液压设计课程折弯机液压系统设计计算说明书.doc

目 录一、设计要求1 二、设计步骤11.负载分析和运动分析 12.确定液压缸参数并编制工况图 33.拟订液压系统图 54.液压元件选择 6三、验算液压系统性能 9 四、参考文献11一、 设计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：空载下降下压折弯快速退回。最大折弯力；滑块重力,快速空载下降的速度，慢速下压折弯的速度，快速退回的速度；快速空载下降行程，慢速下压折弯的行程，快速退回的行程；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；压头导轨上摩擦力可以忽略不计。二、设计步骤1. 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），故可选单杆液压缸作执行元件（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说明快进启动17602, 为下行平均加速度；由于忽略滑块导轨摩擦力，故快速空载下降时外负载为0；, 为回程平均加速度。等速0工进快退启动15405.61匀速15000制动14594.39根据已知参数，各工况持续时间近似计算结果见表2表2 折弯机各工况情况工况时间/t行程快进7.826工进1.66720快退3.774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1所示的折弯机液压缸负载循环图和速度循环图。图1 折弯机液压缸负载循环图和速度循环图2. 确定液压缸参数并编制工况图 根据文参考献1中表8-7与表8-8可预选液压缸的设计压力为。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：（1）液压缸无杆腔的有效面积（2）液压缸内径按照GB/T23481993，可取标准值D=250mm=25cm。（3）根据快速空载下降和快速退回的速度比确定活塞杆直径d。由于，可得，取标准值d=180mm。（4）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表3。表3 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快速启动176.023735.259匀速00112.01067.741工进589.40935.343快退启动15405.61匀速15000制动14594.39循环中各阶段的功率计算如下。快进阶段：工进阶段：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缸的工况图（如图2所示，功率抛物线顶点俩侧近似当作直线段处理）。图2 液压系统工况图3. 拟定液压系统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,泵的流量减小直至为零。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，利用行程开关来切换电液换向阀，以实现自动循环。综上，拟定折弯机液压系统原理图如图3所示。图3 折弯机液压系统原理图 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4.液压元件选择(1) 液压泵由液压缸的工况图，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（75.138）进行估算。取泄露系数K=1.1，则。根据以上计算结果查阅手册，选取63YCY14-1B压力补偿型斜盘式变量轴向柱塞泵，其额定压力32MPa，排量为63mL/r,额定转速1500r/min。由工况图可知,最大功率出现在加载阶段，此时由参考文献2中液压缸的工作压力计算式（6-7）和液压缸的流量式（6-8）可算得此时液压泵的最大理论功率由参考文献1中表8-3可查取取泵的总效率为 ，则液压泵的实际功率即所需电机功率为查参考文献2中表5-14，选用规格相近的Y160L-2型封闭式三相异步电动机，其额定功率18.5kW，额定转速为1470r/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82.695，满足使用要求。(2)液压元件根据所选择的液压泵规格及系统工作情况，可由参考文献中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326363YCY14-1B额定转速1500r/min驱动电动机功18.5kw2溢流阀31.5200DB-10通径为20mm3压力表及其开关25160YTXG-100最低控制压力2.0Mpa4单向阀31.5115S20通径为20mm5三位四通电液换向阀31.51604WEH10通径为10mm6单向顺序阀31.5150DZ10通径为10mm7液压缸另行设计8过滤器0.06160XU-B160100通径为32mm注：1.此表所列液压元件均按参考文献3选出。2.表中序号与原理图中元件标号相对应。(3)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5 液压缸的进、出流量 循环参数 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两根油管均按GB/T2351-2005选用内径、外径的冷拔无缝钢管。(4)油箱油箱容积估算，取经验数据，故其容积为按照规定，取最靠近的标准值。三、验算液压系统性能1.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和电液换向阀5的流量均为。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。回油路上，液压缸有杆腔中的油液通过三位四通换向阀的流量是，然后流回油箱，由此便得出有杆腔压力与无杆腔压力之差为（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. 因此进油路上的总压降为此值较小，所以液压泵驱动电动机的功率是足够的。回油路上的总压降为此值较小，不必重算，快退时液压泵的工作压力应为溢流阀的调整压力定大于此压力。2.验算油温工进时，液压缸的有效功率为液压缸的总输入功率为液压系统的发热功率为可算出邮箱的散热面积为查的油箱的散热系数查得油箱的散热系数为，求出油液温升为由参考文献1中表8-19可得此温升值没有超出允许范围