DWG-4D液壓彎管機(jī)設(shè)計(jì)說明書

第一章液壓傳動(dòng)技術(shù)的概述1.1液壓傳動(dòng)的基本原理和特征1.1.1.基本原理：液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經(jīng)過各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件(液壓缸或馬達(dá))把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其中的液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它的作用和機(jī)械傳動(dòng)中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動(dòng)元件相類似。在液壓傳動(dòng)中，液壓油缸就是一個(gè)最簡單而又比較完整的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，分析它的工作過程，可以清楚的了解液壓傳動(dòng)的基本原理。1.1.2.液壓傳動(dòng)的特征：（1）液壓工作介質(zhì)是在受調(diào)節(jié)和控制下工作，故可作“傳動(dòng)”之用，亦可作“控制”之用，二者很難截然分開。（2）液壓技術(shù)中，與外負(fù)載（推理或轉(zhuǎn)矩）相對應(yīng)的液體參數(shù)是壓力；與運(yùn)動(dòng)速度（或轉(zhuǎn)速）相對應(yīng)的液體參量是流量。壓力和流量液壓系統(tǒng)中兩個(gè)最基本的參數(shù)，壓力的高低取決于負(fù)載大小，流量大小取決于速度高低和執(zhí)行元件的主要尺寸（液壓缸徑或馬達(dá)排量）。（3）如果忽略各種損失，液壓傳動(dòng)的力（或轉(zhuǎn)矩）與速度（或轉(zhuǎn)速）彼此無關(guān)，既可實(shí)現(xiàn)與負(fù)載無關(guān)的任何運(yùn)動(dòng)規(guī)律，也可借助各種控制機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)與負(fù)載有關(guān)的各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律。（4）液壓傳動(dòng)是以液體的壓力能來傳遞動(dòng)力的傳遞并且符合能量守恒定律，壓力與流量的乘積等于功率。液壓傳動(dòng)時(shí)省力，不省功。1.2液壓傳動(dòng)發(fā)展的概況液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)稱為流體傳動(dòng)，是根據(jù)17世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動(dòng)原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門技術(shù)。迄今，大致經(jīng)歷了啟蒙期、發(fā)展期、成型期和成熟期四個(gè)時(shí)期。盡管當(dāng)今液壓技術(shù)面臨著來自電氣傳動(dòng)及控制技術(shù)的新競爭和綠色環(huán)保的新挑戰(zhàn)，但是由于其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢，使其在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，將仍然發(fā)揮無可替代的重大作用。如今，流體傳動(dòng)技術(shù)水平的高低已成為一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。1795年英國約瑟夫·布拉曼(JosephBraman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì),以水壓機(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上，誕生了世界上第一臺水壓機(jī)。1905年將工作介質(zhì)水改為油，又進(jìn)一步得到改善。第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)后液壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)用，特別是1920年以后，發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在19世紀(jì)末20世紀(jì)初的20年間才開始進(jìn)入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925年維克斯(F·Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵，為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動(dòng)的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)初康斯坦丁·尼斯克(G·Constantimsco)對能量波動(dòng)傳遞所進(jìn)行的理論及實(shí)際研究；1910年對液力傳動(dòng)(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻(xiàn)，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)(1941-1945)期間，在美國機(jī)床中有30%應(yīng)用了液壓傳動(dòng)。應(yīng)該指出，日本液壓傳動(dòng)的發(fā)展較歐美等國家晚了近20多年。在1955年前后，日本迅速發(fā)展液壓傳動(dòng)，1956年成立了“液壓工業(yè)會”。近20~30年間，日本液壓傳動(dòng)發(fā)展之快，居世界領(lǐng)先地位。我國的液壓工業(yè)開始于20世紀(jì)50年代，液壓元件最初應(yīng)用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備。60年代獲得較大的發(fā)展，以參透到國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。在機(jī)床、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、制造業(yè)、冶金、汽車、航空航天、船舶、運(yùn)輸以及軍工等都有流體傳動(dòng)和控制技術(shù)。當(dāng)前液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、低能耗、長壽命、高度集成化等方向發(fā)展。同時(shí)，新元件的應(yīng)用、系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化、微機(jī)控制等工作，也取得顯著地成果，將推動(dòng)液壓傳動(dòng)技術(shù)更先進(jìn)的方向發(fā)展。目前，我國的液壓件已從低壓到高壓形成系列，并生產(chǎn)出許多新型元件，如插裝式錐閥、電液比例閥、電液伺服閥、電液數(shù)字控制閥等。我國的機(jī)械制造工業(yè)認(rèn)真消化和推廣引進(jìn)國外先進(jìn)的液壓技術(shù)的同時(shí)，也在大力研制、開發(fā)國產(chǎn)液壓件新產(chǎn)品，加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量可靠性和新技術(shù)應(yīng)用的研究，積極采用國際標(biāo)準(zhǔn)，合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對一些性能差而且不符合國家標(biāo)準(zhǔn)的液壓產(chǎn)品，采用逐步淘汰的措施。由此可見，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓技術(shù)將獲得進(jìn)一步的發(fā)展，在各種機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用將更加廣泛。1.3液壓傳動(dòng)在各領(lǐng)域的應(yīng)用汽車工業(yè)━━自卸式汽車、高空作業(yè)車、消防車等工程機(jī)械━━挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)等機(jī)床工業(yè)━━銑床、刨床、磨床、壓力機(jī)、組合機(jī)床、加工中心等農(nóng)業(yè)機(jī)械━━聯(lián)合收割機(jī)的控制系統(tǒng)等輕工機(jī)械━━注塑機(jī)、造紙機(jī)、校直機(jī)、打包機(jī)等起重機(jī)械━━起重機(jī)、吊車、叉車、液壓千斤頂?shù)纫苯鸸I(yè)━━電爐控制系統(tǒng)、軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)等礦山機(jī)械━━開采機(jī)、提升機(jī)、液壓支架等建筑機(jī)械━━打樁機(jī)、平地機(jī)、混凝土輸送車、攪拌車等航空工業(yè)━━飛機(jī)起落架等船舶港口機(jī)械━━起貨機(jī)、舵機(jī)等鑄造機(jī)械━━壓鑄機(jī)、加料機(jī)等筑路機(jī)械━━壓路機(jī)、鋪料機(jī)等液壓傳動(dòng)在其他方面應(yīng)用也很廣泛，像工業(yè)機(jī)器人，自動(dòng)生產(chǎn)線設(shè)備等等，在此不再贅述。1.4液壓彎管機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r我國的彎管機(jī)加工工藝從青銅器時(shí)代開始萌芽的，并逐漸形成和發(fā)展。從殷商到春秋時(shí)期已經(jīng)有了相當(dāng)發(fā)達(dá)的青銅冶鑄業(yè)出現(xiàn)了各種青銅工具，如：青銅刀、青銅銼、青銅鋸等等。同時(shí)有出土文物與甲骨文記錄表明，這個(gè)時(shí)期生產(chǎn)的青銅工具和生活工具，在制造過程中都要經(jīng)過切削加工或研磨。我國的冶鑄技術(shù)比西歐早一千多年。表明金屬切削加工進(jìn)入了一個(gè)新的階段。有記錄表明早在三千多年前的商代已經(jīng)有了旋轉(zhuǎn)的琢玉工具，這也就是金屬切削機(jī)床的前身。70年代在河北滿城一號漢墓出土的五銖錢，其外圓上有經(jīng)過車削的痕跡，刀花均勻，切削振動(dòng)，波紋清晰，橢圓度很小。有可能將五銖錢穿在方軸上，然后裝在木質(zhì)的車床上，用手拿著工具進(jìn)行切削。美國自20世紀(jì)60年代就開始使用垂直液壓（即立式）彎管機(jī)，可以彎制152.4~762mm（6~30英寸）各種壁厚的鋼管。70年代后，冷彎管機(jī)的性能進(jìn)一步完善，同時(shí)，彎管內(nèi)胎研制成功，與冷彎機(jī)配套使用，能夠彎制薄壁高強(qiáng)度大口徑的輸油輸氣管道鋼管，最大彎管直徑達(dá)到1524mm（60英寸）。原蘇聯(lián)研制冷彎管機(jī)基本也是從20世紀(jì)60年代開始的，功能與美國機(jī)器相仿，但由于其主機(jī)液壓系統(tǒng)采用臥式機(jī)構(gòu)，平面占用空間較大，運(yùn)輸及現(xiàn)場擺布存在較大困難。目前，世界上有美國、加拿大和德國等發(fā)達(dá)國家近10家冷彎機(jī)生產(chǎn)廠，所產(chǎn)機(jī)型基本結(jié)構(gòu)均為垂直液壓式，內(nèi)胎形式有氣動(dòng)式和液壓式兩種。氣動(dòng)式結(jié)構(gòu)內(nèi)胎優(yōu)點(diǎn)在于行走速度快、彎管預(yù)制效率高，但需要另行配置空氣壓縮機(jī)，系統(tǒng)工作平穩(wěn)性差，難以控制。液壓式內(nèi)胎借助于整機(jī)液壓站，結(jié)構(gòu)緊湊，且液壓傳動(dòng)平穩(wěn)可靠，能夠保證管道在預(yù)判過程中不發(fā)生橢圓變形。如今我國彎管機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)具有以下顯著的特點(diǎn)：搖臂，其作用是保證彎管彎曲半徑符合要求，其夾緊座是限制鋼管在彎曲過程中反彈。矯直輥一是防止在彎曲過程垂直方向變形，與浮動(dòng)防橢圓夾具配合使用保證彎曲后的鋼管橢圓度符合要求。導(dǎo)向輥裝置一有兩組導(dǎo)向輥和機(jī)架及夾緊傳動(dòng)系統(tǒng)組成，導(dǎo)向輥開合由液壓驅(qū)動(dòng)來完成，其功能是與搖臂共同完成鋼管水平方向的彎曲。推送裝置（由小車、床上、傳動(dòng)軸、牽引鏈等組成）推動(dòng)鋼管前進(jìn)，在搖臂和導(dǎo)向輥?zhàn)饔孟落摴墚a(chǎn)生彎曲。驅(qū)動(dòng)裝置他是推送裝置的動(dòng)力源泵站分高壓和低壓的兩部分，為導(dǎo)向輥開合、搖臂夾緊座、油缸、推送裝置小車卡盤開合、矯直輥開合提供動(dòng)力。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，彎管機(jī)的型式日趨多樣化，彎管性能也在大幅度地提高。微型計(jì)算機(jī)、單片機(jī)、可編程控制器、先進(jìn)的交流伺服系統(tǒng)以及新型液壓元器件和液壓技術(shù)的應(yīng)用，使彎管機(jī)的功能更趨完美。液壓彎管機(jī)是制品成型生產(chǎn)中應(yīng)用較廣泛的設(shè)備之一。自其問世以來，在實(shí)際生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。目前，液壓彎管機(jī)的液壓系統(tǒng)和整機(jī)結(jié)構(gòu)方面，已經(jīng)比較成熟，國內(nèi)外液壓彎管機(jī)的發(fā)展不僅體現(xiàn)在控制系統(tǒng)上，也主要突出在高效化、高速化、低能耗；機(jī)電一體化，以充分合理利用機(jī)械和電子的先進(jìn)技術(shù)促進(jìn)整個(gè)液壓系統(tǒng)的完善；自動(dòng)化、智能化，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的自診斷和調(diào)整，具有故障預(yù)處理功能；液壓元件集成化、標(biāo)準(zhǔn)化，以有效防止泄露和污染等四個(gè)方面。液壓彎管機(jī)在液壓系統(tǒng)的油路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，國內(nèi)外趨向于集成化、封閉式設(shè)計(jì)，插裝閥、疊加閥和復(fù)合化元件，使其結(jié)構(gòu)更加緊湊，更加微型。我國目前的液壓玩管機(jī)主要有數(shù)控式的、電動(dòng)的、手動(dòng)等形式，以適用于不同場合。我國現(xiàn)在，由于西部的開發(fā)，因此在石油、天然氣的輸送上，采用的都是比較粗的鋼管，故需要研制大口徑的液壓彎管機(jī)。1.5液壓系統(tǒng)的組成及分類1.5.1.液壓系統(tǒng)的組成（1）、動(dòng)力元件。將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成流體壓力能的裝置，如液壓泵。（2）、執(zhí)行元件。將流體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出的裝置，如液壓缸、擺動(dòng)缸、液壓馬達(dá)。（3）、控制元件。對系統(tǒng)中流體的壓力、流量及流動(dòng)方向進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)的裝置，以及進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換、邏輯運(yùn)算和放大等功能的信號控制元件，如溢流閥、流量控制閥和換向閥。（4）、輔助元件。保證系統(tǒng)正常工作所需的裝置，如油箱、管路、濾油器、管接頭蓄能器等。（5）、工作介質(zhì)。用它進(jìn)行能量和信號的傳遞，液壓系統(tǒng)是以液壓油作為工作介質(zhì)，如礦物油等。1.5.2.液壓系統(tǒng)的分類1.液壓缸

車輛用油缸、單作用油缸、液壓機(jī)油缸、擺動(dòng)油缸、單作用多級油缸（套筒油缸）還有雙作用多級油缸以及彈簧復(fù)位油缸等多種。2.液壓馬達(dá)

液壓馬達(dá)，有齒輪馬達(dá)、葉片馬達(dá)、柱塞馬達(dá)等，就是說幾乎定量油泵在理論上均可作為馬達(dá)作用。

3.低速大扭矩液壓馬達(dá)

（1）

內(nèi)嚙合擺線馬達(dá)。

（2）

內(nèi)曲線液壓馬達(dá)，分軸轉(zhuǎn)和殼轉(zhuǎn)兩種型式。

（3）

雙料盤軸向柱塞馬達(dá)。

（4）

徑向柱塞式液壓馬達(dá)。

（5）

球塞式低速大扭矩液壓馬達(dá)。

（6）

靜力平衡低速大扭矩低液壓馬達(dá)。1.6液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)1.6.1.液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)1）傳動(dòng)平穩(wěn)

在液壓傳動(dòng)裝置中，由于油液的壓縮量非常小，在通常壓力下可以認(rèn)為不可壓縮，依靠油液的連續(xù)流動(dòng)進(jìn)行傳動(dòng)。油液有

吸振能力，在油路中還可以設(shè)置液壓緩沖裝置，故不像機(jī)械機(jī)構(gòu)因加工和裝配誤差會引起振動(dòng)扣撞擊，使傳動(dòng)十分平穩(wěn)，便于實(shí)現(xiàn)頻繁的換向；因此它廣泛地應(yīng)用在要求傳動(dòng)平穩(wěn)的機(jī)械上，例如磨床幾乎全都采用了液壓傳動(dòng)。

2）質(zhì)量輕體積小

液壓傳動(dòng)與機(jī)械、電力等傳動(dòng)方式相比，在輸出同樣功率的條件下，體積和質(zhì)量可以減少很多，因此慣性小、動(dòng)作靈敏；這對液壓仿形、液壓自動(dòng)控制和要求減輕質(zhì)量的機(jī)器來說，是特別重要的。例如我國生產(chǎn)的1m3挖掘機(jī)在采用液壓傳動(dòng)后，比采用機(jī)械傳動(dòng)時(shí)的質(zhì)量減輕了1t。

3）承載能力大

液壓傳動(dòng)易于獲得很大的力和轉(zhuǎn)矩，因此廣泛用于壓制機(jī)、隧道掘進(jìn)機(jī)、萬噸輪船操舵機(jī)和萬噸水壓機(jī)等。

4）容易實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速

在液壓傳動(dòng)中，調(diào)節(jié)液體的流量就可實(shí)現(xiàn)無級凋速，并且凋速范圍很大，可達(dá)2000：1，很容易獲得極低的速

度。

5）易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)

液壓系統(tǒng)中采取了很多安全保護(hù)措施，能夠自動(dòng)防止過載，避免發(fā)生事故。

6）液壓元件能夠自動(dòng)潤滑

由于采用液壓油作為工作介質(zhì)，使液壓傳動(dòng)裝置能自動(dòng)潤滑，因此元件的使用壽命較長。

7）容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)作

采用液壓傳動(dòng)能獲得各種復(fù)雜的機(jī)械動(dòng)作，如仿形車床的液壓仿形刀架、數(shù)控銑床的液壓工作臺，可加工出不規(guī)則形狀的零件。

8）簡化機(jī)構(gòu)

采用液壓傳動(dòng)可大大地簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)，從而減少了機(jī)械零部件數(shù)目。

9）便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化

液壓系統(tǒng)中，液體的壓力、流量和方向是非常容易控制的，再加上電氣裝置的配合，很容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)。目前，液壓傳動(dòng)在組合機(jī)床和自動(dòng)線上應(yīng)用得很普遍。10）便于實(shí)現(xiàn)“三化”

液壓元件易于實(shí)現(xiàn)系列比、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化．也易于設(shè)計(jì)和組織專業(yè)性大批量生產(chǎn)，從而可提高生產(chǎn)率、提高產(chǎn)

品質(zhì)量、降低成本。

1.6.2.液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)1）液壓元件制造精度要求高

由于元件的技術(shù)要求高和裝配比較困難，使用維護(hù)比較嚴(yán)格。

2）實(shí)現(xiàn)定比傳動(dòng)困難

液壓傳動(dòng)是以液壓油為工作介質(zhì)，在相對運(yùn)動(dòng)表面間不可避免的要有泄漏，同時(shí)油液也不是絕對不可壓縮的。因此不宜應(yīng)用在在傳動(dòng)比要求嚴(yán)格的場合，例如螺紋和齒輪加工機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)。

3）油液受溫度的影響

由于油的粘度隨溫度的改變而改變，故不宜在高溫或低溫的環(huán)境下工作。

4)不適宜遠(yuǎn)距離輸送動(dòng)力

由于采用油管傳輸壓力油，壓力損失較大，故不宜遠(yuǎn)距離輸送動(dòng)力。

5）油液中混入空氣易影響工作性能

油液中混入空氣后，容易引起爬行、振動(dòng)和噪聲，使系統(tǒng)的工作性能受到影響。

6）油液容易污染

油液污染后，會影響系統(tǒng)工作的可靠性。

發(fā)生故障不易檢查和排除1.7液壓系統(tǒng)的圖形符號如下圖所示，采用了液壓系統(tǒng)用的液壓圖形符號繪制成的工作原理圖。使用了這些圖形符號，可使液壓系統(tǒng)圖簡單明了，更加直觀，容易理解。有些液壓元件的職能如果無法用這些符號表達(dá)時(shí)，可以采用它的結(jié)構(gòu)示意圖。1—油箱；2—濾油器；3—液壓泵；4—溢流閥；5—節(jié)流閥；6—三位四通手動(dòng)換向閥；7—液壓缸圖1.1液壓系統(tǒng)1.8電動(dòng)彎管機(jī)1.8.1電動(dòng)彎管機(jī)的工作原理多數(shù)彎管機(jī)的基本工作原理是：通過確定合理的支點(diǎn)和受力點(diǎn)并施加一定的彎矩或彎曲力，使管材發(fā)生塑性變形，從而實(shí)現(xiàn)管材的彎曲成形。本次設(shè)計(jì)的DWG-4D型電動(dòng)液壓彎管機(jī)主要的工作部位由上下花板、錕軸、彎模和液壓缸組成，對管材彎曲的方式是推彎。通過上下花板孔，將各個(gè)部件連接起來，形成確定合理支點(diǎn)和受力點(diǎn)。當(dāng)液壓缸活塞桿帶動(dòng)彎模伸出時(shí)，彎模與管材在接觸，產(chǎn)生向前的力，而管材受到被上下花板固定的錕軸反作用力，形成力矩。隨著彎模力矩的增大，當(dāng)達(dá)到管材屈服強(qiáng)度極限時(shí)，管材產(chǎn)生塑性變形而彎曲。2.2主要技術(shù)參數(shù)曲率半徑：4D彎管直徑范圍：21.3~108mm管材的壁厚：2.75~4.5mm彎曲角度：90°~180°最大推力：300kN使用電壓：三相交流380適用溫度：—20~50°C圖2.1電動(dòng)液壓彎管機(jī)實(shí)物圖第二章管材彎曲2.1管材的力學(xué)性能分析一般的管材通常為碳素結(jié)構(gòu)鋼，該材料受力變形的特點(diǎn)如圖所示。（縱坐標(biāo)為作用于材料上的力，橫坐標(biāo)為變形量）當(dāng)力F小于Fe的時(shí)候，材料處于彈性變化階段，受力移除后材料回復(fù)原狀；當(dāng)力F介于Fe和Fs之間的時(shí)候，材料處于屈服階段，受力移除后不能恢復(fù)原狀；當(dāng)力F達(dá)到Fb的時(shí)候，材料達(dá)到強(qiáng)度極限，再增加力F，材料本身結(jié)構(gòu)遭到破壞，產(chǎn)生斷裂或強(qiáng)度不夠產(chǎn)生危險(xiǎn)。為管材的橫截面積公式，用力F比上W為管材的許用應(yīng)力，變形量比上材料原長度為應(yīng)變量，因此可得相應(yīng)的許用應(yīng)力—應(yīng)變量圖（如圖所示）。此圖表現(xiàn)了從加載開始到破壞為止，應(yīng)力與應(yīng)變量的對應(yīng)關(guān)系。由此可見，要是管材彎曲，所受力必須在與之間。若小于僅僅只是彈性變化，達(dá)不到彎曲的目的；若在與之間，雖有材料產(chǎn)生塑性變形，但只是材料強(qiáng)度降低，沒有破壞材料，正是彎曲管材的所需；若應(yīng)力大于時(shí)，材料被破壞，成為廢品，此時(shí)的成為抗拉強(qiáng)度極限。管材材料的抗拉極限可從材料手冊上查到。圖2.2管材力學(xué)性能分析圖2.2管材彎曲過程的分析2.2.1胚料受外力矩M彎曲管材開始是彈性彎曲，胚料的曲率發(fā)生變化，其后是變形區(qū)內(nèi)外層首先進(jìn)行塑性狀態(tài)，并逐漸向材料中心擴(kuò)展進(jìn)行自由彎曲。期間，管材的外層在切向拉應(yīng)力的作用下產(chǎn)生拉伸變形，而內(nèi)層在切向壓應(yīng)力的作用下產(chǎn)生壓縮變形。最后是模具和胚料互相接觸并沖擊管材的校正彎彎曲，達(dá)到所需精度或角度。而這三個(gè)階段的彎曲力各不相同。在彈性彎曲階段的彎曲力相對較??；在自由彎曲階段的彎曲力比隨行程的變化而變化；校正彎曲階段的彎曲力隨行程急劇增加。如下圖：1—彈性彎曲階段；2—自由彎曲階段；3—校正彎曲階段圖2.3應(yīng)變階段2.2.2管材彎曲過程（1）、彈性彎曲階段：當(dāng)彎曲力矩不大時(shí)，在胚料變形區(qū)的內(nèi)外二表面引起的應(yīng)力小于材料的屈服強(qiáng)度，其應(yīng)力分布如圖所示（2）、彈—塑性彎曲階段：當(dāng)彎曲力矩繼續(xù)增大時(shí)，胚料的曲率半徑隨著變小，胚料變形區(qū)的內(nèi)外表面，先由彈性變形狀態(tài)到塑性變形狀態(tài)，以后塑性變形由內(nèi)外表面向中心逐步擴(kuò)展，如圖所示。（3）、純塑性彎曲階段：當(dāng)彎曲力矩增大時(shí)，胚料變形區(qū)的材料完全處于塑性變形狀態(tài)，如圖所示。圖2.4彎曲變形及內(nèi)切向應(yīng)力分布圖2.3工件工藝分析此工作件采用的是直徑為108mm，壁厚為4.5mm的無縫鋼管作為彎管件，材料為10號鋼，其工件如圖所示。彎管件要求不能有裂紋，不能有過大的外凸。不能有趨紋。圖2.5彎管示意圖2.4管材彎曲的計(jì)算及彎管能力的校核2.4.1彎曲最小半徑的確定在管材彎曲工藝中，采用不同的彎曲方式來加工管材，其最小彎曲半徑也各不相同。各種方式彎曲管材的最小半徑如下表所示：表2.1管材彎曲時(shí)的最小半徑r（單位：mm）彎曲方式壓彎繞彎滾彎推彎最小彎曲半徑（3~5）D（2~2.5）D6D（2.5~3）D注：D為管材外徑本臺電動(dòng)彎管機(jī)采用推彎，依據(jù)上表可知，最小彎曲半徑r為（2.5~3）D，取最大值r=3D。2.4.2管材中性層曲率半徑（）管材中性層曲率半徑根據(jù)公式算出，是切應(yīng)力為零的那一層半徑，這對彎曲管材有很大的影響和意義。其計(jì)算公式如下：本次設(shè)計(jì)的DWG-4D型液壓彎管機(jī)，其自定型號的曲率半徑為4D,所以有=4D=108x4=432（mm）2.4.3管材彎曲力矩的計(jì)算管材的彎曲是一個(gè)復(fù)雜的工藝過程，很難計(jì)算出他需要的彎曲力，采用計(jì)算其彎曲力矩。因而管材彎曲力矩的大小是確定彎管機(jī)力能參數(shù)的基礎(chǔ)，它是根據(jù)力學(xué)理論分析和推到得到的估算公式。故彎曲力矩M為:其中為抗拉強(qiáng)度為管材內(nèi)徑為管材壁厚為屈服應(yīng)強(qiáng)度為中性層的彎曲半徑而根據(jù)10號鋼的力學(xué)性能可知抗拉強(qiáng)度屈服強(qiáng)度伸長率 斷面收縮率硬度：未熱處理，所以取即2.5彎曲管材斷面形狀的畸變及其防止在管材彎曲時(shí)，不可避免的產(chǎn)生斷面形狀的畸變。在中性層外側(cè)因受切向拉應(yīng)力使其厚度變?。辉谥行詫觾?nèi)側(cè)因受切向壓應(yīng)力使其厚度變厚，甚至產(chǎn)生受壓失穩(wěn)，使其斷面形狀完全破壞。在彎曲實(shí)心板材時(shí)，徑向作用力影響不明顯。而在管材的彎曲中，這種作用力能引起斷面形狀的明顯變形，使圓管在彎曲后變成了橢圓形狀，方管成了腹板內(nèi)凹的斷面形狀。這種變形是有害的，實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)盡量減小。管材形狀的畸變可能引起斷面的減小，增大流體流動(dòng)的阻力。管材壁厚變薄后，降低了管件承受內(nèi)壓的能力。若其過度的變化，影響管材在結(jié)構(gòu)中的性能效果。因此，在彎曲管材時(shí)，常常采用各種各樣的防護(hù)措施防止斷面形狀的畸變。防止斷面畸變的有效方法如下：1、在彎曲變形區(qū)用芯棒支撐斷面，防止有害的變形。2、在彎曲胚內(nèi)填充顆粒狀的介質(zhì)，流體介質(zhì)，彈性介質(zhì)或熔點(diǎn)低的金屬等，也可以代替芯棒的作用，起到防止斷面形狀畸變的作用。3、阻止腹板在徑向壓應(yīng)力作用下產(chǎn)生塌陷的方法，如應(yīng)用局部加熱的無模彎曲方法。4、把與管材接觸的模具表面，按管材的斷面形狀，做成與之相吻合的溝槽，減小接觸面上的壓力，阻礙斷面的歪扭，是行之有效的方法。為了獲得正確的彎管斷面形狀，在生產(chǎn)中也時(shí)常在彎曲后采用校行工藝方法。常用的校形工藝有：在彎管內(nèi)通以高壓液體的液壓校形；用鋼球壓入管內(nèi)，并使之通過的鋼球校形法等。在本設(shè)計(jì)中，為防止管材在彎曲的過程中產(chǎn)生斷面畸變，采用芯棒的方法，即在彎管之前，給管材中插入軟的芯棒。2.6管材彎曲成形的極限管材彎曲時(shí)，變形區(qū)里的應(yīng)力狀態(tài)和變性特點(diǎn)與板材彎曲變形相同。但是，由于管材的薄壁結(jié)構(gòu)的斷面形狀能夠引起許多新的問題，如斷面形狀的畸變、失穩(wěn)等。所以管材成形極限也成了一個(gè)極為復(fù)雜的問題。管材彎曲成形的極限，包含以下幾個(gè)方面：中性層外側(cè)拉伸變形區(qū)內(nèi)最大伸長變形不能超越材料塑性的極限值；中性層內(nèi)側(cè)壓縮變形區(qū)內(nèi)的受切向壓應(yīng)力作用的薄壁結(jié)構(gòu)部分不致失穩(wěn)起皺的成形極限；斷面形狀畸變的彎曲成形極限；如果管材有承受內(nèi)壓的強(qiáng)度要求時(shí)的變薄極限值。在制定管材彎曲成形工藝、確定工藝參數(shù)時(shí)，這四種成形極限的條件都要得到保證。2.7管材彎曲工藝的關(guān)鍵1.適當(dāng)?shù)氖┘訌澢驈澢氐姆椒?，確保不致因外載施加不當(dāng)而引起斷面形狀的畸變或局部塌癟。2.以適當(dāng)?shù)姆椒ɑ虿扇”匾拇胧┓乐箯澢冃螀^(qū)內(nèi)胚料斷面形狀的畸變。3.應(yīng)盡可能用簡單的模具和彎曲設(shè)備。4.保證一定的生產(chǎn)率。2.8管材彎曲的回彈量管材彎曲時(shí)，塑性變形與彈性變形同時(shí)存在，當(dāng)外載荷移除后，彈性變形恢復(fù)，因而使工件尺寸與模具尺寸不一致，這種現(xiàn)象稱為回彈現(xiàn)象，回彈的大小用回彈量表示。其影響的因素有很多。2.8.1主要影響回彈的因素（1）、材料的力學(xué)性能；（2）、相對彎曲半徑；（3）、彎曲角度；（4）、彎曲方式和模具結(jié)構(gòu)；（5）、彎曲力矩；（6）、摩擦的影響；（7）、管材壁厚的影響。2.8.2減小回彈量的措施（1）、在接近純彎曲的條件下，可以根據(jù)回彈值的計(jì)算或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對彎曲模工作部分的形狀作必要的修正。（2）、利用彎曲胚料不同部位回彈方向不同的規(guī)律，適當(dāng)調(diào)整各種影響因素，如模具的圓角半徑、間隙、校正力矩、壓力等，使相反方向的回彈互相抵消。（3）、把彎曲凸模做成局部突起的形狀，或減小圓角半徑部分的模具間隙，使凸模力集中的作用在引起回彈的彎曲變形區(qū)，改變其應(yīng)力狀態(tài)。2.9管材彎曲精度的要求及角度的檢驗(yàn)第三章電動(dòng)彎管機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)電動(dòng)彎管機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)在彎曲管材中起著重要的作用，它是整個(gè)彎曲機(jī)構(gòu)的核心部件，強(qiáng)度是否足夠，關(guān)系使用者的人身安全及生產(chǎn)效率。電動(dòng)彎管機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)有很多種，是根據(jù)采取彎管方式而各異。我國的彎管機(jī)發(fā)展已有幾十年的歷史，基本上能與國際接軌，而彎管機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)日趨成熟，形狀與國外并無大異。本設(shè)計(jì)中的彎管機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)參照現(xiàn)有的樣式設(shè)計(jì)，只在部分結(jié)構(gòu)不同。3.1電動(dòng)彎管機(jī)機(jī)構(gòu)原理圖電動(dòng)彎管機(jī)的機(jī)構(gòu)原理是利用上、下花板確定合理的間距將兩根錕軸固定，把管材放入彎模與錕軸之間。當(dāng)液壓缸伸出帶動(dòng)彎模也向前伸出，使管材被牢牢的卡在中間，彎模繼續(xù)伸出，在彎模與管材接觸產(chǎn)生力，即彎曲力矩；而兩根錕軸與管材接觸點(diǎn)產(chǎn)生反作用力，即支點(diǎn)。當(dāng)力不斷地增大到管材塑性變形的極限時(shí)，管材開始變形彎曲，隨彎模形成一定的角度。圖3.1電動(dòng)彎管機(jī)機(jī)構(gòu)原理圖3.2電動(dòng)彎管機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.3彎曲模具的設(shè)計(jì)3.3.1彎曲回彈彎管機(jī)在22~108mm之間的管材彎曲，彎曲的模具則可配備很多不同半徑的彎模。在彎曲過程中，由于彎曲力矩的撤銷后，被彎曲的管材會產(chǎn)生回彈現(xiàn)象，這是材料本身和彎曲工藝的特點(diǎn)所產(chǎn)生的。對于回彈量來說，若回彈過大會影響管材彎曲的精度，故而在設(shè)計(jì)彎曲模具時(shí)，首先應(yīng)考慮的問題。通常在彎曲模具的設(shè)計(jì)中，采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，取彎曲模具模塊直徑應(yīng)小于兩倍的彎曲管材曲率半徑。具體計(jì)算公式如下：式中―彎曲模具模塊半徑，―彎曲管材的中性層曲率半徑，―管材材料的抗拉強(qiáng)度，―管材的壁厚，―管材的外徑，―管材材料的彈性模量，表3.1幾種常見材料的彈性模量單位：材料名稱低碳鋼合金鋼灰鐵鋼鋼及其合金鋁合金196~216186~21678.5~15772.5~12870在彎曲模具的設(shè)計(jì)時(shí)，通?？紤]的回彈角度約為3?~5?，所以在彎模中間主接觸位置略顯突出，來減小回彈量。由于管材半徑很多，所以沒有代數(shù)值計(jì)算。本設(shè)計(jì)中，配備的彎模半徑有：27、42、48、60、76、89、108，單位為4.3.2弧槽半徑彎模上圓弧槽半徑的確定因素有很多，經(jīng)查書可知經(jīng)驗(yàn)公式為：注：倒圓角半徑一般可取1~24.3.3模具材料與表面粗糙度值的選擇彎?？蛇x用45#鋼或50#鋼制造，為了給彎管內(nèi)緣均勻壓縮創(chuàng)造有力條件，彎管模具圓弧槽的表面粗糙度值為佳。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓系統(tǒng)是液壓設(shè)備的一個(gè)重要組成部分，它與主機(jī)的關(guān)糸密切，是整個(gè)設(shè)備動(dòng)力運(yùn)行的基本保障。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，關(guān)系到整個(gè)液壓設(shè)備的性能和安全。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，必須從實(shí)際出發(fā)，重視調(diào)查研究，積極吸取或內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)，力求設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、效率高、成本低、操作和維護(hù)方便的液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，一般主要出發(fā)點(diǎn)有兩個(gè)，一個(gè)是注重于液壓系統(tǒng)的工作性能，另一個(gè)則是注重于液壓系統(tǒng)工作狀態(tài)的絕對可靠性，通常這兩種出發(fā)點(diǎn)穿插于設(shè)計(jì)中。本次液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一些基本參數(shù)和要求如下：設(shè)計(jì)一臺電動(dòng)液壓彎管機(jī)，其液壓缸最大推力，液壓缸油缸內(nèi)徑為110mm,液壓缸活塞桿的快速伸出的速度為，工進(jìn)時(shí)的速度為。在活塞桿工進(jìn)完畢之后需快速退回，其活塞桿的快退速度為。活塞桿啟動(dòng)、制動(dòng)的時(shí)間均為。4.1液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定4.1.1預(yù)選系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力本設(shè)備屬于中等精度的工具設(shè)備，負(fù)載最大在工進(jìn)階段，其他狀況下，負(fù)載不大，根據(jù)最大壓力要求故參考《新編實(shí)用液壓技術(shù)手冊》，按GB/T2348―1993（），取初選液壓缸的設(shè)計(jì)壓力標(biāo)準(zhǔn)值=42。 4.1.2計(jì)算液壓缸的主要參數(shù)為了滿足彎管模具快進(jìn)、快退速度的不同，且減小液壓泵的流量，故將液壓缸的無桿腔作為工作腔。在伸出時(shí)，采用用液壓方式來（背壓）防止活塞桿失控產(chǎn)生的沖擊，使其平穩(wěn)運(yùn)行，保證安全。確定了油缸內(nèi)徑為110mm，根據(jù)《新編實(shí)用液壓技術(shù)手冊》，按GB/T2348―1993（），可得知油塞桿外徑為85mm。4.2工況分析根據(jù)實(shí)際的需要，液壓缸采用水平布置。由于電動(dòng)彎管機(jī)的液壓缸水平布置，且往返速度不同，故選用缸筒固定的水平單桿活塞缸，作為執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)彎模及彎曲機(jī)構(gòu)對管材進(jìn)行彎曲作業(yè)。液壓缸的機(jī)械效率，0.90~0.95，取=0.91；取液壓缸運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量為40（活塞桿和模具）。摩擦系數(shù)的選?。红o摩擦系數(shù)=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)=0.1。、液壓缸活塞桿靜摩擦力：液壓缸活塞桿動(dòng)摩擦力：==0.1×40×9.8=39.2、負(fù)載慣性力：取速度差0.023，啟動(dòng)時(shí)間=0.2則==4、工作負(fù)載力：、液壓缸密封摩擦力：根據(jù)實(shí)際情況估取為=300根據(jù)以上的數(shù)據(jù)可計(jì)算出液壓缸在各個(gè)階段的負(fù)載情況如下表表5.1各階段負(fù)載表各個(gè)階段負(fù)載的組成負(fù)載（單位：QUOTE）快速階段--啟動(dòng)378.4加速343.2恒速339.2工進(jìn)階段300339.2快速退回階段--啟動(dòng)378.4加速343.2恒速339.2表5.1注：快進(jìn)與工進(jìn)的轉(zhuǎn)換是由壓力繼電器控制的，進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換、液壓缸的工況圖圖4.1負(fù)載圖像圖4.2速度圖像4.3液壓回路方案的制定，擬定液壓系統(tǒng)原理圖4.3.1液壓回路方案的制定（1）、調(diào)速方式與油源方案根據(jù)實(shí)際情況，考慮到彎管機(jī)彎曲工作時(shí)所需功率較大，故采用容積式調(diào)速方式。為了滿足工進(jìn)時(shí)速度為恒定值，采用變量液壓油泵供油。即在啟動(dòng)到工作時(shí)，壓力泵是無極變化，始終保持恒定的速度，壓力隨負(fù)載的升高而升高。在快進(jìn)時(shí)，采用快速回路，使彎模迅速接近胚料進(jìn)行彎曲作業(yè)，從而提高系統(tǒng)的效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)省能耗。當(dāng)液壓反向退回時(shí)，壓力泵的流量恢復(fù)到全流量。、方向控制方案由于系統(tǒng)壓力和流量不大，故選用型號4WH10K40B的10通徑液控?fù)Q向閥作為系統(tǒng)的主換向閥；本設(shè)備采用電磁換向閥來控制換向閥電磁鐵的通斷來實(shí)現(xiàn)換向、速度換接和自動(dòng)化。電磁閥單個(gè)控制液控閥，利用閥座內(nèi)通孔連接以實(shí)現(xiàn)方向控制。、速度換接回路快進(jìn)和工進(jìn)時(shí)的速度換接有型號為2FRE10-40B的10通徑調(diào)速閥來實(shí)現(xiàn)。調(diào)速閥有減壓閥和節(jié)流閥兩部分組成，節(jié)流閥和旋鈕連接，通過改變過流面積來實(shí)現(xiàn)流量控制。、安全保護(hù)為了提高液壓缸及彎模運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，在液壓缸回油路上設(shè)置單項(xiàng)調(diào)速閥，使液壓缸在快速伸出對管材產(chǎn)生沖擊，或失控時(shí)無法控制。在主油路上設(shè)置單向閥，防止工作時(shí)的高壓油液倒流，損壞液壓泵。為了保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的安全，在液壓泵出油口并聯(lián)一溢流閥，過載保護(hù)。、輔助回路為保證液壓油液的清潔度，油泵出口設(shè)置吸油過濾器；為了監(jiān)測整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)與安全，液壓泵工作的壓力，在泵出口及其他油路上均設(shè)置壓力表。同時(shí)，也可作為系統(tǒng)調(diào)壓時(shí)的壓力監(jiān)測之用。4.3.2擬定液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖是表示液壓系統(tǒng)的組成和工作原理的圖樣。擬定液壓系統(tǒng)原理圖是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵一步，它對系統(tǒng)的性能機(jī)及設(shè)計(jì)方案的合理性、經(jīng)濟(jì)性具有一定的決定性的影響。故此本設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際情況擬定雛形的液壓系統(tǒng)原理圖，有待于在實(shí)踐中進(jìn)一步完善。液壓系統(tǒng)原理圖如下：1-千斤頂，2-調(diào)速閥，3-電磁球閥，4-液控?fù)Q向閥，5-控制閥塊，6-液控單向閥，7-溢流閥，8-變量泵，9-過濾器，10-油箱，11-單向鎖座，12-球形截止閥，13-壓力表圖4.3液壓原理圖、控制閥塊及控制原理表，如下：表4.1控制閥塊及控制原理表控制閥動(dòng)作D1D2F1F2推推推101011101010000000000(3)、根據(jù)液壓系統(tǒng)原理圖，簡要的說明其工作原理如上圖所示，液壓泵在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的帶動(dòng)下正常工作。當(dāng)液壓彎管機(jī)的液壓缸伸出時(shí)油液通過控制閥塊5的電磁球閥D1位接通，通過液控?fù)Q向閥的F1進(jìn)入工作油腔液壓缸快進(jìn)，進(jìn)行彎曲作業(yè)。在彎曲管材結(jié)束時(shí)，電磁球閥的D2位連通，通過控制換向閥的F2位進(jìn)行換向，經(jīng)過調(diào)速閥的調(diào)速，進(jìn)行回程工作。整個(gè)工作中，液控單向閥主要起差動(dòng)連接作用，備用快速回路。4.4液壓元件的選型與計(jì)算液壓元件的選型至關(guān)重要，是保證系統(tǒng)在正常條件下工作性可靠、基本性能指標(biāo)正常、無危險(xiǎn)發(fā)生。所以在液壓元件選型時(shí)一定要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及其計(jì)算所得數(shù)據(jù)進(jìn)行液壓元件的擇優(yōu)選型。4.4.1液壓泵的選擇由工況分析知，液壓缸的最高壓力出現(xiàn)在彎曲管材結(jié)束時(shí)，即，此時(shí)液壓缸的輸入流量較小，也就是進(jìn)油路的液壓元件較少。故液壓泵至液壓缸間的進(jìn)油路壓力損失估取為。由此算得液壓泵的最高壓力為：=+=31.6+0.5=32.6據(jù)上知，所需的液壓泵最大供油流量，按液壓缸的最大輸入流量（）進(jìn)行估算。取系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，則：=1.1×23.98=26.378根據(jù)系統(tǒng)所需流量，初選變量液壓泵的轉(zhuǎn)速為。取液壓泵的容積效率,根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算：式中——液壓泵的排量，；——液壓的轉(zhuǎn)速，；——液壓泵的最大流量，；——液壓泵的容積效率；根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算得液壓泵的排量參考值為：==19.54參考以上計(jì)算結(jié)果查閱產(chǎn)品樣本，根據(jù)《新編液壓技術(shù)實(shí)用手冊》選用規(guī)格相近的25※CY14-1B壓力補(bǔ)償變量型斜盤式軸向柱塞泵。其額定壓力,排量，額定轉(zhuǎn)速，容積效率，故此其額度定流量為：==1500×25×0.92=34.5而系統(tǒng)所需液壓泵的最大流量。由此可知，滿足系統(tǒng)對流量的要求。5.4.2驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇由以上計(jì)算及分析可知，該系統(tǒng)在工進(jìn)階段時(shí)，負(fù)載功率最大，故按此階段的液壓泵所需驅(qū)動(dòng)功率選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)。此時(shí)液壓泵的工作壓力，流量為，取驅(qū)動(dòng)電機(jī)的機(jī)械效率，根據(jù)公式計(jì)算：=式中——驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率，；——液壓泵工進(jìn)時(shí)的流量；——驅(qū)動(dòng)電機(jī)的機(jī)械效率；由公式得，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率為：===5.09參考以上計(jì)算數(shù)據(jù)查閱產(chǎn)品樣本，根據(jù)《液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)指南》張利平選用規(guī)格相近的Y132S-4型封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定功率，額定轉(zhuǎn)速為，重量為。按所選驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速和液壓泵的排量計(jì)算，液壓泵的最大實(shí)際流量Q為：由此可知，，故滿足系統(tǒng)的需求。5.4.3液壓閥的選取原則液壓閥的選取原則：按照所擬定的液壓系統(tǒng)原理圖，并根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過該閥的最大流量，從產(chǎn)品樣本中選取標(biāo)準(zhǔn)液壓控制閥。要求閥的額定壓力和額定流量，一般應(yīng)大于系統(tǒng)工作壓力和通過該閥的最大流量。必要時(shí)允許通過閥的最大流量可超過流量的20%，但不能過大，以免引起發(fā)熱、噪聲、壓力損失增大等。溢流閥應(yīng)按泵的最大流量選?。涣髁块y應(yīng)按系統(tǒng)中流量調(diào)節(jié)范圍選取，其最小穩(wěn)態(tài)流量應(yīng)能滿足工作部件最低穩(wěn)定速度的要求。對于可靠性要求特別高的系統(tǒng)來說，閥類元件的額定壓力應(yīng)高出其工作壓力較多。根據(jù)所選的液壓泵規(guī)格及系統(tǒng)工作狀況，選取的液壓元件如下表所示： 表4.2選取各類液壓元件明細(xì)表元件名稱參數(shù)值參數(shù)數(shù)量額定壓力（）型號通徑（）生產(chǎn)廠家溢流閥142DBDS10K10B10北京華德液壓液控方向閥1424WH10K40B10北京華德液壓單向閥242S10K11B10北京華德液壓調(diào)速閥1422FRE10-40B10北京華德液壓節(jié)流閥142MK10G1.2B10北京華德液壓液壓缸自行設(shè)計(jì)自行設(shè)計(jì)自行設(shè)計(jì)自行設(shè)計(jì)自行設(shè)計(jì)壓力表開關(guān)142AF6EP30/Y40010榆次液壓件廠電磁閥142M-3SEW6C-30B10北京華德液壓液壓缸的設(shè)計(jì)及其計(jì)算液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，它的職能是將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。液壓缸輸入的是流體的流量和壓力，輸出的是直線運(yùn)動(dòng)速度和力。液壓缸作為系統(tǒng)的執(zhí)行元件，是系統(tǒng)性能及功能的體現(xiàn)，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮其工作循環(huán)、負(fù)載條件、整體及零部件的工作條件、材料使用、強(qiáng)度及剛度、生產(chǎn)工藝、連接及拆裝操作、密封、緩沖及排氣等要求，協(xié)調(diào)各零部件的結(jié)構(gòu)尺寸與位置關(guān)系，同時(shí)還要對其外觀造型、經(jīng)濟(jì)性等給予足夠的重視。液壓缸的組成：由缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置及排氣裝置等部分組成。其中，緩沖裝置和排氣裝置是根據(jù)具體實(shí)際應(yīng)用場合而定，其余的是必不可少的。通過上章的初步計(jì)算可知液壓缸的基本尺寸，液壓缸內(nèi)徑，活塞缸的直徑。5.1液壓缸設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題1、盡量使活塞桿在受力狀態(tài)下承受最大負(fù)載，或在受壓狀態(tài)下活塞桿具有良好的縱向穩(wěn)定性。2、液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)盡可能按推薦的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡量做到結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、加工、裝配和維修方便。3、考慮液壓缸行程終端處的制動(dòng)和液壓缸的排氣問題。4、正確確定液壓缸的安裝和固定方式，考慮液壓缸的熱變形，它只能一端定位。5.2主要結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)與選用5.2.1缸筒壁厚的計(jì)算液壓缸缸筒的壁厚一般指缸筒的厚度，是否能承受系統(tǒng)工作壓力的關(guān)鍵。缸筒壁一般可分為薄壁和厚壁。當(dāng)液壓缸內(nèi)徑與其厚度的比值的為薄壁；相反亦為厚壁，工程機(jī)械所用液壓缸大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)形式，其壁厚計(jì)算公式如下：式中——實(shí)驗(yàn)壓力，；工作壓力，；工作壓力時(shí)，。D——液壓缸內(nèi)徑，；——缸體材料的需用應(yīng)力，；——缸體材料的抗拉強(qiáng)度，；——安全系數(shù)，一般n=1.5～2.5，取n=2.5本次設(shè)計(jì)，缸筒材料采用45#鋼制造，其許用應(yīng)力為：則缸筒的壁厚為：參照《液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)指南》張利平，選取標(biāo)準(zhǔn)值，液壓缸的外徑，即。1-接頭座，2-缸套，3-油管，4-左端蓋圖5.1缸套示意圖5.2.2液壓缸的油口尺寸一般液壓缸的油口包括油口孔和連接螺紋。油口可設(shè)在缸筒或端蓋上，油口孔徑應(yīng)根據(jù)活塞最大運(yùn)動(dòng)速度和油口最高液體流速確定，其公式如下：式中——油口孔經(jīng),；D——液壓缸內(nèi)徑,；——液壓缸的最大運(yùn)行速度,；——油口的液流速度，；一般取液流速度不等于5，取=5。代入數(shù)據(jù)計(jì)算油口孔經(jīng)為：參考《液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)指南》張利平取標(biāo)準(zhǔn)值，其螺紋尺寸為（GB/T2878—1993）。5.2.3液壓缸缸底厚度的計(jì)算液壓缸的缸底有許多種形式如平底、拱形等。一般多為平底，其厚度的大小影響整個(gè)缸的工作性能，故在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)要進(jìn)行一定的強(qiáng)度校核。缸底厚度的計(jì)算與校核可參照四周嵌住的圓盤強(qiáng)度公式進(jìn)行近似計(jì)算，其公式如下：當(dāng)缸底無有口時(shí)：參考《液力傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)手冊》選取標(biāo)準(zhǔn)值。圖5.1端蓋示意圖5.2.4活塞與活塞桿的計(jì)算（1）、活塞與活塞桿的連接形式有三種，一般根據(jù)具體的工作壓力、活塞桿直徑及機(jī)械振動(dòng)的大小進(jìn)行選擇。其分類如下：A、整體結(jié)構(gòu)式適用于工作壓力較大而活塞直徑又較小的情況B、螺紋連接式常采用的連接方式用于壓力一般的情況C、半環(huán)連接式用于工作壓力和機(jī)械振動(dòng)較大的情況注意：對于非整體式結(jié)構(gòu)，需設(shè)定鎖緊措施，以免工作時(shí)因往復(fù)運(yùn)動(dòng)而松開。同時(shí)，應(yīng)在活塞與活塞桿之間需設(shè)置靜密封，防止泄漏。在本次設(shè)計(jì)中，依據(jù)實(shí)際工作狀況，活塞與活塞桿連接采用整體結(jié)構(gòu)式連接，。（2）、材料的選擇活塞桿、活塞的材料采用實(shí)心活塞桿，材料為45#鋼，活塞桿的粗加工之后要要調(diào)質(zhì)到硬度為229～285HB?；钊谕鈴郊由夏湍キh(huán)?；钊麠U強(qiáng)度的校核1）、活塞桿是液壓缸的重要工作部件，它的強(qiáng)度決定液壓缸的工作能力和性能。若其強(qiáng)度不夠，易發(fā)生不安全事故，或者導(dǎo)致整個(gè)液壓系統(tǒng)癱瘓失去正常工作的能力。活塞桿的強(qiáng)度校核公式如下：式中——活塞桿上的作用力，N；——活塞桿材料的許用應(yīng)力，；（取=240）依據(jù)上市計(jì)算得：而，因此知活塞桿強(qiáng)度足夠。2）、另有，活塞桿一般都設(shè)計(jì)有螺紋、退刀槽等結(jié)構(gòu)。這些部位往往均是活塞桿上的危險(xiǎn)截面，為了保證強(qiáng)度，需進(jìn)行強(qiáng)度校核，其計(jì)算公式如下：式中——為活塞桿上的拉力，；——危險(xiǎn)截面直徑，m；根據(jù)實(shí)際情況取，代入數(shù)據(jù)得：由于，故強(qiáng)度足夠。3）、活塞穩(wěn)定性的驗(yàn)算若時(shí)，活塞桿需進(jìn)行彎曲穩(wěn)定性的驗(yàn)算，為安裝距離。本設(shè)計(jì)的安裝距，故不需進(jìn)行穩(wěn)定性的驗(yàn)算。圖5.1油塞桿示意圖5.2.5液壓缸工作行程的確定液壓缸工作行程長度一般是根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程確定，并參照下表選取標(biāo)準(zhǔn)值。表5.1液壓缸行程系列(GB/T2349-80)油缸內(nèi)徑行程2550050630808001001000125125016016002002000250250032032004004000本設(shè)計(jì)依據(jù)實(shí)際工作的最大行程選取標(biāo)準(zhǔn)值L=800mm。5.2.6液壓缸最小導(dǎo)向長度的計(jì)算當(dāng)活塞桿全部伸出時(shí)，從活塞支撐面中點(diǎn)到導(dǎo)向套滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長度。如果導(dǎo)向長度過短，將使液壓缸因間隙引起的初始撓度增大，影響液壓缸的工作性能和穩(wěn)定性。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證液壓缸有一定的最小導(dǎo)向長度。對于一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度應(yīng)滿足下式：式中L——最大工作行程，mm；D——缸筒內(nèi)徑，mm；最小導(dǎo)向長度為：參考《實(shí)用液壓技術(shù)叢書——液壓缸》臧克江，取標(biāo)準(zhǔn)值最小導(dǎo)向長度5.2.7缸筒與缸蓋的連接液壓缸的缸筒與缸蓋的連接方式有很多，如螺紋連接、螺栓連接、焊接、半環(huán)連接。本設(shè)計(jì)采用螺紋連接，結(jié)構(gòu)緊湊。5.2.8排氣與緩沖（1）、緩沖的設(shè)計(jì)當(dāng)液壓缸中活塞運(yùn)動(dòng)速度在6以下時(shí)，一般不設(shè)緩沖裝置，而運(yùn)動(dòng)速度在12以上時(shí)，必須設(shè)置緩沖裝置。本設(shè)計(jì)中液壓缸活塞桿的最高速度為3.8，故不需設(shè)置緩沖裝置，靠自身的密封阻力即可完成緩沖作用。（2）、排氣的設(shè)計(jì)液壓缸在安裝過程中或長時(shí)間停放重新工作時(shí)，液壓缸里和管道系統(tǒng)中會滲入空氣，防止執(zhí)行元件在工作中出現(xiàn)爬行、噪聲、振動(dòng)和發(fā)熱等不正常現(xiàn)象，需把缸中和系統(tǒng)中的空氣排出。液壓缸的排氣裝置一般設(shè)置在液壓缸最高處的端部或者把進(jìn)出油口設(shè)置在最高處，隨油液帶走。排氣的方法有：放氣孔、放氣閥、放氣塞等。依據(jù)液壓缸工作情況的需要，排氣裝置采用放氣錐塞，當(dāng)液壓缸工作一定時(shí)間，松動(dòng)放氣錐塞，將缸內(nèi)或系統(tǒng)中的空氣排出，即定期排氣。5.3密封與防塵的選擇5.3.1活塞與缸筒的密封結(jié)構(gòu)活塞與缸筒之間既有相對運(yùn)動(dòng)，又需要使液壓缸兩腔之間不泄漏。因此在密封結(jié)構(gòu)上應(yīng)慎重考慮，否則將會影響液壓缸的效率和系統(tǒng)的工作性能?；钊c缸筒的密封結(jié)構(gòu)通常有三大類，如下：間隙密封用于低壓系統(tǒng)中的液壓缸活塞的密封活塞環(huán)密封適用于溫度變化范圍大，要求摩擦小、壽命長的活塞密封密封圈密封a、o形密封性能好，摩擦因數(shù)小，安裝空間小b、y形用在20壓力下，往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度較高的液壓缸密封Yx形耐高壓，耐磨性好，低溫性能好，逐漸代替Y形密封圈V形可用于50壓力下，耐久性好，但摩擦阻力大U形用于32一下的系統(tǒng)中，密封性好，阻力較小在本設(shè)計(jì)中，根據(jù)實(shí)際運(yùn)動(dòng)的需求，活塞與缸筒之間采用O型密封圈進(jìn)行密封。5.3.2活塞桿的密封與防塵在液壓缸內(nèi)部裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封。同時(shí)，在外側(cè)裝有防塵圈，防止活塞桿在退回時(shí)把雜質(zhì)、灰土及水分帶到缸體內(nèi)部，損壞內(nèi)部結(jié)構(gòu)，故需要密封與防塵結(jié)構(gòu)。一般活塞桿密封與防塵結(jié)構(gòu)有四大類，如Y形密封圈、U形夾織物密封圈、O形密封圈、V形密封圈。本次綜合考慮，活塞桿的密封與防塵結(jié)構(gòu)采用O型密封圈，因其結(jié)構(gòu)簡單，密封性能好，使用壽命長，摩擦力小。注：因?qū)嶋H有很多小類形，具體結(jié)構(gòu)很多，所以以上密封圈的具體型號及結(jié)構(gòu)參考《液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)指南》張利平進(jìn)行選取，此處不再贅述。液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算液壓系統(tǒng)在初步確定之后，就需對系統(tǒng)有關(guān)性能加以驗(yàn)算，來判別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，并對液壓系統(tǒng)進(jìn)行完善和改進(jìn)。系統(tǒng)的驗(yàn)算是一個(gè)較為復(fù)雜的問題，驗(yàn)算的項(xiàng)目很多，因此目前只采用一些簡化的公式進(jìn)行近似的估算，以便定性的說明情況。常見的驗(yàn)算項(xiàng)目有壓力損失、雷諾數(shù)、系統(tǒng)發(fā)熱溫升等驗(yàn)算。6.1雷諾數(shù)雷諾數(shù)是確定油液在管道流動(dòng)的狀態(tài)。對于液壓系統(tǒng)來說至關(guān)重要。液流的狀態(tài)可分為層流和穩(wěn)流。層流時(shí)，液體流速較低，粘性力起主導(dǎo)作用，液體的能量損耗主要是摩擦損失，它直接轉(zhuǎn)化為熱能，使液體溫度升高；紊流時(shí)，液體流速較高，粘性力減弱，慣性矩起主導(dǎo)作用，液體的能量損耗主要是動(dòng)能損失，它使液體攪動(dòng)混合，產(chǎn)生漩渦、尾流，造成氣穴，撞擊管殼，引起振動(dòng)和噪聲。從上分析可知，在實(shí)際生產(chǎn)中人們總是希望液流狀態(tài)為層流狀態(tài)，這對系統(tǒng)十分有益。因此用臨屆雷諾數(shù)來判定。查閱《流體力學(xué)與液壓傳動(dòng)》，可知橡膠管臨界雷諾數(shù)為。按選定的液壓元件接口尺寸確定，油液運(yùn)動(dòng)黏度，液壓油管中最大流量，由此計(jì)算得：因，故系統(tǒng)管道內(nèi)液體流速狀態(tài)為層流，符合系統(tǒng)所需。6.2壓力損失的驗(yàn)算根據(jù)前面已經(jīng)計(jì)算出該液壓系統(tǒng)進(jìn)出油口直徑分別為10、16，由于實(shí)際管路的布置尚未確定，故無法計(jì)算管路上的壓力損失。6.3液壓泵工作壓力的估算縱觀液壓缸循環(huán)工作的整個(gè)過程中，在工進(jìn)階段，液壓泵的工作壓力最高，因此選取工進(jìn)階段作為估算，取壓力總損失為，實(shí)際工作壓力為：所以液壓泵的實(shí)際工作壓力為32.1，取液壓泵總效率，則：液壓泵實(shí)際額定壓力為因，故滿足要求。6.4系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算在整個(gè)系統(tǒng)工作中，工進(jìn)階段所占的時(shí)間最長，此時(shí)液壓泵的工作壓力高，功率損失大，發(fā)熱量增大。故此主要考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱量。工進(jìn)時(shí)的流量工進(jìn)時(shí)的速度=12=720工進(jìn)時(shí)泵的出口壓力為=31.6此時(shí)液壓泵的總效率為=0.9，液壓缸的輸入功率為：5.9液壓缸的輸出功率為：此時(shí)液壓缸的功率損失為：假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，取系統(tǒng)的溫升為：根據(jù)《液壓氣動(dòng)與液力工程手冊》可知，油箱中的溫度一般適宜為，而驗(yàn)算系統(tǒng)的溫升為，所以驗(yàn)算表明系統(tǒng)溫升在許可范圍之內(nèi)，不需要外加冷卻系統(tǒng)。液壓站的設(shè)計(jì)液壓站是液壓系統(tǒng)重要的組成部分，是整個(gè)裝置功能的基礎(chǔ)，其是由油箱、液壓控制閥及其液壓泵組裝置等部分組成。7.1液壓站的結(jié)構(gòu)形式液壓站的結(jié)構(gòu)形式有分散式和集中式兩種類型，同時(shí)還有其它分類的形式。7.1.1分散式將液壓系統(tǒng)的液壓泵及驅(qū)動(dòng)電機(jī)，執(zhí)行元件，控制閥和輔助元件按照主機(jī)的布局、工作特點(diǎn)和操縱要求分散設(shè)在主機(jī)適當(dāng)位置上，液壓系統(tǒng)各元件通過管道逐一連接起來。其優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省安裝空間和占地面積；缺點(diǎn)：元件布置凌亂，安裝維護(hù)復(fù)雜，動(dòng)力源的振動(dòng)及發(fā)熱等，將對主機(jī)的精度產(chǎn)生影響。7.2.2集中式將系統(tǒng)的執(zhí)行元件按在主機(jī)上，而將液壓泵、輔助元件及控制元件安裝在主機(jī)之外，集中設(shè)置、布局，所謂液壓站。其優(yōu)點(diǎn)：具有外形整齊美觀，便于組裝維護(hù)，便于采集和檢測電液信號以利于自動(dòng)化，可以隔離液壓系統(tǒng)的振動(dòng)、發(fā)熱等對主機(jī)精度的影響。缺點(diǎn)：其占地面積大，特別是強(qiáng)烈熱源和煙霧及粉塵的機(jī)械液壓設(shè)備，有時(shí)需要專門的隔離室。在本次設(shè)計(jì)中，液壓站采用集中式，以利于實(shí)際生產(chǎn)的需要。7.2液壓泵的安裝方式液壓系統(tǒng)的動(dòng)力裝置包括液壓泵、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及聯(lián)軸器等。具體的安裝方式分為立式和臥式。立式將液壓泵與之相聯(lián)接的電機(jī)徑向放在油箱內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)緊湊美觀，同時(shí)，能保證電機(jī)與液壓泵的同軸度，吸油條件好，漏油可直接回油箱，并節(jié)省占地面積。但安裝不便，散熱條件差等臥式液壓泵及電機(jī)、管道都安裝在液壓油箱外面，安裝維修方便，散熱條件好，但不能很好的保證泵軸與電機(jī)的同軸度。在本次設(shè)計(jì)中，考慮到安裝與維修的要求，采用液壓泵立式聯(lián)接。7.3電動(dòng)液壓彎管機(jī)產(chǎn)品說明書及注意事項(xiàng)7.3.1DWG—4D型電動(dòng)液壓彎管機(jī)使用方法

1、將電動(dòng)液壓彎管機(jī)開關(guān)擰緊、支承輪和模子與被彎工件接觸部位涂潤滑油脂。2、根據(jù)所彎管材大小，選擇相應(yīng)的彎模，裝在活塞桿頂端，將兩個(gè)支承輪相應(yīng)的尺寸槽面向著彎模，特別注意支承輪應(yīng)放在翼板面邊的所相應(yīng)尺寸孔內(nèi)，“最大規(guī)格最外孔。以此類推。避免兩支承輪位置不對稱，造損壞模子及機(jī)件。

3、放好工件后將上翼板蓋上，先用快泵使彎模壓到工件件，再用慢泵將工件壓到所需角度，彎好后打開關(guān),工作活塞將自動(dòng)復(fù)位，翻開上翼板，將工件取出。7.3.2注意事項(xiàng)：1、電動(dòng)液壓彎管機(jī)使用前首先檢查油箱內(nèi)的油是否充足，如不足應(yīng)加滿。

2、工作前開關(guān)—定要關(guān)死；否則壓力打不上，并把加油螺塞擰松，以便油箱通氣.

3、所彎管材的外徑一定要與彎模凹槽貼合，否則工件會產(chǎn)