1 任务分析
1.1技术要求
设计制造一台立式板料折弯机，该机压头的上下运动用液压传动，其工作循环为：快速下降、慢速加压（折弯）、快速退回。给定条件为： 折弯力 1?106N 滑块重量 1.5?104N 快速空载下降 行程 180mm 速度（v1） 23mm/s 工作下压（折弯） 行程 20mm
速度（v2） 12mm/s
快速回程 行程 200mm
速度（v3） 53mm/s
1.2任务分析
根据滑块重量为1.5?104，为了防止滑块受重力下滑，可用液压方式平衡滑块重量，滑块导轨的摩擦力可以忽略不计。设计液压缸的启动、制动时间为
?t?0.2s。折弯机滑块上下为直线往复运动，且行程较小（180mm）,故可选单
杆液压缸作执行器,且液压缸的机械效率?cm?0.91。因为板料折弯机的工作循环为快速下降、慢速加压（折弯）、快速回程三个阶段。各个阶段的转换由一个三位四通的电液换向阀控制。当电液换向阀工作在左位时实现快速回程。中位时实现液压泵的卸荷，工作在右位时实现液压泵的快速和工进。其工进速度由一个调速阀来控制。快进和工进之间的转换由行程开关控制。折弯机快速下降时，要求其速度较快，减少空行程时间，液压泵采用全压式供油。其活塞运动行程由一个行程阀来控制。当活塞以恒定的速度移动到一定位置时，行程阀接受到信号，并产生动作，实现由快进到工进的转换。当活塞移动到终止阶段时，压力继电器接受到信号，使电液换向阀换向。由于折弯机压力比较大，所以此时进油腔的压力比较大，所以在由工进到快速回程阶段须要一个预先卸压回路，以防在高压冲击液压元件，并可使油路卸荷平稳。所以在快速回程的油路上可设计一个预先卸压回路，回路的卸荷快慢用一个节流阀来调节，此时换向阀处于中位。当卸压到一
定压力大小时，换向阀再换到左位，实现平稳卸荷。为了对油路压力进行监控，在液压泵出口安装一个压力表和溢流阀，同时也对系统起过载保护作用。因为滑块受自身重力作用，滑块要产生下滑运动。所以油路要设计一个液控单向阀，以构成一个平衡回路，产生一定大小的背压力，同时也使工进过程平稳。在液压力泵的出油口设计一个单向阀，可防止油压对液压泵的冲击，对泵起到保护作用。
2方案的确定
2.1运动情况分析
由折弯机的工作情况来看，其外负载和工作速度随着时间是不断变化的。所以设计液压回路时必须满足随负载和执行元件的速度不断变化的要求。因此可以选用变压式节流调速回路和容积式调速回路两种方式。
2.1.1变压式节流调速回路
节流调速的工作原理，是通过改变回路中流量控制元件通流面积的大小来控制流入执行元件或自执行元件流出的流量来调节其速度。变压式节流调速的工作压力随负载而变，节流阀调节排回油箱的流量，从而对流入液压缸的的流量进行控制。其缺点：液压泵的损失对液压缸的工作速度有很大的影响。其机械特性较软，当负载增大到某值时候，活塞会停止运动，
低速时泵承载能力很差，变载下的运动平稳性都比较差，可使用比例阀、伺服阀等来调节其性能，但装置复杂、价格较贵。优点：在主油箱内，节流损失和发热量都比较小，且效率较高。宜在速度高、负载较大，负载变化不大、对平稳性要求不高的场合。
2.1.2容积调速回路
容积调速回路的工作原理是通过改变回路中变量泵或马达的排量来改变执 件的运动速度。优点：在此回路中，液压泵输出的油液直接进入执行元件中，没有溢流损失和节流损失，而且工作压力随负载的变化而变化，因此效率高、发热量小。当加大液压缸的有效工作面积，减小泵的泄露，都可以提高回路的速度刚性。
综合以上两种方案的优缺点比较，泵缸开式容积调速回路和变压式节流调回路相比较，其速度刚性和承载能力都比较好，调速范围也比较宽工作效率更高，发热却是最小的。考虑到最大折弯力为1?106N，故选泵缸开式容积调速回路。
3 负载与运动分析
要求设计的板料折弯机实现的工作循环是：快速下降弯)
慢速下压(折
快速退回。主要性能参数与性能要求如下：折弯力F=1?106N；板料折弯
机的滑块重量G=1.5?104N；快速空载下降速度v1?23mm/s=0.023m/s，工作下压速度v2?12mm/s?0.012mm/s，快速回程速度v3?53mm/s?0.053m/，板料折弯机快速空载下降行程L1?175mm=0.175m，板料折弯机工作下压行程
L2?20mm?0.02m，板料折弯机快速回程：H=200mm=0.2m；启动制动时间?t?0.2s，液压系统执行元件选为液压缸。液压缸采用V型密封圈，其机械效率
?v?cm?0.91。由式 Fm?m
?t式中 m—工作部件总质量 ?v—快进或快退速度
?t—运动的加速、减速时间
?vG?v2.3?1040.2求得惯性负载 Fm下?m?????176N
?tg?t9.80.2再求得阻力负载 静摩擦阻力 Fsf?0.2?1.5?104?3000N
动摩擦阻力 Ffd?0.1?1.5?104?1500N
表一 液压缸在各工作阶段的负载值 (单位:N)
工况
负载组成
负载值F
推力F/?cm
起动 加速 快进 工进 快退
F?Fsf
3000 1676 1500 1001500 1500
3297 1842 1648 1100549 1648
F?Ffd?Fm F?Ffd
F?Ffd?F F?Ffd
注:液压缸的机械效率取?cm?0.91
4 负载图和速度图的绘制
负载图按上面数据绘制，如下图a)所示。速度图按己知数值
v1?23mm/s,v2?12mm/s,v3?53mm/s,L1?180mm,L2?20mm,快速回程L3?205mm
图一 板料折弯机液压缸的负载图和速度图
a)负载图 b)速度图
5 液压缸主要参数的确定
由表11-2和表11-3可知，板料折弯机液压系统在最大负载约为110KN时工作压力P1?30Mpa。将液压缸的无杆腔作为主工作腔，考虑到缸下行时，滑块自重采用液压方式平衡，则可计算出液压缸无杆腔的有效面积，取液压缸的机械效率ηcm=0.91。
