大型液压弯管机设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 大型液压弯管机设计 【 摘要 】 随着现代科技的高速发展，弯管技术已广泛应用于各个生产行业，特别是在该系统主要用于电力施工，公铁路建设，锅炉、桥梁、船舶、家俱，装潢等方面的管道铺设及修造。 本次论文设计的大型液压弯管机，就是常见的一种弯管机。 现代的弯管机一般分气动控制，手动，机械传动，液压传动控制这么几种。而液压弯管机传动平稳，噪音小，结构紧凑，易于实现自动化而广为应用。而本设计为针对设备中 U 形弯管的特点。该液压系统采用了液控单向阀，蓄能器 与电接点压力表组成的保压回路，进口节流调速回路以及电磁卸荷回路 。因此实践证明，该弯管机液压系统设计合理，工作可靠，成本低；操作方便，易于维修。 关键词 ： 液压 弯管 夹紧缸 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 of in in is of In of is a so is is to We an a is of So is is to 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 目 录 1. 液压弯管机技术的发展及应用 . 4 言 . 4 管机的概述 . 4 压弯管机的发展里程 . 5 2. 液压系统的特点 . 6 压系统的定义 . 6 压传动的优缺点 . 6 压传动优点 . 6 压传动缺点 . 7 压系统的保养 . 7 . 9 构特点 . 9 管机的结构图 . 9 4 弯管机液压系统包含的三种回路 . 10 荷回路 . 10 度控制回路 . 11 压回路 . 11 5 液压弯管机工作原理 . 12 6 辅助设备 . 14 位设备 . 14 架 . 14 7 液压缸的选择与计算 . 14 8 液压弯管机弯管常见的缺陷及解决措施 . 16 压弯管机弯管打皱 . 16 管圆弧外侧弯裂 . 16 9 液压弯管机的特点及优缺点 . 16 点 . 16 缺点 . 16 10 液压弯管机的 7 个操作规程 . 17 结 束 语 . 18 谢 辞 . 19 文 献 . 20 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 1. 液压弯管机技术的发展及应用 言 随着社会的发展，各种行业对各种型号弯管的需求会迅速增 长，对管材弯曲成形精度要求也会越来越高，这一切促使人们对管材弯曲加工工艺及加工设备进行了深入的研究。美、日、德、英等工业发达国家纷纷开发研制 先进的 弯管加工设备，同时资助管材弯曲加工工艺的理论及实验研究，并在实际应用中取得良好的经济效应。然而我国的管材弯曲加工设备与加工技术的研究与应用仍远远落后与当今世界先进水平 ，远远不能适应我国工业生产和国防的需求。致使我国许多企业不得不话费大量资金引进国外先进的管材加工设备。由于中国的具体情况，不可能普遍使用这些先进设备。因此，液压与气动等一些弯管设备得到发展。而液压弯管 机 是 一种新型的具有弯管功能及起顶功能的弯管工具。具有结构合理、使用安全、操作方便、价格合理、装卸快速、便于携带、一机多用等众多优点，在国内液压弯管机市扬占据很大份额，主要用于工厂、仓库、码头、建筑、铁路、汽车等安装管道和修理。它除了具有弯管功能外，还能卸下弯管部件（油缸）作为分离式液压起顶机使用。 在工业生产中，换热设备使用极其广泛，而管式换热设备就是常见的一种。在这些管式换热设备中，采用 液压技术由于其潜在的许多优点，在工业应用技术领域已得到广泛应用，比且比较经济实用，把它应用到弯管机 上，简便易行，不失为一种良好的方法。下面就是具体的操作。 管机的概述 管材弯曲有很多方法，相应地就有不同的弯管设备。在各种方法中，绕弯是最常用的弯管方法，而绕弯最常用的设备是弯管机。因此弯管机是管材弯曲的加工的主要设备 。 弯管机的结构形式很多，按弯管时加热与否可分为冷弯管机和热弯管机两类。按传动方式可分为手动、气动、机械传动和液压传动四种。按控制方式有分文手控、半自动控制、自动控制和数控控制四种。机械传动弯管机结构简单，制造方便，通用性大。半自动控制的弯管机一般只对弯管角度进行控制，主要用于中 小批量的生产。而自动与数控弯管机都适用于大批量生产，但较复杂且昂贵。液压弯管机传动平稳、可靠、噪音小，结构紧凑。并且能弯制不能直径的管材，并且经济适中。因此较为应用广泛。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 压弯管机的发展里程 液压弯管机技术如今在我国广泛用于电力施工，公铁路建设，锅炉、桥梁、船舶、家俱、家电和装潢等行业，其工艺随着现代技术的进步也在不断发展。 我国的液压弯管机加工工艺，从青铜器时代开始萌芽的，并逐渐形成和发展。从殷商到春秋时期已经有了相当发达的青铜冶铸业出现了各种青铜工具，如：青铜刀、青铜锉、青铜锯等等。同时有出土 文物与甲骨文记录表明，这个时期的生产的青铜工具和生活工具，在制造过程中大都要经过切削加工或研磨。我国的冶铸技术比西欧早一千多年。渗碳、淬火、和炼钢技术的发明，为制造坚硬锋利的工具提供了便利的条件。铁质工具的出现，表明金属切削加工进入了一新的阶段。有记载表明早在三千多年前的商代已经有了旋转的琢玉工具，这也就是金属切削机床的前身。 70 年代在河北满城一号汉墓出土的五铢钱，其外圆上有经过车削的痕迹，刀花均匀，切削振动，波纹清晰，椭圆度很小。有可能将五铢钱穿在方轴上 然后装夹在木质的车床上，用手拿着工具进行切削。 现今，我国机床制造也已基本上成熟了，特别是在普通机床上。准确来讲机床是先进制造技术的载体，机械产品质量、更新速度、应变能力、效率在相当程度上取决于机床。我国现在对机床的需求将是中档数控机床、加工中心和专用机床为主。其他机床相对要少得多了。而我国的尖端数控机床和自动化生产线的制造还不能与世界强手相比。 传统的二维式的 电动液压弯管 机已无法满足复杂的工业需要。三维数控液压弯管机正是在这一背景下逐 渐开发成熟。可程序设计控制器（ 液压弯管机控制系统中的应用给复杂要求的弯管系统提供技术保证。到现在由于国内空调，汽车等行业的兴起对于液压弯管机的需求由量到质的转变，所以同样催生了液压弯管机技术的飞跃，数控技术终于引入到了液压弯管机行业，数控的介入是弯管行业的一次技术革命，不管从弯管速度、精度上都是具有相当的优势。在工业经济快速发展的上世纪 90 年代后以来，基础设施建设厂房、设备、交通设施需求急剧增加，各种金属管的需求已远远不能满足，许多金属管的形状要求也不断复杂化，从而催生了液压弯管机系统设计和开发 。 液压弯管机的加工工艺在不断的进步，在往后的发展中更是要精益求精。液压弯管机是机械设备，在工业用处是十分广泛的。我们今天所看到的液压弯管机行业发展得如此之好是有原因的。原因就是液压弯管机的发展初期选择的发展路线是正确的。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 2. 液压系统的 特点 压系统的定义 液压系统的的作用是改变压强增大压力作用力。所以该系统必须使用液压作为动力装置。 一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、 执行元件 、控制元件、辅助元件（附件）和 液压油 。 动力元件的作用是将 原动机 的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵 ，它向整个液压系统提供动力。 液压泵 的结构形式一般有 齿轮泵 、叶片泵和柱塞泵 。 执行元件 (如 液压缸 和 液压马达 )的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。 控制元件 (即各种 液压阀 )在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、 流量控制阀 和方向控制阀。压力控制阀又分为益流阀 (安全阀 )、 减压阀 、顺序阀、 压力继电器 等；流量控制阀包括 节流阀 、调整阀、 分流集流阀 等；方向控制阀包括单向阀、 液控单向阀 、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。 辅助元件包括 油箱 、 滤油器 、油管及 管接头 、密封圈、快换接头、高压球阀、胶管 总成、测压接头、压力表、油位油温计等。 液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。 压传动的优缺点 压传动优点 在目前四大类传动方式 (机械、电气、液压和气压 )中，没有一种动力传动是十全十美的 ，而液压传动具有下述极其明显的优点： (1)从结构上看，液压传动单位重量的输出功率和单位尺寸输出功率在四类传动方式中是力压群芳的，有很大的力矩惯量比，在传递相同功率的情况下，液压传动装置的体积小、重量轻、惯性小、结构紧凑、布局灵活。 (2)从工作性能上看，速度、扭矩、功率均可无级调节，动作响应性快，能迅速换向和变速，调速范围宽，调速范围可达 100：000： 1;动作快速性好，控制、调节比较简单，操纵比较方便、省力，便于与电气控制相配合，以及与 算机 )的连接，便于实现自动化。 (3)从使用维护上看，液压 元件的自润滑性好，易实现过载保护与保压，安全可靠 ;液压元件易于实现系列化、标准化、通用化。 (4)所有采用液压技术的设备安全可靠性好。 (5)经济：液压技术的可塑性和可变性很强，可以增加柔性生产的柔度，和买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 容易对生产程序进行改变和调整，液压元件相对说来制造成本也不高，适应性比较强。 (6)液压易与微机控制等新技术相结合，构成“机 液 体化已成为世界发展的潮流，便于实现数字化。 压传动缺点 任何事物都是一分为二的，液压传动也不例外： (1)液压传动因有相对运动表面不可避免地存在泄漏，同时油液不是绝对不可压缩的，加上油管等弹性变形，液压传动不能得到严格的传动比，因而不能用于如加工螺纹齿轮等机床的内联传动链中。 (2)油液流动过程中存在沿损失、局部损失和泄漏损失，传动效率较低，不适宜远距离传动。 (3)在高温和低温条件下，采用液压传动有一定的困难。 (4)为防止漏油以及为满足某些性能上的要求，液压元件制造精度要求高，给使用与维修保养带来一定困难。 (5)发生故障不易检查，特别是液压技术不太普及的，这一矛盾往 往阻碍着液压技术的进一步推广应用。液压设备维修需要依赖经验，培训液压技术人员的时间较长。 压系统的保养 液压系统最大的问题就是保养， 一个液压系统的好坏不仅取决于系统设计的合理性和系统元件性能的的优劣，还因系统的污染防护和处理，系统的污染直接影响液压系统工作的可靠性和元件的使用寿命，据统计，国内外的的液压系统故障大约有 70%是由于污染引起的。 油液污染对系统的危害主要如下 1）元件的污染磨损 油液中各种污染物引起元件各种形式的磨损，固体颗粒进入运动副间隙中，对 零件 表面产生切削磨损或是疲劳磨损。高速液流中的固体颗粒对元件的表面冲击引起冲蚀磨损。油液中的水和油液氧化变质的生成物对元件产生腐蚀作用。此外，系统的油液中的空气引起气蚀，导致元件表面剥蚀和破坏。 2）元件堵塞与卡紧故障 固体颗粒堵塞液压阀的间隙和孔口，引起阀芯阻塞和卡紧，影响工作性能，甚至导致严重的事故。 3）加速油液性能的劣化 油液中的水和空气以其热能是油液氧化的主要条件，而油液中的金属微粒 对油液的氧化起重要催化作用，此外，油液中的水和悬浮气泡显著降低了运动副间油膜的强度，使润滑性能降低。 一、污染物的种类 污染物是液压系统油液中对系统起危害作用的的物质，它在油液中以不同的形态形式存在，根据其物理形态可分成：固态污染物、液态污染物、气态污染物。 固态污染物可分成硬质污染物，有：金刚石、切削、硅沙、灰尘、磨损金属和金属氧化物；软质污染物有：添加剂、水的凝聚物、油料的分解物与聚合物和维修时带入的棉丝、纤维。 液态污染物通常是不符合系统要求的切槽油液、水、涂料和氯及其卤化物等，通常 我们难以去掉，所以在选择液压油时要选择符合系统标准的液压油，避免一些不必要的故障。 气态污染物主要是混入系统中的空气。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 这些颗粒常常是如此的细小，以至于不能沉淀下来而悬浮于油液之中，最后被挤到各种阀的间隙之中，对一个可靠的液压系统来说，这些间隙的对实现有限控制、重要性和准确性是极为重要的。 二、污染物的来源： 系统油液中污染物的来源途径主要有以下几个方面： 1）外部侵入的污染物：外部侵入污染物主要是大气中的沙砾或尘埃，通常通过油箱气孔， 油缸 的封轴，泵和 马达 等轴侵入系统的。主要是使用环境的影响。 2）内部污染物：元件在加工时、装配、调试、包装、储存、运输和安装等环节中残留的污染物，当然这些过程是无法避免的，但是可以降到最低，有些特种元件在装配和调试时需要在洁净室或洁净台的环境中进行。 3）液压系统产生的污染物 ：系统在运作过程当中由于元件的磨损而产生的颗粒，铸件上脱落下来的砂粒，泵、阀和接头上脱落下来的金属颗粒，管道内锈蚀剥落物以其油液氧化和分解产生的颗粒与胶状物，更为严重的是系统管道在正式投入作业之前没有经过冲洗而有的大量杂质。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 结构图 构特点 本设计的液压弯管机是一种 本机的功能是将直线管材通过外力的作用弯折成 工艺过程如图 示 图 艺图 管机的结构图 如图 本次设计的弯管机的结构图 ，这种弯管机的执行机构采用 2个夹紧缸 1和 2。一个弯曲成型缸 3。 3个液压缸呈“ T”型布置在同一水平面上（这些有机械机构保证），并借助 一些辅助机构 （如托架、辅助成型轮、限位块等） 组成一体。整个机构由液压实现驱动与控制。 这种结构简单，易操作。并且设计合理可靠。 该图的工作方法是：再该弯管机上放入一根管子后，由液压缸 1、 2 加紧并固定。再由弯曲成型缸 3向上顶，直到管子弯曲成型后在结束。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 图 结构图 1、 2夹紧缸 3弯曲成型缸 4胎膜 5、 6托架 7限位块 8辅助成型轮 4 弯管机液压系统包含的三种回路 弯管机液压系统包含以下三种基本回路： 荷回路 此回路由一个 溢流阀 4和二位四通阀 3构成。启动液压泵后，二位四通电磁阀 3再常态位下处于卸荷状态；此时液压泵的输出全部经电磁阀回油箱。当电磁铁 7磁阀换向处于工作状态，调整溢流阀 4至工作压力。为便于选阀，本回路使用堵二位四通阀的 A、 B 口的方式来代替二位二通阀，两者是完全等效的。 图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 度控制回路 速度控制回路采用进油节 流调速 ，容易采用压力继电器实现压力控制 ，这种调速方法具有调节方便，节约能源的特点，进入液压缸的油的流量受到节流阀的限制，可减少启动冲击，弯管时，要求液压缸的较低的速度进油节流调速可方便的达到这个要求。 压回路 因为在弯曲弯管时需要很大的一个推力以及一个稳定的推力来保持“ U”型的形状可以固定住，因为需要一个保压回路。 在回路中分别设置双液控单向阀 9、 10、 11 当回路中的电磁阀 6、 7、 8处于中位时， 使液压缸能保持压力。另外考虑到液压缸的泄漏问题，在回路中 加上蓄能器 16、 19以补偿其泄漏量。 需要注意 的是，选用电磁换向阀时，考虑到双液控单向阀控制腔油口不能有背压，电磁阀的中位机能必须选用“ Y”型，并且单向节流阀应安装在靠近油缸的一侧。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 5 液压弯管机 工作原理 （ 1）弯管机液压工作原理图如图 5 所示。在图示状态，所有电磁铁都处于断电状态。柱塞泵 2 输出的液压油经二位四通电磁阀 3卸荷，同时所有的执行元件的活塞杆处于缩回状态。液压系统工作时，首先使 7时整个液压系统工作在调定的工作压力下。按下操作按钮，是电磁铁 13时得电，此时三位四通电磁阀 6 和 7 换向 处于左位 ;液压油经减压阀 5 进入夹紧缸 17 与 18的无杆腔；有杆腔的液压油经过单向节流阀的单向阀口回到油箱；夹紧缸 17 与18的速度大小由单向节流阀 12与 13调节；调整到两夹紧缸基本同步为止。 （ 2）当两缸运动到设定位置时使 1电，使三位斯通电磁阀 6 与 7处中位；夹紧缸停止进给；此时两缸间距应稍大于胎膜直径，而后使 5电，液压油进入弯曲成型缸无杆腔，有杆腔的液压油回到邮箱；弯曲成型缸开始运动并推动管料。使之产生弯曲变形；直到得到所需的半圆形时；弯曲成型缸运动到这两个辅助成型轮后停止；电磁阀 8处中位 ：弯曲成型缸压力由双液控单向阀保持。接着使电磁阀 6 与 7 的 13次得电，两夹紧缸 17、 18 二次进给，使管材的弯曲大于 180，当压力达到设定值时，压力继电器 15、 20 给三位四通电磁阀 6、 7 发信号。使之处于中位保压，保证 U 形的成型度，最后使电磁阀6、 7的 24 （ 3）两夹紧缸返回。跟着电磁阀 8 的 6电，弯曲成型缸也返回；取下成型管；这就完成了一次完整的弯管工作循环。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 图 5 液压原理图 阀 、 7、 9、 10、 2、 13、 15,6,17,、 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 6 辅助设备 位设备 限位。图 2中 得限位部分 7，由于应用中许多“ U”型管要求单边长度一致，则通过限位块可很方便 的准确提供位置及距离。为测量等省去不必要的时间。 架 托架。 因为该液压弯管机可以弯曲不同大小的管子。因此该系统中的液压缸就要可以灵活移动道不同位置。所以设计了图二 中 的托架 5、 6。可以任 意调节，以确保管材中心线与三缸中心线共面。 7 液压缸的选择与计算 通常，液压油缸的选择是在保证系统各项静动态特征性都满足预定要求的前提下，寻找出尽可能可靠经济、耐用的液压油缸。鉴于待加工的管材由于直径和材料的不同，所需的液压油缸的最大推力也不尽相同。 为了选用合适的液压缸，我们对最常用的几种钢管所需的推力进行了计算。 管材的弯曲力矩估算公式为： 3 式中： M 弯曲力矩； 因摩擦而 增大的系数 W 抗弯断面系数管材的，管材的 )(32w 33 ； b 材料抗拉强度； D 管材外径； 中性层曲率半径； 弯曲所需推力： ； 式中： l 弯曲件宽度。 推杆直径： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 杆 其中： p= 据以上计算公式，可以计算弯曲各种 材料所需的推力，如图表 1所示。 根据以上分析可得知，管材弯曲力矩随着外径的增大而增大，随着中型增半径的减少而增大，当取外径 D=24， =32，则所计算弯曲力矩最大、同时不锈钢无缝钢管所需弯曲力力矩最大，相应的所需推力推力及推杆直径也最大，挤制铝青铜管、黄铜管、拉制铜管则依次减少。根据以上的计算，本着安全、经济的原则制作了相应的油缸作为执行件。达到了经济实用的目的。 表一 弯曲各种材料所需推力 序号 材料 A 范围 /A 取值 /材外径D/厚/ / / 弯曲件宽度l/314 310 24 2 4 黄铜管 186431 430 24 2 4 挤制铝青铜管 471 490 490 24 2 4 不锈钢无缝钢管 380600 600 24 2 1221 64 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 8 液压弯管机 弯管常见的缺陷及解决措施 压弯管机弯管打皱 弯管机起皱的原因有两个： 的太快，应该慢慢来，不能太快。 2. 除弯的力量外，要有一个往两头拉的力量，边弯边拉，拉力大了会拉断，小了会起皱，要通过试弯 确定。一般是用两卡点的 卡力 既卡住，又保持在弯时 弯头变歪 、 管子 要往弯头处拉动、卡点就有往两头拉的反力来做到的：卡点处管子有移动（向中间移），但必须克服卡子的卡力才移动，松的就移要起皱，不让移动或卡得太紧要拉断。 管圆弧外侧弯裂 弯裂的原因有：管材加热处理不当、晶粒度过大；压紧模压力太大，造成弯管阻力过大；润滑效果不好，所需弯曲力过大，使得机床抖动等都有可能是圆弧外侧弯裂。 措施是： 首先应保证管材具有良好的热处理状态，然后检查压紧模的压力是否过大，并调整使其压力适当，最后应保证芯棒与管壁之间有良好 的润滑，以减少弯管阻力及管子内壁与芯棒的摩擦力。 9 液压弯管机的 特点 及优缺点 点 （ 1） 弯曲管所需的力由液压装置提供，可产生很大的动力；尤其适用于加工管径大、壁厚的管件。另外弯管液压机调节方便，当弯曲工件得力需要变化时，仅需调整溢流阀的工作压力即可。 （ 2） 整个液压回路的元件全部选用叠加阀。集成在油路块上；实现了液压元件间的无管化连接；是连接方式大为简化；系统紧凑；功耗减少；设计安装周期短等。 （ 3） 电机与液压柱塞泵采用立式连接；泵处于油面以下；大大改善了柱塞泵的吸油状况；同时减少了液压系 统工作时的噪声；利于保持良好的工作环境。 缺点 优点：简单易操作，弯管的直径也较大 ; 传递功率大、控制精度高、响应速度快 ; 结构合理、操作方便、使用安全、装卸快速和一机多用 . 缺点：大管径的 管子不能一次成型，速度也较慢 ;不同管径的管子要不同的尺寸的模具 ; 机器损耗大，使用寿命减短 ; 因为该系统是有液压驱动的，因为必定会有液压所带来的缺陷及污染。因此买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 该系统的污染可以换位液压系统的污染。 10 液压弯管机的 7 个操作规程 1作业场所应设置围栏。 2作业前，应先空载运转，确认正常后，再套模弯管。 3应按加工管径选用管模，并应按顺序放好。 4不得在管子和管模之间加油。 5应夹紧机件，导板支承机构应按弯管的方向及时进行换向。 6作业时，非操作和辅助人员不得在机械四周停留观看。 7作业后，应切断电源，锁好电闸箱，并做好日常保养工作。 弯管机在工作的时候只有严格遵守弯管机的 7 个操作规程才能保证弯管的质量与工作的安全，机器的保养，长久耐用。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 结 束 语 完成情况： 此液压系统设计主要设计的是大型液压弯管机液压系统。该弯管机主要采用液压控制系统，不但提高了弯管机的操作性、实用性、 经济型，还能提高该机床的动能及加工元件的不同尺寸。 所得收获： 通过本次设计使我对所学知识有了更深层次的理解，同时也从设计中学到了很多以前没有学到的东西。