液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算

1、西華大學(xué)1主講主講 宋春華宋春華第九章第九章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算西華大學(xué)2液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算西華大學(xué)3第八章第八章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算n重點(diǎn)內(nèi)容重點(diǎn)內(nèi)容1 1、負(fù)載分析、負(fù)載分析2 2、液壓系統(tǒng)原理圖擬定、液壓系統(tǒng)原理圖擬定3 3、液壓元件的選擇、液壓元件的選擇西華大學(xué)4第一節(jié)第一節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟負(fù)載分析負(fù)載分析 確定主要參數(shù)確定主要參數(shù)擬定液壓系統(tǒng)原理圖擬定液壓系統(tǒng)原理圖 選擇液壓元件選擇液壓元件液壓系統(tǒng)驗(yàn)算液壓系統(tǒng)驗(yàn)算繪制工作圖、編制技術(shù)文件繪制工作圖、編制技術(shù)文件滿足要求？滿足要求？NY西華大學(xué)51 1、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般

2、步驟、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟負(fù)載分析：一個(gè)工作循環(huán)中的負(fù)載值，包括：負(fù)載分析：一個(gè)工作循環(huán)中的負(fù)載值，包括：（1 1）工作阻力）工作阻力F Ft t（M Mt t）：重力、切削力、擠壓力等）：重力、切削力、擠壓力等（2 2）摩擦阻力）摩擦阻力F Ff f （M Mf f） ： F Ff f=f.F=f.FN N 或或 M Mf f= =GRGR西華大學(xué)6（3 3）慣性力）慣性力F Fm m （M Mm m） ： F Fm m=ma =ma 或或 M Mm mJ.J.（4 4）重力）重力F Fg g：（5 5）密封阻力）密封阻力F Fs s：（6 6）背壓力）背壓力F Fb b （M Mb b）

3、 ：西華大學(xué)7mgmf)/FF(FFmgf)/F(FFmgtf)/FF(FFmmgtf)/F-FF(FF啟動(dòng)加速階段：?jiǎn)?dòng)加速階段：快進(jìn)階段：快進(jìn)階段：工進(jìn)階段：工進(jìn)階段：制動(dòng)減速階段：制動(dòng)減速階段： 根據(jù)負(fù)載阻力（阻力矩），可以繪制液壓執(zhí)行根據(jù)負(fù)載阻力（阻力矩），可以繪制液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)的負(fù)載特性圖。機(jī)構(gòu)一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)的負(fù)載特性圖。西華大學(xué)8確定主要參數(shù)確定主要參數(shù)（1 1）初選系統(tǒng)工作壓力）初選系統(tǒng)工作壓力p:p:（2 2）主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定：）主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定： 對(duì)液壓缸：油缸內(nèi)徑對(duì)液壓缸：油缸內(nèi)徑D D、活塞桿直徑、活塞桿直徑d d D D、d d的計(jì)算值必須圓整到油缸直徑

4、標(biāo)準(zhǔn)系列，的計(jì)算值必須圓整到油缸直徑標(biāo)準(zhǔn)系列，可查可查GB2348GB23488080。（3 3）作執(zhí)行元件工況圖）作執(zhí)行元件工況圖( (速度、位置速度、位置) )西華大學(xué)9擬定液壓系統(tǒng)原理圖擬定液壓系統(tǒng)原理圖（1 1）執(zhí)行元件類型：油缸、馬達(dá)、擺動(dòng)液壓缸等）執(zhí)行元件類型：油缸、馬達(dá)、擺動(dòng)液壓缸等（2 2）系統(tǒng)類型：開(kāi)式系統(tǒng)或閉式系統(tǒng)）系統(tǒng)類型：開(kāi)式系統(tǒng)或閉式系統(tǒng)（3 3）液壓基本回路確定：卸荷回路、鎖緊回路、）液壓基本回路確定：卸荷回路、鎖緊回路、調(diào)速回路等調(diào)速回路等（4 4）繪制液壓系統(tǒng)原理圖）繪制液壓系統(tǒng)原理圖西華大學(xué)10選擇液壓元件選擇液壓元件（1 1）液壓泵的選擇）液壓泵的選擇: :

5、 最大工作壓力最大工作壓力p pP P: : ppp1P 式中：式中： p1p1執(zhí)行元件的最高工作壓力執(zhí)行元件的最高工作壓力 pp執(zhí)行元件進(jìn)油路上的壓力損失執(zhí)行元件進(jìn)油路上的壓力損失 最大工作流量最大工作流量q qP P: : maxPqKq 式中：式中： KK泄漏系數(shù)，一般取泄漏系數(shù)，一般取K K1.11.11.31.3 qqmaxmax各執(zhí)行元件同時(shí)動(dòng)作時(shí)所需流量之和的最大值各執(zhí)行元件同時(shí)動(dòng)作時(shí)所需流量之和的最大值 西華大學(xué)11（2 2）選擇液壓泵的型號(hào)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)）選擇液壓泵的型號(hào)和驅(qū)動(dòng)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率P: P: pPP/.qpP 式中：式中： p pP P液壓泵的最高工作壓

6、力液壓泵的最高工作壓力 q qP P液壓泵的最大輸出流量液壓泵的最大輸出流量 P P液壓泵的總效率液壓泵的總效率 西華大學(xué)12（3 3）控制閥的選擇）控制閥的選擇 原則：根據(jù)系統(tǒng)壓力和工作流量，在液壓元件原則：根據(jù)系統(tǒng)壓力和工作流量，在液壓元件產(chǎn)品目錄中選取。產(chǎn)品目錄中選取。（4 4）液壓輔助元件）液壓輔助元件 包括：過(guò)濾器、蓄能器、管道、接頭、油箱等包括：過(guò)濾器、蓄能器、管道、接頭、油箱等查手冊(cè)。查手冊(cè)。 西華大學(xué)13（5 5）選用液壓油）選用液壓油 普通液壓系統(tǒng)用礦油型液壓油普通液壓系統(tǒng)用礦油型液壓油 室外設(shè)備選用抗磨液壓油或低凝液壓油室外設(shè)備選用抗磨液壓油或低凝液壓油 航空液壓系統(tǒng)選用航

7、空液壓油航空液壓系統(tǒng)選用航空液壓油（6 6）油箱設(shè)計(jì)）油箱設(shè)計(jì) 西華大學(xué)14驗(yàn)算液壓系統(tǒng)驗(yàn)算液壓系統(tǒng) （1 1）回路壓力損失）回路壓力損失 p=pL+pc+pV 計(jì)算系統(tǒng)壓力損失的目的，是為了正確確定系統(tǒng)的調(diào)整壓計(jì)算系統(tǒng)壓力損失的目的，是為了正確確定系統(tǒng)的調(diào)整壓力和分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞。力和分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞。 如果計(jì)算出來(lái)的如果計(jì)算出來(lái)的pp比在初選系統(tǒng)工作壓力時(shí)粗略選定的比在初選系統(tǒng)工作壓力時(shí)粗略選定的壓力損失大得多，應(yīng)該重新調(diào)壓力損失大得多，應(yīng)該重新調(diào)整有關(guān)元件、輔件的規(guī)格，重新確定管道尺寸。整有關(guān)元件、輔件的規(guī)格，重新確定管道尺寸。西華大學(xué)15 （2 2）發(fā)熱溫升）發(fā)熱溫升 系統(tǒng)單位時(shí)間

8、的發(fā)熱量：系統(tǒng)單位時(shí)間的發(fā)熱量：系統(tǒng)單位時(shí)間的散熱量：系統(tǒng)單位時(shí)間的散熱量：i2i1it )P-(P1TACT西華大學(xué)16系統(tǒng)熱平衡時(shí)的溫升：系統(tǒng)熱平衡時(shí)的溫升：t )P-(P1AC1ACACTi2i1iTTT式中：式中：P P1i1i、P P2i2i 分別為液壓泵的輸入功率和系統(tǒng)輸出功率分別為液壓泵的輸入功率和系統(tǒng)輸出功率 t ti i、 分別為第分別為第i i工作階段的持續(xù)時(shí)間和工作循環(huán)周期工作階段的持續(xù)時(shí)間和工作循環(huán)周期 A A油箱散熱面積油箱散熱面積 T T系統(tǒng)溫升系統(tǒng)溫升 C CT T散熱系數(shù)，自然冷卻通風(fēng)差，散熱系數(shù)，自然冷卻通風(fēng)差，C CT T（8 89 9）x10 x103 3

9、 自然冷卻通風(fēng)良好，自然冷卻通風(fēng)良好，C CT T（151517.517.5）x10 x103 3 油箱加專用冷卻器，油箱加專用冷卻器，C CT T（110110170170）x10 x103 3西華大學(xué)17驗(yàn)算溫度：驗(yàn)算溫度：TTTT121式中：式中：T T1 1、T T1 1 分別為油箱溫度和最高允許溫度分別為油箱溫度和最高允許溫度 T T2 2 油箱環(huán)境溫度油箱環(huán)境溫度 T-T-系統(tǒng)溫升系統(tǒng)溫升 西華大學(xué)18繪制工作圖、編制技術(shù)文件繪制工作圖、編制技術(shù)文件 包括液壓系統(tǒng)原理圖、液壓系統(tǒng)裝配圖、非標(biāo)準(zhǔn)元包括液壓系統(tǒng)原理圖、液壓系統(tǒng)裝配圖、非標(biāo)準(zhǔn)元件裝配圖及零件圖、設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書、零部件目錄

10、表、件裝配圖及零件圖、設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書、零部件目錄表、標(biāo)準(zhǔn)件、通用件、外購(gòu)件匯總表等。標(biāo)準(zhǔn)件、通用件、外購(gòu)件匯總表等。西華大學(xué)19第二節(jié)第二節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例例：例：設(shè)計(jì)一臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)的液壓設(shè)計(jì)一臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)。動(dòng)力滑臺(tái)的工作循環(huán)是：快進(jìn)系統(tǒng)。動(dòng)力滑臺(tái)的工作循環(huán)是：快進(jìn) 工進(jìn)工進(jìn) 快退快退 停止。液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)與性能要求如下：停止。液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)與性能要求如下：切削力切削力F Ft t：20000N20000N；移動(dòng)部件總重力；移動(dòng)部件總重力G G10000N10000N；快進(jìn)；快進(jìn)行程行程L L1 1=100mm

11、=100mm；工進(jìn)行程；工進(jìn)行程L L2 250mm50mm；快進(jìn)快退的速度為；快進(jìn)快退的速度為4m4mminmin；工進(jìn)速度為；工進(jìn)速度為0 005m05mminmin；加速、減速時(shí)間；加速、減速時(shí)間t t0 02s2s；靜摩擦系數(shù)；靜摩擦系數(shù)f fs s=0=02 2；動(dòng)摩擦系數(shù)；動(dòng)摩擦系數(shù)f fd d= =o o1 1。該動(dòng)力滑臺(tái)采用水平放置的平導(dǎo)軌，動(dòng)力滑臺(tái)可在任意該動(dòng)力滑臺(tái)采用水平放置的平導(dǎo)軌，動(dòng)力滑臺(tái)可在任意位置停止。位置停止。西華大學(xué)20一、負(fù)載分析一、負(fù)載分析液壓缸負(fù)載的計(jì)算液壓缸負(fù)載的計(jì)算西華大學(xué)21負(fù)載負(fù)載速度圖速度圖西華大學(xué)22二、執(zhí)行元件主要參數(shù)確定二、執(zhí)行元件主要參數(shù)

12、確定 1 1、選定液壓缸工作壓力、選定液壓缸工作壓力 初選初選p p1 1=40=4010105 5PaPa。本機(jī)床為鉆孔組合機(jī)床，為。本機(jī)床為鉆孔組合機(jī)床，為防止鉆通時(shí)發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸回油腔應(yīng)有背壓，防止鉆通時(shí)發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸回油腔應(yīng)有背壓，設(shè)背壓設(shè)背壓p p2 2=8=810105 5PaPa西華大學(xué)232 2、確定液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸、確定液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸 為使快進(jìn)快退速度相等，選用為使快進(jìn)快退速度相等，選用A A1 1=2A=2A2 2差動(dòng)油缸，假定快進(jìn)、快退差動(dòng)油缸，假定快進(jìn)、快退的回油壓力損失為的回油壓力損失為p=8p=810105 5PaPa。 由液壓缸推力由液壓缸推力F

13、=(pF=(p1 1A A1 1-p-p2 2A A2 2)cm cm 得得取標(biāo)準(zhǔn)直徑：取標(biāo)準(zhǔn)直徑：D D90 mm 90 mm 因?yàn)橐驗(yàn)锳 A1 1=2A=2A2 2，所以，所以d=63mmd=63mm西華大學(xué)243 3、計(jì)算液壓缸各工作階段的壓力、流量和功率、計(jì)算液壓缸各工作階段的壓力、流量和功率西華大學(xué)25三、擬定液壓系統(tǒng)圖三、擬定液壓系統(tǒng)圖1 1、供油方式、調(diào)速方式：開(kāi)式、供油方式、調(diào)速方式：開(kāi)式系統(tǒng)、雙泵供油、調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)系統(tǒng)、雙泵供油、調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速流調(diào)速2 2、快速運(yùn)動(dòng)回路和速度換接回、快速運(yùn)動(dòng)回路和速度換接回路：采用差動(dòng)連接和雙泵供油快路：采用差動(dòng)連接和雙泵供油快速回路；速

14、度換接采用行程與壓速回路；速度換接采用行程與壓力聯(lián)合控制形式。力聯(lián)合控制形式。3 3、換向回路：三位五通換向閥、換向回路：三位五通換向閥、擋塊壓力繼電器行程終點(diǎn)控制擋塊壓力繼電器行程終點(diǎn)控制4 4、組成液壓系統(tǒng)、組成液壓系統(tǒng)西華大學(xué)26四、選擇液壓元件四、選擇液壓元件1 1、液壓泵、液壓泵西華大學(xué)272 2、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)差動(dòng)快進(jìn)差動(dòng)快進(jìn)工進(jìn)工進(jìn)快退快退西華大學(xué)283 3、液壓控制閥選擇、液壓控制閥選擇4 4、輔助液壓件（油管、油箱、接頭、過(guò)濾器、冷卻器等）選、輔助液壓件（油管、油箱、接頭、過(guò)濾器、冷卻器等）選擇擇西華大學(xué)295 5、油箱、油箱西華大學(xué)30五、驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能五、驗(yàn)算液

15、壓系統(tǒng)性能1 1、壓力損失及泵壓力調(diào)定值、壓力損失及泵壓力調(diào)定值工進(jìn)工進(jìn)快退快退西華大學(xué)312 2、液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗(yàn)算、液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗(yàn)算西華大學(xué)32n小結(jié)小結(jié) 明確設(shè)計(jì)內(nèi)容、方法、步驟，但步驟不是死的，明確設(shè)計(jì)內(nèi)容、方法、步驟，但步驟不是死的，有時(shí)步驟間可穿插、交叉進(jìn)行。特別是對(duì)于不同有時(shí)步驟間可穿插、交叉進(jìn)行。特別是對(duì)于不同的設(shè)計(jì)對(duì)象的設(shè)計(jì)對(duì)象( (例如機(jī)床液壓系統(tǒng)、工程機(jī)械液壓例如機(jī)床液壓系統(tǒng)、工程機(jī)械液壓系統(tǒng)、冶金設(shè)備液壓系統(tǒng)、飛機(jī)液壓系統(tǒng)等系統(tǒng)、冶金設(shè)備液壓系統(tǒng)、飛機(jī)液壓系統(tǒng)等) )，其具體的設(shè)計(jì)步驟略有差別，而較簡(jiǎn)單的液壓系其具體的設(shè)計(jì)步驟略有差別，而較簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)有些步驟可以合并。統(tǒng)有些步驟可以合并。西華大學(xué)33 學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)資料的查找方法、設(shè)計(jì)手冊(cè)的合理使學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)資料的查找方法、設(shè)計(jì)手冊(cè)的合理使用、產(chǎn)品樣本的正確閱讀。有些數(shù)據(jù)和資料并非通用、產(chǎn)品樣本的正確閱讀。有些數(shù)據(jù)和資料并非通用標(biāo)準(zhǔn)，而是些局部試驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)材料，引用時(shí)應(yīng)注用標(biāo)準(zhǔn)，而是些局部試驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)材料，引用時(shí)應(yīng)注意使用條件和環(huán)境意使用條件和環(huán)境o o西華