林兴艳毕业设计

1、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。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，我们还组织了本次毕业设计，让我们把理论联系实际，掌握液压传动系统设计的技能和方法。液压传动毕业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

2、、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，液压传动设计。第一章 明你确设计要求，进行工况分析1.1 任务设计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）、快速返回。1.1.1 板料折弯机的用途、工艺过程、总体布局以及对液压传动装置的位

3、置和空间尺寸的要求。 1.板料折弯机的用途：数控液压板料折弯机适用于大型钢结构件，铁塔、路灯杆、高灯杆、汽车大梁、汽车车货箱等相关行业的板料折弯。 2.板料折弯机工艺过程：要求折弯机的机头实现快速下降，慢速加压（板料折弯）、快速返回的工作循环；且满足条件：折弯力 滑块重量 快速空载下降行程 180mm 速度（） 23慢速下压（折弯）行程 20mm 速度（） 12快速回程行程 200mm 速度（） 53液压缸的机械效率 直接进行角度编程，具有角度补偿功能。光栅尺实时检测反馈校正、全闭环控制、后挡料和滑块死挡料定位精度为±0.02mm。上模采用快速夹紧装置，下模采用斜楔变形补偿机构。具有

4、多工步编程功能，可实现多自动运行，完成多工步零件一次性加工，提高生产效率。根据用户需求可选用性能稳定，结构紧凑的进口液压系统、后挡料可选用滚珠丝杆、同步带传动。 3.板料折弯机液压系统总体布局及对液压传动的位置和空间尺寸要求：总体布局要求结构紧凑，安装位置要求方便清洁和维修。1.1.2 液压系统的性能要求1.自动化程度：要求液压传动系统的起动加速快进工进快退整个工作循环完全实现自动控制。2.调速范围：23mm/s至-53mm/s3.稳定性：液压缸的最小流量应等于或大于流量阀和变量泵的最小稳定流量4.对系统的的效率、温升要求：由于属于中、高压系统，故效率要求较高，温升低，以免引起发热。1.1.3

5、 液压系统工作环境的要求系统油温应在3560之间，不得超过70，如过高会导致油质及配件的变质损坏。新机工作2000小时后应换油，以后每工作40006000小时后应换油，每次换油，应清洗油箱；为防止尘埃等杂物影响折弯机的工作效率，应保持环境清洁、通风；禁止吸烟，避免易燃物、腐蚀性等物质的存放。1.2 工况分析液压系统的工况分析指的是执行元件的运动分析和负载分析，即分析板料折弯机在工作过程中各执行元件的负载和运动速度的变化规律。1.2.1 运动分析按工作要求和执行元件的运动情况，可以用位移循环图（L-t）、速度循环图（v-t）或速度与位移循环图（v-L机的液压缸位移循环图，纵坐标L表示活塞位移，横

6、坐标t表示从活塞起动到返回原位的时间，曲线斜率表示活塞移动速度。该图清楚地）表示，由此对运动规律进行分析。1.位移循环图L-t。图1-1所示为液压折弯表明液压折弯机的工作循环：快速下降、慢速加压（折弯）、快速返回三个阶段。 2.速度循环图v-t。根据设计要求绘制如图1-2所示。清楚点的表示出了折弯机的快速下降、慢速折弯、快速返回，启动、增速、减速、制动的时间3.速度位移循环图v-L。如图1-3所示1.2.2 负载分析 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)快速返回。主要性能参数与性能要求如下：折弯力 滑块重量 快速空载下降行程 180mm 速度（） 23慢速下压（折弯）

7、行程 20mm 速度（） 12快速回程行程 200mm 速度（） 53液压缸的机械效率 液压缸采用V型密封圈1. 负载值的计算：一般情况下，液压缸必须克服的负载由六部分组成：由于该系统属于简单系统，故密封阻力和排油阻力按液压缸的机械效率（）考虑 工作阻力摩擦阻力惯性负载重力负载密封阻力排油阻力根据公式 注释： 工作部件总质量 快进或快退速度 运动的加速、减速时间 结合已知条件有表1-1所示结果：项目计算公式计算结果惯性负载176N静摩擦阻力3000N动摩擦阻力1500N折弯力已知1000000N表1-1故，根据设计要求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/N推力起动300

8、03297加速16761841快进15001648工进10015001100549快退15001648表1-2（注:液压缸的机械效率取）2. 根据上面数据，结合已知数值,快速回程情况绘制负载与位移循环图（F-L）。如下所示： 第二章 初步确定液压缸主要参数2.1 液压缸的设计计算2.1.1 初定液压缸的工作压力甴表1-2可知，板料折弯机液压系统在最大负载等于1100549N，即约为1100KN，选定工作压力。2.1.2 液压缸主要尺寸的计算将液压缸的无杆腔作为主工作腔，考虑到缸下行时，滑块自重采用液压方式平衡，则可计算出液压缸无杆腔的有效面积，已知液压缸的机械效率cm=0.91。表2-1所示主

9、要尺寸计算公式依据结果（cm）液压缸内径D参考1GB/T2348-20030活塞杆直径d标准直径20表2-1 2.1.3 液压缸工作循环中各阶段的压力、流量及功率计算根据已知条件结合液压缸的主要尺寸计算得：项目计算公式结果（）无杆腔实际有效面积706.9有杆腔实际有效面积 392.7 表2-2液压缸在工作循环中各阶段的流量计算见表2-3。工作阶段计算公式输入流量q(L/min)快速下降启动97.6恒速工作下压（折弯）50.9快速返回启动等速124.9制动表2-3液压缸在工作循环中各阶段的压力计算见表2-4工作阶段计算公式负载F/N液压缸的压力p/MPa快速下降启动176恒速00工作下压（折弯）

10、110054917.12快速回程启动3297恒速1841制动1648表2-4液压缸在工作循环中各阶段的功率计算见表2-5工作阶段计算公式液压缸的功率P/W快速下降启动43.92恒速0工作下压（折弯）14523.47快速回程启动1191.51恒速108.25制动95.76表2-5结合表2-3、2-4、2-5作出液压缸的工况图：图2.1（压力-位移图）、图2.2（流量-位移图）、图2.3（功率-位移图）。 第三章 拟定液压系统原理图 液压系统原理图是表示液压系统的组成和工作原理的重要技术文件。拟定液压系统原理图是设计液压系统的关键，它对液压系统的性能及设计方案的合理性和经济性具有决定性的影响。拟定

11、液压系统原理图包含两项内容：一是通过分析对比，选出合适的基本回路；而是把选出的回路进行有机组合，构成完整的液压系统原理图。3.1 确定回路类型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。3.2 选择基本回路3.2.1 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。缺点：液压缸

12、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。3.2.2 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液压缸的排量来改变件的运动优点：在此回路中，液压缸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，减小缸的泄露，都可以提高回路的速度刚性

13、。3.2.3 回路选择结果综合变压式节流调速回路和容积调速回路的优缺点比较，液压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，故选液压缸缸开式容积调速回路。3.3 绘制液压系统原理图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Y型电液换向阀控制。当电液换向阀工作在左位时实现快速回程。中位时实现液压缸的卸荷，工作在右位时实现液压折弯机的快速进给和工进。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

14、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，在液压缸出口安装一个压力表和溢流阀，同时也对系统

15、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。在液压缸的出油口设计一个单向阀，可防止油压对液压缸的冲击，对液压缸起到保护作用。综上的折弯机液压系统原理如下图：图3.11-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-压力继电器第四章 液压元件的计算和使用4.1 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，此时液压缸的输入流量极小，且进油路元件较

16、少故泵到液压缸的进油压力损失估计取为。所以泵的最高工作压力。液压泵的最大供油量按液压缸最大输入流量（124.9L/min）计算，取泄漏系数,则。根据以上计算结果查阅机械设计手册表37.6-37，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=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，流量为,取泵的总效率，则液压泵的驱动电机所要的功率为,根据此数据按JB/T9619-1999，选取Y225M-6型电动机，其额定功率，额定转速980r/min,按所选电动机的转速和液

17、压泵的排量，液压泵最大理论流量，大于计算所需的流量137.39L/min，满足使用要求。4.2 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4.1。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32MPa160HCT06L1 (单向行程调速阀)6节流阀

18、-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2FRM10-21表4-1 液压元件的型号及规格4.3 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, 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/min排出流量L/min运动速度mm/min表4-2 液压缸在各个阶段的进出流量由表中数值可知，当油液在压力管中

19、速度取5m/s时，按教材P30式(3-9) 算得，液压缸进油路油管内径24mm ；液压缸回油路管内径 26mm ；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，内径，回油路管的外径D=42mm，内径d=30mm。4.4 油箱的容积计算 容量(单位为L)计算按教材式(7-8) : ，由于液压机是高压系统，。 所以油箱的容量 ，而,按JB/T7938-1999规定容积取标准值.4.5 油箱的长宽高确定因为油箱的宽、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离式油箱设计

20、。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0.8L。因为推杆总行程为205mm，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 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： 则油箱中油液的高度为：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。故可知，油箱的总长总宽总高为：长:22 宽： 高： 4.6 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： 4.7 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：公称压力MPa管子内径卡套式管接头公称尺寸极限偏差G(25) 2018.5303822表4-3 单位：mm4.8 过滤器的选取取过滤器的