《液壓系統(tǒng)設(shè)計計算(精)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《液壓系統(tǒng)設(shè)計計算(精)（34頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,總目錄,退 出,結(jié)束,下一頁,上一頁,第九章 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算,液壓系統(tǒng)設(shè)計是整機(jī)設(shè)計的重要組成部分，是實現(xiàn)整個系統(tǒng)液壓控制部分的關(guān)鍵。設(shè)計主要包括液壓系統(tǒng)工況分析和系統(tǒng)的確定、液壓系統(tǒng)參數(shù)的確定、液壓系統(tǒng)圖的擬定、液壓元件的計算和選取等。,本章目錄,教學(xué)要求,重點難點,教學(xué)要求,掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計步驟與計算方法；,能夠使用液壓手冊及相應(yīng)參數(shù)表選取參數(shù)；,能夠根據(jù)工況要求選取合適的液壓元件；,能夠根據(jù)系統(tǒng)工況要求設(shè)計出簡單的液壓系統(tǒng)，并繪制出合理的液壓回路圖。,重點難點,液壓系統(tǒng)設(shè)計步驟與計算方法；,選取相應(yīng)參數(shù)及合適的液壓元件；,設(shè)計簡單的液壓系統(tǒng)，繪制出合理的液壓回

2、路圖。,本章目錄,第一節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計步驟和方法,第二節(jié)液壓系統(tǒng)設(shè)計計算實例,1.,系統(tǒng)原理圖,2.,元件明細(xì)表,3.,系統(tǒng)計算書,4.,非標(biāo)準(zhǔn)件結(jié)構(gòu)設(shè)計,1,）油缸參數(shù)設(shè)計,2,）閥板設(shè)計,3,）油箱及泵裝置設(shè)計,設(shè)計任務(wù),第一節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計步驟和方法,1,、明確要求，工況分析,2,、選擇方案，確定參數(shù),3,、擬定草圖，選擇元件,4,、系統(tǒng)驗算，元件參數(shù)調(diào)節(jié),5,、結(jié)構(gòu)設(shè)計，編寫技術(shù)文件,設(shè)計步驟,1,、設(shè)計要求：,1,）主機(jī)中對液壓系統(tǒng)要求（動作）,2,）主機(jī)運動對液壓系統(tǒng)性能要求：,調(diào)速、平穩(wěn)性、溫升、效率、自動化程度,3,）主機(jī)各運動間運動關(guān)聯(lián)要求,互鎖、同步、連鎖、順序等要求,4,

3、）主機(jī)工作環(huán)境、溫度、濕度、經(jīng)濟(jì)性和外觀尺寸,明確要求，工況分析,2,、工況分析：執(zhí)行元件負(fù)載分析與運動分析,1,）運動行程工況要求,2,）負(fù)載分析：工作負(fù)載、慣性負(fù)載、摩擦負(fù)載和背壓負(fù)載等,3,）運動（速度）分析：運動速度（快）、工進(jìn)速度、速度差,4,）分析法面：工況圖,1,、選擇方案：,根據(jù)系統(tǒng)對動作的要求及負(fù)載的性質(zhì)（輸出力或轉(zhuǎn)矩），確定執(zhí)行元件種類及工作形式，從而確定執(zhí)行元件的工作狀態(tài)，為參數(shù)確定提供依據(jù)。,選擇方案，確定參數(shù),2,、確定參數(shù)：,系統(tǒng)參數(shù)主要是壓力和流量，這是系統(tǒng)計算、元件選擇、系統(tǒng)驗算的依據(jù)。而無論哪種參數(shù)均以保證執(zhí)行元件輸出工況需要為前提的，因此，參數(shù)確定主要是執(zhí)行

4、元件的參數(shù)確定。,1,）系統(tǒng)的壓力：,P,缸,可用初步選取的方法；可參考同類設(shè)備選取，也可根據(jù)系統(tǒng)最大負(fù)載選取。,2,）缸的直徑：,由結(jié)構(gòu)分析確定缸工作腔和缸的形式。按選取的壓力可以確定缸直徑：,例：無桿腔工作，以傳力為主時,以運動為主時要考慮,D,的選取情況,但,d,、,D,確定后要圓整為整數(shù)。,3,）馬達(dá)排量：,4,）缸（馬達(dá)）流量：,缸：,q,x,A,v,min,q,x,Av,max,馬達(dá)：,q,x,V,n,min,q,x,Vn,max,1,、選擇回路：,根據(jù)動作（速度或壓力）要求及其他各項要求，選擇液壓基本回路。,2,、擬定草圖：,將上述回路合并擬合后形成系統(tǒng)圖，在擬合時注意：減少元件

5、重復(fù)，防止干擾，分析性能，保證效率，發(fā)熱少,擬定系統(tǒng)草圖，選擇基本回路,1,、液壓泵選擇：,泵類型按工況要求及經(jīng)濟(jì)性選擇,動力源計算，選擇元件,2,、閥選擇,按閥實際承載的壓力和實際通過的流量來選擇閥的規(guī)格；按閥的動作要求和性能要求選擇閥的種類。,3,、油箱容量確定,按泵每分鐘流量選擇油箱容量：,一般,V,q,泵,a,a:,低壓系統(tǒng),24,中壓系統(tǒng),57,高壓系統(tǒng),612,4,、油管及管接頭：,油管按內(nèi)徑和壁厚選擇：,v,：吸油,0.51.5m/s,壓油,1.5 5m/s,回油,1.52.5m/s,管型按承壓情況選擇,接頭按管型選擇,1,、壓力損失驗算,驗算后確定泵規(guī)格是否合適，然后確定各壓力

6、閥調(diào)整壓力。,系統(tǒng)驗算,2,、系統(tǒng)發(fā)熱驗算：,按系統(tǒng)散熱計算發(fā)熱是,H,i,=P,i,-P,O,=P,i,(1-,),按油箱面積計算油箱散熱是,H,0,H,0,=KA,0,t(k,為散熱系數(shù)）,驗算：,H,0,H,i,合適,H,0,H,i,重新設(shè)計,例：,設(shè)計一臺臥式單面鉆鏜兩用組合機(jī)床，其工作循環(huán)是,“,快進(jìn),工進(jìn),快退,原位停止,”,；工作時最大軸向力為,30kN,，運動部件重為,19.6kN,；快進(jìn)、快退速度為,6m/min,，工進(jìn)速度為,0.020.12m/min,；最大行程,400mm,，其中工進(jìn)行程,200mm,；啟動換向時間,t=0.2s,；采用平導(dǎo)軌，其摩擦系數(shù),f=0.1,。

7、,第二節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算實例,1,）負(fù)載分析,由工作負(fù)載,F,w,=30kN,，重力負(fù)載,F,G,=0,，按啟動換向時間和運動部件重量（,F,t,=m(v,2,-v,1,),）計算得到慣性負(fù)載,F,a,=1000N,，摩擦阻力,F,f,=1960N,。,取液壓缸機(jī)械效率,m,=0.9,，則液壓缸工作階段的負(fù)載值,見表,。,2,）速度分析,由快進(jìn)、快退速度為,6m/min,，工進(jìn)速度范圍為,20120mm/min,，按上述分析可繪制出負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖（略）。,1,、工況分析,表：液壓缸在各工作階段的負(fù)載值,工作循環(huán) 計算公式 負(fù)載,f,（,N,）,啟動加速,F=(,F,f,+F,a,)/

8、,m,3289,快 進(jìn),F=F,f,/,m,2178,工 進(jìn),F=(F,f,+,F,w,)/,m,35511,快 退,F=F,f,/,m,2178,1,）初選液壓缸的工作壓力,由最大負(fù)載值查表,9-3,，取液壓缸工作壓力為,4MPa,。,2,）計算液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù),為使液壓缸快進(jìn)與快退速度相等，選用單出桿活塞缸差動連接的方式實現(xiàn)快進(jìn)，設(shè)液壓缸兩有效面積為,A,1,和,A,2,，且,A,1,=2 A,2,，即,d=0.707D,。為防止鉆通時發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸回油腔背壓,p,2,取,0.6MPa,，而液壓缸快退時背壓取,0.5MPa,。,由工進(jìn)工況下液壓缸的平衡力平衡方程,p,1,A,1,=p,

9、2,A,2,+F,，可得：,2,、確定參數(shù),A,1,=F/,（,p,1,0.5p,2,）,=35511/,（,410,6,0.50.610,6,）,96,（,cm,2,）,液壓缸內(nèi)徑,D,就為：,D=11.06,（,cm,）,對,D,圓整，取,D=110mm,。由,d=0.707D,，經(jīng)圓整得,d=80mm,。計算出液壓缸的有效工作面積,A,1,=95cm,2,，,A,2,=44.77 cm,2,。,工進(jìn)時采用調(diào)速閥調(diào)速，其最小穩(wěn)定流量,q,min,=0.05L/min,，設(shè)計要求最低工進(jìn)速度,v,min,=20mm/min,，經(jīng)驗算可知滿足式（,9-1,）要求。,3,）計算液壓缸在工作循環(huán)各

10、階段的壓力、流量和功率值,差動時液壓缸有桿腔壓力大于無桿腔壓力，取兩腔間回路及閥上的壓力損失為,0.5MPa,，則,p,2,=p,1,+0.5,（,MPa,）。計算結(jié)果,見表,。,由表,9-5,即可畫出液壓缸的工況圖（略）。,1,）選擇基本回路,（,1,）調(diào)速回路：因為液壓系統(tǒng)功率較小，且只有正值負(fù)載，所以選用進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路。為有較好的低速平穩(wěn)性和速度負(fù)載特性，可選用調(diào)速閥調(diào)速，并在液壓缸回路上設(shè)置背壓。,（,2,）泵供油回路：由于系統(tǒng)最大流量與最小流量比為,156,，且在整個工作循環(huán)過程中的絕大部分時間里泵在高壓小流量狀態(tài)下工作，為此應(yīng)采用雙聯(lián)泵（或限壓式變量泵），以節(jié)省能源提高效率。,（

11、,3,）速度換接回路和快速回路：由于快進(jìn)速度與工進(jìn)速度相差很大，為了換接平穩(wěn)，選用行程閥控制的換接回路?？焖龠\動通過差動回路來實現(xiàn)。,（,4,）換向回路：為了換向平穩(wěn)，選用電液換向閥。為便于實現(xiàn)液壓缸中位停止和差動連接，采用三位五通閥。,（,5,）壓力控制回路：系統(tǒng)在工作狀態(tài)時高壓小流量泵的工作壓力由溢流閥調(diào)整，同時用外控順序閥實現(xiàn)低壓大流量泵卸荷。,3,、擬定液壓系統(tǒng)圖,2,）回路合成,對選定的基本回路在合成時，有必要進(jìn)行整理、修改和歸并。具體方法為：,（,1,）防止工作進(jìn)給時液壓缸進(jìn)油路、回油路相通，需接入單向閥,7,。,（,2,）要實現(xiàn)差動快進(jìn)，必須在回油路上設(shè)置液控順序閥,9,，以阻止

12、油液流回油箱。此閥通過位置調(diào)整后與低壓大流量泵的卸荷閥合二為一。,（,3,）為防止機(jī)床停止工作時系統(tǒng)中的油液回油箱，應(yīng)增設(shè)單向閥。,（,4,）設(shè)置壓力表開關(guān)及壓力表。,合并后完整的液壓系統(tǒng),如圖,所示。,1,）液壓泵及驅(qū)動電機(jī)功率的確定,（,1,）液壓泵的工作壓力,已知液壓缸最大工作壓力為,4.02MPa,，取進(jìn)油路上壓力損失為,1MPa,，則小流量泵最高工作壓力為,5.02MPa,，選擇泵的額定壓力應(yīng)為,p,n,=5.02+5.0225%=6.27,（,MPa,）。大流量泵在液壓缸快退時工作壓力較高，取液壓缸快退時進(jìn)油路上壓力損失為,0.4MPa,，則大流量泵的最高工作壓力為,1.79+0.

13、4=2.19,（,MPa,），卸荷閥的調(diào)整壓力應(yīng)高于此值。,4,、液壓元件的選擇,工作循環(huán) 計算公式 負(fù)載 回油背壓 進(jìn)油壓力 輸入流量 輸入功率,F,（,KN,）,p,2,（,MPa,）,p,1,（,MPa,）,Q,1,(10,-3,m,3,/s)P,（,kW,）,快 啟動加速,p,1,=F+A,2,(,p,2,p,1,)3289 1.10,A,1,A,2,q,1,=(A,1,A,2,),v,1,p,2,=,p,1,+0.5,進(jìn) 恒 速,P,=,p,1,q,1,2178 0.88 0.50 0.44,p,1,=F+A,2,p,2,0.0031 0.012,工 進(jìn),A,1,q,1,=A,1,v

14、,1,35511 0.6 4.02,P=,p,1,q,1,0.019,0.076,快 啟動加速,p,1,=F+A,1,p,2,3289 1.79,A,2,q,1,=A,2,v,1,0.5,退 恒 速,P=,p,1,q,1,2178 1.55 0.448 0.69,表：液壓缸工作循環(huán)各階段壓力、流量和功率值,（,2,）液壓泵流量,取系統(tǒng)的泄漏系數(shù),K=1.2,，則泵的最小供油量為：,qp,=Kq,1max,=1.20.510,-3,=0.610,-3,（,m,3,/s,）,=36L/min,由于工進(jìn)時所需要的最大流量是,1.910,-5,m,3,/s,，溢流閥最小穩(wěn)定流量為,0.0510,-3,

15、m,3,/s,，小流量泵最小流量為：,q,p1,=K,q1,+0.0510,-3,=7.2510,-5,（,m,3,/s,）,=4.4,（,L/min,）,（,3,）確定液壓泵規(guī)格,對照產(chǎn)品樣本可選用,YB140/6.3,雙聯(lián)葉片泵，額定轉(zhuǎn)速,960r/min,，容積效率,v,為,0.9,，大小泵的額定流量分別為,34.56,和,5.43L/min,，滿足以上要求。,（,4,）確定液壓泵驅(qū)動功率,液壓泵在快退階段功率最大，取液壓缸進(jìn)油路上壓力損失為,0.5MPa,，則液壓泵輸出壓力為,2.05MPa,。液壓泵的總效率,p,=0.8,，液壓泵流量,40L/min,，則液壓泵驅(qū)動調(diào)集所需的功率為：

16、,P=,p,p,q,p,/,p,=2.0510,6,4010,-3,=1708,（,W,）,據(jù)此選用,Y112M6B5,立式電動機(jī)，其額定功率為,2.2KW,，轉(zhuǎn)速為,940r/min,，液壓泵輸出流量為,33.84,、,5.33L/min,，仍能滿足系統(tǒng)要求。,2,）元件、輔件選擇,根據(jù)實際工作壓力以及流量大小即可選擇液壓元、輔件（略）。油箱容積取液壓泵流量的,6,倍，管道由元件連接尺寸確定。,系統(tǒng)在工作中絕大部分時間是處在工作階段，所以可按工作狀態(tài)來計算溫升。,小流量泵工作狀態(tài)壓力為,5.02MPa,，流量為,5.33L/min,，經(jīng)計算其輸入功率為,557W,。,大流量泵經(jīng)外控順序閥卸荷，其工作壓力等于閥上的局部壓力損失數(shù)值,p,v,。閥額定流量為,63L/min,，額定壓力損失為,0.3MPa,，大流量泵流量為,33.84L/min,，則：,p,v,=0.310,6,=0.110,6,（,Pa,）故，大流量泵的輸入功率經(jīng)計算為,70.5W,。,5,、系統(tǒng)油液溫升驗算,液壓缸的最小有效功率為,P,o,=FV=,（,30000+1960,）,0.02/60=10.7,（,W,）,系