机械毕业设计87折弯机液压动力系统设计

红河学院专科毕业论文 (设计 ) 1 折弯机液压动力系统设计 院 系： 工学院 自动化系 专 业： 机电一体化 年 级： 2005 级 学生姓名： 张浪（组长）方建玉 赵洪强 学 号： 导师及职称： 王锡云 （副教授） 2008年 6月 红河学院专科毕业论文 (设计 ) 2 Bending Machine hydraulic power system design Department: College of Engineering - mechanical engineering department Major: Mechatronics Grade: 2005 Students Name: Zhang Lang Fang Jian Yu Zhao Hong Qiang StudentNo.: Tutor: Associate Professor Wang Xi Yun Finished by June, 2008 红河学院专科毕业论文 (设计 ) 3 毕业论文（设计）原创性声明 本人所呈交的 毕业论文（设计） 是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知， 除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 毕业论文（设计）授权使用说明 本论文（设计）作者完全了解红河学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和 纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名： 指导教师签名： 日期： 日期： 毕业论文（设计） 红河学院专科毕业论文 (设计 ) 4 答辩委员会 (答辩小组 )成员名单 姓名 职称 单位 备注 红河学院专科毕业论文 (设计 ) 5 目 录 前言 第一章 任务 1 页 第二章 液压传动系统的设计 2 页 第一节、分析系统工况 . .2 页 第 二节、负载图的绘制 .2 页 第三节、液压缸主要参数的确定 .3 页 第三章 液压缸主要参数的确定 5 页 第一节、 液压回路的选择 .5 页 第 二节、 液压回路的综合 .7页 第四章 液压元件的选择 9 页 第一节、液压 泵 9 页 第二节、阀类元件及辅助元件 9 页 第三节、油管 10页 第四节、油箱 11页 第五章 液压系统的性能验算 . .12页 第一节、回路压力损失验算 .12 页 第二节、油液温升验算 12 页 第六章 板料折弯机性能特点 13 页 第七章 板料折弯机安全技术要求 JB10148 1999 .14 页 第八章 液压系统适用条件 .15 页 第九章 折弯机工作时的各种危险 16 页 第十章 总 结 17 页 参考文献 18页 致谢 19 页 折弯机液压动力系统设计 红河学院专科毕业论文 (设计 ) 6 摘 要： 这次，我们主要设计的是板料折弯机液压系统。设计液压系统的出发点可以是充分发挥其组成元件的工作性能，也可以是着重追求其工作状态的绝对可靠。前者着重效能，后者着重安全；实际设计工作则是两种出发点的不同程度地结合。液压系统是整机的重要组成部分，液压系统的设计和主机的设计是同时进行，互相协调的。但是要满足各项性能的要求，液压传动系统往往不是唯一的。 液压系统方案设计是整个设计工作中最主要的步骤，它根据主机的工作情况，主机对液压 系统的技术要求，液压系统的工作条件以及设计方案的经济性、合理性等因素进行全面、综合地设计，从而拟定一个各方面都比较合理、可实现的液压系统。 关键词： 液压动力系统 液压动力传动 液压系统的设计 液压动力传动系统性能 Abstract: This time, we design the sheet metal bending machine hydraulic system. Design of the hydraulic system is the starting point can give full play to its composition components of the work, it can also be a focus on the pursuit of their work status of the absolute reliability. The former focused on performance, which focused on security; actual design work is the starting point of two different combination.hydraulic system is an important part of the hydraulic system design and host of the design is at the same time, co-ordinated. But to meet the performance requirements, the hydraulic system often is not the only. Hydraulic system design is the work of the entire design of the most important steps in accordance with its host of the work, host of the technical requirements of the hydraulic system, hydraulic system design and the working conditions of the programme of economic and rational factors such as a comprehensive A comprehensive design, thus all parties to develop a more rational, the realization of the hydraulic system. Keywords: hydraulic power system hydraulic power transmission hydraulic system of hydraulic power transmission system performance 前言： 红河学院专科毕业论文 (设计 ) 7 液压传动技术是机械设备中发展速度最快的技术之一。特别是今年来与微电子、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。由于今年来微电子、计算机技术的发展，液压、气动元器件制造技术的进一步提高，使液压气动技术不仅在作为一种基本的传动形式上占有重要地位，而且以优良的静态、动态性能成为一中重要的控制手段。 液压传动技术最早发展是 19 世纪 末在西方发展起来的。我国从 50 年代后 期开始起步。目前，各国都非常重视液压技术的开发和应用。 液压传动系统的设计，除了满足主机在动作和性能方面规定的要求外，还必须符合体积小、重量轻、成本低、效率低、结构简单、工作可靠、使用和维护方便等一些公认的普遍设计原则。 本 液压系统设计的基本内容和一般流程如下： （ 1）液压系统设计要求； （ 2）系统工况，确定主要参数； （ 3）压系统草图； （ 4）统的计算和选择液压元件； （ 5）压系统的技术性能； （ 6）置的结构设计，绘制液压系统工作图，绘制技术文件。 第一章 任务 根据所学知识，设计一台液压板料折弯机系统。要求完成的红河学院专科毕业论文 (设计 ) 8 动作循环为：快进 工进 快退 停止，且动作平稳。 已知：最大推力为 15KN，快进快退速度为 3m/min,工作进给速度为 1.5m/min,快进行程为 0.1m,工进行程为 0.15m.机床工作部件总重量 G=9810N,往复运动的加速和减速时间不希望超过 0.2s，动力滑台采用平导轨，其静摩擦系数为 f1=0.2,动摩擦为 f2=0.1，液压系统中的执行元件使用液压缸。 WC67Y 系列液压板料折弯机 第二章、液压传动系统的设计 2.1 分析系统工况 红河学院专科毕业论文 (设计 ) 9 NtvgGF m 2502.0/60/38.9/9810/ 惯性负载：NNF fs 1 9 6 29 8 1 02.0 ：阻力负载，静摩擦阻力NF fd 9 8 19 8 1 01.0 动摩擦阻力。作阶段的负载如表所示工，由此得出液压缸在各液压缸的机械效率取 9.0m液压缸在各阶段的负载值 工况 负载组成 负载值F/N NF m /1推力 启动 fsFF 1962 2180 加速 mfs FFF 1564 1738 快进 fdFF 250 278 工进 tfd FFF 15981 17757 快退 fdFF 981 1090 2.2 负载图的绘制 负载图按上面的数值绘制，如图所示。速度图按已知数值。 等绘制。如图所示。和工进速度快进行程22132131250.150,100m i n ,/3VmmLLLmmLmmLmVV红河学院专科毕业论文 (设计 ) 10 2.3 液压缸主要参数的确定 由上面两个表可知，组合机床液压系统在最大负载约为 18000N 时宜取aMPp 21 鉴于动力滑台要求快进，快退速度相等，这里的液压缸可选用单杆式的，并在快进时作差动连接。这种情况下液压缸无杆腔工作面积 1A 取为有干腔工作面积 2A 的两倍，即活塞杆直径 d 与缸筒直径 D 成 d=0.707D 的关系。在加工时，液压缸回油路上必须具有背压 2p ，取 aMPp 8.02 。快进时液压缸虽作差动连接，但由于油管中有压降 P 存在，有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时可取 aMPP 3.0 。快退时回油腔中是有被压的，这时 2P亦可按aMP25.0估算。由工进时的推力计算液压缸面积： NF/21801738 109017757278218050 100 150 200 250红河学院专科毕业论文 (设计 ) 11 表 2-3 第三章、液压系统图的拟定 工况 负载F/N 回油腔压力 P2/MPa 进油腔压力P1/MPa 输入流量 Q/（ L/min） 输入功率 P/ kW 计算式 快进（差动） 启动 2180 p2=0 0.217 - - 111212121)(/qpPvAAqAAPAFP ）（）（回速 1738 P2= P-2P 0.495 - - 恒速 278 0.332 17.59 0.195 工进 17757 0.4 2.027 0.25 0.017 qpPvAqAApFP1211221 / ）（快退 启动 2180 P2=0 0.243 - - qpPvAqAApFP1222121 / ）（加速 1738 0.25 0.725 - - 恒速 278 0.652 15.67 0.34 红河学院专科毕业论文 (设计 ) 12 3.1 液压回路的选择 首先选择调速回路。由上图中的一些曲线得知，这台板料折弯机液压系统的功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，可采用进口节流的调速形式。为了解决进口节流调速回路在的滑台突然前冲现象，回油路上要设置背压阀。 由于液压系统选用了节流调速的方式，系统中油液的循环必然是开式的。从工况图中可以清楚地看到，在这个液压系统的工作循环内，液压缸交替的要求油源提供低压大流量和高压小流量的油液。最大流量与最小流量之比约为 70， 快进快退所需 的时间 t1 和工进所需的时间 t2 分别为。 = 0.1/1.5 60=4s 因此从提高系统效率、节省能量的角度上来看，采用单个定量泵作为油源显然不合适的，宜选用国内比较成熟的产品 双联式定量叶片泵作为油源，如图所示 svlvlt4603/15.0603/1.0/ 22111 ）（）（红河学院专科毕业论文 (设计 ) 13 表 3-1 其次是选择快速运动和换向回路，系统中选择节流调速回路后，不管采用什么油源都必须有单独的油路直接通向液压缸两腔，以实现快速运动。在本系统中，单杆液压缸做差动连接，所以它的快退快进换向回路应采用上图所示的形式。 行程阀用 来控制速度的换接，以减少液压冲击，如上图所示。当滑台由工进转为快退时，回路中通过的流量很大 进油路中通过 15.7L/min，回油路中通 aMPp/1min/ LqkWP/q59.17P 19.0p 332.0027.2017.025.0652.034.067.15mml/243.0725.00217.0组合机床液压缸工况图红河学院专科毕业论文 (设计 ) 14 过 15.7（ 28.26/15.7） =28.26L/min。为了保证换向平稳起见，可采用电液换向阀式连接回路，如上图所示。 由于这一回路要实现液压缸的差动连接，换向阀必须是五通的。 最后在考虑压力控制回路。系统的调压问题已在油源中解决。卸荷问题如采用中位机能为 H型的三位换向阀来实现，就必须再设置专用的元件或油路。 3.2 液压回路的综合 3.2.1为了解决 滑台工进时图中进油路，回油路相互接通，无法建立压力的问题，必须在液压换向回路串接一个单向阀 a，将工进时的进油路，回油路隔断。 3.2.2为了解决滑台快速前进时回油路接通油箱，无法实现液压缸差动连接的问题，必须在回油路上串接一个液控顺序阀 b，以阻止油液在快进阶段返回油箱。 3.2.3为了解决机床停止工作时系统中的油液返回油箱，导致空气进入系统， 影响滑台运动平稳性的问题，另外考虑到电液换向阀的启动问题，必须在电液换向阀的出口处增设一个单向阀 c。 3.2.4为了便于系统自动发出快速退回信号起见，在调速阀输出段 需增设一个压力继电器 d. 3.2.5如果将顺序阀 b和背压阀的位置对调一下，就可以将顺序阀 的油源处的卸荷阀合并。 经过这样一番修改，整理后的液压系统便如图所示。 红河学院专科毕业论文 (设计 ) 15 液压图3-2 第四章、液压元件的选择 4.1 液压泵 4.1.1 液压缸在整个工作循环中的 最大工作压力为 2.027MPa，如取进油路上的压力损失为 0.4MPa, 4.1.2 压力继力电器调整压力高出系统最大工作压力之值为 0.25MPa,则小流量泵的最大工作压力应为： PP1=(2.027+0.4+0.25)MPa=4.677MPa。 4.1.3 大流量泵是在快速运动时才向液压缸输油的 ,由上图可知 ,快退时液压缸中的工作压力比快进时大 ,如取进油路上的压力损失为 0.25MP,则大流量泵的最高红河学院专科毕业论文 (设计 ) 16 工作压力为 Pp1=(0.6525+.025)=0.9025MPa。两个液压泵应向液压缸提供的最大流量为 17.59L/min.若回路中的泄漏按液压缸输入流量的 10%估计 ,则两个泵的总流量应为 qp=1.1 17.59=19.35L/min.由于溢流阀的最小稳定溢流量为 3L/min,所以小流量泵的流量规格最少应为 1.75L/min .根据以上压力和流量的数值查阅产品目录，最后确定选取 PV2R12 型双联叶片泵 . 由于液压缸在快退时输入功率最大 ,这相当于液压泵输出压力 0.91MPa 流量 20L/min 时的情况 .如取双联叶片泵的总效率为 28.0p ,则则 液液 压压 泵泵 驱驱动动 电电 机机 需需 的的 功功 率率 为为 ； KWVpp ppp 15.21028.0/1030/209025.0/ 33 ）（根据此数值查阅电机产品目录 ,最后选定 JO2-32-6 型电动机 ,其额定功率： 2.2KW。 4.2 阀类元件及辅助元件 根据液压系统的工作压力和通过各个阀类元件和辅助元件的实际流量，可选出这些元件的型号规格元件型号及规格如下表： 序号 元件名称 估计通过流量 (L/min) 型号 规格 生产厂家 1 双联叶片泵 PV2R12 14MPa.36 和6L/min 阜新液压件厂 2 双联叶片泵 75 35DY3Y-E10B 16MPa.10 通径 高行液压件厂 3 行程阀 84 AXQF-E10B 4 调速阀 1 5 单向阀 75 6 单向阀 44 AF3-En10B 7 液控顺序阀 35 XF3-E10B 8 背压阀 1 YF3-E10B 红河学院专科毕业论文 (设计 ) 17 9 溢流阀 35 AF3-E10B 10 单向阀 35 AF3-En10B 11 过滤器 40 YYL-105-10 21MPa.90L/min 新乡 116 厂 12 压力表开关 KF3-E3B 16MPa.3 测点 13 单向阀 75 AF3-Ea20B 16MPa.20 通径 高行液压件厂 14 压力继电器 PF-B8C 14MPa.8 通径 榆次液压件厂 表表 4-2 4.3 油管 4.3.1 各元件间连接管道的规格按元件接口处尺寸决定 ,液压缸进和出油管则按输入和排出的最大流量计算。液压泵具体选定之后液压缸在各个阶段的进和出流量已与原定数值不同。 4.3.2 根据数值，当油液在压力管中流速取 3mmin 时，算得液压缸无杆腔和有干腔相连的油管内径为： 这两根油管都按 JB=827 至 66 选用内径 20mm,外径 28mm 的无缝钢管 。 4.4 油箱 估算油箱容积 ,当取 K 为 6 时 ,求得容积为 V=6 40L=240L,按 GB2876 至 81规定 ,取最靠近的标准植 V=250L。 液压缸的进、出油量 快进 工进 快退 mmmmdmmmmd6.860103102126.12601031021.422362361红河学院专科毕业论文 (设计 ) 18 输入流量(Lmin) 21.42)7.155.47/()26.285.47()/()( 2111 AAqAq pq1=0.25 211 pqq 排出流量 (Lmin) 45.2326.28/)21.427.15(/)( 1122 AqAq 14.026.28/)25.07.15()( 1122 AqAq8.377.15/)2126.28(/)( 2112 AqAq运动速度 (Lmin) 44.337.1526.28/1021/ 211 AAqV p 089.026.28/)1025.0(/ 112 AqV38.137.15/)1021(/ 213 AqV 表 4-4 第五章、液压系统的性能验算 5.1 回路压力损失验算 由于系统的具体管路布置尚未确定 ,整个回路的压力损失无法估算 ,仅止阀类元件对压力损失所造成的影响可以看的出来 ,供调系统中一些压力值时参考 ,这里估算从略。 5.2 油液温升验算 工进在整个工作循环中所占的时间比例达 96%,所以系统发热和油液温升可用工进时的 情况 来计算。 工进时液压缸的有效功率为 红河学院专科毕业论文 (设计 ) 19 kwFqpP ue015.0)6010/(053.015981 322这时大流量通过顺序 7卸荷 ,小流量泵在高压下供油 ,所以两个泵的 总输出功率为： KWqpqpp pppppt48.110375.0/1060/610978.41060/3663/36103.0/)(3363262211由此得液压系统的发热量为：KWpPQ etH 33.115.048.1 由公式求出油液温升近似值 ,当通风良发时 ,取 k=8 10-3,则油液温升为CAkQt H 018/ 温升没有超出允许范围 ,液压 系统中不需置冷却器。 第六章、性 能 特 点 1.全钢焊接结构，振 动消除应力，机器强度高、刚性好。 2.液压上传动，平稳可靠。 3.机械挡块，扭轴同步，精度高。 4.后挡料距离、上滑块行程电动调节，手动微调，数字显示。 5.上模配有挠度补偿， 250 吨以上采用下挠度补偿机构。 6.机液滑阀系统 7.高档、高效、精确的机液滑阀系统，使该系统同步精确度高 8.集成式液压系统 红河学院专科毕业论文 (设计 ) 20 9.采用集成式液压系统和世界上著名公司的液压件和密封件，使液压管道减少到最低程序，从而保证了机床运行中高度的可靠性的安全性 10.后挡料挡块 11.后挡料衡梁上装有可调的挡块。 12.后挡料 13.后 挡料定位采用手动机械显示或机动电子显示，也可采用数控系统来控制 X 轴的位置 14.模具 15.折弯机的模具选择优质材料进行加工，经过热处理后，具有良好的耐磨性。根据客房的特别要求，可提供特定模具 (选择配置 ) 第七章、板料折弯机的安全技术要求JB10148 1999 7.1 范围：本标准适用于在规定使用寿命期限内的板料折弯机 (以下简称机器 ) 7.2 引用标准：下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各 方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB 2893 1982 安全色 GB 2894 1996 安全标志 红河学院专科毕业论文 (设计 ) 21 GB T 3766 1983 液压系统 通用技术条件 GB 5083 1999 生产设备安全卫生设计总则 GB T 5226 1 1996 工业机械电气设备 第一部分：通用技术条件 GB T 6576 1986 机床润滑系统 GB T 7932 1987 气动系统 通用技术条件 GB T 14775 1993 操纵器 一般人类工效学要求 GB T 14776 1993 人类工效学 工作岗位尺 寸 设计原则及其数值 GB T 15706 1 1995 机械安全 基本概念与设计通则 第 1 部分：基本术语、方法学 GB T 15706 2 1995 机械安全 基本概念与设计通则 第 2 部分：技术原则与规范 GB T 16251 1996 工作系统设计的人类工效学原则 GB 16754 1997 机械安全 急停 设计原则 GB T 16855 1 1997 机械安全 控制系统有关安全部件 第 1 部分：设计通则 GB T 16856 1997 机械安全 风险评价的原则 GB l7120 1997 锻压机械 安全 技术条件 JB T 1829 1997 锻压机械 通用技术条件 JB T 3623 1984 锻压机械 噪声测量方法 JB T 9954 1999 锻压机械液压系统清洁度 JB / T9976 1999 板料折弯机、折边机噪声限值 第八章、该液压系统适用条件 一般而言 200T 以下的选用 WC67Y 系列以上的用 WD67Y 系列 8.1 确定折弯机的吨位及最大折弯长度。 8.2根据国家标准折弯机形式与参数查出 最大开启高度 滑块行程调节量 喉口深度 工作速度。 8.3 确定油缸直径（直接关系到公称压力是否能达到 要求），按系统压力24.5MPa 计算就可以了，油缸的行程是根据你查出来的 最大开启高度 而定。在根据工作速度可以确定油泵及电机的大小。 红河学院专科毕业论文 (设计 ) 22 8.4 确定滑块及工作台立板厚度：根据板料挠度变形公式计算，最大变形量都控制在 15丝左右 墙板厚度取滑块厚度即可 .工作台面宽度取 2倍下模宽度 . 8.5 液压部分设计 要按照有以下动作来设计 快下 慢下 保压 卸荷 回程。 第九章、折弯机工作时的各种危险 9.1 电气危险： 9.1.1 直接接触裸露带电零件或在故障条件下变为带电的零件。尤其是绝 缘失效而导致的带电零件，可能造成的电击、火灾、烧伤等危险。 9.1.2 电路过载等产生的火灾、灼伤等危险。 9.2 热危险：因接触有关产生热的部件 (如制动器、离合器、液压系统等 )而引起的灼伤和烫伤。 红河学院专科毕业论文 (设计 ) 23 9.3 噪声与振动危险：（ 1）机器由于噪声过大，引起操作人员听力损失、耳鸣、疲劳、精神压抑和干扰听觉信号等危险。（ 2）在工作时由于机械振动而可能导致操作人员长期工作后产生生理失调的危险。 9.4 材料和物质产生的危险：折弯工件时工件翘起产生冲击、刺伤或扎伤危险。 9.5 由于能源失效、零件损坏或其他功能故障产生的危 险 9.5.1 电气系统功能丧失而可能导致机器产生误动作。 9.5.2 控制元件失灵导致误操作引起的危险。 9.5.3 机器中的电气、数控系统抗电磁干扰性能差，致使机器不能正常运行而可能产生的危险。 9.5.4 机器重心的偏移产生的不稳定，在装配、运输过程中由于机器重心的偏移、稳定性差等原因造成意外倾翻、移动等危险。 9.6 机器工作过程中其工作模具间可能产生的挤压、剪切、冲击等危险。 9.7 机器上的零部件 (如滑块 )，有可能在重力影响下自行运动或控制失灵发生意外运动而可能造成的挤压、剪切危险。 9.8 机器工作过程中其 运动部件 (如各种机动挡料、调节装置，链传动、带传动装置 )，对人身可能造成挤压、缠绕、引入或卷入、冲击等危险。 9.9 机器零部件 (如模具、机身 )由于形状因素等，其锐边、尖角可能对 人身造成的刺伤或扎伤危险。 9.10 机器零部件 (如飞轮、模具 )在使用过程中，由于松动、脱落或折断、碎裂、甩出等可能造成的冲击、抛射危险。 9.11 高压流体可能造成的喷射危险 9.12 液压或气动系统的最大工作压力超过系统的额定安全工作压力造成的危险。 9.13 液压或气动系统泄漏可能造成的喷射危险。 9.14 在机器上进行装配、维修或保养 时。可能造成的人员跌落危险。维修人员操作空间窄小或操作不便可能遭受的碰撞、夹挤等危险。 鉴于以上危险我们必需制