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_____________大 學
畢 業(yè) 論 文（設 計）
論文（設計）題目：折彎機液壓系統(tǒng)設計
系 別：
專 業(yè):
班 級:
姓 名:
學 號:
指導老師:
完成時間:
目 錄
畢業(yè)設計的目的…………………………………………………………1
折彎機液壓系統(tǒng)設計……………………………………………………2
一、折彎機的外形和基本技術參數(shù)……………………………………3
二、折彎機的用途………………………………………………………4
三、折彎機的工作原理…………………………………………………5-6
四、折彎機的主要結構…………………………………………………7
五 、工況分析…………………………………………………………8-10
六、確定液壓缸的主要參數(shù)…………………………………………11-13
七、擬定液壓系統(tǒng)原理圖……………………………………………14-15
八、選擇液壓元件……………………………………………………16-17
九、油箱的設計………………………………………………………18-19
十、液壓系統(tǒng)性能的驗算……………………………………………20-22
心得體會………………………………………………………………23
參考文獻………………………………………………………………23
畢業(yè)設計的目的
畢業(yè)設計是學生完成本專業(yè)教學計劃的最后一個極為重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，是使學生綜合運用所學過的基本理論基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術問題而進行的一次基本訓練，這對學生即將從事的有關技術工作和未來事業(yè)的開拓都有重要的意義，其主要目的是：
一、培養(yǎng)學生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術問題的獨立工作能力，拓寬和深化學生的知識。
二、培養(yǎng)了學生正確使用技術資料，國家設計計策，數(shù)據(jù)處理，編寫技術文件等方面的工作能力。
三、培養(yǎng)學生樹立正確的設計思想的設計的構思和創(chuàng)新思維掌握工程設計的一般程序規(guī)范和方法。
四、培養(yǎng)學生進行調(diào)查研究面向實際，面向生產(chǎn)，而向工人和工程技術人員學習和基本工作態(tài)度，工作作風和工作方法。
折彎機液壓系統(tǒng)設計
課題簡介：本折彎機屬于金屬板料的通用機械，可根據(jù)多種形狀的工件，還可折彎管、沖孔、彎曲和拉伸等。
本析彎機在折彎不同材質(zhì)的板料時，只要選配各種不同的模具和板料折彎力表，經(jīng)核算求得折彎力，調(diào)至相應的工作，油壓即可工作。
本折彎機生產(chǎn)效率高，廣泛用于飛機、機械等行業(yè)。折彎機的主要動作部件——（滑塊），采用液壓傳動。
本課題主要針對折彎機滑塊的驅動來設計液壓系統(tǒng)，動作循環(huán)如下：
（滑塊快速下行→滑塊慢速工進→滑塊回程）
另外，還應能實現(xiàn)滑塊的點動。
一、折彎機的外形和基本技術參數(shù)
原始數(shù)據(jù)：公稱力——1000KN；
工作臺長度——3200mm；
滑塊行程——130mm；
工作臺面與滑塊間最大開啟高度——（最大行程工作臺）390mm。
滑塊行程調(diào)節(jié)量——100mm；
液壓系統(tǒng)工作壓力——25Mpa；
滑塊行程速度 空載——50mm/s(v1)；
滿載——8mm/s(v2)；
回程——4 mm/s；
主電機：功率——7.5KW；
轉速——960r/min；
滑塊自重t——18000N；
靜摩擦系數(shù)fs——0.2；
動摩擦系數(shù)fa——0.1；
AT（啟動換向時間）——0.2s；
二、折彎機的用途
本折彎機屬于金屬板料的通用材料，可根據(jù)需要折彎多種形狀的工件，當配備相應裝備時，還可彎管、沖孔、彎曲和拉伸等。
用戶在折彎不同厚度和不同材質(zhì)的板料時，只要選配各種不同的模具和調(diào)至相應的工作油壓即可工作。
本折彎機生產(chǎn)效率高，故它是理想的板料成形設備，它廣泛應用于飛機、汽車、輕工等行業(yè)。
三、折彎機的工作原理
折彎機的主要動作部件——滑塊，采用液壓傳動，該系統(tǒng)的工作原理如下：
(一)、油泵空運轉
起動電動機，其旋向應按油泵上的箭頭方向旋轉帶動軸向梗塞泵，油箱內(nèi)的油液經(jīng)濾油器吸入油泵吸油口，油泵出口的油液經(jīng)閥下閥6回油箱，此時電磁閥均不動作。
（二）、滑塊/快速下行
當閥6、閥8、12、19中的YV1、YV2、YV3、YV4電磁鐵動作，油泵出口油液經(jīng)閥8、11進入油缸上空，同時打開閥10、14，此時油缸下腔的油液經(jīng)閥8、9、10、12、13回油箱，由于滑塊自重作用，油缸上腔的油液大量吸入，油缸下腔回油路又暢通，使滑塊實現(xiàn)快速下行。
（三）、滑塊慢速工進
滑塊快速下行至撞塊工接觸行程開關，便是慢速工進的始點，此時YV1、YV2電磁鐵繼續(xù)動作，YV3、YV4電磁鐵斷電，使閥12關閉斷流，閥14閥芯復位關閉，油缸下腔的油液只能從閥10、閥9、閥8回油箱，回油路的通流面積減小，滑塊由快速下行轉換為慢速工作，這樣可減少板料沖擊，也減小機床本身的沖擊振動，從而改善了折板的條件工程，提高了工作精度。滑塊上模接觸了板料時，油泵壓力升高，直至閥7的調(diào)定值，一部分油液經(jīng)閥7回油箱。
（四）、滑塊回程
當折彎保壓、系統(tǒng)卸壓后，滑塊實現(xiàn)回程，此時閥6中的YV1閥19中的YV4電磁鐵動作，YV2、YV3電磁鐵不動作，油泵出口油液經(jīng)閥8、9、10進入油缸下腔，同時打開二只閥14，油缸上腔的油液經(jīng)二只閥14、11、8回油箱，此時滑塊回程，向上回程的速度是恒定的。
（五）、滑塊點動
滑塊下行時，由腳踏開關腳踏向下，控制閥7、8中的YV1、YV2電磁鐵工作時間，實現(xiàn)點動的下降距離。
滑塊回程由腳踏開頭腳踏向上，控制閥6中的YV1和閥19中的YV4電磁鐵工作時間，使滑塊回程。
（六）、注意事項
（1）液壓系統(tǒng)油液必須經(jīng)保持清潔，使用一段時間后，如發(fā)現(xiàn)油液變質(zhì)及時更換新油。同時清洗系統(tǒng)管道及濾油器，加油時必須從空氣濾清器處加入，并保持油位至液位消溫計的上刻線。
（2）工作油液為N4、6液壓油，不能和其他油液混合使用。
（3）油溫在10℃-60℃范圍內(nèi)工作，如超出范圍應采取降溫措施。
（4）閥6、閥9、閥11、12、13均已調(diào)定好，并用紅漆漆封，用戶切勿隨意調(diào)動。
（5）本液壓系統(tǒng)最大工作壓力為25Mpa，由閥7調(diào)定，調(diào)節(jié)時，壓力不超過25MPA，以免機床損壞。
（6）閥12是快速放油和油缸下腔安全閥，壓力調(diào)定值為12MPA；
四、折彎機的主要結構
本折彎機由采用焊接結構，具有強度高，回性好，重量輕之特點：
組成如下：
1、機架（采用焊接結構，具有強度高，回性好，重量輕之特點）。臺面板沒有燒度補償，以便調(diào)整工件折彎時造成的角度偏差。
2、同步機構（滑塊行程中的同步，是采用機械強迫同步機構。）其結構簡單，穩(wěn)定可靠，有一定的精度，并可借助偏心套來調(diào)整滑塊與工作臺面的平行度。
3、前托料架（用來安置工件或作擋料架用，由手動調(diào)節(jié)）。
4、滑塊（滑塊由整塊鋼板制成，）專油缸中的活塞桿連接在一起，油缸件固定在機架左右側板上油缸連接板上。通過消壓驅動使活塞桿帶動滑塊作上下運動，為保證滑塊在下死點的精確定位，在機床上后設置了機械擋塊，并由行程調(diào)節(jié)機構調(diào)整，調(diào)整時，由按鈕通過電動機及其機械傳動，使機械擋塊上下移動，并可手動調(diào)整，每一轉滑塊向上或向下調(diào)整為0.1mm，即0.1mm/轉。
5、模具（上模采用多體短模拼接式，依靠壓板將其固定在滑塊上，同時有微調(diào)裝置調(diào)節(jié)。并有標尺表示，有精度高，互換性好，便于裝卸等特點，下模安置在工作臺上，利用把手可使下模前后移動，認對準上模中心。）
6、后擋料裝置（后擋料裝置距上模中心距離由數(shù)控系統(tǒng)控制，其數(shù)值由顯示屏顯示）。
7、液壓系統(tǒng)（主電機、油泵安裝在油箱一端的外側，油路板設計在油箱蓋板上，系統(tǒng)中的油液經(jīng)過二次過濾，提高了油液的清潔）。
折彎機的電氣系統(tǒng)：
機床采用50HZ、380V三相交流電源供電，機床油泵電機M12滑塊行程調(diào)節(jié)電機M2和后擋料調(diào)節(jié)電機M3，采用380V供電，控制電路電源，用變壓器降壓隔離，控制電源電壓為交流220V，電磁閥電源電壓力為直流24V，機床采用保護接地。
機床的電氣箱位于機床的右側，電氣箱裝有機械聯(lián)鎖機構，控制機床電源通斷。電氣箱的操作板上裝有控制電源鑰匙開關SB，油泵起動按鈕SB及停止按鈕SB1，電源指示燈HL1，保證時間繼電器KT1，換向時間繼電器KT2，工作選擇開關SA1，機床前方偏右裝有按鈕盒，上裝有滑塊行程開距調(diào)節(jié)按鈕SB3和SB4，后擋料調(diào)節(jié)按鈕SB5和SB6還有急停按鈕SB7。
工作特環(huán)圖
五 、工況分析
工況
速度（ms-1）
行程（mm）
計算公式
泄荷
1-V1
-0.05
5
0.5V1AT
滑塊快進
V1
0.05
130
保壓
V1-V2
0.042
5.8
0.5 V1+v2AT
滑塊工進
V2
0.008
130
系統(tǒng)泄壓
V2-0
0.008
0.8
0.5 V2AT
滑塊運動下行
0-V1
-0.05
5
0.5 V1AT
快退
V1
0.05
390
寸動回程
V1-0
0.05
5
0.5V1AT
表中工況分8個階段
主要階段有：快進、工進、快退
繪制速度——位移曲線
負載分析：
依據(jù)原始參數(shù)計算和填寫
負載
計算公式
計算結果（N）
負載扭矩
T=P/2πw
11.55
切削力
Ft=2T/D
10000
靜摩擦力
FfS=G·fs
3600
動摩擦力
Ffd= G·fd
1800
慣性力
Fa=LTXAV/GX△T
762.24
理解各工作階段負載計算公式之后：
填表
工況
負載（N）
液壓缸推力F/gm(N)
行程（mm）
公式
結果
泄荷
F=Fs
3600
400
5
加速
F=Ffd+ Fa
2562.24
2846.43
-
快進
F=Fsd
1800
2000
130
工進
F=Fsd+Ft
11800
13111
130
快退
F=Ffd
1800
2000
390
注：液壓缸機械效率nm=0.9
畫F-S曲線
確定液壓缸的參數(shù)
液壓缸在工作過程各階段的負載為：
啟動加速階段：
F=（Ff+Fa）·1/ym
=(Fs·G+G△V/y△t)·1/ym
=[(0.2×18000)+(18000/9.8)×(0.042/0.2)]
=3986N
快進或快退階段：
F=Ff/ym
=(fd·G)/ym
=(0.1×18000)/0.9
=2000N
工進階段：
F=(Fw+Ff)/ym
=(Fw+fd·G)/ym
=1000+0.1×18000/0.9
=13111N
將液壓缸各階段的速度和負載值
工作階段
速度（V/(ms+)
負載N
工作階段
速度（V/(ms+)
負載N
啟動加速
3986N
工進
0.008
13111N
快進、快退
0.05
2000N
六、確定液壓缸的主要參數(shù)
（一）初選液壓缸的工作壓力：
由負載值大小表9-3取液壓缸工作壓力為3MPA；
（二）確定液壓缸的主要結構參數(shù)：
最大負載的工進階段的負載
F=13111N則
D=√4F/πP
=√4×13111/3.14×3×106
=0.074
=7.4×10-2
查設計手冊，按液壓缸內(nèi)徑系列表將計算值圓整為標準值取D=100mm。
為標準值取D=100mm；
A1——液壓缸在桿腔有效面積；
A2——液壓缸有桿腔有效面積；
D=0.707D
d——活塞桿直徑；
D——活塞直徑；
同樣圓整成標準系列活塞桿直徑，d=70mm，由D=100mm，算出液壓缸無桿腔有效作用面積A1=78.5cm2，有桿腔有效作用面積A2=40.1 cm2。
（三）計算液壓缸的工作壓力、流量和功率
系統(tǒng)類型
背壓Pb/mpa
中低壓系統(tǒng)
（0-8MPA）
簡單系統(tǒng)，一般輕或節(jié)流閥痙來系統(tǒng)
0.2-0.5
回油路帶調(diào)速閥的調(diào)速系統(tǒng)
0.5-0.8
回油路背壓閥
0.5-1.5
帶補油泵的閉式回路
0.8-1.5
中高壓系統(tǒng)（8-16MPA）
同上
結中低壓系統(tǒng)高500/0-1000/0
高壓系統(tǒng)（16-32MPA）
如鍛壓機械等
初算時背壓可忽略不計
根據(jù)表，本系統(tǒng)的背壓估計值在0.2-0.5MPA范圍內(nèi)選取，故暫定：工進時，pb=0.5Mpa，快進時，Pb=0.2MPA，液壓缸在工作循環(huán)各階段的工作壓力P1計算：
差的快進階段：
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
快速退四階段：
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）、計算液壓缸的輸入流量
所認液壓缸各階段的輸入流量為：
快進階段：qv1=(A1-A2)v1
=(78.5-40.1) ×10-4×0.05m3/s
=0.192×10-3 m3/s
=11.52L/min
工進階段：qv1=A1v2
=78.5 ×10-4×0.008
=0.06×10-3 m3/s
=3.64min
快退階段：qv1=A2v1
=40.1 ×10-4×0.05
=0.02 m3/s
=12L/min
（五）、計算液壓缸的輸入功率：
快進階段：P=P1·QV1
=0.73×106×0.192×10-3
=0.14kw
工進階段：P=P1·QV1
=1.66×106×0.06×10-3
=0.1kw
快退階段：P=P1·QV1
=0.54×106×0.2×10-3
=0.1kw
工作階段
工作壓力P1（MPA）
輸入流量qv1(Lmin)
輸入功率P(KW)
快進
0.73
11.52
0.14
工進
1.66
3.64
0.1
快退
0.54
12
0.1
將以上計算的壓力、流量、功率列表：
七、擬定液壓系統(tǒng)原理圖
根據(jù)折彎機液壓系統(tǒng)的設計任務和工況分析，該系統(tǒng)對調(diào)速范圍、和穩(wěn)定有一定要求，因此，速度控制回路是主要的，速度的調(diào)節(jié)，是折彎機液壓系統(tǒng)設計的核心。
名稱：
1、電動機 2、內(nèi)齒形彈性聯(lián)軸器
3、濾油器 4、軸向柱塞泵
5、壓力表 6、電磁溢流閥
7、調(diào)壓閥 8、二位四通電磁閥
9、直控平衡閥 10、液控單向閥
11、直控單向順序閥 12、電磁溢流閥
13、節(jié)流閥 14、液控單向閥
15、濾清器 16、球閥
17、油箱 18、油缸
19、二位四通電磁閥
動作
YV1
YV2
YV3
YV4
系統(tǒng)泄荷
-
-
-
-
快進
+
+
+
+
工進
+
+
-
-
保壓
+
+
-
-
泄壓
-
+
-
-
快進
+
-
-
+
擬快速下行
+
+
-
-
擬慢速下行
+
-
-
+
寸動回程
+
-
-
+
八、選擇液壓元件
由表可知工進階段液壓缸工工作壓力最大，若取進油路落壓力損失∑Dp1=0.5Mpa，則液壓泵最高工作壓力為：
pp≥p1+∑△P1
=(1.66+0.5)Mpa
=2.16Mpa
泵的額定壓力可取：
（2.16+2.16×25%）Mpa=2.7Mpa
快進或快退時泵的流量為：
qvp≥kq1
=1.1×11.5
=12.65L/min
工進時泵的流量為：
qvp≥kq1
=1.1×3.64
=4L/min
考慮到節(jié)流調(diào)整系統(tǒng)中溢流閥的性能特點，尚須加上，溢流閥須加上溢流閥穩(wěn)定工作的最小溢流量，為3L/min。
由液壓缸在各工作階段的壓力，流量和功率的計算可知工進階段液壓缸工作壓力最大，若取油路壓力損失∑△P1=0.5Mpa；
則液壓泵最高工作壓力為：
pp≥p1+∑△P1
=1.66+0.5
=2.16Mpa
泵的額定壓力取（2.16+2.16×25%）Mpa=2.7Mpa
將液壓泵在各工作階段的流量代入q-VP≥K∑Qvmax；
可分別求出快進以及工進階段泵的供油流量。
快進或快退時泵的流量為：
qvp≥kq1
=1.1×11.5
=12.65h/min
工進時泵的流量為：
qvp≥kq1
=1.1×3.64
=4L/min
所以查產(chǎn)品樣本，選用流量為25L/min的25MCY14-113的軸向柱塞泵。
由液壓缸在各工作階段的功率可見，快退階段的功率最大，故按快退階段估算電動機功率，則電動機功率為：
Pp=pp·qvp/ηp
=(p1+Σap1)qvh/ηp
≈7.5KW
查電動機產(chǎn)品樣本，選用Y160M-6型電動機;
P=7.5KW，n=960r/min
（一）、選擇液壓閥
根據(jù)所擬定液壓系統(tǒng)計算和分析通過各液壓閥的最高壓力和最大流量，來選擇規(guī)格列表：
序號
名稱
型號
規(guī)格
1
濾油器
WV100×100J
2
壓力表
YN-100ZT
3
溢流閥
Y2EH-Hd10B
10通徑
4
調(diào)壓閥
Yhd6B
6通徑
5
二位四通電磁閥
29E13-H10B-T
10通徑
6
平衡閥
XD1F-1310H2
10通徑
7
單向閥
A2Y-Hb10B
10通徑
8
順序閥
XD2F-B10H2
10通徑
9
溢流閥
YZEI2-HB20B
20通徑
10
節(jié)流閥
11
單向閥
AIY-HA32F
32通徑
12
濾清器
EF6-80
13
球閥
101-A-PN25（非標）
（二）、選擇輔助元件
油管內(nèi)徑一般可按元件接口尺寸確定，也可按管路允許流速進行計算，本系統(tǒng)油管選JB2099-77鋼管；
確定油箱容量：即：
V=mqVp
=(5-7) ×25
=125-175L
其中：V：油箱有效容積
qvp:泵的流量；
m：系數(shù)；
九、油箱的設計
油箱在液壓系統(tǒng)中除了貯油外，還起著散熱，分離油中的氣泡，沉淀固定雜志等作用，油箱中有很多的輔助元件，如冷卻器，加熱器，空氣濾清器及油液位計等。
1、 吸油箱
2、 網(wǎng)式濾油器
3、 濾油網(wǎng)
4、 通氣孔
5、 回油管
6、 頂蓋
7、 油面指示器
8、 10 隔板
9、 放油塞
（1）油箱的容積
上面計算出油箱 的有效容積為125-175L，因為此折彎機對油箱沒有特殊要求，因此可設計成長方體的，長寬高分別為：2550、400、400
油箱壁厚為5mm，材料為普通碳鋼
（2）進油管濾油器的選用
因此50機器為普通液壓系統(tǒng)，采用回式濾油器，選用WV-40×180
（3）空氣濾清器的選用：
此機器對空氣、油質(zhì)要求不高選用一般空氣過濾清器，這兒選用：KGQ型空氣濾清器。
十、液壓系統(tǒng)性能的驗算
本系統(tǒng)較為復雜，有多個液壓執(zhí)行元件動作回路，其中環(huán)節(jié)較多，管路損失較大的要是主缸動作回路，故主要驗算泵到主缸這段管路的損失。
（一）、沿程壓力損失
治程壓力損失主要是進油管路的壓力損失；此管路長多A油，管內(nèi)徑0.25m，快進流量為0.192×10-3m3/s，選用20機械油，正常運轉后油的運動速度為V=2.7×10-5 m3/s，油的密度P=91.8kg/m3;
油在管路中的實際流速為：
V=Q/π/4·d2
=(0.192×10-3m3/s)/( π/4×0.0252)
Re=Vd/V
=0.39×0.025/2.7×10-5
=361
按式
△P1=λ·l/d·V2/z求得沿程壓力損失為：
△P1=（0.3164×1×0.39×918）/(3610.025×0.025×2×106)
=0.03MPa
(其中λ=0.3164/Re0.025)
局部壓力損失，局部壓力損失包括通過管路中折管和折管和接頭等處的管中局部壓力損失△P2，認及通過控制局部壓力損失△P3，其中管路局部壓力損失相對來說小得多，故主要計算通過控制閥的局部壓力損失。
由液流方向和斷面發(fā)生變化引起的局部壓力損失用下列公式計算：
△Pr=Zζ·V2/2g·V
= Zζ·PV2/2·Pa
其中：ζ——局部阻力系數(shù)；
V——液流流速；
g——重力加速度；
P——液體的密度；
r——液體的重度N/m3;
（二）、泵出口管道入口處：
△Pr=0.1×(4.65)2/(2×9.81) ×900×4.81
=973Pa
（三）、二位四通電磁閥：
△Pr2=0.1×(4.65)2/(2×9.81) ×900×9.81
=973Pa
（四）、90彎頭
△Pr3=10×1.12×(4.65)2/(2×9.81) ×900×9.81
=108977Pa
（五）、流入油缸管道出口：
△Pr4=2×(4.65)2/(2×9.81) ×900×9.81
=19460Pa
（六）、節(jié)流閥3×105Pa
（七）、單向閥2×105Pa
總局部損失：
△Pr=△Pr1 +△Pr2+△Pr3+△Pr4+△Pr5+△Pr6
=973+973+108977+19460+3×105+2×105
=0.6MPa
發(fā)熱溫升計算：
泵驅動功率Nin
Nin=P?！P/yt
=12×106×4.08×10-4/0.92
=9386W
液壓缸有效功率：Nef
Nef=1/T1·Z·Fi·Si
式中：T1——工作周期S；
Fi——缸的有效推力；
Si——推力Fi的缸的行程m；
Nef=1/60·[250×103×0.2+380×103×0.45]
=3683W
系統(tǒng)發(fā)熱功率Nn
Nn= Nin- Nef
=9386-3683
=5703w
系散熱率 H1
H1=KA(Q1-Q2)
查手冊得K=9W/m2·℃ Q1=90℃
N=KA（Q1-Q2）
=15×1.4×(90-20)
=6720W
A=L(1×1)+2(1×0.6)+2×(1×0.6)
=6.4m2
系統(tǒng)溫升：△Q=Hh/KA
=5703/1.5×0.4
=59.4℃
散熱功率N1=6720W> 發(fā)熱功率Nh=5703W>溫升Q=59.4℃
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