卧钩机的设计

1、卧钩机的设计第 1章 绪 论 1.1 液压技术现状当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声，经久耐用，高度 集成化等各项要求方面都取得了重大的发展，在完善比例控制，伺服控制，数字控制 等技术上也有许多新成就。此外，在液压元件和液压系统的计算机辅助设计，计算机 仿真和优化以及微机控制等开发性工作方面，日益显示出显著的优势。今天，为了和最新技术的发展保持同步，液压技术必须不断创新，不断地提高和 改进元件和系统的性能，以满足日益变化的市场需求，体现在如下一些比较重要的特 征上：（1）提高元件性能，创制新型元件，体积不断缩小。为了能在尽可能小的空间内 传递尽

2、可能大的功率，液压元件的结构不断地在向小型化方向发展。（2）高度的组成化、集成化和模块化。液压系统由管式配置经板式配置，箱式配 置、集成块式配置发展到叠加式配置、插装式配置，使连接的通道越来越短，这种组 合件不但结构紧凑、工作可靠，而且使用简便，也容易维护保养。模块化发展也是非 常重要的方面，完整的模块以及独立的功能单元，对用户而言，只需要简单地进行组 装即可投入使用，这样不仅可以大大节约用户的装配时间，同时用户也无须配备各种 经专门培训的技术人员。（3）和微电子结合，走向智能化。汇在一起的联接体只要一收到微处理机或者微 型计算机处送来的信息，就能实现预先规定的任务。综上所述可以看到，液压工业

3、在国民经济中的作用实在是很大的，它常常可以用 来作为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。与世界上主要的工业国家相比，我国 的液压工业还是相当落后的，标准化的工作有待于继续做好，优质化的工作须形成声 势，智能化的工作则刚刚在准备起步，为此必须奋起直追，才能迎头赶上。 1.2 本课题主要研究内容（1）卧钩机基本概况和研究背景介绍（2）液压原理图分析设计（3）液压系统结构设计（4）绘制液压原理图、总装图及部分零件图 1.3 设计步骤一台机器究竟采用什么样的传动方式，必须根据机器的工作要求，对机械、电力、 液压和气压等各种传动方案进行全面的方案论证，正确估计应用

4、液压传动的必要性。 当确定采用液压传动后， 其设计内容和步骤大体如下所述,这里所述的设计内容和步骤 只是一般的系统设计流程，在实际设计过程中不是一成不变的，对于较简单的液压系 统，可以简化其设计程序；对于重大工程的复杂液压系统，往往还需在初步设计的基 础上进行计算机仿真实验，或者局部地进行实物实验，反复修改，才能确定设计方案。 另外，这些步骤又是相互关联，彼此影响的，因此常需穿插交叉进行。液压系统的设计步骤大体如下： 1、液压系统的工况分析在开始设计液压系统时，首先要对机器的工作情况进行详细的分析，一般要考虑 下面几个问题：（1）确定该机器中哪些运动需要液压传动来完成（2）确定各运动

5、的工作顺序和各执行元件的工作循环（3）确定液压系统的主要工作性能。例如：执行元件的运动速度、调速范围、最 大行程以及对运动平稳性要求等（4）确定各执行元件所承受的负载及其变化范围 2、拟订液压系统原理图拟订液压系统原理图一般要考虑以下几个问题：（1）采用何种形式的执行机构（2）确定调速方案和速度换接方法（3）如何完成执行机构的自动循环和顺序动作（4）系统的调压、卸荷及执行机构的换向和安全互锁等要求（5）压力测量点的合理选择根据上述要求选择基本回路，然后将各基本回路组合成液压系统。当液压系统中 有多个执行部件时，要注意到它们相互间的联系和影响，有时要采用防干扰回路。在液压系统原理图中，

6、应该附有运动部件的动作循环图和电磁铁动作顺序表。 3、液压系统的计算和选择液压元件液压系统计算的目的是确定液压系统的主要参数，以便按照这些参数合理地选择2 液压元件和设计非标准元件。具体计算步骤如下：（1）计算液压缸的主要尺寸以及所需的压力和流量（2）计算液压泵的工作压力、流量和传动功率（3）选择液压泵和电动机的类型和规格（4）选择阀类元件和辅助元件的规格 4、对液压系统进行验算必要时，对液压系统的压力损失和发热温升要进行演算，但是有经过生产实践考 验过的同类型设备可供类比参考， 或者有可靠的试验结果， 那么也可以不再进行验算。 5、绘制正式工作图和编制

7、技术文件设计的最后一步是要整理出全部图纸和技术文件。正式工作图一般包括如下内 容：液压系统原理图；自行设计的全套工作图（指液压缸和液压油箱等非标准液压元 件）；液压泵、液压阀及管路的安装总图。技术文件一般包括以下内容：基本件、标准件、通用件及外购件汇总表，液压系 统安装和调试要求，设计说明书等。3 第 2章 任务分析 2.1 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、快速退回。给定条件为：折弯力 滑块重量 快速下降速度 慢速加压（折弯）速度 快速上升速

8、度 快速下降行程 慢速加压（折弯）行程 快速上升行程 6 10 N 15000N 23mm/s 12mm/s 53mm/s 180mm 20mm 200mm4 2.2 任务分析根据滑块重量为 15000N，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t=0.2s。折弯机 滑块上下为直线往复运动，且行程较小（200mm）,故可选单杆液压缸作执行器,且 液压缸的机械效率cm=

9、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

10、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。2.3

11、60;本章小结本章主要介绍了卧钩机的主要设计参数，分析了卧钩机在三个工作循环液压系统 的工作状态，及液压系统图的绘制思路，这将为接下来的设计打下基础。5 第 3章 负载与运动分析 3.1 运动情况分析由卧钩机的工作情况来看，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。 3.1.1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

12、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、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、6 对平稳性要求不高的场合。 3.1.2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

13、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，而发热却 是最小的。考虑到最大折弯力为106N，数值比较大，故选用泵缸开式容积调速回路。 3.2 液压缸外负载力分析计算要求设计的板料折弯机实现的工作循环是：快速下降 速回程 停止。 工作下压(折弯) 快 主要性能参数与性能要求如下：6 折弯力F=10 N

14、0;6 板料折弯机的滑块重量G=10 N；快速空载下降速度V1=23mm/s；工作下压速度V2=12mm/s；快速回程速度V3=53mm/s；板料折弯机快速空载下降行程L1=180mm；板料折弯机工作下压行程L2=20mm；板料折弯机快速回程L3=200mm；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。快速下降，启动加速： F i 1 = G  V 1 g  t 3  15000

15、 23 × 10 F = 176 N i 1 = 9 . 81 0 . 2 2 (V1/t为下行平均加速度，m/s ) 均速时外负载为0N7 慢速折弯折弯时压头上的工作负载可分为两个阶段：初压阶段，负载力缓慢的线性增加， 越达到最大折弯力的 5%，其行程为 15mm；终压阶段，负载力急剧增加到最大折弯 力，上升规律近似于线性，行程为5mm。初压阶段：

16、0;Fe1=Fmax×5%=50000N 终压阶段： 6 Fe2=Fmax=10 N 快速回程启动阶段： Fi2  + G = G  V 2 + G g  t 3  15000 53 × 10 F + 15000 = 15405 N i 2 

17、;+ G = 9 . 81 0 . 2 2 （V2/t为回程平均加速度，m/s ）等速阶段： F=G=15000N 制动阶段： G  V 2 G  F = G i 2 g  t  3 15000 53 × 10 G + F =&#

18、160;14595 N i 2 = 15000 9 . 81 0 . 2 表3.1 液压缸在各工作阶段的负载值(单位:N)8 注：液压缸的机械效率取cm=0.91 3.3 负载图和速度图的绘制 折弯机各工况持续时间 快速下行： L 180 1 t = 7 . 826 s 1 = V 23 1

19、0;慢速折弯：初压阶段 t 2 = L 15 2 = = 1 . 25 s V 12 2 终压阶段 ' L 5 2 t = = = 0 . 417 s 3 V 12 2 快速回程： L 200 3 t =

20、0;= 3 . 774 s 4 V 53 3 根据以上分析与计算数据处理可绘出液压缸的F­t图和v­t 图3.1：9 图 3.1 卧钩机液压缸的 F­t 图和 v­t 图 3.4 本章小结本章分析了卧钩机各个过程的外负载和流速，并对液压回路的形式做了选择，对 卧钩机三个工作阶段做了定量的数据分析，并提供了卧钩机液压缸的F­t图和 v­t图

21、。第 4章 液压缸主要参数的确定4.1 确定液压缸的主要尺寸根据液压设计简明手册10页表2­1，预选液压缸的设计压力P1=23MPa。将液 压缸的无杆腔作为主工作腔，考虑到液压缸下行时，滑块的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，取液压缸的机械效率cm=0.91则可计算出液压缸无杆腔的有效面积： 6 F 10 max 2 2 A = . 048 m 2 = 480 cm 1 = 6

22、60;m = 0  0 . 91 × 23 × 10 cmp 1 10 液压缸内径（活塞杆直径） D = 4 A 4 × 0 . 048 1 = m = 0 . 247 m = 247 mm   根据

23、液压设计简明手册11 页表 2.4，将液压缸内经圆整为标准值 D=250mm=25cm。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 2 V D 53 3 = 2 2 = = 2 . 3 V D  d 23 1 故活塞杆直径 d=0.752D=0.752×250=188mm 根据液压设计简明手册11页表2­5，取标准值为

24、d=180mm=18cm 从而可计算得液压缸无杆腔的实际有效面积为：  2  2 A = D = × 25 = 490 . 625 cm 2 1 4 4 液压缸有杆腔的实际有效面积为：  2 2  2 2 ( D d ) = ( ) =&#

25、160;236 . 285 cm 2 A 25  18 2 = 4 4 4.2 液压缸工况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 ­6 p1=p1q1=3942×1128.43×10 =4.45W F 176 i 1 p = = 3942 Pa 1 = 4 &

26、#160;A ×  490 . 625 × 10 × 0 . 91 1 cm 3 q1=A1V1=490.625×2.3=1128cm /s=67L/min 恒速时 ' P = 0 1 B.慢速加压阶段：初压时11 6 ­6 p2=p2q2=1.12×10 ×5

27、58.75×10 =659.4W 4 F 5 × 10 e 1 6 p = = = 1 . 12 × 10 Pa 2 4  A ×  490 . 625 × 10 × 0 . 91 1

28、60;cm 3 q2=A2V2=490.625×1.2=588.75cm /s=35.325L/min 终压时，行程有只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，其变化可近似用线性函数p（t）表示即 22 . 4  1 . 12 p = 1 . 12 t = 1 . 12 + 51 .

29、0;03 t (4.1) 0 . 417 3 流量由588.75cm /s减小为零，其变化为零，其变化规律可近似用线性函数q（t）表示即 t q = 588(  1 ) 0 . 417 (4.2)上两式中，t为终压阶段持续时间，取值范围00.417s 从而得到此阶段功率方程 t P = pq = 588 . 75 &#

30、215; ( 1 . 12 + 51 . 03 t ) × ( 1 0 . 417 (4.3)这是一个开口向下的抛物线方程 P  令= 0 可求得极值点 t=0.197s  t 此处的最大功率为： P3=Pmax=588.75×（1.12+51.03×0.197）×（1­0.197/0.417）W&

31、#160;P3=3466.63w=3.467KW 而t=0.917s处的压力和流量可由式（4.1）和式（4.2）算得： P3=1.12+51.03×0.197=11.17MPa 3 q3=588.75×（1­0.197/0.417）cm /s 3 q3=310.61cm /s=18.64L/min C.快速回程阶段： 启动时 F i 2 + G p 4 = A 2  cm

32、60;15405 6 p = =0.71×10 Pa4  4 236 . 285 × 0 . 91 × 10 12 3 q4=A2V3=236.285×5.3=1252.3cm /s=75.138L/min 6 6 P4=p4q4=0.71×10 ×1252.3×10 W=889w=0.8

33、99KW 恒速时 p 5 = F 15000 6 = =0.69×10 Pa 4  A  236 . 285 × 10 × 0 . 91 2 cm 3 q5=A2V3=1252.3cm /s=75.138L/min 6 6 P5=p5q5=0.69×10 &#

34、215;1252.3×10 W=864W=0.864KW 制动时 p 6 G F  i 2 14595 6 = = 0 . 67 × 10 Pa  4 A  236 . 285 × 10 × 0 . 91 2 cm 3

35、q6=A2V3=1252.3cm /s=75.138L/min 6 6 P6=p6q6=0.67×10 ×1252.3×10 W=839.04W=0.839KW 2 无杆腔实际有效面积490.625cm 2 有杆腔实际有效面积 236.285cm 液压缸在工作循环中各阶段的负载和流量计算见表4.1：表4.1 各阶段的压力和流量13 14 液压缸在工作循环中各阶段的功率计算见表4.2：表4.2 工作循环中各阶段的功率根

36、据以上分析与计算数据处理可绘出液压缸的工况图4.1：图 4.1 液压缸的工况图 4.3 本章小结本章主要计算出了液压缸的各个主体尺寸，并分析了液压缸各个阶段的工作状 况，拟定了液压缸的工况图。15 第 5章 液压系统图的拟定 5.1 制定基本方案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，即在快速下降的时 候，液压泵以全流量供油。当转化成慢速加压压制时，泵的流量减小，最后流量为0；（2）当液压缸反向回程时，泵的流量恢复为全流量供油。液压缸的运动方向采用

37、 三位四通电液换向阀和二位二通电磁换向阀控制。停机时三位四通换向阀处于中位， 使液压泵卸荷；（3）为了防止压力头在下降过程中因自重而出现速度失控的现象，在液压缸有杆 腔回路上设置一个单向阀；（4） 为了压制时保压， 在无杆腔进油路上和有杆腔回油路上设置一个液控单向阀；（5）为了使液压缸下降过程中压力头由于自重使下降速度越来越快，在三位四通 换向阀处于右位时，回油路口应设置一个溢流阀作背压阀使回油路有压力而不至于使 速度失控；（6）为了使系统工作时压力恒定，在泵的出口设置一个溢流阀，来调定系统压力， 由于本机采用接近开关控制，利用接近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

38、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。16 综上的卧钩机液压系统原理如下图： 1-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-压力继电器图 5.1 卧钩机液压系统原理图 5.2 卧钩机工作原理因为板料卧钩机的工作循

39、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

40、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17 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。 5.3 本章

41、小结本章主要制定了液压系统的系统图，分析了每个工作过程所需的液压元件，及其 工作原理，最后绘制了液压系统图。18 第 6章 液压元件的选择 6.1 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=22.4MPa，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0.5MPa。所以算得泵的最高工作压力Pp 为： Pp=22.4+0.5=22.9MPa 液压泵的最大供油量 q p 按液压缸最大输入流量（75.138L/min）

42、计算，取泄漏系数K=1.1,则： qP=qV=1.1×75.138L/min=82.65L/min 根据以上计算结果与所需流量，拟初选限压式变量液压泵的转速为n=1500r/min， 暂取泵的容积效率v=0.90，根据液压传动系统设计与使用P30 2­37式 1000 q v (V  = ) g n  1 v 可算得泵的排量参考值为： 1000 q 1000 ×

43、60;82 . 65 v V = = = 61 . 22 mL / r g n 1500 × 0 . 90 v 根据以上结果查阅产品样本， 选用规格相近的63YCY14­1B斜盘式压力补偿变量型轴 向柱塞泵，其额定压力 pn=32MPa，排量 V=63mL/r，额定转速 n=1500r/min，容积效率v=0.92。其额定流量为：

44、0;qp=Vnv=63×1500×0.92=86.9499L/min，符合系统对流量的要求。根据工况图可知，最大功率出现在终压阶段t=0.197s时，由此时的液压缸工作压力和 流量可算得此时液压泵的最大理论功率： ( 11 . 17 + 0 . 5 ) × 1 . 1 × 18 . 64 P = ( p +  P

45、60;) Kq = = 3 . 99 KW t 60 由液压传动系统设计与使用P31 表2­12查得，取泵的综效率为p=0.85，则算得 液压泵驱动功率为： P P = P 3. 99 t = K W = 4 . 69 K W  0 . 85 P 19

46、0;由液压传动系统设计与使用P31表2­13查得选用个规格相近的Y132S­4型封闭式 三相异步电动机，其额定功率为 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： qt=Vnv=1440×63×0.92=83.46（L/min）大于计算所需流量82.65L/min，满足使用要求。 6.2 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6.1。表6.1 液压

47、元件的型号及规格6.3 油箱的设计液压油箱在不同的工作条件下，影响散热的条件很多，通常按压力范围来考虑。 液压油箱的有效容积V可概略的定为： V=（612）qP 式中V液压油箱有效容量； qp液压泵额定流量。 取： V=10qP20 V=10×86.9499=869.499L 应当注意：设备停止运转后，设备中的那部分分油液会因重力作用而流回液压油 箱。为了防止液压油从油箱溢出，油箱中的液压油位不能太高，一般不超过液压油箱 高度的80% 869.499÷0.8=1086.873L 按JB

48、/T7938­1999取标准值 V=1250L 6.3.1油箱的长宽高确定因为油箱的宽、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,770MM。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2 所占的油液体积为0.6L。 因为推杆总行程为200mm， 无杆腔的有效

49、面积为490.625cm ­ 2 ­ 2 V L = 490 . 625 × 10 × 200 × 10 = 9 . 8 L 缸 = A 1 V  9 . 8  0 . 7 = 989 . 

50、5 L 油 min = 1000 油液高度为： 1250 H 1 = 989 . 5 = 70 cm 160 × 110 选取隔板高度为70cm。钢板厚度为4mm 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：867L 则油箱中油液的高度为：70cm 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 70cm,选用一块隔板。此 分离式油

51、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：长为： w = w t = 1600 + 2 × 4 = 1608 mm 宽为： 1 + 2 l = l t = 1100 + 2 × 4

52、60;= 1108 mm 1 + 2 高为： h= h × 2 = 978 mm 1 + 200 + 4 21 6.3.2油箱地面倾斜度为了更好的清洗油箱，将泄油口置于油箱底部，故取油箱底面倾斜度为：0° 6.4 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：表6.2 管接头连接尺寸表6.5&

53、#160;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 × 2.  5 = （ 106 . 3 × 2 . 5 ） L / min = 265.75L/mi n 过滤器 = q 泵入查中国机械设计大典表42.77得，先取通用型SYW系列网式吸油中过滤器：表6.3 过滤器参数尺寸表

54、0;6.6 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 42.7178选取外六角螺塞作为堵塞，详细尺寸见下表：表6.4 堵塞参数尺寸表 6.7 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：22 q × q × 106 . 3 L / min = 212 . 6 L / min 

55、;过滤器 = 2 p = 2 选用EF系列液压空气过滤器，参照机械设计手册表23.8­95得，将其主要参数列 于下表：表6.5 液压空气过滤器参数表注：油过滤精度可以根据用户的要求是可调的。 6.8 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23.8­98选用YWZ­150T 型。 考虑到钢板的刚度，将其按在偏左边的地方。 6.9 本章小结本章主要说明了各个液压元件的选择，及其各项参数的选取，并设计计算出了油 箱的各个尺寸数据。2

56、2 第 7章 液压系统性能的运算 7.1 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 35.325L/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： 3 112 . 8 × 10 v = . 3 m / min = 0.04m/s ； 1 = 4 = 2 A 

57、490 . 625 × 10 1 q p 此时油液在进油管的速度： 3 112 . 8 × 10 v = = = 3 . 83 m/s 。 2 6 A 0 . 25  × 25 × 10 × 

58、;60 q p 7.1.1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 4 2 20度时  = 1 × 10 m / s 。所以有： R . 83 × 25 × 10 3 / 1 . 0 × 10 4 =

59、0;967 . 5 < 2320 ； e = vd /  = 3 油液在管中的流动状态为层流，则阻力损失系数：  = 75 / R . 5 = 0 . 08 ； e = 75 / 967 3 若取进油和回油的管路长均为2m，油液的密度为  = 89 Kg

60、 / m ，则进油路上的沿程压力损失为： 2 890 2 2 4  p =  × l / d ×  / 2 × v = 0 . 08 × 3 . 83 = 3 . 76 × 10 

61、P a 。 3  1 25 × 10 2 7.1.2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 q q  和  ，则当通过阀的流量为q时的阀的压力损失 q  ，由： q 2 p &

62、#160; =  p × ）  q  算得：23 115 2 p = 0 . 5 × ） = 0 . 26 MPa  160 小于原估算值0.5MPa,所以是安全的。同理快进时回油路上的流量： q 115 × 361 . 1 1 A 2&#

63、160;q = = 67 . 47 L / min ； 2 = A 615 . 44 1 则回油管路中的速度： ­ 3 67 . 47 × 10 v = . 4 m/s ； 2 ­ 6 = 1 60 ×

64、0;0 . 25  × 32 × 10 由此可以计算出： 1 . 4 × 32 × 10 3 ； R 448 （448<2320,所以为层流） 4 e = vd /  = 1 . 0 × 10  = 75

65、 75 = = 0 . 167 ； R 448 e 所以回油路上的沿程压力损失为： 2 890 2 2 5  p =  × l / d ×  / 2 × v = 0 . 167 × 1 . 

66、4 = 0 . 55 × 10 Pa ； 4  2 32 × 10 2 由上面的计算所得求出总的压力损失：  p =  p  1 A 2  p . 0435 + 361 . 1 / 615 . 44 ×

67、; 0 . 055 = 0 . 076 M Pa  = 0 A 1 2 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。 7.1.3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 进时要求，因此卸荷阀的调定值应大于快进时的供油压力： p p = F 1000000 +  p +

68、60;0 . 076 = 3 . 0 MPa ； A 480 1 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 F 4 p = 2 . 3 × 10 / 480 × 10 4 

69、;Pa = 0 . 5 MPa 。P A 1 24 7.2 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。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。 7.2.1快进时液压系统的发热量快进时液压缸的有效功率为： p × 0 . 023 = 4 .

70、0;048 = 0 . 00405 KW 0 = Fv = 176 泵的输出功率为： ­ 3 pq 1786 × 82 . 8 × 10 / 60 P = = 0 . 002899 KW i =  0 . 85

71、 因此快进液压系统的发热量为： H i = P 0 . 0133 ­ 0 . 0015 ) KW = 0 . 0082 KW i ­ P 0 = ( 7.2.2快退时液压缸的发热量快退时液压缸的有效功率为： P × 0 . 054 = 12

72、5 . 93 W ； 0 = Fv = 2332 泵的输出功率为： 6 ­ 3 pq 0 . 082 × 10 × 101 . 5 × 10 / 60 P = = 163 . 2 W ； i  0&#

73、160;. 85 快退时液压系统的发热量为： H i = P 183 . 6 = 2192 W = 2 . 192 KW 。 i ­ P 0 = 2376 ­ 7.2.3压制时液压缸的发热量压制时液压缸的有效功率为： P × 0 . 012 =

74、60;12000 W = 12 KW 0 = Fv = 1000000 泵的输出功率： 6 ­ 3 pq 25 . 57 × 10 × 57 . 9 × 10 / 60 P = = 29029 . 47 W i

75、 =  0 . 85 因此压制时液压系统的发热量为：25 H i = P . 02947 ­ 2 244264 = 6 . 58683 KW i ­ P 0 = 29 总的发热量为: H i = P . 63233 + 2

76、0;. 192 + 0 . 0082 = 8 . 83253 KW i ­ P 0 = 6 按教材公式求出油液温升近似值： 3 2  T = 8 . 832535 × 10 800 = 102 . 49 ° C 温升没有

77、超出允许范围，液压系统中不需要设置冷却器。 7.3 油箱的设计由前面计算得出油箱的容积为1250L。 7.3.1系统发热量的计算在液压系统中，损失都变成热量散发出来。发热量已在油温验算时计算出，所以 H = 8 . 83253 KW 7.3.2 散热量的计算当忽略系统中其他地方的散热，只考虑油箱散热时，显然系统的总发热功率H全 部由油箱来考虑。这时油箱散热面积A的计算公式为 H A = K  t 式中 A油

78、箱的散热面积（ m 2 ） H油箱需要的散热功率（W）  t 油温（一般以55°  C 考虑）与周围环境温度的温差 K散热系数。与油箱周围通风条件的好坏而不同，通风很差时K=89；良好 时K=1517.5；风扇强行冷却时K=2023；强迫水冷时K=110175。所以油箱散热面积A为： H 8 . 83253 A = = 5 . 07 m 2 K  

79、t 17 × 102 . 49 7.4 本章小结本章主要计算了液压系统的性能，计算出各项压力损失和各个工作循环中的发热 量和散热量。26 结 论本次毕业设计历时将近三个月，在这段时间里，在老师耐心指导下，使我对大学 期间所学课程有了更深的理解，更深入了对专业知识的了解。通过这次关于液压的设 计，我更加了解了液压系统的结构和设计、分析以及液压在现实生活中的应用。 我主要设计的是折弯机液压系统，接到课题后，感觉有些迷茫不知从哪里着手， 主要是运用各类手册、产品样本来完成设计。在设计中遇到了诸多的问题，通过解决

80、 这些问题，使我对液压系统有了更加深入的了解，同时也发现我对液压系统掌握的远 远不够，这促使我以后还要更加努力地学习来不断完善自己。在这次设计中我完成了老师交给的任务，但是因为自己缺乏这方面的实际经验， 设计中还存在着很多的不足之处，希望各位老师给予批评和指正，以便我将来在实际 工作中能够更好地完成任务。27 参考文献 1 杨培元， 朱福元 液压系统设计简明手册M 北京： 机械工业出版社，1999 ，1­191.  2 吴宗泽，罗圣国机械设计课程设计手册第二版M北京：高等教育出版社， 1999，1

81、3;260. 3 汪恺 机械设计标准应用手册 第2卷M 北京： 机械工业出版社，1997 ，213­226.  4 汪恺机械设计标准应用手册第3卷M北京：机械工业出版社，1996， 22­3­22­182. 5 毛谦德，李振清机械设计师手册第二版M北京：机械工业出版社，2000.12. 6 JB3915­85液压机安全技术条件M北京：中华人民共和国机械工业部，1985 0208发布. 7 GB9166

82、73;88液压机精度J.北京：国家标准局19880505发布. 8 成大先主编 机械设计手册 单行本 机械传动M 北京： 化学工业出版社，2004.  9 成大先 机械设计手册 单行本 常用设计资料M 北京： 化学工业出版社，2004.  10 成大先机械设计手册单行本联接与紧固M北京：化学工业出版社，2004. 11 李爱华工程制图基础J.北京：高等教育出版社，2003.8. 12 王建中，李洪公差与制图手册M沈阳：辽宁科学技术出版社，1999.1. 13

83、0;王运炎，叶尚川机械工程材料J.第二版北京：机械工业出版社1998. 14 濮良贵，纪名刚机械设计第七版M北京：高等教育出版社，2001. 15 许福玲， 陈尧明 液压传动与气压传动 第二版S.北京： 机械工业出版社，2004 ， 1­290. 16 章宏甲，黄宜，王积伟液压传动与气压传动M北京：机械工业出版社，2000， 1­356. 17 刘鸿文材料力学()第四版J.北京：高等教育出版社，2004，1­366. 18 高安邦，张海

84、根机电传动控制M北京：高等教育出版社，2001，1­215. 19 陈立定，吴玉香，苏开才电气控制与可编程控制器S.广州：华南理工大学出 版社，2001，5­148. 20 陈立定，吴玉香，苏开才电气控制与可编程控制器J.广州：华南理工大学出 版社，2001，5­148. 21 陈远龄，黎亚元，傅国强机床电气的自动控制S.重庆大学出版社.28 22 秦曾煌电工学J.北京：高等教育出版社，2003.2. 23 李发海，王岩电机与拖动基础.第二版M北京：清华大学出版社.

85、1994. 24 赵程，杨建民机械工程材料M北京：机械工业出版社 2003.1. 25 王伯平.互换性与测量技术基础M北京：机械工业出版社 2000.2. 26 朱理机械原理J.北京：高等教育出版社，2004.4. 27 李爱华等.工程制图基础J.北京：高等教育出版社，2003.8. 28 李建兴.可编程序控制器应用技术S.北京：机械工业出版社2004.7.29 致 谢通过这次设计，我的专业知识的掌握有了很大的飞跃，非常感谢我的指导老师的 指导，李洪智老师在百忙之中

86、对我们进行着详细耐心的辅导，并为我们提供了许多非 常重要的资料。同时还要感谢我同寝的同学们，设计期间，他们给了我无私的帮助， 通过此次设计我们不仅增长了专业知识，还增进了我们的友谊。设计的圆满完成也要感谢所有的任课老师们，是他们将我领入机械世界的大门， 传授给我知识，是这种知识的积累帮助我完成了毕业设计。经过这次毕业设计，我不但学到了更多的知识，而且还学到了老师们那种态度认 真作风严谨和诲人不倦的优良品质，愿老师们工作顺利，机械工程系发展更强大，黑 龙江工程学院建设得更美好！30 目 录摘 要 ·······

87、83;·······················  ABSTRACT ·······················

88、······ 第 1 章 绪 论 ····························1 1.1 液压技术现状 ········

89、3;·················1 1.2 本课题主要研究内容 ·······················1 1.3 设计步骤 ··

90、;··························2 第 2 章 任务分析 ···················&

91、#183;·······4 2.1 技术要求 ····························4 2.2 任务分析 ·······&

92、#183;····················4 2.3 本章小结 ·························

93、3;··5 第 3 章 负载与运动分析························6 3.1 运动情况分析 ···············

94、;···········6 3.2 液压缸外负载力分析计算 ·····················6 3.3 负载图和速度图的绘制 ········

95、3;·············8 第 4 章 液压缸主要参数的确定 ··················· 10 4.1 确定液压缸的主要尺寸 ······&#

96、183;·············· 10 4.2 卧弯机工况 ·················· 错误！未定义书签。 4.3 本章小结 ·······

97、83;··················· 14 第 5 章 液压系统图的拟定 ····················· 15 5.1&

98、#160;制定基本方案 ························· 15 5.2 卧弯机工作原理 ························ 16 5.3 本章小结 ················