液壓課程設(shè)計.doc

河北建筑工程學(xué)院課程設(shè)計計算說明書課程名稱 液壓設(shè)計課程設(shè)計 系 機(jī)械系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計與制造及其自動化 班 級 機(jī)073 姓 名 王學(xué)偉 學(xué) 號 21號 指導(dǎo)教師職稱 講師 輔 導(dǎo) 教 師 顏景潤 2010-1-3目 錄一 課程設(shè)計任務(wù)書 2二 設(shè)計要求 3三 設(shè)計步驟 ： 負(fù)載分析 3確定液壓缸參數(shù)，編制工況圖 5 擬訂液壓系統(tǒng)圖 6液壓元件選擇 9驗算液壓系統(tǒng)系能 11板料折彎液壓機(jī)動系統(tǒng)設(shè)計計算1. 技術(shù)要求欲設(shè)計制造一臺立式板料折彎機(jī)，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(xiàn)的工作循環(huán)為：快速下降-慢速減壓（折彎）-快速回程（上升）。最大折彎力；滑塊重力G=15000N,快速下降的速度，慢速加壓（折彎）的速度，快速上升的速度；快速下降行程，慢速加壓（折彎）的行程，快速上升的行程；啟動、制動時間。要求用液壓方式平衡滑塊重量，以防自重下滑；滑塊導(dǎo)軌摩擦力可以忽略不計。2. 負(fù)載分析和運動分析折彎機(jī)滑塊做上下直線往復(fù)運動，且行程較?。ㄖ挥?00mm），故可選單桿液壓缸作執(zhí)行器（取缸的機(jī)械效率）。根據(jù)技術(shù)要求和已知參數(shù)對液壓缸各工況外負(fù)載進(jìn)行計算，其計算結(jié)果見下表1表1液壓缸外負(fù)載力分析計算結(jié)果工況計算公式外負(fù)載/N說明快速下降啟動加速176（1）；為下行平均加速度0.115；（2）由于忽略滑塊導(dǎo)軌摩擦力，故快速下降等速時外負(fù)載為0；（3）折彎時壓頭上的工作負(fù)載可分為兩個階段：初壓階段，負(fù)載力緩慢的線性增加，約達(dá)到最大彎力的5%，其行程為15mm；終壓階段，負(fù)載力急劇增加到最大彎力，上升規(guī)律近似于線性，行程為5mm；（4）；為回程平均加速度0.265等速0慢速折彎加壓50000終壓1000000快速回程啟動15405等速15000制動14595根據(jù)已知參數(shù)，各工況持續(xù)時間近似計算結(jié)果見表2工況計算式距離說明快速下行折彎時分為兩個階段，初壓階段的行程為；終壓階段行程為慢速折彎初壓終壓快速回程利用以上數(shù)據(jù)，并在負(fù)載和速度過渡段做粗略的線性處理后便得到如圖611所示的折彎機(jī)液壓缸負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖。二確定液壓缸參數(shù)，編制工況圖 根據(jù)表87，和表88系統(tǒng)外負(fù)載力最大為1000KN，預(yù)選液壓缸的設(shè)計壓力P1=25Mpa。鑒于動力滑塊要求快進(jìn), 快退的速度不等且相差不大。這里的液壓缸可選擇用單活塞式液壓缸，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。液壓缸內(nèi)徑按GB/T23481993，取標(biāo)準(zhǔn)值D=250mm=25cm。根據(jù)快速下行和快速上升的速度比確定活塞桿直徑d3 ，取標(biāo)準(zhǔn)值d=180mm。液壓缸的實際有效面積為：液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力和流量計算見下表液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力和流量工作階段計算公式負(fù)載F/N工作腔壓力P/Pa輸入流量q/快速下行啟4367恒速00快速加壓初壓35.325終壓588.750快速回程啟動15405恒速15000制動14595循環(huán)中各階段的功率計算如下。快速下行（啟動）階段： 快速下行（恒速）階段：慢速加壓（初壓）階段：慢速加壓（終壓）在行程只有5mm，持續(xù)時間僅，壓力和流量的變化情況較復(fù)雜，為此做如下處理。壓力由1.12Mpa增至22.4Mpa，其變化規(guī)律可近似用一線性函數(shù)p（t）表示，即 （6-3）流量由減小為零，其變化規(guī)律可近似用一線性函數(shù)去（t）表示，即 （6-4） 式(6-3)、式（6-4）中，t為終壓階段持續(xù)時間,取值范圍00.417s。從而得此階段功率方程 （6-5）這是一個開口向下的拋物線方程,令，可求得極值點以及此處的最大功率值為 （式6-6）而t=0.197s處的壓力和流量可由式(6-3)和式（6-4）算得,即 (6-7) (6-8) 快速度回程階段,啟動 恒速 制動 根據(jù)以上分析與計算數(shù)據(jù)可繪出液壓崗的工況圖（如圖6-12所示，功率拋物線頂點倆側(cè)近似當(dāng)作直線段處理）。三擬訂液壓系統(tǒng)圖 液壓系統(tǒng)工況圖 考慮到折彎機(jī)工作時所需功率較大，故采用容積調(diào)速方式。為滿足速度的有級變化，采用壓力補(bǔ)償變量液壓泵供油.即在快速下降時,液壓泵以全流量供油,當(dāng)轉(zhuǎn)換成慢速加壓折彎時,泵的流量減小在最后5mm內(nèi)，使泵流量減到零。當(dāng)液壓缸反向回程時，泵的恢復(fù)到全流量。液壓缸的運動方向采用三位四通M型電液換向閥控制，停機(jī)時換向閥處于中位，使液壓泵卸荷。為防止壓頭在下降過程中由于自重而出現(xiàn)速度失控現(xiàn)象，在液壓缸無干腔回油路上設(shè)置一個內(nèi)控單向順序閥。本機(jī)采用行程控制，利用行程開光來切換電液換向閥，以實現(xiàn)自動循環(huán)。綜上擬定的折彎機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖如下所示。1-變量泵； 2-溢流閥 3-壓力表及其開關(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-過濾器四液壓元件選擇 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，。此時缸的輸入流量極小，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（75.138L/min）進(jìn)行估算。根據(jù)。取泄露系數(shù)K=1.1，則根據(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63YCY14-1B壓力補(bǔ)償變量型斜盤式軸向柱塞泵，其額定壓力32MPa，排量為63mL/r,額定轉(zhuǎn)速1500r/min.由工況圖6-12知,最大功率出現(xiàn)在終壓階段t=0.197s時，由此時的液壓缸工作壓力式（6-7）和流量式（6-8）可算得此時液壓泵的最大理論功率由表5-13取泵的總效率為 ，則液壓泵的實際功率即所需電機(jī)功率為查表5-14，選用規(guī)格相近的Y132S-4型封閉式三相異步電動機(jī)，其額定功率5.5kw，額定轉(zhuǎn)速為1440r/min。按所選電動機(jī)轉(zhuǎn)速和液壓泵的排量，液壓泵的最大理論流量為，大于計算所需流量82.65L/min，滿足使用要求。根據(jù)所選擇的液壓泵規(guī)格及系統(tǒng)工作情況，容易選擇系統(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)性能計算此處從略。表4折彎機(jī)液壓系統(tǒng)液壓元件型號規(guī)格序號元件名稱額定壓力/Mpa額定流量/型號規(guī)格說明1變量泵3263mL/r(排量)63YCY14-1B額定轉(zhuǎn)速1500r/min，驅(qū)動電動機(jī)功率5.5kw2溢流閥35250DB10通徑為10mm3壓力表及其開關(guān)16160AF3-Ea20B通徑為20mm，最低控制壓力0.6Mpa4單向閥31.5120S15P通徑為15mm5三位四通電液換向閥281604WEH10G通徑為10mm6單向順序閥31.5150DZ10通徑為10mm7液壓缸自行設(shè)計8過濾器0.02（壓力損失）100XU-100*80J通徑為32mm注：1.此表所列液壓元件均按參考文獻(xiàn)1選出。3. 表中序號與上圖中元件標(biāo)號相同。（三）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、排出的最大流量計算。由于液壓泵選定之后液壓缸在各個工作階段的進(jìn)、出流量已與原定數(shù)值不同，所以要重新計算如下表所示。表液壓缸的進(jìn)、出流量快進(jìn)工進(jìn)快退輸入流量/排出流量/由上表可以看出，液壓缸在各個工作階段的實際運速度符合設(shè)計要求。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，所以與液壓缸無桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為 這兩根油管都按GB/T2351-2005選用內(nèi)徑、外徑的冷拔無縫鋼管。（四）油箱油箱容積估算，取經(jīng)驗數(shù)據(jù)，故其容積為按JB/T7938-1999規(guī)定，取最靠近的標(biāo)準(zhǔn)值V=200L。五 驗算液壓系統(tǒng)性能（一）驗算系統(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，整個系統(tǒng)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(shè)計好管路布局圖后，加上管路的沿程損失和局部損失。1 快進(jìn)快進(jìn)時，進(jìn)油路上油液通過單向閥4的流量是 通過電液換向閥5的流量是。因此進(jìn)油路上的總壓降為：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(jìn)入液壓缸。2 工進(jìn)工進(jìn)時，油液在進(jìn)油路上通過電液換向閥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，油液在進(jìn)油路上通過單向閥4，換向閥5和單向閥6的流量為。油液在回油路上通過換向閥5的流量是171.62L/min. 因此進(jìn)油路上的總壓