板料折彎機液壓系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計說明

1、唐 山 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計設(shè)計題目：多功能棒料折彎機液壓系統(tǒng)設(shè)計 機電工程系06液壓02班系 別：_陳志行班 級：_魏雪麗姓 名：_指 導(dǎo) 教 師：_2009年5月18 日折彎機液壓系統(tǒng)設(shè)計摘 要 折彎機屬于鍛壓機械中的一種，主要作用就是金屬加工行業(yè)。產(chǎn)品廣泛適用于：輕工、航空、船舶、電器、不銹鋼制品、鋼結(jié)構(gòu)建筑及裝潢行業(yè)。液壓傳動系統(tǒng)采用壓力補償型柱塞泵供油，回油節(jié)流調(diào)速，能量利用合理，立式液壓缸設(shè)有平衡和鎖緊措施，工作安全可靠；同時以液壓缸作為執(zhí)行元件，夾緊力大，折彎動力也大，系統(tǒng)進行棒料折彎時工作性能好。這次對棒料折彎系統(tǒng)、液壓泵站等液壓系統(tǒng)進行了回路設(shè)計，并對泵站的結(jié)構(gòu)、布局以及一些

2、非標準零件進行了設(shè)計，在設(shè)計過程中，力求結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理，制造簡單。關(guān)鍵詞：液壓折彎機 系統(tǒng)設(shè)計 柱塞泵 鎖緊 立式液壓缸the design of folding machine hydraulic systemabstractthe folding machine belongs to a kind of forging machinery.it is a major role in the metal processing industry. products are widely applied to: light industry, aviation, shipping, meta

3、llurgy, instruments, electrical appliances, stainless steel products, steel structure construction and decoration industries.hydraulic system uses piston pump of pressure compensation to supply oil, the oil return throttle control, rational use of energy. vertical hydraulic cylinder uses balance and

4、 locking measures, so it works safly and reliablely. at the same time hydraulic cylinders as the implementation of components haves great clamping force and shear force . when system shear plate material ,its performance is goodthe design of the press pinched systems, sheet metal shear system and hy

5、draulic pump stations system have the circuit design and structure of the pumping station, layout and some non-standard components design. in the design process , it achieves structure compact and layout rational and manufacture simple.key words: hydraulic folding machine; the design of system; pist

6、on pump;locking; vertical hydraulic cylinder目 錄1.前言62.緒論72.1液壓技術(shù)概況72.2本課題主要研究內(nèi)容72.3設(shè)計步驟73.液壓系統(tǒng)的工作要求103.1液壓系統(tǒng)的組成103.2液壓折彎機的工作原理103.3折彎機的技術(shù)要求103.4液壓系統(tǒng)參數(shù)計算114擬訂液壓系統(tǒng)圖164.1確定液壓系統(tǒng)方案164.2繪制液壓系統(tǒng)圖174.3液壓元件的計算和選擇184.3.1確定液壓泵的壓力、流量和選擇泵的規(guī)格184.3.2確定管道尺寸194.4液壓系統(tǒng)性能驗算及確定壓力閥調(diào)整值204.4.1驗算壓力損失204.4.2確定壓力閥的調(diào)整值215液壓缸的設(shè)計

7、215.1液壓缸主要尺寸的確定215.2液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計236液壓站的設(shè)計266.1液壓站簡介266.2油箱設(shè)計276.2.1油箱有效容積的確定276.2.2油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計286.2.3油箱的結(jié)構(gòu)：306.3液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計316.3.1液壓泵的安裝方式316.3.2液壓泵與電動機的連接316.4輔助元件326.4.1濾油器326.4.2液壓油326.4.3液壓控制裝置的集成336.5繪制裝配圖346.6液壓系統(tǒng)清洗、使用與維護346.6.1清洗液壓系統(tǒng)346.6.2系統(tǒng)的使用和維護357.結(jié)論36謝辭37參考文獻38外文資料39譯文45441.前言畢業(yè)設(shè)計是我們在學(xué)完大學(xué)全部課程及進行完生產(chǎn)

8、實習(xí)和機械設(shè)計制造、液壓元件與系統(tǒng)、液壓傳動等多門課程設(shè)計之后進行的，它是對我們大學(xué)三年學(xué)習(xí)的一次深入的綜合性考察，也是我們步入社會所要從事工作的提前預(yù)測，同時還是我們將在校期間所學(xué)到的理論基礎(chǔ)知識運用到實踐中去解決問題的一次很好的鍛煉。我們應(yīng)該學(xué)會各種思考問題、解決問題的方法，來提高我們認識、分析和解決問題的能力，從而為我們今后的學(xué)習(xí)、工作奠定堅實的理論基礎(chǔ)和實踐基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計是我們走向工作崗位之前的一次大練兵，也是提高個人能力的一次良好的機會，同時還是對我們每一個人實際水平的綜合評估，因此在設(shè)計中我們堅持了實事求是、理論聯(lián)系實際的指導(dǎo)思想，以嚴肅認真的科學(xué)態(tài)度完成各項設(shè)計內(nèi)容，這對我們今后

9、的工作、生活都將有重要、深遠的意義。液壓傳動課程設(shè)計的目的主要有以下幾點： 1、綜合運用液壓傳動課程及其他有關(guān)先修課程的理論知識和生產(chǎn)實際只是，進行液壓傳動設(shè)計實踐，是理論知識和生產(chǎn)實踐機密結(jié)合起來，從而使這些知識得到進一步的鞏固、加深提高和擴展。 2、在設(shè)計實踐中學(xué)習(xí)和掌握通用液壓元件，尤其是各類標準元件的選用原則和回路的組合方法，培養(yǎng)設(shè)計技能，提高學(xué)生分析和嫁接生產(chǎn)實際問題的能力，為今后的設(shè)計工作打下良好的基礎(chǔ)。 3、通過設(shè)計，學(xué)生應(yīng)在計算、繪圖、運用和熟悉設(shè)計資料（包括設(shè)計手冊、產(chǎn)品樣本、標準和規(guī)范）以及進行估算方面得到實際訓(xùn)練對本人來講在設(shè)計中提高了重視程度，并投入了全部精力和熱情，以

10、嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度認真完成了全部的設(shè)計內(nèi)容。在設(shè)計過程中，承蒙魏雪麗老師和其他同學(xué)提供資料和指導(dǎo)，謹表謝意。限于本人水平，經(jīng)驗不足，設(shè)計中難免有錯誤和不妥之處，敬請各位老師指正。2.緒論2.1液壓技術(shù)概況當前，液壓技術(shù)在實現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲，經(jīng)久耐用，高度集成化等各項要求方面都取得了重大的發(fā)展，在完善比例控制，伺服控制，數(shù)字控制等技術(shù)上也有許多新成就。此外，在液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計，計算機仿真和優(yōu)化以及微機控制等開發(fā)性工作方面，日益顯示出顯著的成績。今天，為了和最新技術(shù)的發(fā)展保持同步，液壓技術(shù)必須不斷創(chuàng)新，不斷地提高和改進元件和系統(tǒng)的性能，以滿足日益變化的市場需求

11、，體現(xiàn)在如下一些比較重要的特征上：1) 提高元件性能，創(chuàng)制新型元件，體積不斷縮小。為了能在盡可能小的空間內(nèi)傳遞盡可能大的功率，液壓元件的結(jié)構(gòu)不斷地在向小型化方向發(fā)展。2) 高度的組成化、集成化和模塊化。液壓系統(tǒng)由管式配置經(jīng)板式配置，箱式配置、集成塊式配置發(fā)展到疊加式配置、插裝式配置，使連接的通道越來越短，這種組合件不但結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠，而且使用簡便，也容易維護保養(yǎng)。模塊化發(fā)展也是非常重要的方面，完整的模塊以及獨立的功能單元，對用戶而言，只需要簡單地進行組裝即可投入使用，這樣不僅可以大大節(jié)約用戶的裝配時間，同時用戶也無須配備各種經(jīng)專門培訓(xùn)的技術(shù)人員。3) 和微電子結(jié)合，走向智能化。匯在一起的聯(lián)

12、接體只要一收到微處理機或者微型計算機處送來的信息，就能實現(xiàn)預(yù)先規(guī)定的任務(wù)。綜上所述可以看到，液壓工業(yè)在國民經(jīng)濟中的作用實在是很大的，它常?？梢杂脕碜鳛楹饬恳粋€國家工業(yè)水平餓重要標志之一。與世界上主要的工業(yè)國家相比，我國的液壓工業(yè)還是相當落后的，標準化的工作有待于繼續(xù)做好，優(yōu)質(zhì)化的工作須形成聲勢，智能化的工作則剛剛在準備起步，為此必須奮起直追，才能迎頭趕上。2.2本課題主要研究內(nèi)容1) 液壓折彎機基本概況和研究背景介紹2) 液壓原理圖分析設(shè)計3) 液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計4) 繪制液壓原理圖、總裝圖及部分零件圖。2.3設(shè)計步驟一臺機器究竟采用什么樣的傳動方式，必須根據(jù)機器的工作要求，對機械、電力、液壓和

13、氣壓等各種傳動方案進行全面的方案論證，正確估計應(yīng)用液壓傳動的必要性。當確定采用液壓傳動后，其設(shè)計內(nèi)容和步驟大體如圖11所示,這里所述的設(shè)計內(nèi)容和步驟只是一般的系統(tǒng)設(shè)計流程，在實際設(shè)計過程中不是一成不變的，對于較簡單的液壓系統(tǒng)，可以簡化其設(shè)計程序；對于重大工程的復(fù)雜液壓系統(tǒng)，往往還需在初步設(shè)計的基礎(chǔ)上進行計算機仿真實驗，或者局部地進行實物實驗，反復(fù)修改，才能確定設(shè)計方案。另外，這些步驟又是相互關(guān)聯(lián)，彼此影響的，因此常需穿插交叉進行。液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟大體如下：1) 液壓系統(tǒng)的工況分析在開始設(shè)計液壓系統(tǒng)時，首先要對機器的工作情況進行詳細的分析，一般要考慮下面幾個問題：l 確定該機器中哪些運動需要液

14、壓傳動來完成l 確定各運動的工作順序和各執(zhí)行元件的工作循環(huán)l 確定液壓系統(tǒng)的主要工作性能。例如：執(zhí)行元件的運動速度、調(diào)速范圍、最大行程以及對運動平穩(wěn)性要求等l 確定各執(zhí)行元件所承受的負載及其變化范圍2) 擬訂液壓系統(tǒng)原理圖擬訂液壓系統(tǒng)原理圖一般要考慮以下幾個問題：l 采用何種形式的執(zhí)行機構(gòu)l 確定調(diào)速方案和速度換接方法l 如何完成執(zhí)行機構(gòu)的自動循環(huán)和順序動作l 系統(tǒng)的調(diào)壓、卸荷及執(zhí)行機構(gòu)的換向和安全互鎖等要求l 壓力測量點的合理選擇根據(jù)上述要求選擇基本回路，然后將各基本回路組合成液壓系統(tǒng)。當液壓系統(tǒng)中有多個執(zhí)行部件時，要注意到它們相互間的聯(lián)系和影響，有時要采用防干擾回路。在液壓系統(tǒng)原理圖中，應(yīng)

15、該附有運動部件的動作循環(huán)圖和電磁鐵動作順序表。3) 液壓系統(tǒng)的計算和選擇液壓元件液壓系統(tǒng)計算的目的是確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)，以便按照這些參數(shù)合理地選擇液壓元件和設(shè)計非標準元件。具體計算步驟如下：l 計算液壓缸的主要尺寸以及所需的壓力和流量l 計算液壓泵的工作壓力、流量和傳動功率l 選擇液壓泵和電動機的類型和規(guī)格l 選擇閥類元件和輔助元件的規(guī)格4) 對液壓系統(tǒng)進行驗算必要時，對液壓系統(tǒng)的壓力損失和發(fā)熱溫升要進行演算，但是有經(jīng)過生產(chǎn)實踐考驗過的同類型設(shè)備可供類比參考，或者有可靠的試驗結(jié)果，那么也可以不再進行驗算。5) 繪制正式工作圖和編制技術(shù)文件設(shè)計的最后一步是要整理出全部圖紙和技術(shù)文件。正式工作

16、圖一般包括如下內(nèi)容：液壓系統(tǒng)原理圖；自行設(shè)計的全套工作圖（指液壓缸和液壓油箱等非標準液壓元件）；液壓泵、液壓閥及管路的安裝總圖。技術(shù)文件一般包括以下內(nèi)容：基本件、標準件、通用件及外購件匯總表，液壓系統(tǒng)安裝和調(diào)試要求，設(shè)計說明書等。3.液壓系統(tǒng)的工作要求3.1液壓系統(tǒng)的組成液壓折彎機系統(tǒng)，采用液壓傳動系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)若能正常工作必須由以下五部分組成：1) 動力裝置:它是把原動機輸入的機械能轉(zhuǎn)換為液體壓力能的能量轉(zhuǎn)換裝置，一般由電動機和液壓泵組成，其作用是為液壓系統(tǒng)提供壓力油。2) 執(zhí)行元件:它是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，其作用是在壓力油的推動下輸出力和速度(直線運動)，或力矩和轉(zhuǎn)速

17、(回轉(zhuǎn)運動)。這類元件包括各類液壓缸和液壓馬達。3) 控制調(diào)節(jié)元件:它是能控制或調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中油的壓力、流量或方向，以保證執(zhí)行裝置完成預(yù)期工作的元件。這類元件主要包括各種液壓閥，如溢流閥、節(jié)流閥以及換向閥等。4) 輔助元件:輔助元件是指油箱、蓄能器、油管、管接頭、濾油器、壓力在以及流量計等。這些元件分別起散熱貯油、蓄能、輸油、連接、過濾、測量壓力和測量流量等作用，以保證系統(tǒng)正常工作，是液壓系統(tǒng)不可缺少的組成部分。5) 工作介質(zhì):它在液壓傳功及控制今起傳遞運動、動力從信號的作用。工作介質(zhì)為液壓油或其它合成液體。3.2液壓折彎機的工作原理液壓折彎機通過壓緊液壓缸和折彎刀具液壓缸來實現(xiàn)棒料的壓緊和折

18、彎。折彎機液壓傳動系統(tǒng)采用柱塞液壓泵供油，用于提供系統(tǒng)的工作壓力，系統(tǒng)工作壓力可由壓力表及其開關(guān)顯示。電磁溢流閥用于控制系統(tǒng)的卸載。壓緊缸的運動方向由二位四通電磁換向閥控制，壓緊缸工作壓力較低，二位二通換向閥作平衡閥，用于防止釋壓時壓緊液壓缸因自重下落。折彎刀具液壓缸的運動方向由三位四通電磁換向閥控制，單向節(jié)流閥用于折彎刀具液壓缸活塞上升和下降時節(jié)流調(diào)速。3.3折彎機的技術(shù)要求設(shè)計制造一臺立式棒料折彎機，該機壓頭的上下運動用液壓傳動，其工作循環(huán)為：快速下降、慢速加壓（折彎）、快速退回。給定條件為：折彎力 n壓緊力 n滑塊重量 n 壓緊缸動作參數(shù)壓緊板快進 行程 140mm 速度（） 35 壓緊

19、板工進 行程 30mm速度（） 20快速回程 行程 180mm速度（） 45折彎缸動作參數(shù)折彎板工進 行程 160 mm 速度（） 35 mm/s折彎板快退 行程 160 mm 速度（） 40 mm/s兩缸運動參數(shù):液壓缸的啟動、制動時間為。工作循環(huán): 啟動壓緊板快速壓下壓緊板慢速壓下左右折彎板同時折彎左右折彎板同時退回初位壓緊板松開系統(tǒng)卸荷 3.4液壓系統(tǒng)參數(shù)計算棒料折彎機壓緊缸實現(xiàn)的工作循環(huán)是：啟動壓緊板快速壓下壓緊板慢速壓下壓緊板松開卸荷。主要性能參數(shù)與性能要求如下：壓緊力f=9n；棒料折彎機的滑塊重量g=1.5n；快速空載下降速度=35mm=0.035m/s，工作下壓速度v=20mm=

20、0.02m/s，快速回程速度v=45mm=0.045m/s，棒料折彎機快速空載下降行程=140mm=0.14m，棒料折彎機工作下壓行程l=40mm=0.04m，棒料折彎機快速回程：h=180mm=0.18m；啟動制動時間，液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件選為液壓缸。液壓缸采用v型密封圈，其機械效率。由式 式中 工作部件總質(zhì)量 快進或快退速度 運動的加速、減速時間求得慣性負載 再求得阻力負載 靜摩擦阻力 動摩擦阻力 表一 液壓缸在各工作階段的負載值 (單位:n)工況負載組成負載值f推力起動300330加速177195快進150165工進9015099066快退150165注:液壓缸的機械效率取 圖一 棒料折彎機

21、壓緊缸的負載圖和速度圖確定系統(tǒng)主參數(shù)，繪制液壓缸的工況圖 1)工作壓力p的確定 工作壓力p可根據(jù)負載大小及機器的類型來初步確定，現(xiàn)參閱液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊的表2-1取液壓缸工作壓力p1=6mpa 2)壓緊缸主要尺寸的確定 折彎機滑塊做上下直線往復(fù)運動，且行程較小，故可選單桿液壓缸作執(zhí)行器（取缸的機械效率cm=0.91） 將液壓缸的無桿腔作為主工作腔，考慮到液壓缸下行時，滑塊自重采用液壓方式平衡，則可計算出液壓缸無桿腔的有效面積 a1 = = 0.018m2 液壓缸內(nèi)徑d= =0.15m=150mm 按表3gb2348-80,取標準值d=160mm=16cm表3-3 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列 (gb2

22、348-80) (mm) 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 (90) 100 (110) 125 (140) 160 (180) 200 (220) 250 320 400 500 630 注:括號內(nèi)數(shù)值為非優(yōu)先選用值。 根據(jù)快速下行與快速上升的速度比確定活塞桿直徑d v3/v1=d2/ (d2-d2)=45/35=1.29 d =75.9mm,按gb2348-80,取標準值d=80mm表3-4 活塞桿直徑系列 (gb2348) (mm) 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 9

23、0 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400則: 液壓缸的無桿腔實際有效面積為a1=d2/4 =3.14/4=201 cm2有桿腔的實際有效面積為a2=(d2-d2)/4=(16-8)/4=151 cm2表3-5 執(zhí)行元件工況表工作循環(huán)計算公式p1(pa)負載f(n)回油壓力p2(mpa)輸入流量q(m3/m)功率p(w)快進啟動p1=f/cm a1q= a1v1p= p1q03000-0加速1484177045936勻速01500-0工進-p1= f/cm a1q= a1v2p= p1q5.490150021.08快退啟動p1=

24、f/cm a2q= a1v3p= p1q000-0加速-0-勻速120881500560440制動-0-（二）棒料折彎機折彎缸實現(xiàn)的工作循環(huán)是：啟動左右折彎左右退回板卸荷。主要性能參數(shù)與性能要求如下：折彎力f=4n；棒料折彎機的滑塊重量g=1.5n；工作下壓速度v=35mm=0.035m/s，快速回程速度v=40mm=0.04m/s，棒料折彎機快速空載下降行程=160mm=0.16m，棒料折彎機工作下壓行程l=160mm=0.16m，啟動制動時間，液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件選為液壓缸。液壓缸采用v型密封圈，其機械效率。由式 式中 工作部件總質(zhì)量 快進或快退速度 運動的加速、減速時間求得慣性負載 f=m/

25、=30n再求得阻力負載 靜摩擦阻力 動摩擦阻力 表二 折彎缸在各工作階段的負載值 (單位:n)工況負載組成負載值f推力起動300330加速180198工進4015044121快退150165注:液壓缸的機械效率取 圖二 棒料折彎機折彎缸的負載圖和速度圖確定系統(tǒng)主參數(shù)，繪制液壓缸的工況圖 1)工作壓力p的確定 工作壓力p可根據(jù)負載大小及機器的類型來初步確定，現(xiàn)參閱液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊的表2-1取液壓缸工作壓力p1=5mpa 2)折彎缸主要尺寸的確定 折彎機滑塊做上下直線往復(fù)運動，且行程較小，故可選單桿液壓缸作執(zhí)行器（取缸的機械效率cm=0.91） 將液壓缸的無桿腔作為主工作腔，考慮到液壓缸下行時

26、，滑塊自重采用液壓方式平衡，則可計算出液壓缸無桿腔的有效面積 a1 = = 0.0096m2 液壓缸內(nèi)徑d= =0.11m=110mm 按表3gb2348-80,取標準值d=110mm=11cm表3-3 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列 (gb2348-80) (mm) 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 (90) 100 110 125 (140) 160 (180) 200 (220) 250 320 400 500 630 注:括號內(nèi)數(shù)值為非優(yōu)先選用值。 根據(jù)快速下行與快速上升的速度比確定活塞桿直徑d v3/v1=d2/ (d2-d2)=1.29 d =75.9mm,按gb

27、2348-80,取標準值d=80mm表3-4 活塞桿直徑系列 (gb2348) (mm) 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400則: 液壓缸的無桿腔實際有效面積為a1=d2/4 =3.14/4=95 cm2有桿腔的實際有效面積為a2=(d2-d2)/4=(11-8)/4=45 cm2表3-5 執(zhí)行元件工況表工作循環(huán)計算公式p1(pa)負載f(n)回油壓力p2(mpa)輸入流量q(m3/m)功率p(w)工

28、進-p1= f/cm a1q= a1v2p= p1q5.140150021.02快退啟動p1= f/cm a2q= a1v3p= p1q03000-0加速-1800-勻速400001500560440制動-0-4擬訂液壓系統(tǒng)圖4.1確定液壓系統(tǒng)方案擬定液壓系統(tǒng)圖是液壓系統(tǒng)設(shè)計中的一個重要步驟。這一步要做的主要工作：一是選擇基本回路，二是把選出的回路組成液壓系統(tǒng)。（1）為滿足速度的有極變化，采用壓力補償變量液壓泵供油，即在快速下降的時候，液壓泵以全流量供油。當轉(zhuǎn)化成慢速加壓壓制時，泵的流量減小，最后流量為0；（2）當液壓缸反向回程時，泵的流量恢復(fù)為全流量供油。液壓缸的運動方向采用三位四通型電磁換

29、向閥和二位二通電磁換向閥控制。停機時三位四通換向閥處于中位，使液壓泵卸荷；（3）為了防止壓力頭在下降過程中因自重而出現(xiàn)速度失控的現(xiàn)象，在液壓缸有桿腔回路上設(shè)置一個單向節(jié)流閥；（4）為了壓緊時保壓，在無桿腔進油路上和有桿腔回油路上設(shè)置一個調(diào)速閥；（5）為了使液壓缸下降過程中壓頭由于自重使下降速度越來越快，在三位四通換向閥處于右位時，回油路口應(yīng)設(shè)置一個單向節(jié)流閥作背壓閥使回油路有壓力而不至于使速度失控；（6）為了使系統(tǒng)工作時壓力恒定，在泵的出口設(shè)置一個溢流閥，來調(diào)定系統(tǒng)壓力。4.2繪制液壓系統(tǒng)圖在擬定液壓系統(tǒng)時，注意了以下幾方面向題：1) 防止回路間可能存在的相互干擾。2) 確保系統(tǒng)安全可靠 液壓

30、系統(tǒng)運行中的不安全因素是多種多樣的。例如異常的負載、停電，外部環(huán)境條件的急劇變化，操作人員的誤操作等，都必須有相應(yīng)的安全回路或措施，確保人身似設(shè)備安全。例如，為了防止工作部件的漂移、下滑、超速等，應(yīng)有鎖緊、平衡、限速等回路；為了防止操作者的誤操作，或由干液壓元件失靈而產(chǎn)生誤動作，應(yīng)有誤動作防止問路等。將各個回路圖合成，整個折彎機的液壓系統(tǒng)圖就初步繪制了，再檢查并加以補充完善，便可以繪制出正式的液壓系統(tǒng)理圖。如下圖所示圖4.3 系統(tǒng)原理圖4.3液壓元件的計算和選擇4.3.1確定液壓泵的壓力、流量和選擇泵的規(guī)格1)泵的工作壓力的確定由液壓缸的工況圖可以看到液壓缸的最高工作壓力出現(xiàn)在剪切階段,p1=

31、16mpa,此時缸的輸入流量極小,且進油路元件較少,故泵至缸間的進油路壓力損失估取為p進=0.5mpa,根據(jù)式pp=p1max+p得到泵的最高工作壓力pp為pp=16+0.5=16.5 mpa。上述計算所得的是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力，另外考慮到一定的壓力貯備量，并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力pn應(yīng)滿足pn(1.251.6) pp，本例中pn=1.25 pp=20.65mpa2)泵的流量的確定液壓泵的最大供油量qp按液壓缸的最大輸入流量(7l/m)進行估算。根據(jù)式qpkl(q)max得qp=1.27l/m=8.4l/min式中 qp-液壓

32、泵的最大流量(q)max-同時動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值kl-系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取kl=1.11.3，現(xiàn)取kl=1.23)選擇液壓泵的規(guī)格及電動機的型號根據(jù)以上計算結(jié)果查閱手冊或產(chǎn)品樣本,選用規(guī)格相近的選取zb*9.5變量型斜盤式軸向柱塞泵,其額定壓力為21mpa, 排量為9.5ml/r,額定轉(zhuǎn)速 1500r/min。由液壓傳動系統(tǒng)及設(shè)計的表513取泵的總效率為p=0.85,則液壓泵的實際功率即所需電機功率為 pp= pt/p=ppqp/60=16.5/60=3kw查液壓傳動系統(tǒng)及設(shè)計的表514，選用y132m1-6型交流異步電動機，其額定功率為4kw,額定轉(zhuǎn)速為960r/min。按

33、所選用電動機轉(zhuǎn)速和液壓泵的排量，液壓泵的最大理論流量為 qt=nv=9609.5ml/min=9120ml/min=9.12l/min大于計算所需流量8.4l/min,滿足使用要求。4.3.2 液壓元件的選擇液壓閥的選擇依據(jù)是系統(tǒng)的最高壓力和通過閥的實際流量以及閥的操縱、安裝方式等，需要注意的問題是：1)確定通過閥的實際流量 ，此時注意通過管路的流量與油路串、并聯(lián)的關(guān)系：油路串聯(lián)時系統(tǒng)的流量即為油路中各處所通過的流量；油路并聯(lián)中各油路同時工作時系統(tǒng)的流量等于各條油路通過流量的和。2)單活塞桿液壓缸兩腔回油的差異 活塞外伸扣內(nèi)縮時的回油流量是不同的，內(nèi)縮時無桿腔回油流量與外伸時有桿腔的回油流量之

34、比，等于兩腔活塞面積之比。3)控制閥的使用壓力、流量，不要超過其額定值 ，如控制閥的使用壓力、流量超過了其額定值，就易引起液壓卡緊和液動力，對控制閥工作品質(zhì)產(chǎn)生的不良影響。根據(jù)系統(tǒng)的要求，現(xiàn)選擇液壓元件如表4-2.序號元件名稱額定壓力（mpa）額定流量(l/m)型號規(guī)格通徑(mm)額定壓降（mpa）1變量泵219.5ml/rzb*9.5-2三位四通閥31.54034d*b10h-t*100.453單向節(jié)流閥1625alf3-e6b60.84二位四通閥162524df-e6b61.55二位二通閥31.54022d-h10b100.456調(diào)速閥2442qfb10h100.57溢流閥1616yf3-

35、e10b630.458電動機-4kw0.84960r/m-4.3.2確定管道尺寸接液壓缸的油管尺寸,可根據(jù)缸兩腔的實際最大流量和油管允許流速經(jīng)計算求得。由液壓氣動系統(tǒng)設(shè)計手冊的表914可知，流經(jīng)液壓缸無桿腔油管的實際最大流量為5l/min,流經(jīng)有桿腔油管的實際最大流量為2l/min。油管內(nèi)油液的允許流速按第4章3.2的推薦值取3m/s，則由式d=算得無桿腔油管的管徑d1=14.57mm，有桿腔油管的管徑d2=.9.22mm式中 q-流經(jīng)油管的流量m3/s v-油管內(nèi)的允許流速m/s查jb82766,同時考慮制作方便，兩根油管都采用d=18mm的無縫鋼管。4.4液壓系統(tǒng)性能驗算及確定壓力閥調(diào)整值

36、4.4.1驗算壓力損失 已知該液壓系統(tǒng)中進、回油管的內(nèi)徑均為18mm,進回油管長度均取l=1m,取油液運動黏度=110-4m2/s,油液密度=0.9174103kg/m3 由前面列表中查得工作循環(huán)中進、回油管道中通過的最大流量q=8.4l/min發(fā)生在工進階段,由此計算得雷諾數(shù)re= = =1002320 故可推論:各工況下的進、回油路中的液流均為層流。將適用于層流的沿程阻力因數(shù)=75/ re=和管道中液體流速v=代入沿程壓力損失計算公式p=得p=在管道具體結(jié)構(gòu)尚未確定下，管道局部壓力損失p常按以下公式計算 p=0.1p各工況下的閥類元件局部壓力損失為pv=ps(q/qs)2式中 ps-閥的額

37、定壓降q-閥的實際流量qs-閥的額定流量由以上三式計算出的各工況下的進、回油管道的沿程、局部和閥類元件的壓力損失見表4-3表4-3 壓力損失管道壓力損失 工況 快進 工進 快退進油管道p 0.3626104 0.01043104 0.3626104p 0.03626104 0.001043104 0.03626x104pv 16.6244104 0.022031040.5104p 14.0233104 0.033503104 12.1391104回油管道p 0.2209104 0.3816104 0.5950104p 0.02209104 0.03816104 0.05950104pv 13.

38、2366104 0.01097104 13.7403104p 13.4796104 0.4307104 20.3948104 4.4.2確定壓力閥的調(diào)整值 溢流閥:p1= pp+(12)mpa=20.65+1.5 mpa=22.15 mpa 減壓閥: p2= f壓緊/ a1=15.92mpa 單向順序閥: p3= p2=15.92mpa上述驗算結(jié)果盡管與估取值不同，但不會使系統(tǒng)工作壓力超過系統(tǒng)能達到的最高壓力。5液壓缸的設(shè)計5.1液壓缸主要尺寸的確定1） 液壓缸壁厚和外徑的計算液壓缸的壁厚由液壓缸的強度條件來計算。液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其

39、內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計算時可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。液壓缸的內(nèi)徑d與其壁厚的比值d/10的圓筒稱為薄壁圓筒。起重運輸機械和工程機械的液壓缸，一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄鼻圓筒公式計算pyd/(2)，于是此折彎機液壓系統(tǒng)中液壓缸壁厚pyd/(2)=因為d/10,所以應(yīng)按材料力學(xué)中的壁厚圓筒公式進行壁厚的計算。因此缸體的外徑d1為d1d+2=0.16+20.0972=0.3544m液壓缸工作行程的確定壓緊缸實際工作的最大行程為180mm，參照表5-1取標準值為l=200表5-1 液壓缸活塞行程參數(shù)系列 (gb2349-80) 25 50 80 100 12

40、5 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000 40 63 90 110 140 180 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 2200 2800 3900 240 260 300 340 380 420 480 530 600 650 750 850 950 1050 1200 1300 1500 1700 1900 2100 2400 2600 3000 3800注:液壓缸活塞行程參數(shù)依、次序優(yōu)先選用3）缸蓋厚度的確定 一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度

41、t按強度要求可用下面兩式進行近似計算。無孔時t有孔時t =式中 t-缸蓋有效厚度(m)d2-缸蓋止口內(nèi)徑(m)d0-缸蓋孔的直徑(m)4）最小導(dǎo)向長度的確定 當活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點到缸蓋滑動支承面中點的距離h稱為最小導(dǎo)向長度。如果導(dǎo)向長度過小，將使液壓缸的初始撓度（間隙引起的撓度）增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計時必須保證有一定的最小導(dǎo)向長度。 最小導(dǎo)向長度應(yīng)滿足以下要求hl/2+d/2=200/2+160/2=180mm 式中 l-液壓缸的最大行程 d-液壓缸的內(nèi)徑 活塞的寬度b一般取b=(0.61.0)d=1.0160 = 160mm 缸蓋滑動支承面的長度l，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑

42、d而定。當d80mm時，取l2=(0.61.0)d此液壓系統(tǒng)中d80mm,所以l1=1.0160 = 160mm為保證最小導(dǎo)向長度h，過分增大l1和b都是不適宜的，必須時可在缸蓋與活塞之間增加一隔套k來增加h的值。隔套的長度c由需要的最小導(dǎo)向長度h決定，即 c=h-(l1+b)/2=180-(200+160)/2=0mm5）缸體長度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和為 l內(nèi)=160+20mm=180mm缸體外形長度還要考慮到兩端端蓋的厚度，所以 l外=180+30+30=240mm 一般液壓缸缸體長度不應(yīng)大于內(nèi)徑的2030倍，此液壓缸滿足要求。6）活塞桿穩(wěn)定性的驗算 因

43、為液壓缸支承長度lb(1015)d，所以無須考慮活塞桿彎曲穩(wěn)定性。5.2液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1)缸體與缸蓋的連接形式 缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)。此液壓系統(tǒng)選擇法蘭連接，其優(yōu)點是:（1）結(jié)構(gòu)簡單、成本低（2）容易加工、便于裝拆（3）強度較大、能承受高壓 缺點是:（1）徑向尺寸較大（2）螺紋連接的大；缸體為鋼管時，用拉桿連接的重量也較大（3）用鋼管焊上法蘭工藝過程復(fù)雜些2)活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu) 活塞桿與活塞的常用連接形式有整體式連接、螺紋連接、半環(huán)連接、錐銷連接等，此液壓系統(tǒng)選擇螺紋連接，其特點是:結(jié)構(gòu)簡單在振動的工作條件下容易松動，必須用鎖緊裝置。應(yīng)用較多，如組

44、合機床與工程機械上的液壓缸?；钊麠U導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu) 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵和鎖緊裝置等。導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)可以做成端蓋整體式直接導(dǎo)向，也可做成與端蓋分開的導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)。后者導(dǎo)向套磨損后便于更換，所以應(yīng)用較普遍。導(dǎo)向套的位置可安裝在密封圈的內(nèi)側(cè)，也可以裝在外側(cè)。機床和工程機械中一般采用裝在內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)，有利于導(dǎo)向套的潤滑；而油壓機常采用裝在外側(cè)的結(jié)構(gòu)，在高壓下工作時，使密封圈有足夠的油壓將唇邊張開，以提高密封性能。 活塞桿處的密封形式有o形、v形、y形和yx形密封圈。為了清除活塞桿處外露部分沾附的灰塵，保證油液清潔及減少磨損，在端蓋外側(cè)增加防塵圈。常用的有無骨架

45、防塵圈和丁形橡膠密封圈，也可用毛氈圈防塵。 此液壓系統(tǒng)采用導(dǎo)向套導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)形式，其特點是:(1) 導(dǎo)向套與活塞桿接觸支承導(dǎo)向,磨損后便于更換,導(dǎo)向套也可用耐磨材料；(2) 蓋與桿的密封常用y形、yx形及v形密封裝置。密封可靠適用于中高壓液壓缸；(3) 防塵方式丁形或三角形防塵裝置。3） 活塞及活塞桿處密封圈的選用活塞及活塞桿處的密封圈的選用，應(yīng)根據(jù)密封的部位、使用的應(yīng)力、溫度、運動速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。此液壓系統(tǒng)采用y形圈，其使用參數(shù)如表5-2表5-2 y形圈使用參數(shù)類型密封部位截面簡圖材料壓力范圍(mpa)溫度范圍()速度范圍(m/s)摩擦/泄漏用途活塞用活塞桿用y形圈-nb

46、r+夾纖維25-30+1200.5中/低農(nóng)機、船用注塑機、工程機械4） 液壓缸的緩沖裝置 液壓缸帶動工作部件運動時，因運動件的質(zhì)量較大，運動速度較高，則在到達行程終點時，會產(chǎn)生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋之間產(chǎn)生機械碰撞。為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，在行程末端設(shè)置緩沖裝置。 常用緩沖結(jié)構(gòu)有環(huán)狀間隙緩沖裝置。此裝置工作原理為:活塞端部的緩沖柱塞向端蓋方向運動進入圓柱形油腔時，將封閉在柱塞與端蓋間的油液從環(huán)狀間隙中擠出去。由于間隙很小，因而起節(jié)流緩沖作用。適用于運動慣性不大、運動速度不高的液壓系統(tǒng)。 此種裝置分為圓柱形緩沖柱塞和圓錐形緩沖柱塞。對于圓柱形緩沖柱塞，間隙的大小不變，緩沖柱塞長度一般為10

47、mm左右。這種結(jié)構(gòu)制造容易，但在緩沖開始時會出現(xiàn)壓力的峰值。對于圓錐形緩沖柱塞，緩沖時有明顯的漸減過程。此液壓系統(tǒng)采用圓錐形緩沖柱塞。5） 液壓缸的排氣裝置 對于運動速度穩(wěn)定性要求較高的機床液壓缸和大型液壓缸，則需要設(shè)置排氣裝置，如排氣閥等。 排氣裝置的結(jié)構(gòu)有多種形式。常用的是排氣閥結(jié)構(gòu)。此液壓系統(tǒng)采用排氣閥結(jié)構(gòu)。排氣閥一般安裝在液壓缸兩端的最高處。當液壓缸需要排氣時，打開相應(yīng)的排氣閥，空氣連同油液經(jīng)過錐部縫隙和小孔排出缸外，直接連續(xù)排油時（不冒氣），就將排氣閥關(guān)死。6） 液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu) 液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)包括液壓缸的安裝結(jié)構(gòu)、液壓缸進出油口的連接等。（1） 液壓缸的安裝形式 根據(jù)安裝

48、位置和工作要求不同可有長螺栓安裝、腳架安裝、法蘭安裝、軸銷和耳環(huán)安裝等。此液壓系統(tǒng)采用長螺栓安裝。（2） 液壓缸進出油口形式及大小的確定 液壓缸的進出油口，可布置在端蓋或缸體上。此液壓系統(tǒng)進出油口的形式選用螺孔連接。7） 液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求液壓缸主要零件如缸體、活塞、活塞桿、缸蓋、導(dǎo)向套的材料和技術(shù)要求見表5-3。表5-3 液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求零件名 稱材料主要表面粗糙度技術(shù)要求缸體無縫鋼管45液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為ra0.20.4m（1）內(nèi)徑用h8h9的配合（2）內(nèi)徑圓度、圓柱度不大于直徑公差之半（3）內(nèi)表面母線直線度在500mm長度上不大于0.03mm（4）缸體端面

49、t對軸線的垂直度在直徑每100mm上不大于0.04mm（5）缸體與端面采用螺紋連接時，螺紋采用6h級精度（6）防止腐蝕和提高壽命，內(nèi)徑表面可以鍍0.030.04mm厚的硬鉻，再進行拋光，缸體外涂耐腐蝕油漆活塞耐磨鑄鐵活塞外圓柱表面粗糙度為ra0.81.6m（1）外徑d的圓度、圓柱度不大于外徑公差之半（2）外徑d對內(nèi)孔d1的徑向跳動不大于外徑公差之半（3）端面t對軸線垂直度在直徑100mm上不大于0.04mm（4）活塞外徑用橡膠密封圈密封時可取f7f9配合，內(nèi)孔與活塞桿的配合可取h8活塞桿 空心活塞桿:45鋼的無縫鋼管桿外圓柱面粗糙度為ra0.40.8m（1）材料熱處理:調(diào)質(zhì)2025hrc（2）外徑d和d2的圓度、圓柱度不大于直徑公差之半（3）外徑表面直線度在500mm長度上不大于0.03mm（4）d2對d的徑向跳動不大于0.01mm（5）活塞桿與導(dǎo)向套采用h8/f7配合，與活塞的連接可采用h8/h8的配合缸蓋耐磨鑄鐵配合表面粗糙度為ra0.81.6m(1)配合表面的圓度、圓柱度不大于直徑公差之半（2）d2 、d3對d的同軸度不大于0.03mm（3）