液压设计课程折弯机液压系统设计计算说明书

液压设计课程折弯机液压系统设计计算说明书

Modified by JACK on the afternoon of December 26, 2020

目录

一、设计要求……………………………………………………………………

1

二、设计步骤 (1)

1.负载分析和运动分析 (1)

2.确定液压缸参数并编制工况图 (3)

3.拟订液压系统图 (5)

4.液压元件选择 (6)

三、验算液压系统性能………………………………………………………

9 四、参考文献 (11)

一、 设计要求

欲设计制造一台立式板料折弯机，其滑块（压头）的上下运动拟采用液压传动，要求通过电液控制实现的工作循环为：空载下降—下压折弯—快速退回。最大折弯力kN F 1000max =；滑块重力kN G 15=,快速空载下降的速度s mm v /231=，慢速下压折弯的速度212/v mm s =，快速退回的速度

353/v mm s =；快速空载下降行程1180L mm =，慢速下压折弯的行程220L mm =，快速退回的行程3200L mm =；启动、制动时间0.2t s ∆=。要求用

液压方式平衡滑块重量，以防自重下滑；压头导轨上摩擦力可以忽略不计。

二、设计步骤

1. 负载分析和运动分析

折弯机滑块做上下直线往复运动，且行程较小（只有mm 200），故可选单杆液压缸作执行元件（取缸的机械效率96.0=cm η）。

根据技术要求和已知参数对液压缸各工况外负载进行计算，其计算结果见表1

表1 液压缸外负载力分析计算结果

根据已知参数，各工况持续时间近似计算结果见表2

表2 折弯机各工况情况

利用以上数据，并在负载和速度过渡段做粗略的线性处理后便得到如图1所示的折弯机液压缸负载循环图和速度循环图。

图1 折弯机液压缸负载循环图和速度循环图

2. 确定液压缸参数并编制工况图

根据文参考献[1]中表8-7与表8-8可预选液压缸的设计压力为

Mpa P 251=。将液压缸的无杆腔作为主工作腔。考虑到液压缸下行时，滑

块自重采用液压式平衡，则可计算出： （1）液压缸无杆腔的有效面积

26

6

1042.010

2596.010m A =⨯⨯=

（2）液压缸内径

mm m A D 231231.0042

.0441

==⨯=

=

π

π

按照GB/T2348—1993，可取标准值D=250mm=25cm 。

（3）根据快速空载下降和快速退回的速度比确定活塞杆直径d 。由于

2322153 2.323

V D V D d ===-，可得mm D d 5.187250752.0752.0=⨯==，取标准值d=180mm 。

（4）液压缸的实际有效面积为

2221874.490254

4

cm D A =⨯=

=π

π

222222405.236)1825(4

)(4

cm d D A =-⨯=

-=

π

π

液压缸在工作循环中各阶段的压力和流量计算见表3。

表3 液压缸工作循环中各阶段的压力和流量

循环中各阶段的功率计算如下。 快进阶段：01=P

工进阶段：66222 1.1210588.7510659.4P p q W -==⨯⨯⨯= 快速度回程阶段：

启动 kW W q p P 851.0751.85010947.125210679.066444==⨯⨯⨯==- 恒速 kW W q p P 828.0198.82810947.125210661.066555==⨯⨯⨯==- 制动 kW W q p P 806.0645.80510947.125210643.066666==⨯⨯⨯==-

根据以上分析与计算数据可绘出液压缸的工况图（如图2所示，功率抛物线顶点俩侧近似当作直线段处理）。

图2 液压系统工况图

3.拟定液压系统图

考虑到折弯机工作时所需功率较大，故采用容积调速方式。为满足速度的有级变化，采用压力补偿变量液压泵供油.即在快速下降时,液压泵以全流量供油,当转换成慢速加压折弯时,泵的流量减小直至为零。当液压缸反向回程时，泵的恢复到全流量。液压缸的运动方向采用三位四通M型电液换向阀控制，停机时换向阀处于中位，使液压泵卸荷。为防止压头在下降过程中由于自重而出现速度失控现象，在液压缸无干腔回油路上设置一个内控单向顺序阀。本机采用行程控制，利用行程开关来切换电液换向阀，以实现自动循环。综上，拟定折弯机液压系统原理图如图3所示。

图3 折弯机液压系统原理图

1-变量泵 2-溢流阀 3-压力表及其开关 4-单向阀 5-三位四通电液换向阀 6-单向顺序阀 7-液压缸 8-过滤器

4.液压元件选择 (1) 液压泵

由液压缸的工况图，可以看到液压缸的最高工作压力出现在加压折弯阶段结束时，Mpa p 221.211=。

此时缸的输入流量极小，且进油路元件较小，故泵至缸间的进油路压力损失估取为Mpa p 5.0=∆。所以得泵的最高工作压力

Mpa p p 721.215.0221.21=+=。

液压泵的最大供油流量p q 按液压缸的最大输入流量（min /L ）进行估算。取泄露系数K=，则min /695.82177.751.1L q p =⨯=。

根据以上计算结果查阅手册，选取63YCY14-1B 压力补偿型斜盘式变量轴向柱塞泵，其额定压力32MPa ，排量为63mL/r,额定转速1500r/min 。

由工况图可知,最大功率出现在加载阶段，此时由参考文献[2]中液压缸的工作压力计算式（6-7）和液压缸的流量式（6-8）可算得此时液压泵的最大理论功率

kW W Kq p p P t 074.14207.14074)049.5891.1)(5.0221.21())((==⨯+=∆+=

由参考文献[1]中表8-3可查取取泵的总效率为 85.0=p η，则液压泵的实际功率即所需电机功率为

kW kW p p p

t

p 558.1685

.0074

.14==

=

η 查参考文献[2]中表5-14，选用规格相近的Y160L-2型封闭式三相异步电动机，其额定功率，额定转速为1470r/min 。

按所选电动机转速和液压泵的排量，液压泵的最大理论流量为

m in /635.1035.701470L nV q t =⨯==，大于计算所需流量min /L ，满足使用要

求。 (2)液压元件

根据所选择的液压泵规格及系统工作情况，可由参考文献中选择系统的其他液压元件，一并列入表4。其他元件的选择及液压系统性能计算此处从略。

表4 折弯机液压系统液压元件型号规格