【正文】 、吊車、叉車、液壓千斤頂?shù)? 冶金工業(yè)━━電爐控制系統(tǒng)、軋鋼機(jī) 控制系統(tǒng)等 礦山機(jī)械━━開(kāi)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 陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工學(xué)院畢業(yè)論文 3 液壓 3081 班 柯超 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。 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(guó)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。將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成流體壓力能的裝置，如液壓泵。對(duì)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(hào)轉(zhuǎn)換、邏輯運(yùn)算和放大等功能的信號(hào)控制元件，如溢流閥、流量控制閥和換向閥。用它進(jìn)行能量和信號(hào)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。 （ 3）、液壓裝置工作比較平穩(wěn)。 （ 5）、液壓元件屬機(jī)械工業(yè)基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化程度較高，有利于縮短機(jī)器的設(shè)計(jì)、制造周期和降低制造成本。 液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)： （ 1）、在傳動(dòng)過(guò)程中，能量需要經(jīng)過(guò)兩次轉(zhuǎn)換，傳動(dòng)效率偏低。 （ 5）、系統(tǒng)工作過(guò)程中發(fā)生故障不易診斷。 七、液壓系統(tǒng)的圖形符號(hào) 如下圖所示，采用了液壓系統(tǒng)用的液壓圖形符號(hào)繪制成的工 作原理圖。 陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工學(xué)院畢業(yè)論文 6 液壓 3081 班 柯超 本次設(shè)計(jì)的 YY─KC3081 型電動(dòng)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(duì)管材彎曲的方式是推彎。 二、 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 380V 適用溫度： — 20~50176。 此圖表現(xiàn)了從加載開(kāi)始到破壞為止，應(yīng)力 ? 與應(yīng)變量 ? 的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 圖三 管材力學(xué)性能分析圖 二、管材彎曲過(guò)程的分析 陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工學(xué)院畢業(yè)論文 8 液壓 3081 班 柯超 當(dāng)胚料受外力矩 M 彎曲時(shí)，管材開(kāi)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。在彈性彎曲階段的彎曲力相對(duì)較?。辉谧杂蓮澢A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。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(shí)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(tái)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（ ~3）D，取最大值 r=3D。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。一般的，采用 剛性芯棒，不潤(rùn)滑時(shí)，取 ? =5~8；若用剛性的鉸鏈?zhǔn)叫景魰r(shí)，取? =3。在中性層外側(cè)因 受切向拉應(yīng)力使其厚度變??；在中性層內(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。 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。 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。 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。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(wèn)題，如斷面形狀的畸變、失穩(wěn)等。 六、 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(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。 （ 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。 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(duì)于主蒸汽管道、再熱蒸汽管道及設(shè)計(jì)壓力 8MPa 的管道，彎管圓度不應(yīng)大于 5%。時(shí)，允許偏差為177。 。 彎曲角度的檢驗(yàn) 平面夾角 ? 可采用放樣檢查，或通過(guò)測(cè)量以彎管兩端直管段中心線為兩邊三角形的三邊長(zhǎng)為 a、 b、 c，如下圖所示。我國(guó)的彎管機(jī)發(fā)展已有幾十年的歷史，基本上能與國(guó)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(guó)外并無(wú)大異。當(dāng)力不斷地增大到管材塑性變形的極限時(shí)，管材開(kāi)始變形彎曲，隨彎模形成一定的角度。 根據(jù)資料顯示，上、下花板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)十分成熟，故參照現(xiàn)有的電動(dòng)彎管機(jī)彎曲機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)樣式，其樣式如下： 圖九 上花板樣式圖（三維造型圖） 圖十 下花板樣式圖（三維造型圖） 上、下花板的材料為 35鋼，厚度為 8 mm。 錕軸的設(shè)計(jì) 錕 軸在彎曲管材主要其阻擋作用，因此要有足夠的強(qiáng)度，保證在彎管中不知力過(guò)大而使其斷裂或彎曲變形。 三、 彎曲模具的設(shè)計(jì) 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。具體計(jì)算公式如下： ? ?m mD ??? 1 2121 ? CCtdEm b ??????? 11 ?? ? ?248 td tC ?? ? ? 式中 1D― 彎曲模具模塊半徑， mm ? ― 彎曲管材的中性層曲率半徑， mm b? ― 管材材料的抗拉強(qiáng)度， MPa t ― 管材的壁厚， mm ?d ― 管材的外徑， mm E ― 管材材料的彈性模量， MPa （參考下表） 幾種常見(jiàn)材料的彈性模量 E 單位： GPa 陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工學(xué)院畢業(yè)論文 19 液壓 3081班 柯超 材料名稱 低碳鋼 合金鋼 灰鐵鋼 鋼及其合金 鋁合金 E 196~216 186~216 ~157 ~128 70 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(lái)減小回彈量。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。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 mmv 533 ? 。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(duì)管材進(jìn)行彎曲作業(yè)。 （ 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(wú)桿腔作為工 作腔。 因而有液壓缸無(wú)桿腔的有效工作面積 1A ： 1A = 24D? = 2144?? = 2cm 液壓缸有桿腔的有效工作面積 2A ： 2A =4? )( 22 dD ? =4? )1014( 22? = 2cm 由以上計(jì)算知液壓缸無(wú)桿腔的有效面積為 2cm ，有桿腔的有效面積為 2cm ，確定了液壓系統(tǒng)的基本參數(shù)，以后計(jì)算均根據(jù)此參數(shù)計(jì)算，因此這是關(guān)鍵。所以有液壓缸無(wú)桿腔的有效面積 1A ： ?? PFAcm?m ax1 1A = ?? ? 2m =140 2mm 故液壓缸的內(nèi)徑 D 為： 陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工學(xué)院畢業(yè)論文 23 液壓 3081班 柯超 D = ?14A ≈ =134mm 參考《新編實(shí)用液壓技術(shù)手冊(cè)》，按 GB/T2348― 1993（ mm ），取標(biāo)準(zhǔn)值D =140mm 。 摩擦系數(shù)的選?。红o摩擦系數(shù) 1? =，動(dòng)摩擦系數(shù) 2? =。整個(gè)液壓系統(tǒng)的初選壓力為 23MPa 。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(duì)可靠性，通常這兩種出發(fā)點(diǎn)穿插于設(shè)計(jì)中。本設(shè)計(jì)中，配備的彎模半徑有： 2 4 4 60、 7 8 108，單位為 mm 彎模上圓弧槽半徑 ?r 的確定因素有很多，經(jīng)查書(shū)可知經(jīng)驗(yàn)公 式為： 2/?? ? kdr （ k 取 1） 注：倒圓角半徑一般可取 1~2mm 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 ?Ra m? 為佳。對(duì) 于回彈量來(lái)說(shuō)，若回彈過(guò)大會(huì)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(wèn)題。 錕軸的圖形如圖所示： 圖十一 支撐輪三維造型陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工學(xué)院畢業(yè)論文 18 液壓 3081班 柯超 圖 銷的選擇 采用 45鋼，直徑為 ? 32mm，長(zhǎng)為 200mm，材料的許用應(yīng)力 ??? =150MPa 。當(dāng)打孔后，消弱了花板的強(qiáng)度，故對(duì)其兩邊孔壁進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。在彎曲管材時(shí)，限制錕軸和彎模之間具有固定的距離，不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 一、 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。arccos[( 222 cba ?? )/(2ab)] 當(dāng) a≠ b 時(shí)， ? =2arccos（ ） 陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工學(xué)院畢業(yè)論文 15 液壓 3081班 柯超 第四章 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。 50mm。；當(dāng)夾角不等于 90186。 （ 2）、平面彎管彎曲角 度的允許偏差為177。 八、管材彎曲精度的要求及角度的檢驗(yàn) 在管材彎曲成形以后，我們需要對(duì)其 進(jìn)行精度檢驗(yàn)，看是否達(dá)到所需的要求或相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。 ： （ 1）、材料的力學(xué)性能； （ 2）、相對(duì)彎曲半徑 tr/ ； （ 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。 陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工學(xué)院畢業(yè)論文 13 液壓 3081班 柯超 。 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(zhǎng)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。 在本設(shè)計(jì)中，為防止管材在彎曲的過(guò)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。 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(wú)模彎曲方法。若其過(guò)度的變化，影響管材在結(jié)構(gòu)中的陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工學(xué)院畢業(yè)論文 12