1、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- 1 -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kNF10maxkNG15速度 ，慢速下压折弯的速度 ，快速退回的速度sv/2312/vms；快速空载下降行程 ，慢速下压折弯的行程35m18L，快速退回的行程 ；启动、制动时间 。要求用20L300.2ts液压方式平衡滑块重
2、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m20选单杆液压缸作执行元件（取缸的机械效率 ） 。96.cm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- 2 -启动11ivGFgt17602快进 等速 0工进 maxe61启动22i vGFgt15405.61匀速 15000快退制动22i vFgt14594.39 , NtvgGFi 02.176.38.91501 为下行平均加速度 ；vt /ms由于忽略
3、滑块导轨摩擦力，故快速空载下降时外负载为 0； , NtvgGFi 61.4052.38.91522 为回程平均加速度 。vt /ms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 /m快进 7.826 180工进 1.667 20快退 3.774 2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。- 3 -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
4、时，滑MpaP251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 26104.1259.0mA（2）液压缸内径- 4 -mAD231.042.41 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2153.VDd mDd5.1872075.2.0d=180mm。（4）液压缸的实际有效面积为 2221 874.9054cmDA2 5.36)1()(4d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输入流量 q工作阶段 计算公式 负
5、载 F/N工作腔压力P/Pa 13/scm1in/L启动 176.02 3735.259快速 匀速11;cmFpqAv0 0 112.010 67.741工进 121;cmpqv6612.589.409 35.343启动 15405.616079.25.375.138匀速 1500061.快退制动232;mFPqAv14594.39 6043.25.375.138循环中各阶段的功率计算如下。- 5 -快进阶段： 01P工进阶段： 662.21058.71059.4pqW快速度回程阶段：启动 kP 851.07.94.679. 664恒速 qp 298210725105 制动 kW6.4.5.3
6、. 666 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） 。- 6 -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
7、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。- 7 -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， 。Mpa21.1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5.0。Mpap721.5.021.液压泵的最大供油流量 按液压缸的最大输入流量（75.138 ）q min/L- 8 -进行估算。取泄露系数 K=1
8、.1，则 。min/695.8217.5Lqp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 kWKqpPt 074.12.1407)9.581.)(02.1()( 由参考文献1中表 8-3可查取取泵的总效率为 ，则液压泵85.p的实际功率即所需电机功率为 kkWpt 58.168.074查参考文献2中表 5-14，选用规格相近的 Y160L
9、-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min/635.10.714LnVqt min/L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- 9 -1min/L1 变量泵 32 63 63YCY14-1B额定转速1500r/min驱动电动机功18.5kw2
10、 溢流阀 31.5 200 DB-10 通径为 20mm3 压力表及 其开关 25 160 YTXG-100 最低控制压力 2.0Mpa4 单向阀 31.5 115 S20 通径为 20mm5三位四通电液换向阀31.5 160 4WEH10 通径为 10mm6 单向顺序 阀 31.5 150 DZ10 通径为 10mm7 液压缸 另行设计8 过滤器 0.06 160 XU-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
11、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 1min/L741.61q34.51q695.821pq排出流量 1i/ 2.3/)(12A02.7/)(12A70.1/)(21A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。- 10 -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 md 734.18)05/()61095.82( 31 95267两根油管均按 GB/T2351-2005选用内径 、外径 的冷拔无
12、缝钢管。(4)油箱油箱容积估算，取经验数据 ，故其容积为1LqVp645.90.82按照 规定，取最靠近的标准值 。19738/TGBV1三、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：min/74.6L Mpapv 19.0)67.(5.0)17.6(2.0 22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- 11 -缸
13、。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min/624.3L Mpap027.164.325.0（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min/34.5L油路上的总压降为 Mpap024.)163.5(.01故溢流阀 2的调压 应为Apla 5.1211（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min/695.82L min/709.1L此进油路上的总压降为 Mpapv 28.)1506.8(2.)1609.8(5.
14、)169.82(.01 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 papv 576.0)169.7(5.022此值较小，不必重算，快退时液压泵的工作压力 应为Mvp 9.28.9.1溢流阀的调整压力定大于此压力。2.验算油温- 12 -工进时，液压缸的有效功率为 WFvPe 1201036液压缸的总输入功率为 p8.475.2液压系统的发热功率为 MaPep 82.705128.4705可算出邮箱的散热面积为 3 32236(10)6.5AVm查的油箱的散热系数 )/(152CmWK查得油箱的散热系数为，求出油液温升为 CKApt 73.25.6987由参考文献1中表 8-19可得此温升值没有超出允许范围，故该液压系统不必设置冷却器。四、参考文献1 王积伟,章宏甲,黄易谊.液压与气压传动.北京:机械工业出版社,20052 张利平.液压传动系统及设计.北京:化学工业出版社,20033 成大先.机械设计手册.单行本.液压传动.北京:化学工业出版社,20044 刘新德.液压气动手册.北京:机械工业出版社,2000
