液压课程设计.doc

河北建筑工程学院课程设计计算说明书课程名称 液压设计课程设计 系 机械系 专 业 机械设计与制造及其自动化 班 级 机073 姓 名 王学伟 学 号 21号 指导教师职称 讲师 辅 导 教 师 颜景润 2010-1-3目 录一 课程设计任务书 2二 设计要求 3三 设计步骤 ： 负载分析 3确定液压缸参数，编制工况图 5 拟订液压系统图 6液压元件选择 9验算液压系统系能 11板料折弯液压机动系统设计计算1. 技术要求欲设计制造一台立式板料折弯机，其滑块（压头）的上下运动拟采用液压传动，要求通过电液控制实现的工作循环为：快速下降-慢速减压（折弯）-快速回程（上升）。最大折弯力；滑块重力G=15000N,快速下降的速度，慢速加压（折弯）的速度，快速上升的速度；快速下降行程，慢速加压（折弯）的行程，快速上升的行程；启动、制动时间。要求用液压方式平衡滑块重量，以防自重下滑；滑块导轨摩擦力可以忽略不计。2. 负载分析和运动分析折弯机滑块做上下直线往复运动，且行程较小（只有200mm），故可选单杆液压缸作执行器（取缸的机械效率）。根据技术要求和已知参数对液压缸各工况外负载进行计算，其计算结果见下表1表1液压缸外负载力分析计算结果工况计算公式外负载/N说明快速下降启动加速176（1）；为下行平均加速度0.115；（2）由于忽略滑块导轨摩擦力，故快速下降等速时外负载为0；（3）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，约达到最大弯力的5%，其行程为15mm；终压阶段，负载力急剧增加到最大弯力，上升规律近似于线性，行程为5mm；（4）；为回程平均加速度0.265等速0慢速折弯加压50000终压1000000快速回程启动15405等速15000制动14595根据已知参数，各工况持续时间近似计算结果见表2工况计算式距离说明快速下行折弯时分为两个阶段，初压阶段的行程为；终压阶段行程为慢速折弯初压终压快速回程利用以上数据，并在负载和速度过渡段做粗略的线性处理后便得到如图611所示的折弯机液压缸负载循环图和速度循环图。二确定液压缸参数，编制工况图 根据表87，和表88系统外负载力最大为1000KN，预选液压缸的设计压力P1=25Mpa。鉴于动力滑块要求快进, 快退的速度不等且相差不大。这里的液压缸可选择用单活塞式液压缸，将液压缸的无杆腔作为主工作腔，考虑到液压缸下行时，滑块自重采用液压式平衡，则可计算出液压缸无杆腔的有效面积。液压缸内径按GB/T23481993，取标准值D=250mm=25cm。根据快速下行和快速上升的速度比确定活塞杆直径d3 ，取标准值d=180mm。液压缸的实际有效面积为：液压缸在工作循环中各阶段的压力和流量计算见下表液压缸工作循环中各阶段的压力和流量工作阶段计算公式负载F/N工作腔压力P/Pa输入流量q/快速下行启4367恒速00快速加压初压35.325终压588.750快速回程启动15405恒速15000制动14595循环中各阶段的功率计算如下。快速下行（启动）阶段： 快速下行（恒速）阶段：慢速加压（初压）阶段：慢速加压（终压）在行程只有5mm，持续时间仅，压力和流量的变化情况较复杂，为此做如下处理。压力由1.12Mpa增至22.4Mpa，其变化规律可近似用一线性函数p（t）表示，即 （6-3）流量由减小为零，其变化规律可近似用一线性函数去（t）表示，即 （6-4） 式(6-3)、式（6-4）中，t为终压阶段持续时间,取值范围00.417s。从而得此阶段功率方程 （6-5）这是一个开口向下的抛物线方程,令，可求得极值点以及此处的最大功率值为 （式6-6）而t=0.197s处的压力和流量可由式(6-3)和式（6-4）算得,即 (6-7) (6-8) 快速度回程阶段,启动 恒速 制动 根据以上分析与计算数据可绘出液压岗的工况图（如图6-12所示，功率抛物线顶点俩侧近似当作直线段处理）。三拟订液压系统图 液压系统工况图 考虑到折弯机工作时所需功率较大，故采用容积调速方式。为满足速度的有级变化，采用压力补偿变量液压泵供油.即在快速下降时,液压泵以全流量供油,当转换成慢速加压折弯时,泵的流量减小在最后5mm内，使泵流量减到零。当液压缸反向回程时，泵的恢复到全流量。液压缸的运动方向采用三位四通M型电液换向阀控制，停机时换向阀处于中位，使液压泵卸荷。为防止压头在下降过程中由于自重而出现速度失控现象，在液压缸无干腔回油路上设置一个内控单向顺序阀。本机采用行程控制，利用行程开光来切换电液换向阀，以实现自动循环。综上拟定的折弯机液压系统原理图如下所示。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-过滤器四液压元件选择 由液压缸的工况图，可以看到液压缸的最高工作压力出现在加压折弯阶段结束时，。此时缸的输入流量极小，且进油路元件较小，故泵至缸间的进油路压力损失估取为。所以得泵的最高工作压力 液压泵的最大供油流量按液压缸的最大输入流量（75.138L/min）进行估算。根据。取泄露系数K=1.1，则根据以上计算结果查阅手册或产品样本，选用规格相近的选取63YCY14-1B压力补偿变量型斜盘式轴向柱塞泵，其额定压力32MPa，排量为63mL/r,额定转速1500r/min.由工况图6-12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式（6-7）和流量式（6-8）可算得此时液压泵的最大理论功率由表5-13取泵的总效率为 ，则液压泵的实际功率即所需电机功率为查表5-14，选用规格相近的Y132S-4型封闭式三相异步电动机，其额定功率5.5kw，额定转速为1440r/min。按所选电动机转速和液压泵的排量，液压泵的最大理论流量为，大于计算所需流量82.65L/min，满足使用要求。根据所选择的液压泵规格及系统工作情况，容易选择系统的其他液压元件，一并列入表4。其他元件的选择及液压系统性能计算此处从略。表4折弯机液压系统液压元件型号规格序号元件名称额定压力/Mpa额定流量/型号规格说明1变量泵3263mL/r(排量)63YCY14-1B额定转速1500r/min，驱动电动机功率5.5kw2溢流阀35250DB10通径为10mm3压力表及其开关16160AF3-Ea20B通径为20mm，最低控制压力0.6Mpa4单向阀31.5120S15P通径为15mm5三位四通电液换向阀281604WEH10G通径为10mm6单向顺序阀31.5150DZ10通径为10mm7液压缸自行设计8过滤器0.02（压力损失）100XU-100*80J通径为32mm注：1.此表所列液压元件均按参考文献1选出。3. 表中序号与上图中元件标号相同。（三）油管各元件间连接管道的规格按液压元件接口处的尺寸决定，液压缸进、出油管则按输入、排出的最大流量计算。由于液压泵选定之后液压缸在各个工作阶段的进、出流量已与原定数值不同，所以要重新计算如下表所示。表液压缸的进、出流量快进工进快退输入流量/排出流量/由上表可以看出，液压缸在各个工作阶段的实际运速度符合设计要求。根据表中的数值，并按第二章第七节推荐取油液在压油管的流速v=5m/s，所以与液压缸无杆腔相连的油管内径分别为 这两根油管都按GB/T2351-2005选用内径、外径的冷拔无缝钢管。（四）油箱油箱容积估算，取经验数据，故其容积为按JB/T7938-1999规定，取最靠近的标准值V=200L。五 验算液压系统性能（一）验算系统压力损失，并确定压力阀的的调整值由于系统的管路布局尚未具体确定，整个系统的压力损失无法全面估算，故只能先估算阀类元件的压力损失，待设计好管路布局图后，加上管路的沿程损失和局部损失。1 快进快进时，进油路上油液通过单向阀4的流量是 通过电液换向阀5的流量是。因此进油路上的总压降为：此值不大，不会使压力阀开启，故能确保两个泵的流量全部进入液压缸。2 工进工进时，油液在进油路上通过电液换向阀5的流量是。进油路上的总压降为故溢流阀2的调压应为3 快退快退时，油液在进油路上通过单向阀4，换向阀5和单向阀6的流量为。油液在回油路上通过换向阀5的流量是171.62L/min. 因此进油路上的总压