板料折弯机压系统设计说明书

1、学院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 ： 所在院 （系）： 机电工程学院专 业 ：机械设计制造及自动化班级 ：指 导 教 师：板料折弯机液压系统设计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

2、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，液压传动课程设计目

3、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 2211 变压式节流调速回路 2212 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 系统液压图的拟定 67 液压元件的选择 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

4、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 1718致谢1 任务分析1.1 技术要求其工作循设计制造一台立式板料折弯机， 环为：快速下降、慢速加压（折弯）该机压头的上下运动用液压传动，、快速退回。给定条件为：折弯力1.9106 N滑块重量2.31

5、04N快速空载下降行程210mm速度（v1)23mm/ s慢速下压（折弯）行程30mm速度（v2)12mm/s快速回程行程240mm速度（v3)52mm/s1.2 任务分析根据滑块重量为 2.3 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忽略不计。设计液压缸的启动、制动时间为Vt 0.2s。折弯机滑块上下为直线往复运动，且行程较小（ 240mm）, 故可选单 杆液压缸作执行器 , 且液压缸的机械效率 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

6、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

7、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， 滑快要产生下滑运动。 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。

8、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。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

9、、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行元 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，其速度刚性和承载能力都比好， 调速范围也比较宽， 工作效率更高，

10、 而发热却是最小的。考虑到最大折弯力为 1.9 106 N ，数值比较大，故选用泵缸 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：快速下降工作下压（折快速回程停止。主要性能参数与性能要求如下：折弯力 F=1.9 106 N；板料折弯机的滑块重量 G=2.3 104 N；快速空载下降速度 v1 23mm / s =0.023m/s ，工作 下压速度12mm/s=0.012m/s，快速回程速度v3 52mm/ s =0.052m/s，板料折弯机快速空载下降行程 L1 210mm =0.21m，板料折弯机工作下压行程 L2 30mm =0.03m，板料折弯机快速回程：

11、H=240mm=0.24；m启动制动时间 t 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 cm 0.91 。由式Fm式中m 工作部件总质量v 快进或快退速度t 运动的加速、减速时间求得惯性负载Fm下Gvgt2.3 104 0.023 270N9.8 0.2再求得阻力负载静摩擦阻力Fsf 0.2 2.3 104 4600N动摩擦阻力Ffd 0.1 2.3 104 2300N表一 液压缸在各 亲，由于某些原因，没有上传完整的毕业设计（完整的应包括毕业设计:2215891151 ，数万篇现成设计及另说明书、相关图纸 CAD/PROE 、中英文文献及翻译等） ，此文

12、档也稍微删除了一部分内容 （目 录及某些关键内容）如需要的朋友，请联系我的叩扣 有的高端团队绝对可满足您的需要此处删除 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 约 5000 字 ,需完整说明书联系 Q2215891151 。开关来切换换向阀的开与关以实行自动控制；#（ 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 继电器控制最大压力， 当压力达到调定压力时， 压力继电器发出电信号， 控制电 磁阀实现保压；综上的折弯机液压系统原理如下图：图 6.1 折弯机液压系统原理1- 变量泵 2- 溢流阀 3-

13、 压力表及其开关 4- 单向阀 5- 三位四通电液换向阀 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77 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出现在加压压制阶段 时 P1 27.88MPa ，此时液压缸的输入流量极小，且进油路元件较少故泵到液压 缸的进油压力 损失估 计取为 P 0.5MPa 。所以 泵的最 高工作 压力 Pp 0.5 27.88 28.38MPa 。液压泵的最大供油量 qp 按液压缸最大输入流量( 106.3L/min )计算，取泄 漏系数 K=1.1,则qp

14、1.1 106.3 116.93L / min 。根据 以上 计算 结果查阅机械设 计手册表 23.5-40 ，选 用规 格为 160*CY14-1B 的压力补偿变量型轴向柱塞泵，其额定压力P=32MP，a 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 30.17+0.5=30.67MPa，流量为 1.1 55.44 60.98L / min , 取泵的总效率0.85，则液压泵的驱动电机所要的功率为 P pp qp 30.67 60.98 36.67KW ，60 60 0.85根据此数据按 JB

15、/T9619-1999 ，选取 Y225M-6 型电动机，其额定功率P 37KW ，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 qt n V 980r /min 160mL / r 156.8L /min ，大于计算所需的流 量 116.93L/min ，满足使用要求。7.2 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，结果见表 7.1 。表 7.1 液压元件的型号及规格序 号元件名称额定压 力/Pa额定流量 ml/r型号及规格说明1变量泵3216032*GY14-1B额定转速

16、 1000r/min 驱动电机功率为 37KW2溢流阀调压0.532160YF3-*-20B-C通径 20mm3行程阀-YF3-*-20B-C4三位四通换向阀28160WEH10G通径 10mm5单项顺序阀最大工 作压力 32MPa160HCT06L1qmax 160L / min ( 单向行程调速阀 )6节流阀-FBG-3-125-107单向阀开启0.15MPa最大 200S20A220通径 20mm8压力继电器25HED209调速阀2FRM10-217.3 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、排出的最大流量计算， 由于液压泵具体选定之后液压缸在各

17、个阶段的进出流 量已与已定数值不同，所以重新计算如表 5.2 ，表中数值说明液压缸压制、快退 速度 v2, v3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/minq1 (A1 qp)/(A1 A2)=706.5 60.98113.4706.5 326.56q1 55.44q1 qp 116.93排出 流量 L/minq2 (A2 q1)/ A1326.56 113.452.4706.5q2 (A2 q1)/ A1326.56 55.4425.6706.5q2 (A1 q1)/A2706.5 116.93253326.56运动 速度 m/minv1

18、 qp /(A1 A2)60.98 10 3v2 q1 / A155.44 10 30.78706.5v3 q1/ A2 116.93 10 3 / 326.56 10 43.584 1.6(706.5 326.56) 10 4表 7.2 液压缸在各个阶段的进出流量9由表中数值可知，当油液在压力管中速度取 5m/s 时，按教材 P177 式(7-9)液压缸进油路油管内径 d进113.4 105 600.022m 22mm；液压缸回油路管内径 d回 2116.93 10 35 6026mm；这两根油管选用参照液压系统设计简明手册34mm，内径25mm ，回油路管的外径P111，进油管的外径 42

19、mm ，内径32mm。7.4 油箱的容积计算容量V (单位为 L) 计算按教材式 (7-8) : VqP ，由于液压机是高压系统，11。所以油箱的容量 V qP 11 60.98 670.78L ， 按 JB/T7938-1999 规定容积取标准值 V 1000L .7.5 油箱的长宽高确定670.8 0.8 838L因为油箱的宽、高、长的比例范围是 1：1：11：2： 3，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,770M。M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

20、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 0.6L 。因为推杆总行程为 240mm，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22v缸 A1L 706.5 10 2 360 10 2 25.4L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 25.4 0.6 774L则油箱中油液的高度为： H1 774 1000/(160 110) 44cm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。此分离式

21、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。高为：长为： l l1 2t (1100 2 4)mm 1108mm宽为： w w1 2t (1600 2 4)mm 1608mmh (h1 200 4 4)mm (770 4 200 4)mm 978mm故可知，油箱的总长总宽总高为：7.6 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： 17.7 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 23.9 66 得其连接尺寸如下表：公称 压力 MPa管子 内径d0 mmD

22、0Lmin卡套式管接头 d0公称尺寸极限偏差G(25)2218.5250.1053822表 7.3单位： mm7.8 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 ：q过滤器q泵入2.5 (106.3 2.5)L / min265.75L / min查中国机械设计大典 表 42.7 7 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 L/ min过滤精度 mCXL-250 100502501007.9 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 42.7 178 选取外六角螺塞作为堵

23、塞，详细尺寸见下表：表 7.5dd1DeSLhbb1RC重量 Kg基本尺 寸极限偏 差M12 1.2510.222151300.244123311.00.0327.10 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： q过滤器 2 qp 2 106.3L / min 212.6L / min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/minH1 mmH2 mmD1 mmD2 mmD3 mm四只 螺钉 均布 mm

24、空气 进滤 精度 mmmEF2-50323226527015458668296M6 140.105125注：油过滤精度可以根据用户的要求是可调的7.11 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。118 液压系统性能的运算8.1 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 55.44L/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313v1qpA1113.4 10 3706.5 10 41.6m / min0.03m/ s ，

25、 此 时 油 液 在 进 油 管 的 速 度qpA113.4 100.25 252 10 6 603.85m/ s8.1.1 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 20 度 时 1.0 10 4m2/ s， 所 以 有Re vd/ 3.85 25 10 3 /1.0 10 4 962.5 2320 ，油液在管中的流动状态为层流，则阻力损失系数75/Re 0.08 ，若取进油和回油的管路长均为 2m，油液的密度为890Kg /m3 ， 则 进 油 路 上 的 沿 程 压 力 损 失 为p1l/d/2 v2 0.08 2 3 890 3.852

26、4.23 104 Pa25 10 3 28.1.2 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 qr和 qr ，则当通过阀的流量为 q 时的阀的压力损失 qr ，由pr (qqr )2算得 p113.40.5 ()2 0.35MPa 小于原估算值 0.5MPa,所以160是安全的同理快进时回油路上的流量 q2q1A2 113.4 326.56 52.4L / min 则回油管A1706.5路中的速度 v5

27、2.4 1060 0.25322 10 61.09m/ s ；由此可以计算出vd /1.0 1075750.215Re348.8,所以l/dRe10 34348.8p2/2 v22452320,路上的8920 1.092上面0.215 32 10 4的计算所得求出所以为层流）沿程压力损失为50.71 105 Pa。总的压力损失17A21p p 0.0423 326.56 0.071 0.075MPa1 A12 706.5这与估算值有差异，应该计算出结果来确定系统中的压力阀的调定值。8.1.3 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

28、求，因此卸荷阀的调定值应大于快进时的供油压力pp AF1p 2171036.6567 0.075 3.0MPa ，所以卸荷阀的调定压力值应该取3MPa为好。溢流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 3.5MPa。背压阀的调定压力以平衡板料折变机的自重， 即 p背 F 2.3 104 / 326.56 10 4 Pa 0.7MPa背 A28.2 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，系统的发 热和油液温升可用一个循环的情况来计算。8.2.1 快进时液压系统的发热量快进时液压缸的有效功率为： P0 Fv 270 0.023 6.21W 0.00621KW3pq 2853 106.3 10 3 /60泵的输出功率为： Pi5.947W 0.007347 KWi 0.85因此快进液压系统的发热量为：Hi Pi P0 0.00735 0.00621 KW 0.00113KW8.2.2 快退时液压缸的发热量快退时液压缸的有效功率为： P0 Fv 2824 0.052 146.8W 泵的输出功率为： Pi pq 161 W 189.4Wi 0.85快退时液压系统的发热量为：Hi Pi P0 189.4 146.8 42.6W 0.04