【正文】 具有體積小、質(zhì)量小、運動慣量小，動態(tài)性能好；在同等的體積下，液壓裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更多的動力，是電樞磁場中的磁力大出30~40倍。（7）、液壓傳動來實現(xiàn)直線運動比用機械運動簡單。液壓傳動的缺點：（1）、在傳動過程中，能量需要經(jīng)過兩次轉(zhuǎn)換，傳動效率偏低。（2）、由于傳動介質(zhì)的可壓縮性和泄露等因素的影響，不能嚴(yán)格保證定比傳動。（3）、液壓傳動性能對溫度比較敏感，不能在高溫下工作，采用石油基液壓油作為傳動介質(zhì)時，還需注意防火的問題。（4）為減少泄露，液壓元件在制造精度要求較高，且隊油液的污染比較敏感。（5）、系統(tǒng)工作過程中發(fā)生故障不易診斷。（6）、液壓傳動要求有單獨的能源?？傊簤簜鲃拥膬?yōu)點是主要的，其缺點將隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展得到不斷的克服。像將液壓傳動與氣壓傳動、電力傳動、機械傳動合理地聯(lián)合使用，構(gòu)成氣液、電液（氣）、機液（氣）等聯(lián)合傳動，以進一步發(fā)揮各自的優(yōu)點，相互補充。 七、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時，可以采用它的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖一 1—油箱；2—濾油器；3—液壓泵；4—溢流閥；5—節(jié)流閥；6—三位四通手動換向閥；7—液壓缸 第二章 電動彎管機 電動彎管機的工作原理多數(shù)彎管機的基本工作原理是：通過確定合理的支點和受力點并施加一定的彎矩或彎曲力，使管材發(fā)生塑性變形，從而實現(xiàn)管材的彎曲成形。本次設(shè)計的YY─KC3081型電動彎管機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，將各個部件連接起來，形成確定合理支點和受力點。當(dāng)液壓缸活塞桿帶動彎模伸出時，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)達到管材屈服強度極限時，管材產(chǎn)生塑性變形而彎曲。 主要技術(shù)參數(shù)彎管直徑范圍：22~108cm管材的 壁 厚：~最大推力：300kN使用電壓：三相交流 380適用溫度：—20~50176。C 電動彎管機圖片圖二 電動彎管機圖片 第三章 管材彎曲 一、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)力小于的時候，材料處于彈性變化階段，受力移除后材料回復(fù)原狀；當(dāng)力介于和之間的時候，材料處于屈服階段，受力移除后不能恢復(fù)原狀；當(dāng)力達到的時候，材料達到強度極限，再增加力，材料本身結(jié)構(gòu)遭到破壞，產(chǎn)生斷裂或強度不夠產(chǎn)生危險。 為管材的橫截面積公式，用力比上為管材的許用應(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，材料被破壞，成為廢品，此時的成為抗拉強度極限。管材材料的抗拉極限可從材料手冊上查到。圖三 管材力學(xué)性能分析圖 二、管材彎曲過程的分析 當(dāng)胚料受外力矩彎曲時，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)外層首先進行塑性狀態(tài)，并逐漸向材料中心擴展進行自由彎曲。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，達到所需精度或角度。而這三個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： 圖四 1—彈性彎曲階段；2—自由彎曲階段；3—校正彎曲階段 管材彎曲的過程 （1）、彈性彎曲階段：當(dāng)彎曲力矩不大時，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，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展，如圖所示。 （3）、純塑性彎曲階段：當(dāng)彎曲力矩增大時，胚料變形區(qū)的材料完全處于塑性變形狀態(tài)，如圖所示。圖五 彎曲變形及內(nèi)切向應(yīng)力分布圖a—彈性彎曲；b—彈—塑性彎曲；c—純塑性彎曲；d—無硬化純塑性彎曲 三、管材彎曲的計算及彎管能力的校核 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：表一 管材彎曲時的最小半徑r（單位：mm）彎曲方式最小彎曲半徑壓彎（3~5）D繞彎（2~）D滾彎6D推彎（~3）D 注：D為管材外徑 本臺電動彎管機采用推彎，依據(jù)上表可知，最小彎曲半徑r為（~3）D，取最大值r=3D。 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。其計算公式如下： 式中 為管材中性層系數(shù)，其取值如下表二 表二 管材中性層系數(shù)值 r/D1圖六 中性層曲率半徑示意圖—中性層曲率半徑；r—管材的內(nèi)彎半徑 本臺電動彎管機最帶彎曲管材的直徑D=108mm，r=3D。則有管材中性層系數(shù)=，故有中性層曲率半徑： =r+D=3108+108=378（mm） 管材的抗彎截面模數(shù) 管材的抗彎截面模數(shù)是管材抵抗彎曲力或者力矩的能力大小，根據(jù)以下公式進行計算： 所以據(jù)公式計算得： == 即= 管材彎曲力矩的計算 管材的彎曲是一個復(fù)雜的工藝過程，很難計算出他需要的彎曲力，采用計算其彎曲力矩。因而管材彎曲力矩的大小是確定彎管機力能參數(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。 實際上管材彎曲時的彎矩，不僅僅取決于管材的的性能、斷面形狀及尺寸、彎曲半徑等因素，而且還與彎曲方法、使用的模具結(jié)構(gòu)等有關(guān)系。因此，目前還不能將諸多因素用一個準(zhǔn)確的計算公式表示出來，在實際生產(chǎn)中，只能估算其彎矩。其估算公式如下： 式中 D—管材外徑，； —管材材料抗拉強度，； —抗彎截面系數(shù)，； —考慮因摩擦而使彎矩增大的系數(shù)； —管材中性層曲率半徑，； 其中不是摩擦系數(shù)，其值取決于管材的表面狀態(tài)，彎曲方式，主要是看是否采用芯棒、芯棒的類型及形狀，甚至有關(guān)芯棒的位置等諸多因素。一般的，采用剛性芯棒，不潤滑時，取=5~8；若用剛性的鉸鏈?zhǔn)叫景魰r，取=3。 根據(jù)上式計算得： =3460=47（Nm）即 =47（Nm） 彎曲管材斷面形狀的畸變及其防止 在管材彎曲時，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。 在彎曲實心板材時，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，常常采用各種各樣的防護措施防止斷面形狀的畸變。 防止斷面畸變的有效方法如下： 在彎曲變形區(qū)用芯棒支撐斷面，防止有害的變形。 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。 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。 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。 五、管材彎曲成形的極限管材彎曲時，變形區(qū)里的應(yīng)力狀態(tài)和變性特點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極為復(fù)雜的問題。管材彎曲成形的極限，包含以下幾個方面： 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)壓的強度要求時的變薄極限值。在制定管材彎曲成形工藝、確定工藝參數(shù)時，這四種成形極限的條件都要得到保證。 管材彎曲工藝的關(guān)鍵 ，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。 。 。 。 七、管材彎曲的回彈量 管材彎曲時，塑性變形與彈性變形同時存在，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。 ： （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。 （1）、在接近純彎曲的條件下，可以根據(jù)回彈值的計算或經(jīng)驗數(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)。 八、管材彎曲精度的要求及角度的檢驗 在管材彎曲成形以后，我們需要對其進行精度檢驗，看是否達到所需的要求或相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。因此，在彎曲之前，要了解產(chǎn)品的通用標(biāo)準(zhǔn)和要求，以便提高生產(chǎn)效率，節(jié)省能耗。 彎曲管材的精度要求 （1)、熱彎彎管的圓度（彎曲部分同一圓截面上最大外徑與最小外徑之差與最大外徑之比）不應(yīng)大于7%；冷彎彎管的圓度不應(yīng)大于8%；對于主蒸汽管道、再熱蒸汽管道及設(shè)計壓力8的管道，彎管圓度不應(yīng)大于5%。彎管兩端直管段端部的圓度應(yīng)符合相應(yīng)鋼管技術(shù)要求。 （2）、平面彎管彎曲角度的允許偏差為177。；不在同一平面上兩個連續(xù)彎曲空間夾角的允許偏差：當(dāng)夾角成90186。時，允許偏差為177。1186。；當(dāng)夾角不等于90186。時，允許偏差為177。 （3）、彎管的彎曲半徑允許偏差為177。50mm。 （4）、同一平面上的彎管(包括兩個連續(xù)彎曲)的平面度應(yīng)符合下表三表三 同一平面上彎管的平面度 mm 結(jié)構(gòu)尺寸L≤500500～10001000～15001500平面度≤3≤4≤6≤10注：結(jié)構(gòu)尺寸L為管材兩端向彎曲部分直線交點的兩條直線的長度。 彎曲角度的檢驗 平面夾角可采用放樣檢查，或通過測量以彎管兩端直管段中心線為兩邊三角形的三邊長為a、b、c，如下圖所示。圖七 彎曲角度計算示意圖 當(dāng)a=b時， =180186。arccos[()/(2ab)] 當(dāng)a≠b時， =2arccos（） 第四章 電動彎管機機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計電動彎管機的機械結(jié)構(gòu)在彎曲管材中起著重要的作用，它是整個彎曲機構(gòu)的核心部件，強度是否足夠，關(guān)系使用者的人身安全及生產(chǎn)效率。電動彎管機的機械結(jié)構(gòu)有很多種，是根據(jù)采取彎管方式而各異。我國的彎管機發(fā)展已有幾十年的歷史，基本上能與國際接軌，而彎管機的機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計日趨成熟，形狀與國外并無大異。本設(shè)計中的彎管機的機械結(jié)構(gòu)參照現(xiàn)有的樣式設(shè)計，只在部分結(jié)構(gòu)不同。 電動彎管機機構(gòu)原理圖 電動彎管機的機構(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產(chǎn)生反作用力，即支點。當(dāng)力不斷地增大到管材塑性變形的極限時，管材開始變形彎曲，隨彎模形成一定的角度。圖八 電動彎管機機構(gòu)原理圖 電動彎管機的機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計 上、下花板的設(shè)計 上、下花板是為了確定合理的間距，形成支點和受力點。在彎曲管材時，限制錕軸和彎模之間具有固定的距離，不發(fā)生相對運動。彎模在液壓活塞桿的帶動下，產(chǎn)生一定的彎矩是管材彎曲成形，因此，強度一定要足夠，保證安全。 根據(jù)資料顯示，上、下花板結(jié)構(gòu)的設(shè)計十分成熟，故參照現(xiàn)有的電動彎管機彎曲機