1、液壓與氣壓傳動課程設計說明書班 級 機械國內 姓 名 xxx 學 號 成 績目錄一、設計要求及工況分析···································· 3二、負載與運動分析···

2、3;···································4三、確定液壓系統主要參數············

3、83;····················6四、擬定液壓系統原理圖···························

4、83;·······8. 液壓系統原理圖·······································11五液壓元件選擇&#

5、183;········································10六驗算液壓系統性能·······

6、83;·····························11參考文獻···················

7、83;····························12一、設計要求及工況分析1. 設計要求欲設計制造一臺立式板料折彎機，其滑塊（壓頭）的上下運動擬采用液壓傳動，要求通過電液控制實現的工作循環為：1. 自動實現空載下降-慢速下壓折彎-快速退回的工作過程。2. 壓頭下降時速度均勻。已知：最大折彎力（KN ）：F

8、 max =1900 滑塊重力（N ）：G=14000 快速下降的速度（m/min）：V 1 =23 慢速加壓（折彎）的速度（mm/s）：V 2=12 快速上升的速度（mm/s）：V 3 =53 快速下降行程（mm ）：L 1 =180 慢速加壓（折彎）行程（mm ）：L 2 =20 快速上升行程（mm ）：L 3 =200 啟動、制動時間（s ）：t = 0.252. 工況分析根據滑塊重量為16000N ，為了防止滑塊受重力下滑，可用液壓方式平衡滑塊重量，滑塊導軌的摩擦力可以忽略不計。設計液壓缸的啟動、制動時間為0.2t s = 。折彎機滑塊上下為直線往復運動，且行程較小（240mm ）,

9、故可選單桿液壓缸作執行器, 且液壓缸的機械效率0.91cm =。因為板料折彎機的工作循環為快速下降、慢速加壓（折彎）、快速回程三個階段。各個階段的轉換由一個三位四通的電液換向閥控制。當電液換向閥工作在左位時實現快速回程。中位時實現液壓泵的卸荷，工作在右位時實現液壓泵的快速和工進。其工進速度由一個調速閥來控制。快進和工進之間的轉換由行程開關控制。折彎機快速下降時，要求其速度較快，減少空行程時間，液壓泵采用全壓式供油。其活塞運動行程由一個行程閥來控制。當活塞以恒定的速度移動到一定位置時，行程閥接受到信號，并產生動作，實現由快進到工進的轉換。當活塞移動到終止階段時，壓力繼電器接受到信號，使電液換向閥

10、換向。由于折彎機壓力比較大，所以此時進油腔的壓力比較大，所以在由工進到快速回程階段須要一個預先卸壓回路，以防在高壓沖擊液壓元件，并可使油路卸荷平穩。所以在快速回程的油路上可設計一個預先卸壓回路，回路的卸荷快慢用一個節流閥來調節，此時換向閥處于中位。當卸壓到一定壓力大小時，換向閥再換到左位，實現平穩卸荷。為了對油路壓力進行監控，在液壓泵出口安裝一個壓力表和溢流閥，同時也對系統起過載保護作用。因為滑塊受自身重力作用，滑快要產生下滑運動。所以油路要設計一個液控單向閥，以構成一個平衡回路，產生一定大小的背壓力，同時也使工進過程平穩。在液壓力泵的出油口設計一個單向閥，可防止油壓對液壓泵的沖擊，對泵起到保

11、護作用。二、負載與運動分析1. 負載分析折彎機滑塊做上下直線往復運動，且行程較小（只有200mm ），故可選單桿活塞液壓缸作為執行元件（可以選擇液壓缸的機械效率91. 0=m）。根據技術要求和已知參數對液壓缸各工況外負載進行計算，其計算結果列于下表1 2. 運動分析 1500000利用以上數據，并在負載和速度過渡段做粗略的線性處理后便得到液壓缸負載循環圖和速度循環圖。折彎機液壓缸負載循環圖1和速度循環圖2三、確定液壓系統主要參數根據文獻1，預選液壓缸的設計壓力1P =24Mpa 。將液壓缸的無桿腔作為主工作腔，考慮到液壓缸下行時，滑塊自重采用液壓式平衡，則可計算出液壓缸無桿腔的有效面積。 2m

12、ax6111500 0.0520.9131.510cmm A P = 液壓缸內徑0.257257D m mm =按GB/T23481993，取標準值D=320mm=32cm。根據快速下行和快速上升的速度比確定活塞桿直徑d23221532.323V D V D d =- mm D d 64. 240320752. 0752. 0=，取標準值d=250mm。液壓缸的實際有效面積為2222222221374. 313 2532(4(4248. 8043244cm d D A cm D A =-=-=那么液壓缸在工作循環中各階段的壓力和流量計算見以下 表3。 表3 液壓缸工作循環中各階段的壓力和流量

13、19785 循環中各階段的功率計算如下。快進（啟動）階段：-6111p q 1849.77103.79205260. . 3410080k P W W = 快進（恒快進）階段：'10P =工進階段：6-6222p q 20.5010965.101019784.5519.785k P W W = 快速度回程階段, 啟動6-6333p q 0.57101660.8810946.700.947k P W W = 恒速快退 6-6444p q 0.56101660.8810930.090.930k P W W = 減速制動 6-6555p q 0.55101660.8810913.480.91

14、3k P W W =編制工況圖：根據以上分析與計算數據可繪出液壓缸的工況圖， 如下（功率圖，流量圖，壓力圖）功率圖，壓力圖流量圖四、擬定液壓系統原理圖考慮到液壓機工作時所需功率較大，固采用容積調速方式；（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，泵的流量恢復為全流量供油。液壓缸的運動方向采用三位四通Y 型電磁換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速度失控的現象，在液壓缸有桿腔回路上設置

15、一個單向閥；（4）為了壓制時保壓，在無桿腔進油路上和有桿腔回油路上設置一個液控單向閥；（5）為了使液壓缸下降過程中壓力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，回油路口應設置一個溢流閥作背壓閥使回油路有壓力而不至于使速度失控；（6）為了使系統工作時壓力恒定，在泵的出口設置一個溢流閥，來調定系統壓力。由于本機采用接近開關控制，利用接近開關來切換換向閥的開與關以實行自動控制；（7）為使液壓缸在壓制時不至于壓力過大，設置一個壓力繼電器，利用壓力繼電器控制最大壓力，當壓力達到調定壓力時，壓力繼電器發出電信號，控制電磁閥實現保壓。綜上的折彎機液壓系統原理如下圖： 圖6折彎機液壓系統原理1

16、-變量泵 2-溢流閥 3-壓力表及其開關 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-過濾器 9-行程閥10-調速閥 11-單向閥 12-壓力繼電器五液壓元件選擇1. 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在加壓折彎階段結束時，120.5Pa P M =。此時缸的輸入流量極小，且進油路元件較小，故變量液壓泵至液壓缸間的進油路壓力損失估取為0.5p MPa =。所以得泵的最高工作壓力p 20.50.521p MPa =+=液壓泵的最大供油流量p q 按液壓缸的最大輸入流量（99.653L/min）進行估算。取泄露系數K=1.1，則n 109.62L/mi65

17、3. 991. 1q p =根據以上計算結果查閱機械設計手冊表23.5-40，選用規格為160*CY14-1B的壓力補償變量型軸向柱塞泵，其額定壓力P=32MPa，排量為160mL/r,額定轉速為1000r/min，流量為q=160L/min。由于液壓缸在保壓時輸入功率最大，這時液壓缸的工作壓力為20.5+0.5=21MPa，流量為1.157.91=63.7L/min,取泵的總效率9. 0=，則液壓泵的驅動電機所要的功率為p 2163.724.77a 60600.90p p q P MP =，根據此數據按JB/T9619-1999，選取Y225M-6型電動機，其額定功率37P KW =，額定轉

18、速980r/min,按所選電動機的轉速和液壓泵的排量，液壓泵最大理論流量980/min 160/156.8/min t q n V r mL r L =，大于計算所需的流量109.62L/min，滿足使用要求。2. 閥類元件及輔助元件根據閥類元件及輔助元件所在油路的最大工作壓力和通過該元件的最大實際流量可選出這些液壓元件的型號及規格，結果見表4。表4 序 元件名稱 號 額定壓 力/Pa 液壓元件的型號及規格 額定流量 ml/r 型號及規格 說明 1 變量泵 32 調 壓 0.532 160 32*GY14-1B 額定轉速 1000r/min 驅動電機功率為 37KW 2 3 4 溢流閥 行程閥

19、 三位四通換向 閥 單項順序閥 160 160 YF3-*-20B-C YF3-*-20B-C WEH10G 通徑 20mm 28 最大工 作壓力 32MPa 通徑 10mm 5 160 HCT06L1 qmax = 160 L / min ( 單 向行程調速閥 FBG-3-125-10 S20A220 通徑 20mm 6 7 節流閥 單向閥 開 啟 最大 200 0.15MPa 8 9 壓力繼電器 調速閥 25 HED20 2FRM10-21 3.油管 各元件間連接管道的規格按液壓元件接口處的尺寸決定，液壓缸進、出油管則按 輸入、排出的最大流量計算。由于液壓泵選定之后液壓缸在各個工作階段的進

20、、 出流量已與原定數值不同，所以要重新計算如表 5 所示。 11 表 5 液壓缸的進、出流量 流 量 快進 速度 輸 入 q = ( A ´ q /( A - A 1 1 p 1 2 = 流 量 804 .248 ´ 63.7 L/min = 104 .37 804 .248 - 313 .374 排 出 A2 ´ q1 313 .374 ´ 104 .37 = 流 量 q2 = L/min 運 動 速 度 m/min v1 = = 壓制 q1 = 57.906 快退 q1 = q p = 109 .62 q2 = A1 804 .248 A2 

21、0; q1 = 313 .374 ´ 57.906 804 .248 A1 q2 = =22.56 v1 = qp A1 - A2 = 57 .906 ´ 10 -3 804.248 ´ 10 -4 A1 ´ q1 804 .248 ´ 109 .62 = = 281.33 A2 313 .374 =40.67 qp A1 - A2 v3 = 63.7 ´ 10 -3 (804.248 - 313.374 ´ 10 -4 = 1.30 =0.72 q1 109 .62 ´ 10 -3 = = 3.50 A2 313

22、 .374 ´ 10 -4 由表中數值可知， 當油液在壓力管中速度取 5m/s 時，按 d = 2 ´ 104 .37 ´ 10 -3 = 2´ = 21mm ； p ´ 5 ´ 60 109.62 ´ 10 -3 = 21.6mm ； p ´ 5 ´ 60 q 算得， p ´v 液壓缸進油路油管內徑 d jin 液壓缸回油路管內徑 d hui = 2 ´ 這兩根油管選用參照液壓系統設計簡明手冊 ，進油管的外徑 F = 34mm ， 內徑 F = 25mm ，回油路管的外徑 F = 4

23、2mm ，內徑 F = 32mm 。 4.油箱 容量 V (單位為 L計算按教材: V = x qP ，由于液壓機是高壓系統，x = 11 。所以 油箱的容量 V = xq p = 11 ´ 63.7 = 700 .7 L ， 700 .7 ¸ 0.8 = 875 .88 L 按 JB/T7938-1999 規定容積取標準值 V = 1000L . 12 六驗算液壓系統性能 1.驗算系統壓力損失，并確定壓力閥的的調整值 由于系統的管路布局尚未具體確定，整個系統的壓力損失無法全面估算，故只能 先估算閥類元件的壓力損失， 待設計好管路布局圖后，加上管路的沿程損失和局 部損失。 快進 快進時，進油路上油液通過單向閥 4 的流量是 67L / min 通過電液換向閥 5 的流 量是 67L / min 。因此進油路上的總壓降為： 104 .4 104 .4 å DpV = 0.2 ´ ( 160 2 + 0.5 ´ ( 160 2 = 0.30 MPa 此值不大，不會使壓力閥開啟，故能確保兩個泵的流量全部進入液