液壓設(shè)計(jì)課程折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明手冊(cè)

目錄一、設(shè)計(jì)要求……………………1二、設(shè)計(jì)步驟……………………11.負(fù)載分析和運(yùn)動(dòng)分析……………………12.確定液壓缸參數(shù)并編制工況圖…………33.擬訂液壓系統(tǒng)圖…………54.液壓元件選擇……………6三、驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能………9四、參考文獻(xiàn)…………………11設(shè)計(jì)要求欲設(shè)計(jì)制造一臺(tái)立式板料折彎?rùn)C(jī)，其滑塊（壓頭）的上下運(yùn)動(dòng)擬采用液壓傳動(dòng)，要求通過(guò)電液控制實(shí)現(xiàn)的工作循環(huán)為：空載下降—下壓折彎—快速退回。最大折彎力；滑塊重力,快速空載下降的速度，慢速下壓折彎的速度，快速退回的速度；快速空載下降行程，慢速下壓折彎的行程，快速退回的行程；啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間。要求用液壓方式平衡滑塊重量，以防自重下滑；壓頭導(dǎo)軌上摩擦力可以忽略不計(jì)。二、設(shè)計(jì)步驟負(fù)載分析和運(yùn)動(dòng)分析折彎?rùn)C(jī)滑塊做上下直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且行程較?。ㄖ挥校?，故可選單桿液壓缸作執(zhí)行元件（取缸的機(jī)械效率）。根據(jù)技術(shù)要求和已知參數(shù)對(duì)液壓缸各工況外負(fù)載進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1表1液壓缸外負(fù)載力分析計(jì)算結(jié)果工況計(jì)算公式外負(fù)載/N說(shuō)明快進(jìn)啟動(dòng)176．02①,為下行平均加速度；②由于忽略滑塊導(dǎo)軌摩擦力，故快速空載下降時(shí)外負(fù)載為0；③,為回程平均加速度。等速———0工進(jìn)快退啟動(dòng)15405.61勻速15000制動(dòng)14594.39根據(jù)已知參數(shù)，各工況持續(xù)時(shí)間近似計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2表2折彎?rùn)C(jī)各工況情況工況時(shí)間/t行程快進(jìn)7.826工進(jìn)1.66720快退3.774利用以上數(shù)據(jù)，并在負(fù)載和速度過(guò)渡段做粗略的線性處理后便得到如圖1所示的折彎?rùn)C(jī)液壓缸負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖。圖1折彎?rùn)C(jī)液壓缸負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖確定液壓缸參數(shù)并編制工況圖根據(jù)文參考獻(xiàn)[1]中表8-7與表8-8可預(yù)選液壓缸的設(shè)計(jì)壓力為。將液壓缸的無(wú)桿腔作為主工作腔?？紤]到液壓缸下行時(shí)，滑塊自重采用液壓式平衡，則可計(jì)算出：（1）液壓缸無(wú)桿腔的有效面積（2）液壓缸內(nèi)徑按照GB/T2348—1993，可取標(biāo)準(zhǔn)值D=250mm=25cm。（3）根據(jù)快速空載下降和快速退回的速度比確定活塞桿直徑d。由于，可得，取標(biāo)準(zhǔn)值d=180mm。（4）液壓缸的實(shí)際有效面積為液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力和流量計(jì)算見(jiàn)表3。表3液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力和流量工作階段計(jì)算公式負(fù)載F/N工作腔壓力P/Pa輸入流量q快速啟動(dòng)176.023735.259勻速00112.01067.741工進(jìn)589.40935.343快退啟動(dòng)15405.61勻速15000制動(dòng)14594.39循環(huán)中各階段的功率計(jì)算如下?？爝M(jìn)階段：工進(jìn)階段：快速度回程階段：?jiǎn)?dòng)恒速制動(dòng)根據(jù)以上分析與計(jì)算數(shù)據(jù)可繪出液壓缸的工況圖（如圖2所示，功率拋物線頂點(diǎn)倆側(cè)近似當(dāng)作直線段處理）。圖2液壓系統(tǒng)工況圖擬定液壓系統(tǒng)圖考慮到折彎?rùn)C(jī)工作時(shí)所需功率較大，故采用容積調(diào)速方式。為滿足速度的有級(jí)變化，采用壓力補(bǔ)償變量液壓泵供油.即在快速下降時(shí),液壓泵以全流量供油,當(dāng)轉(zhuǎn)換成慢速加壓折彎時(shí),泵的流量減小直至為零。當(dāng)液壓缸反向回程時(shí)，泵的恢復(fù)到全流量。液壓缸的運(yùn)動(dòng)方向采用三位四通M型電液換向閥控制，停機(jī)時(shí)換向閥處于中位，使液壓泵卸荷。為防止壓頭在下降過(guò)程中由于自重而出現(xiàn)速度失控現(xiàn)象，在液壓缸無(wú)干腔回油路上設(shè)置一個(gè)內(nèi)控單向順序閥。本機(jī)采用行程控制，利用行程開(kāi)關(guān)來(lái)切換電液換向閥，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)。綜上，擬定折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)原理圖如圖3所示。圖3折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)原理圖1-變量泵2-溢流閥3-壓力表及其開(kāi)關(guān)4-單向閥5-三位四通電液換向閥6-單向順序閥7-液壓缸8-過(guò)濾器4.液壓元件選擇液壓泵由液壓缸的工況圖，可以看到液壓缸的最高工作壓力出現(xiàn)在加壓折彎階段結(jié)束時(shí)，。此時(shí)缸的輸入流量極小，且進(jìn)油路元件較小，故泵至缸間的進(jìn)油路壓力損失估取為。所以得泵的最高工作壓力。液壓泵的最大供油流量按液壓缸的最大輸入流量（75.138）進(jìn)行估算。取泄露系數(shù)K=1.1，則。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果查閱手冊(cè)，選取63YCY14-1B壓力補(bǔ)償型斜盤(pán)式變量軸向柱塞泵，其額定壓力32MPa，排量為63mL/r,額定轉(zhuǎn)速1500r/min。由工況圖可知,最大功率出現(xiàn)在加載階段，此時(shí)由參考文獻(xiàn)[2]中液壓缸的工作壓力計(jì)算式（6-7）和液壓缸的流量式（6-8）可算得此時(shí)液壓泵的最大理論功率由參考文獻(xiàn)[1]中表8-3可查取取泵的總效率為，則液壓泵的實(shí)際功率即所需電機(jī)功率為查參考文獻(xiàn)[2]中表5-14，選用規(guī)格相近的Y160L-2型封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定功率18.5kW，額定轉(zhuǎn)速為1470r/min。按所選電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和液壓泵的排量，液壓泵的最大理論流量為，大于計(jì)算所需流量82.695，滿足使用要求。(2)液壓元件根據(jù)所選擇的液壓泵規(guī)格及系統(tǒng)工作情況，可由參考文獻(xiàn)中選擇系統(tǒng)的其他液壓元件，一并列入表4。其他元件的選擇及液壓系統(tǒng)性能計(jì)算此處從略。表4折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)液壓元件型號(hào)規(guī)格序號(hào)元件名稱(chēng)額定壓力/Mpa額定流量型號(hào)規(guī)格說(shuō)明1變量泵326363YCY14-1B額定轉(zhuǎn)速1500r/min驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功18.5kw2溢流閥31.5200DB-10通徑為20mm3壓力表及其開(kāi)關(guān)25160YTXG-100最低控制壓力2.0Mpa4單向閥31.5115S20通徑為20mm5三位四通電液換向閥31.51604WEH10通徑為10mm6單向順序閥31.5150DZ10通徑為10mm7液壓缸另行設(shè)計(jì)8過(guò)濾器﹤0.06160XU-B160×100通徑為32mm注：1.此表所列液壓元件均按參考文獻(xiàn)[3]選出。2.表中序號(hào)與原理圖中元件標(biāo)號(hào)相對(duì)應(yīng)。(3)油管各元件間連接管道的規(guī)格按液壓元件接口處的尺寸決定，液壓缸進(jìn)、出油管則按輸入、排出的最大流量計(jì)算。由于液壓泵選定之后液壓缸在各個(gè)工作階段的進(jìn)、出流量已與原定數(shù)值不同，所以要重新計(jì)算如下表所示。表5液壓缸的進(jìn)、出流量循環(huán)參數(shù)快進(jìn)工進(jìn)快退輸入流量排出流量由上表可以看出，液壓缸在各個(gè)工作階段的實(shí)際運(yùn)速度符合設(shè)計(jì)要求。根據(jù)表中的數(shù)值，并按第二章第七節(jié)推薦取油液在壓油管的流速v=5m/s，所以與液壓缸無(wú)桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為兩根油管均按GB/T2351-2005選用內(nèi)徑、外徑的冷拔無(wú)縫鋼管。(4)油箱油箱容積估算，取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，故其容積為按照規(guī)定，取最靠近的標(biāo)準(zhǔn)值。三、驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能1.驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失，并確定壓力閥的的調(diào)整值由于系統(tǒng)的管路布局尚未具體確定，整個(gè)系統(tǒng)的壓力損失無(wú)法全面估算，故只能先估算閥類(lèi)元件的壓力損失，待設(shè)計(jì)好管路布局圖后，加上管路的沿程損失和局部損失。（1）快進(jìn)快進(jìn)時(shí)，進(jìn)油路上油液通過(guò)單向閥4和電液換向閥5的流量均為。因此進(jìn)油路上的總壓降為：此值不大，不會(huì)使壓力閥開(kāi)啟，故能確保兩個(gè)泵的流量全部進(jìn)入液壓缸。回油路上，液壓缸有桿腔中的油液通過(guò)三位四通換向閥的流量是，然后流回油箱，由此便得出有桿腔壓力與無(wú)桿腔壓力之差為（2）工進(jìn)工進(jìn)時(shí)，油液在進(jìn)油路上通過(guò)電液換向閥5的流量是。進(jìn)油路上的總壓降為故溢流閥2的調(diào)壓應(yīng)為（3）快退快退時(shí)，油液在進(jìn)油路上通過(guò)單向閥4、換向閥5和單向閥6的流量為。油液在回油路上通過(guò)換向閥5的流量是.因此進(jìn)油路上的總壓降為此值較小，所以液壓泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率是足夠的?；赜吐飞系目倝航禐榇酥递^小，不必重算，快退時(shí)液壓泵的工作壓力應(yīng)為溢流閥的調(diào)整壓力定大于此壓力。2.驗(yàn)算油溫工進(jìn)時(shí)，液壓缸的有效功率為液壓缸的總輸入功率為液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率為可算出郵箱的散熱面積為查的油箱的散熱系數(shù)查得油箱的散熱系數(shù)為，求出油液溫升為由參考文獻(xiàn)[1]中表8-19可得此溫