学生能够运用所学的
6、知识,解决生产及工作中实际问题,巩固、加深及灵活运用所学的专业知识并掌握机械设计的基本步骤和主要内容。4. 设计提纲、进度计划1 明确设计要求,完成开题报告2 分析系统工况,确定主要参数3 拟定液压系统图4 选择液压元件5 液压系统的性能计算6 相关图纸的绘制7 完成毕业设计论文8 答辩指导教师意见:指导教师:所在专业审查意见:专业负责人:院部审查意见:院部负责人:目录摘要1 任务分析11.1 技术要求11.2 任务分析12 方案的确定22.1 运动情况分析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 液压缸主要参数的确定46 统
7、液压图的拟定67 压元件的选择87.1 液压泵的选择87.2 阀类元件及辅助元件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117.10 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138.1 压力损失和调定压力的确定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
8、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159 参考文献17致谢181 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1106 N1.5 104 N180mm速度( v )123 mm / s工作下压(折弯)行程20mm速度( v )212 mm / s快速回程行程200mm速度( v )53 mm / s31.2 任务分析根据滑块重量为1.5104,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
9、摩擦力可以忽略不计。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(180mm),故可选单杆液压缸作执行器,且液压缸的机械效率h cm = 0.91 。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
10、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
11、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。2 方案的确定2.1 运动情况分析由折弯机的工作情况来看,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须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,是通过改变回路中流量控制元件通流面积的大小来控制流入执行元件或自执行元件流出的流量来调节其速度。变压式节流调速的工作压力随负载而变,节流阀调节排回油箱的流量,从而对流入液压缸的的流量进行控制。
12、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,活塞会停止运动,低速时泵承载能力很差,变载下的运动平稳性都比较差,可使用比例阀、伺服阀等来调节其性能,但装置复杂、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 容积调速回路容积调速回路的工作原理是通过改变回路中变量泵或马达的排量来改变执 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
13、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,其速度刚性和承载能力都比较好,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 106N,故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=1106N;板料折弯机的滑块重量 G=1.5104N;快速空载下降速度 v1= 23mm / s =0.023m/s,工作下3压速度 v = 12mm / s = 0.012mm / s ,快速回程速度v = 53mm / s
14、 = 0.053m / s ,板2料折弯机快速空载下降行程L1= 175mm =0.175m,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=200mm=0.2m ; 启动制动时间Dt = 0.2s ,液压系统执行元件选为液压缸。液压缸采用 V 型密封圈,其机械效率h= 0.91 。由式Fcmm= m DvDt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Fm下= m Dv = G Dv = 2.3104 0.2 = 176 NDtgDt9.80.2再求得阻力负载静摩擦阻力Fsf动摩擦阻力Ffd= 0.21.5104
15、= 3000N= 0.11.5104 = 1500N表一 液压缸在各工作阶段的负载值(单位:N)推力 F /h工况负载组成负载值FcmF = F起动sf3000F = F + F3297加速fdmF = F快进fdF = F + F工进fdF = F快退fd16761500100150015001842164811005491648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 = 23mm / s , v12L = 205mm3= 12mm / s , v3= 53mm / s , L1= 180mm ,
16、 L2= 20mm , 快速回程图一 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 液压缸主要参数的确定由表 11-2 和表 11-3 可知,板料折弯机液压系统在最大负载约为 110KN 时工作压力 P = 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1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,取液压缸的机械效率 =0.91。cmFA =max1hp1100549=0.060m20.91 20 106cm14 Ap 14 0.060p液压缸内径:D = 0.277m = 277mm参考1,按 GB/T2348-80,取标准值 D=280mm=28cm
17、 根据快速下降与快速上升进的速度比确定活塞杆直径 d:V252d:快上 =D= 2.30 d = 184.6mm = 18.46cmVD2 - d 223快下取标准值 d=180mm=18cm则:无杆腔实际有效面积 A14= p D2 =4pp 282 = 615.44cm24p有杆腔实际有效面积 A2=(D2 - d2 ) =4(282 -182)= 361.1cm24液压缸在工作循环中各阶段的压力和流量计算见表 5.1。工作阶段计算公式负载 F/N快速下降启动等速P =mF176工作腔压力输入流量p/Pa/ L / min178682.81; q = v AAh11 11 cm00-工作下
18、压(折弯)43.2 0P =2FAh1 cm; q = v A22 120.16 1061100549快速启动3297_P =3FA h; q = v A33 20.11060.056106101.5_0.0501106表 5.1 各阶段的压力和流量回程等速2 cm1842制动1648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快 速下降p = p q = 1786 (82.8 10-3 / 60) = 2.465W11 1恒速p = 01工 作下压( 折弯)p = p q = 20.16 106 (43.2 10-3 / 60)= 14515.2w =
19、14.52kw22 2启动p = p q = 0.1106 (114.8 10-3 / 60)= 191w = 0.191kw33 3快 速恒速回程p = p q = 0.056 106 (114.8 10-3 / 60) = 107w = 0.107kw44 4制动p = p q = 0.0501106 (114.8 10-3 / 60) = 96w = 0.096kw55 5根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,固采用容积调速方式;(1) 为满足速度的有极变化,采用压力补偿变量液压泵供油,即在快
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