《折边装置液压系统的设计》9500字（论文）

折边装置液压系统的设计摘要液压传动在当今社会中广泛运用于各个领域，本文就以液压传动和机械设计为基础结合所学知识设计一款新能优越，使用方便，维修低廉的多功能液压折边装置。通过对现有液压折边装置以及同类产品的分析，拟定折边装置液压系统的设计方案。然后计算液压缸大小的参数，绘制液压原理图及选择各个液压零部件。从而达到设计目的。在绪论部分主要介绍包括了本设计课题来源、发展趋势、、国内外现状。论文的主要部分是液压系统功能的设计。然后是液压装置的结构设计了，它包括了液压泵和液压缸两个部分。结论为本设计的总结以及对未来的展望。本设计从折边装置液压系统着手，设计一种科学的液压传动方式来优化折边机性能，达到了提升折边机的工作效率、减轻工人作业强度、减少工伤、扩大机器加工能力、提高机器加工精度的目的。关键词：折边装置；液压传动系统液压；传动课程设计目录TOC\o"1-2"\h\u21976一、绪论 549791.1课题来源 5315331.2液压传动主要由以下四部分组成： 5140301.3科学意义及其目的 5282021.4国内外研究现状 5335二、折边装置液压系统的设计 9297972.1技术要求 10197112.2任务分析 10182572.3液压模块的基本组成 11161082.4折边装置液压系统材料的选择 1229692.5实物图 125508三、方案的确定 1318594四、

液压缸主要参数的确定 146811五、

系统液压图的拟定 162277六、液压元件的选择 18242816.1

液压泵的选择 18210456.2

阀类元件及辅助元件 19208386.3

油管元件 20238646.4油箱的容积计算 2176816.5油箱的长宽高确定 21280556.6油箱地面倾斜度 22197016.7选择吸油管与滤器的管接头 22308916.8过滤器的选取 22152356.9堵塞的选取 23303996.10空气过滤器的选取 23308996.11液位/温度计的选取 2423314七、

液压系统性能的运算 2412723参考文献 27一、绪论1.1课题来源我国的液压发展史从建国以来到现在在发展缓慢，由于建国初期国内的原因，我国普遍使用液压组件都是国外的生产技术。但这并不能满足国内需求与长期的液压建设，加上建国初期，由于战争的破坏，我国大部分的工业都遭到了严重的破坏，急需恢复生产力。所以在引进国外设备与技术的同时我国也开始了液压的自主设计与研究，液压技术也逐渐走向成熟，并广泛应用于各个行业。液压传动的发展起源于19世，由于液压传动系统依赖于原油精制产品作为传动介质，因此它是石油工业发展所驱动的一项新技术。当前，从简单的车辆制造，车间轧钢和武器制造等方面与液压技术密不可分。随着科技的进步与社会的发展液压与现代社会紧密相连，这对液压技术的要求也逐年上升。1.2液压传动主要由以下四部分组成：1.

能源设备：机械能向液压能的能量转换，最常见的情况是压力泵。2.

控制与调节设备：控制或调节系统中机油的压力，流量或方向的设备。3.

执行设备：把原油压力的压力能转换成我们想要的可控制的能量。4.

辅助设备：例如油箱、过滤器和堵塞等。1.3科学意义及其目的在如今世界逐渐成为一个整体，我国在上世纪从农业大国迈入工业大国，工业的发展对于我国这样的发展中国家由为重要，如今我国被称为基建狂魔，制造大国，制造业得崛起与工业大发展有着密不可分得联系。其中液压技术在工业发展中占据了很重要的位置之一，液压技术的出现，明显的改变了生产力，推动了工业化的进程。可见液压技术的重要性，所以我国在第一个五年计划发展初期就提出了发展液压技术，可见我国对于发展液压的重视性。液压技术的发展在上一辈人的努力中已经达到很高的世界水准，但我们更要努力学习不断地把液压做大做强，将液压技术做强做大。再加上液压与工业紧密相连，如果液压发展不起来，那就会成为我国工业发展的短板，从而制约很多方面的发展。所以发展液压技术尤为重要。1.4国内外研究现状液压技术对人类文明的发展也可以说是一个十分重要的发现，液压从发现到现在，对于人类社会的贡献是不可磨灭的，从第一台液压机到现在各式各样的液压设备，以及从液压发展繁衍出来的新式设备，极大的带动了工业的发展。液压技术的需要发展，而且它可以带动很多工业，发展液压的带来的收益很大。它衍生出来的工业产品取代了传统的手工业，解放了人们的双手，使得发展力都得到了很大的提升。工业革命时，液压对生产力的推动更为显著，它的出现极大的推动了社会生产力，加快了人类工业化的脚步。最早是在1962年的时候，帕斯卡提出液压的概念，概念提出来了，那么就会有大胆的人取做，取尝试，终于在1795年的时候，一个叫Bramah的英国人尝试去把液压转变称可控制的机械能。他去做了尝试，不仅成功了，从此第一个属于液压的液压专利，就此诞生了。随后，随之世界工业的越来越发展的快，平时最常见的手工劳动者逐渐被工业机器取缔，这其中，液压技术也发挥了不可磨灭的贡献，液压技术也发展的越来越快。随之第一台液压机在1859年到1861年发明，液压逐渐出现了第一台第二台，慢慢的液压发挥的作用越来越大，也越来越广泛，所以得到很多国家的重视。对于工业革命时期的西方国家来说，及其需求这种能够使制造业产生量变的技术。随着资本主义发展到资本主义，对于德国这种有着极大扩展野心的国家，大量生产军备物资成了当时的重点。所以他们开始的工业得到了发展，在1934年前后制造出了150MN，300MN锻造液压机。第二次世界大战后,液压机出现的吨位越来越大。美国在1955年前后生产了两台315MN，后来有生产了两台大型450MN液压锻造压力机用来迅速发展航空业。紧接着苏联紧跟美国的步伐，生产了世界上最大的750MN液压闭模锻造压力机。随着液压机的不断发展,液压在人们的生活中运用越来越广泛,液压的发展也十分迅速,液压的种类也越来越多。1949年到1952年很困难，那个时候我们国家穷，一些基础建设都建设不起来。后来我国度过困难时期，开始重视工业，随着我国的发展，开始逐步建立起属于我国自主完整的工业体系,逐渐开始生产我国自主制造的的汽车、纺织机、冶金设备、航海、飞机等精密的航天设备等。但这些产业都需要离不开液压技术的支持,所以发展液压技术很重要。建国初期我国只能从国外引进液压设备机器技术，第一个五年计划后，我们也研制并生产出了属于自己的液压锻造机，最大吨位25000KN。我国迈入了可以自主生产液压机的阶段，以至于后来开始给国外一些国家出口液压机。我国的液压从此进入正轨，逐渐建立起属于我国的液压技术等一路系列标准体系。

1.5折边装置液压系统的机发展前景从第一台锻造液压机到现在，液压技术走过了漫长的发展历程，而且他的衍生品遍及各个工业领域，通过结合选择的高端技术如自动控制原理，卫星计算机，新型灵敏传感器，可靠性技术，微电子技术以及智能AI等高新技术，使得液压在很多方面得到了前所未有的发展，液压的优势在通过现代科技放大，而缺点却在一点点变小，甚至消失。虽然液压很难再有大的进步，但它可以从以下的几个方面进行突破：集中在以下几个方面：1．减少能耗,充分利用能量液压是把液体的压力能转换成机械能，但在无论什么转化过程中，都会有损耗，无论是因为使用的材料还是设备以及一些其他问题都会有一定的能量损耗，如果我们能把能量损耗控制在很小的范围内，那会使得损失的能量越来越小，使得机械效率得到很大提高。所以我们从一下几个方面入手进行改进：①通过尽量减少液压的内损，减少液压能在转换成机械能时减少的功率，以及漏油的等等各方面的损失。②通过现在能利用的新技术，来实现系统最大化的节流，降低为了减少安全性所带来的不需要的溢流，尽可能少用节流系统来调节流量和压力。③使用静压手段和最新的密封才俩以及降低摩擦损失④在液压传动的原件上尽量使的原件体积减小，重量减轻，材料复合，来提高能量的损耗。⑤在使用的材料上我们尽量可能的追求以不污染环境为目标的材料，例如液压原油可以找无污染的替代品来替代。2．主动维护液压系统维护已从人们通过肉眼进行简单的故障维转变为故障预测，这意味着当发现故障迹象时，会提前进行维修，提前预防事故的发生。提起那我们发现液压故障一般都是出现机器不运转等肉眼可见的故障迹象才进行对设备的维修保养。但是传统的维护方式并不能在高效、安全的情况下及时准确的判断设备的问题故障，所以我们现在要转换思维方式，运用选择新的技术手段，提前预测设备的问题故障，在发生故障之前解决，这就要用到建立一套完整的知识库，以及通过各种迹象使用智能AI计算机分析其存在隐患。3．机电一体化电子技术与液压技术的结合，能够使液压在原有的使用领域上得到扩张，运用更加广泛，不仅改变了效率低、漏油等，而使得液压相较其它传动的特点得到了很大的提高。发展如下：(1)使用智能AI计算机与电磁阀建立连接的技术，来控制电磁阀执行一些指令。(2)液压系统内部的所有情况都能都实现计算机控制和测量，把液压系统智能化，使得系统效率更好，更准确。气动行业：产品正在向小尺寸，轻量化和低消耗的方向发展，而组件正在向多种类型，紧凑型的设计概念和高定位高精度的趋势发展;液压正在向着结合电子技术、AI等最新的技术；原件使用最近科技技术，新的高新复合材料等。（1）采用新的复合材料，实现工作压力强度最高划，瞬间工作压力最高划（2）调节和控制方式多样化；（3）系统的调节效率、传动效率要得到提高；（4）开发一种结合了机械，液压和电气变速箱的整体变速箱控制装置。；（5）开发一种既高效又节能，以及有储存功能的全新系统；（6）进一步降低噪声；（7）采用新的螺纹装阀技术，减少漏油。二、折边装置液压系统的设计2.1技术要求自主设计一台折边装置，采用液压传动控制，工作时装置运动分为三个动作进行：滑块快速下降、滑块慢速工进加压、滑块加压完成后快速回程。给定条件如下：折边力：滑块重量：快速空载下降：行程：200mm速度（）22㎜/s慢速下压（折边）：行程：30mm速度（）11㎜/s快速回程：行程：222mm速度（）

56㎜/s2.2任务分析设计的滑块重，由于引力的作用，滑块会自然下落，为了防止滑块自然下落可以用液压来平衡。折边装置液压系统工作时的三个动作是通过一个三位四通的电磁液压换向阀来实现动作的，换向阀处于左位时，滑块快速回程，中位时实现卸荷，右位时滑块快速下降和慢速工进，快速下降和慢速加压之间的转换可以通过设置一个调速阀控制。第一个动作是滑块快速下降，这时为减少工作时间，液压泵提供全油。滑块的行程由一个行程阀控制，滑块下降到一定位置时，行程阀接收到信号，实现滑块由快速下降到慢速工进的转换。当滑块工进到最终位置，这时压力继电器接受信号，实现4s保压。此时换向阀换到中位，因为此时油路的液压力最大，为了防止油压损伤原件，需要在慢速加压到快速回程中加一个预先卸压回路。还能达到平稳卸压的目的。卸压流速由一个流量阀控制，当卸压到一定压力时换向阀从中位移动到左位，实现滑块的回程。从工进到快速回程阶段折边装置的进油腔压力较大，因此，需要设置一个背压力使系统平稳运行。最后为了保护液压泵不受到损坏需要设置一个单向阀在出油口处。2.3液压模块的基本组成模块主要由三部分组成：机械系统、液压系统、控制系统。机械系统：主要由上模板、导套、导柱、顶杆、凹凸槽、折边圈、液压缸等组成如图2.1图2.1为机械系统本文模拟的液压系统由基本的液压元件组成，折边机分三阶段完成折边工作。第一阶段快速下降，开始阶段电液阀处于中间位置，换向阀于右位时，折边装置快速下降，液压泵提供全油，滑块以速度下降200mm后行程阀接收到信号。行程阀产生动作使滑块由快速下降变慢速工进，第二阶段开始，滑块以11mm的速度慢速工近30mm实现料板的折边。当滑块完慢速工进行程后压力继电器接收信号，实现滑块静止保压4秒。完成后开始第三阶段快速回程，电液换向阀开始移至左位，这时滑块以56mm/s速度回程222mm实现第三阶段。2.4折边装置液压系统材料的选择生产折边装置的模具材料多种多样，例如钢材、锌基合金、低熔点合金、高分子材料等等，刚材时制造冲压摸具得主要材料。我们选用7Cr7Mo2V2Si（代号LD），在高速刚的基础上融入少量其他的材料，控制碳的含量保持在一定程度，从而达到提高刚性能的目的。这种类型的刚统称为基体钢。2.5实物图三、方案的确定3.1

负载与运动分析设计的折边装置需要满足的工作流程：第一个动作快速下降，第二个动作慢速工进（折边），第三个动作快速回程停机。主要的性能参数为：折边力；折边装置的滑块自重为；第一阶段，第二节阶段，第三节阶段速度。折边装置空载下降行程，折边装置工进行程，折边装置快速回程：H=222mm；折边装置的滑块启动与制动的时间都为Δ=t≤0.2s，其中，液压缸是执行元件，可以用V型密封圈，机械效率。由式

m—折边装置液压系统部件总质量

∆v—滑块快进或快退速度∆t—滑块运动的加速、减速时间求得惯性负载阻力负载

静摩擦阻力值为动摩擦阻力值为表3.1各阶段负载值

(单位:N)工况负载组成负载值F推力启动30003297加速19682163快进18001978工进101800111868快退18001978图3.1各阶段负载值

(单位:N)注:液压缸的机械效率取3.2运动情况分析经过分析折边装置液压系统的的整个回路及工作情况，能够得液压系统的外负载是随着共时间的变化而不断变化的，所以在设计液压系统的整个回路的时候，需要满足外负载随工作时间变得而辩护的条件，故可以选择两种方案一种是变压式节流调速回路，另一种是容积式调速回。3.3变压式节流调速回路节流速调速控制的原理是通过改变回路中流量控制的流量区域来控制速度，以控制流入或流出执行元件的流量。在进行调节速度的时候，变压式节流阀的负载跟随着工作压力变化。节流阀的作用是通过控制流入油箱的流量从而达到控制流入液压箱的油量。缺点：它的机械特性相对较软；随着负载的慢慢变大，到达一定的数值的时候，活塞就会停。在低速下，液压泵的承载能力变差，并且在改变负载时运动的平滑度也很差。如果使用比例阀和伺服阀，那装置就达不到价格低廉的设计目标，而且安装过程也会很复杂。优点：在主要的油箱里，产生的节流损失、热量可以说相较非常小，而且效率也很好。这种调速回路，适合于速度很高，负载很大，变化率不大，但稳定性能不是很好的回路。3.4容积调速回路容积调速回路简单的说就是通过改变变量马达排出油的流量实现滑块的行驶速度。优点：在这个回路里，不设置溢流节流阀，所以泵力排出的油直接流向回路，没有损失，而欸去，负载和工作压力的变化也一致，效率较高。例如，可以增加液压缸与地面接触的面积以及减小液压泵漏油的现象可增加速度的刚度。通过比较两种调速方法，因为最大折边力为，数值非常额大，确定了选用开式的容积调速回路适合本设计。四、

液压缸主要参数的设计查询液压传动《第二版》表11-2和表11-3，折边装置液压系统在最大外负载为11KN时，油压为2.5MPa，若将液压缸的无杆腔为主要工作腔，取机械效率算得无杆腔有效面积为：液压缸内径：

按GB/T2348-1993，取标准值D=250mm=25cm活塞杆的直径d:取标准值d=160mm=16cm则：无杆腔实际有效面积为：有杆腔实际有效面积为：各阶段液压缸流量如表4.1工作阶段计算公式负载F/N工作腔压力p/Pa输入流量/L/min快速下降启动168376373.6等速00工作下压（折边）111868快速回程启动329763.6等速2185制动2527表4.1为各阶段液压缸流量各个循环阶段的功率计算如下表4.2 快速下降启动恒速工作下压（折弯）工进快速回程启动恒速制动表4.2各个循环阶段的功率计算如下液压缸工况图如下表4.3：图4.3

液压缸工况图五、

系统液压图的设计因为液压缸在工作的时候需要的大功率，所以用容积调速符合本设计；（1）根据折边装置液压系统，分析得出为了满足各个阶段对油量大小的选择，选用压力补偿的变量泵来供油，因为在各个阶段需要油量是不一样的，如在快速下降时为了节约时间要提供全油，在滑块慢速工进的时候时油量供应不能过大；（2）在液压缸完成了加压后，要回程的时候，泵以它的最大供油量输出。液压系统的工作使用三位四通电磁换向阀和一个二位二通阀共同控制。当折边装置液压系统停机的时候，换向阀时处于中间位置的；（3）由于滑块自重的原因，为了防止滑块在下降过程中失控，需要在液压缸的有杆腔假装一个单向阀来防止滑块失控；（4）在无杆腔和有杆腔的油路上增加一个油控单向阀可以使活塞在压制时保持压力；（5）由因为引力的原因，滑块下落时会产生加速度，使得下落越来越快，为了防止这一现象，需要在黄换向阀在右位时，在回油口设置一个溢流阀作为背压阀使油路不至于没有压力而导致滑块加速；（6）为了在系统运行期间，系统内部的压力能保持不变，要在泵口处设置一个溢流阀。本系统由换向阀控制，类似于手动控制，切换换向阀的位置即可实现各个工作阶段；（7）要在折边装置液压系统中要设置一个压力继电器，它的作用是防止在滑块加压过程中应为压力太大使得材料损坏。六、折边装置液压元器件的设计6.1

液压泵的设计通过看工况图，然后就能算出在加压时的最高压力，在加压制压时，输入到液压缸的管路中流量达到了最小值，进油元件也在此时变少，泵压到液压缸的鸭油损失大概取值。得出绷得最高工压为。本设计取液压泵能提供的最大油量等于液压缸能提供的最大油量，则。查询相关资料后，100*CY14-1B规格的压力补偿变量型轴向柱塞泵符合设计要求。额定压力，排量，额定转速1000r/min，流量。在滑块到了保压得时候，液压缸此时的压力是最大：，其流量为1.1×35.3=38.8L/min,当液压泵效率取η=0.85时，此时液压泵需要的功率为。额定功率，额定转速960r/min。泵的理论流量为，大于73.6L/min，满足。6.2

阀类元件及辅助元件根据油路中上面阀部件和辅助部件的最大压力以及实际最大流量，可以选择液压部件参数如下表6.1。序号液压元件名称额定压力/Pa额定流量ml/r型号说明1变量泵3210032×GY14-1B额定转动为1000r/min驱动电机功率则为3KW2溢流阀调压0.5-32100YF3-*-20B-C通径20mm3行程阀--YF3-*-20B-C4三位四通阀28100WEH10G通径10mm5单项顺序阀32MPa100HCT06L1q=100L/min6节流阀--FBG-3-125-10q=100L/min（单项行程调速阀）7单向阀开启0.15MPa最大150S20A220通径20mm8压力继电器2.5HED209调速阀2FRM10-20表6.1液压元件的型号及规格6.3

油管元件原件之间的连接管的特性取决于组件接口的大小，液压缸的入口和出口管的尺寸根据液油流入和留出的最大值确定。当选择液压泵后，每个阶段液压缸的流入和流出处量都与原值不同，所以算的结果如表5.2，以下数值说明滑块在工进和回程的速度不能出入过大，所以以上选择的液压泵时合理的。流量速度快进压制快退输入流量L/minq=35.3排除流量L/min运动速度m/min2表6.2

各阶通过液压缸的流量表6.2

各阶通过液压缸的流量取液油的速度为5m/，根据公式。液压缸进油路管内径液压缸回油路管内径查阅了相关的资料后，取油路管内径内径，回油路外径，内径。6.4油箱的容积计算查阅液压传动《第二版》(7-8)

公式：，其液压机ξ=11。计算油箱容量,426.8÷0.8=534。以JB/T7938-1999选油箱容量V=1000L。6.5油箱长宽高确定设计油箱的长宽高比例为1：1：1~1：2：3，本文选比例1：1.5：2。故拟油箱的宽长高为1600MM,1100MM,770MM，本设计取开式分离式油箱。优点：当需要设备要维护，或者设备出现问题的时候操作起来更方便，而且可以减小由于液压温度升高和液压泵工作的时候产生的震动对机械效率的影响；缺点是占用面积大。估测油液体总体积为0.6L，推杆形长为222mm，内杆腔长360mm，推杆体积忽略不计，得液压缸体积：液压缸里的油满了得时候，此时油箱里的油是最少得时候：则油箱中油液的高度为：根据液油体的下降高度，选隔离板高44cm，使用双层板。钢板厚度t=4mm，焊接使用普通焊接。为了日后方便清洗、维护油箱，便于搬运，故设计时油箱离地面留200mm的距离。所以算的邮箱的总长宽高：长为：宽为：高为：6.6计算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：6.7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阅相关液压设计资料得下表：表6.3：

单位：mm公称压力（MPa）管子的内径d0mmD0Lmin卡套式管接头d0公称尺寸极限偏差G(25)2218.525±0.1053822表6.3连接尺寸6.8过滤器的选取根据过滤器的流量设计原则，过滤器为泵流量的两倍以上，本设计取2.5倍。故有

：

查询液压设计的相关资料，本设计用WU系列网式吸油过滤器：表6.4型号通径公称流量L/min过滤精度μmCXL-250×10020250100表6.4过滤器参数6.9堵塞的选取查阅相关液压设计资料，堵塞的选择本设计用六角外六角螺塞。外六角螺塞参数如表6.5dd1DeSLhbb1RC重量Kg基本尺寸极限偏差M12×1.2510.2221513-0.244123311.00.032表6.5外六角螺塞参数6.10空气过滤器的选取根据空气过滤器流量是液压泵流量两倍以上原则.即：

查阅资料后空气过滤器参数如下：

空气过滤器参数如下表6.6型号参数过滤注油口径mm注油流量L/min空气流量L/min油过滤面积L/minHH⊘D1⊘D2⊘D3四只螺钉均布mm空气进滤精度mm油过滤精度μmEF2-50323226527015458668296M6×140.105126表6.6空气过滤器参数6.11液位/温度计的选取查阅课本《机械设计手册》表23.8-98，为了符合折边装置液压系统的设计YWZ型液温计选YWZ-150T

型。并选择安装在左边。七、

液压系统性能的运算7.1

压力损失和调定压力的确定忽略不计阀类两端降压损失不计，则快速工近杆得速度进油管油液速度。7.1.1沿程压力损失20℃时得，管中的流体流动状态为层流则，本剧实际取油管2m，液油密度。进油口压力损失。7.1.2局部压力损失进行管道安装、管接头的压力损失取10%，阀的额定流量额定损失为、通过阀的流量为q，取压力损失，由得a小于原估算值0.5MPa，安全。回油管路流量，油管回路速度得（245<2320,所以为层流）;,所以回油路上的沿程压力损失为。由上面的计算所得求出：总的压力损失。以上与估值有差值，所以要通过计算出准确点的结果定压了发的设定数值。7.1.3压力阀的调定值计算应为液压泵流量较大，在工进到回程阶段需要卸荷，卸荷时的压力要大于液压泵的供油，，所以设定卸荷发的压力为3MPa。设置背压阀来平衡钣金折弯机的重量，即。溢流阀的数值设定值须高于卸荷阀0.3~0.5MPa，故流阀设定值3.5MPa。7.2

油液温升的计算在折边装置运行过程中，滑在滑块工进和快退过程中时间间隔相差不大，所以设定为一个循环来计算。7.2.1快进时液压系统的发热量液压缸的有效功率为：泵的输出功率为：因此快进液压系统的发热量为：7.2.2

快退液压缸发热量液压缸在快进期间的有效功率为：泵输出功率：快退液压系统发热量：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：泵的输出功率:在滑块加压时液系统发热量：

总的发热量据教材式（11—2）得出油温近似值通过计算，本设计温度没超过允许的值，所以不需要安装冷却剂。7.3油箱的设计由前面计算得出油箱的容积为1000L。7.3.2油箱

散热量的计算如果不计算系统其他地方产生的热，那么油箱的散热面积式中

A—油箱的散热面积（m2）H—油箱需要的散热功率（W）H—油温（一般以55℃考虑）K—散热系数，与油箱所处的环境温度有关油箱的散热面积A为：参考文献[1]中国机械设计大典第5卷，机械控