折弯机液压系统设计说明书

1 大大 学学 毕毕 业业 论论 文文 设设 计计 论文 设计 题目 折弯机液压系统设计 系 别 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 完成时间 2 目目 录录 毕业设计的目的 1 折弯机液压系统设计 2 一 折弯机的外形和基本技术参数 3 二 折弯机的用途 4 三 折弯机的工作原理 5 6 四 折弯机的主要结构 7 五 工况分析 8 10 六 确定液压缸的主要参数 11 13 七 拟定液压系统原理图 14 15 八 选择液压元件 16 17 九 油箱的设计 18 19 十 液压系统性能的验算 20 22 心得体会 23 参考文献 23 3 毕业设计毕业设计的目的的目的 毕业设计是学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节 是使 学生综合运用所学过的基本理论基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题 而进行的一次基本训练 这对学生即将从事的有关技术工作和未来事业的开拓都有重要 的意义 其主要目的是 一 培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力 拓宽和 深化学生的知识 二 培养了学生正确使用技术资料 国家设计计策 数据处理 编写技术文件等方 面的工作能力 三 培养学生树立正确的设计思想的设计的构思和创新思维掌握工程设计的一般程 序规范和方法 四 培养学生进行调查研究面向实际 面向生产 而向工人和工程技术人员学习和 基本工作态度 工作作风和工作方法 4 折弯机液折弯机液压压系系统设计统设计 课题简介 本折弯机属于金属板料的通用机械 可根据多种形状的工件 还可折弯 管 冲孔 弯曲和拉伸等 本析弯机在折弯不同材质的板料时 只要选配各种不同的模具和板料折弯力表 经 核算求得折弯力 调至相应的工作 油压即可工作 本折弯机生产效率高 广泛用于飞机 机械等行业 折弯机的主要动作部件 滑块 采用液压传动 本课题主要针对折弯机滑块的驱动来设计液压系统 动作循环如下 滑块快速下行 滑块慢速工进 滑块回程 另外 还应能实现滑块的点动 5 一 折弯机的外形和基本技一 折弯机的外形和基本技术术参数参数 原始数据 公称力 1000KN 工作台长度 3200mm 滑块行程 130mm 工作台面与滑块间最大开启高度 最大行程工作台 390mm 滑块行程调节量 100mm 液压系统工作压力 25Mpa 滑块行程速度 空载 50mm s v1 满载 8mm s v2 回程 4 mm s 主电机 功率 7 5KW 转速 960r min 滑块自重 t 18000N 静摩擦系数 fs 0 2 动摩擦系数 fa 0 1 AT 启动换向时间 0 2s 6 二 折弯机的用途二 折弯机的用途 本折弯机属于金属板料的通用材料 可根据需要折弯多种形状的工件 当配备相应 装备时 还可弯管 冲孔 弯曲和拉伸等 用户在折弯不同厚度和不同材质的板料时 只要选配各种不同的模具和调至相应的 工作油压即可工作 本折弯机生产效率高 故它是理想的板料成形设备 它广泛应用于飞机 汽车 轻 工等行业 7 三 折弯机的工作原理三 折弯机的工作原理 折弯机的主要动作部件 滑块 采用液压传动 该系统的工作原理如下 一一 油 油泵泵空运空运转转 起动电动机 其旋向应按油泵上的箭头方向旋转带动轴向梗塞泵 油箱内的油液经 滤油器吸入油泵吸油口 油泵出口的油液经阀下阀 6 回油箱 此时电磁阀均不动作 二 滑 二 滑块块 快速下行快速下行 当阀 6 阀 8 12 19 中的 YV1 YV2 YV3 YV4 电磁铁动作 油泵出口油液经 阀 8 11 进入油缸上空 同时打开阀 10 14 此时油缸下腔的油液经阀 8 9 10 12 13 回油箱 由于滑块自重作用 油缸上腔的油液大量吸入 油缸下腔回 油路又畅通 使滑块实现快速下行 三 滑 三 滑块块慢速工慢速工进进 滑块快速下行至撞块工接触行程开关 便是慢速工进的始点 此时 YV1 YV2 电磁 铁继续动作 YV3 YV4 电磁铁断电 使阀 12 关闭断流 阀 14 阀芯复位关闭 油缸下 腔的油液只能从阀 10 阀 9 阀 8 回油箱 回油路的通流面积减小 滑块由快速下行转 换为慢速工作 这样可减少板料冲击 也减小机床本身的冲击振动 从而改善了折板的 条件工程 提高了工作精度 滑块上模接触了板料时 油泵压力升高 直至阀 7 的调定 值 一部分油液经阀 7 回油箱 四 滑 四 滑块块回程回程 当折弯保压 系统卸压后 滑块实现回程 此时阀 6 中的 YV1 阀 19 中的 YV4 电磁 铁动作 YV2 YV3 电磁铁不动作 油泵出口油液经阀 8 9 10 进入油缸下腔 同时打 开二只阀 14 油缸上腔的油液经二只阀 14 11 8 回油箱 此时滑块回程 向上回程的 速度是恒定的 五 滑 五 滑块块点点动动 滑块下行时 由脚踏开关脚踏向下 控制阀 7 8 中的 YV1 YV2 电磁铁工作时间 实现点动的下降距离 滑块回程由脚踏开头脚踏向上 控制阀 6 中的 YV1 和阀 19 中的 YV4 电磁铁工作时 间 使滑块回程 六 注意事 六 注意事项项 1 液压系统油液必须经保持清洁 使用一段时间后 如发现油液变质及时更换新 油 同时清洗系统管道及滤油器 加油时必须从空气滤清器处加入 并保持油位至液位 8 消温计的上刻线 2 工作油液为 N4 6 液压油 不能和其他油液混合使用 3 油温在 10 60 范围内工作 如超出范围应采取降温措施 4 阀 6 阀 9 阀 11 12 13 均已调定好 并用红漆漆封 用户切勿随意调动 5 本液压系统最大工作压力为 25Mpa 由阀 7 调定 调节时 压力不超过 25MPA 以免机床损坏 6 阀 12 是快速放油和油缸下腔安全阀 压力调定值为 12MPA 9 四 折弯机的主要四 折弯机的主要结结构构 本折弯机由采用焊接结构 具有强度高 回性好 重量轻之特点 组成如下 1 机架 采用焊接结构 具有强度高 回性好 重量轻之特点 台面板没有烧度 补偿 以便调整工件折弯时造成的角度偏差 2 同步机构 滑块行程中的同步 是采用机械强迫同步机构 其结构简单 稳定 可靠 有一定的精度 并可借助偏心套来调整滑块与工作台面的平行度 3 前托料架 用来安置工件或作挡料架用 由手动调节 4 滑块 滑块由整块钢板制成 专油缸中的活塞杆连接在一起 油缸件固定在机 架左右侧板上油缸连接板上 通过消压驱动使活塞杆带动滑块作上下运动 为保证滑块 在下死点的精确定位 在机床上后设置了机械挡块 并由行程调节机构调整 调整时 由按钮通过电动机及其机械传动 使机械挡块上下移动 并可手动调整 每一转滑块向 上或向下调整为 0 1mm 即 0 1mm 转 5 模具 上模采用多体短模拼接式 依靠压板将其固定在滑块上 同时有微调装置 调节 并有标尺表示 有精度高 互换性好 便于装卸等特点 下模安置在工作台上 利用把手可使下模前后移动 认对准上模中心 6 后挡料装置 后挡料装置距上模中心距离由数控系统控制 其数值由显示屏显示 7 液压系统 主电机 油泵安装在油箱一端的外侧 油路板设计在油箱盖板上 系 统中的油液经过二次过滤 提高了油液的清洁 折弯机的电气系统 机床采用 50HZ 380V 三相交流电源供电 机床油泵电机 M12 滑块行程调节电机 M2 和后挡料调节电机 M3 采用 380V 供电 控制电路电源 用变压器降压隔离 控制 电源电压为交流 220V 电磁阀电源电压力为直流 24V 机床采用保护接地 机床的电气箱位于机床的右侧 电气箱装有机械联锁机构 控制机床电源通断 电 气箱的操作板上装有控制电源钥匙开关 SB 油泵起动按钮 SB 及停止按钮 SB1 电源指 示灯 HL1 保证时间继电器 KT1 换向时间继电器 KT2 工作选择开关 SA1 机床前方 偏右装有按钮盒 上装有滑块行程开距调节按钮 SB3 和 SB4 后挡料调节按钮 SB5 和 SB6 还有急停按钮 SB7 工作特环图 10 五五 工况分析 工况分析 工况速度 ms 1 行程 mm 计算公式 泄荷 1 V1 0 0550 5V1AT 滑块快进V10 05130 保压V1 V20 0425 80 5 V1 v2AT 滑块工进V20 008130 系统泄压V2 00 0080 80 5 V2AT 滑块运动下行0 V1 0 0550 5 V1AT 快退V10 05390 寸动回程 V1 00 0550 5V1AT 表中工况分 8 个阶段 主要阶段有 快进 工进 快退 绘制速度 位移曲线 负载分析 依据原始参数计算和填写 负载计算公式计算结果 N 11 负载扭矩 T P 2 w 11 55 切削力Ft 2T D10000 静摩擦力 FfS G fs 3600 动摩擦力 Ffd G fd 1800 惯性力 Fa LTXAV GX T 762 24 理解各工作阶段负载计算公式之后 填表 负载 N 工况 公式结果 液压缸推力 F gm N 行程 mm 泄荷F Fs36004005 加速F Ffd Fa2562 242846 43 快进F Fs工进F Fsd Ft1180013111130 快退F Ff注 液压缸机械效率 nm 0 9 画 F S 曲线 12 确定液压缸的参数 液压缸在工作过程各阶段的负载为 启动加速阶段 F Ff Fa 1 ym Fs G G V y t 1 ym 0 2 18000 18000 9 8 0 042 0 2 3986N 快进或快退阶段 F Ff ym fd G ym 0 1 18000 0 9 2000N 工进阶段 F Fw Ff ym Fw fd G ym 1000 0 1 18000 0 9 13111N 将液压缸各阶段的速度和负载值 工作阶段 速度 V ms 负载 N工作阶段 速度 V ms 负载 N 启动加速3986N工进0 00813111N 快进 快退0 052000N 13 六 确定液六 确定液压压缸的主要参数缸的主要参数 一 初 一 初选选液液压压缸的工作缸的工作压压力 力 由负载值大小表 9 3 取液压缸工作压力为 3MPA 二 确定液 二 确定液压压缸的主要缸的主要结结构参数 构参数 最大负载的工进阶段的负载 F 13111N 则 D 4F P 4 13111 3 14 3 106 0 074 7 4 10 2 查设计手册 按液压缸内径系列表将计算值圆整为标准值取 D 100mm 为标准值取 D 100mm A1 液压缸在杆腔有效面积 A2 液压缸有杆腔有效面积 D 0 707D d 活塞杆直径 D 活塞直径 同样圆整成标准系列活塞杆直径 d 70mm 由 D 100mm 算出液压缸无杆腔有效 作用面积 A1 78 5cm2 有杆腔有效作用面积 A2 40 1 cm2 三 三 计计算液算液压压缸的工作缸的工作压压力 流量和功率力 流量和功率 14 系统类型背压 Pb mpa 简单系统 一般轻或节 流阀痉来系统 0 2 0 5 回油路带调速阀的调速 系统 0 5 0 8 回油路背压阀0 5 1 5 中低压系统 0 8MPA 带补油泵的闭式回路0 8 1 5 中高压系统 8 16MPA 同上 结中低压系统高 500 0 1000 0 高压系统 16 32MPA 如锻压机械等初算时背压可忽略不计 根据表 本系统的背压估计值在 0 2 0 5MPA 范围内选取 故暂定 工进时 pb 0 5Mpa 快进时 Pb 0 2MPA 液压缸在工作循环各阶段的工作压力 P1 计算 差的快进阶段 P1 F A A2 A2 A1 A2 pb F A1 A2 A2 A1 A2 pb 2000 18 5 40 1 10 4 40 1 10 4 78 5 10 4 0 5 106 1 66Mpa 快速退四阶段 P1 F A2 A1 A2 Pb 2000 40 1 10 4 78 5 10 4 40 1 10 4 0 2 106 0 54mpa 四 四 计计算液算液压压缸的缸的输输入流量入流量 所认液压缸各阶段的输入流量为 快进阶段 qv1 A1 A2 v1 15 78 5 40 1 10 4 0 05m3 s 0 192 10 3 m3 s 11 52L min 工进阶段 qv1 A1v2 78 5 10 4 0 008 0 06 10 3 m3 s 3 64min 快退阶段 qv1 A2v1 40 1 10 4 0 05 0 02 m3 s 12L min 五 五 计计算液算液压压缸的缸的输输入功率 入功率 快进阶段 P P1 QV1 0 73 106 0 192 10 3 0 14kw 工进阶段 P P1 QV1 1 66 106 0 06 10 3 0 1kw 快退阶段 P P1 QV1 0 54 106 0 2 10 3 0 1kw 工作阶段 工作压力 P1 MPA 输入流量 qv1 Lmin 输入功率 P KW 快进0 7311 520 14 工进1 663 640 1 快退0 54120 1 将以上计算的压力 流量 功率列表 16 七 七 拟拟定液定液压压系系统统原理原理图图 根据折弯机液压系统的设计任务和工况分析 该系统对调速范围 和稳定有一定要 求 因此 速度控制回路是主要的 速度的调节 是折弯机液压系统设计的核心 名称 1 电动机 2 内齿形弹性联轴器 3 滤油器 4 轴向柱塞泵 5 压力表 6 电磁溢流阀 7 调压阀 8 二位四通电磁阀 9 直控平衡阀 10 液控单向阀 11 直控单向顺序阀 12 电磁溢流阀 13 节流阀 14 液控单向阀 15 滤清器 16 球阀 17 油箱 18 油缸 19 二位四通电磁阀 17 动作YV1YV2YV3YV4 系统泄荷 快进 工进 保压 泄压 快进 拟快速下行 18 拟慢速下行 寸动回程 八 八 选择选择液液压压元件元件 由表可知工进阶段液压缸工工作压力最大 若取进油路落压力损失 Dp1 0 5Mpa 则液压泵最高工作压力为 pp p1 P1 1 66 0 5 Mpa 2 16Mpa 泵的额定压力可取 2 16 2 16 25 Mpa 2 7Mpa 快进或快退时泵的流量为 qvp kq1 1 1 11 5 12 65L min 19 工进时泵的流量为 qvp kq1 1 1 3 64 4L min 考虑到节流调整系统中溢流阀的性能特点 尚须加上 溢流阀须加上溢流阀稳定工 作的最小溢流量 为 3L min 由液压缸在各工作阶段的压力 流量和功率的计算可知工进阶段液压缸工作压力最 大 若取油路压力损失 P1 0 5Mpa 则液压泵最高工作压力为 pp p1 P1 1 66 0 5 2 16Mpa 泵的额定压力取 2 16 2 16 25 Mpa 2 7Mpa 将液压泵在各工作阶段的流量代入 q VP K Qvmax 可分别求出快进以及工进阶段泵的供油流量 快进或快退时泵的流量为 qvp kq1 1 1 11 5 12 65h min 工进时泵的流量为 qvp kq1 1 1 3 64 4L min 所以查产品样本 选用流量为 25L min 的 25MCY14 113 的轴向柱塞泵 由液压缸在各工作阶段的功率可见 快退阶段的功率最大 故按快退阶段估算电动 机功率 则电动机功率为 Pp pp qvp p p1 ap1 qvh p 7 5KW 查电动机产品样本 选用 Y160M 6 型电动机 P 7 5KW n 960r min 一 一 选择选择液液压阀压阀 根据所拟定液压系统计算和分析通过各液压阀的最高压力和最大流量 来选择规格 列表 20 序号名称型号规格 1滤油器 WV100 100J 2压力表YN 100ZT 3溢流阀Y2EH Hd10B10 通径 4调压阀Yhd6B6 通径 5二位四通电磁阀29E13 H10B T10 通径 6平衡阀XD1F 1310H210 通径 7单向阀A2Y Hb10B10 通径 8顺序阀XD2F B10H210 通径 9溢流阀YZEI2 HB20B20 通径 10节流阀 11单向阀AIY HA32F32 通径 12滤清器EF6 80 13球阀101 A PN25 非标 二 二 选择辅选择辅助元件助元件 油管内径一般可按元件接口尺寸确定 也可按管路允许流速进行计算 本系统油管 选 JB2099 77 钢管 确定油箱容量 即 V mqVp 5 7 25 125 175L 其中 V 油箱有效容积 qvp 泵的流量 m 系数 九 油箱的九 油箱的设计设计 21 油箱在液压系统中除了贮油外 还起着散热 分离油中的气泡 沉淀固定杂志等 作用 油箱中有很多的辅助元件 如冷却器 加热器 空气滤清器及油液位计等 1 吸油箱 2 网式滤油器 3 滤油网 4 通气孔 5 回油管 6 顶盖 7 油面指示器 8 10 隔板 9 放油塞 1 油箱的容积 上面计算出油箱 的有效容积为 125 175L 因为此折弯机对油箱没有特殊要求 因此可设计成长方体的 长宽高分别为 2550 400 400 油箱壁厚为 5mm 材料为普通碳钢 2 进油管滤油器的选用 22 因此 50 机器为普通液压系统 采用回式滤油器 选用 WV 40 180 3 空气滤清器的选用 此机器对空气 油质要求不高选用一般空气过滤清器 这儿选用 KGQ 型空 气滤清器 十 液十 液压压系系统统性能的性能的验验算算 23 本系统较为复杂 有多个液压执行元件动作回路 其中环节较多 管路损失较大的 要是主缸动作回路 故主要验算泵到主缸这段管路的损失 一 沿程 一 沿程压压力力损损失失 治程压力损失主要是进油管路的压力损失 此管路长多 A 油 管内径 0 25m 快进 流量为 0 192 10 3m3 s 选用 20 机械油 正常运转后油的运动速度为 V 2 7 10 5 m3 s 油的密度 P 91 8kg m3 油在管路中的实际流速为 V Q 4 d2 0 192 10 3m3 s 4 0 0252 Re Vd V 0 39 0 025 2 7 10 5 361 按式 P1 l d V2 z 求得沿程压力损失为 P1 0 3164 1 0 39 918 3610 025 0 025 2 106 0 03MPa 其中 0 3164 Re0 025 局部压力损失 局部压力损失包括通过管路中折管和折管和接头等处的管中局部压 力损失 P2 认及通过控制局部压力损失 P3 其中管路局部压力损失相对来说小得多 故主要计算通过控制阀的局部压力损失 由液流方向和断面发生变化引起的局部压力损失用下列公式计算 Pr Z V2 2g V Z PV2 2 Pa 其中 局部阻力系数 V 液流流速 g 重力加速度 P 液体的密度 r 液体的重度 N m3 二 二 泵泵出口管道入口出口管道入口处处 Pr 0 1 4 65 2 2 9 81 900 4 81 24 973Pa 三 二位四通 三 二位四通电电磁磁阀阀 Pr2 0 1 4 65 2 2 9 81 900 9 81 973Pa 四 四 90 弯弯头头 Pr3 10 1 12 4 65 2 2 9 81 900 9 81 108977Pa 五 流入油缸管道出口 五 流入油缸管道出口 Pr4 2 4 65 2 2 9 81 900 9 81 19460Pa 六 六 节节流流阀阀 3 105Pa 七 七 单单向向阀阀 2 105Pa 总局部损失 Pr Pr1 Pr2 Pr3 Pr4 Pr5 Pr6 973 973 108977 19460 3 105 2 105 0 6MPa 发热温升计算 泵驱动功率 Nin Nin P QP yt 12 106 4 08 10 4 0 92 9386W 液压缸有效