液压系统设计(计算)

第8章液压系统设计 一 液压系统设计步骤和内容 1 液压系统的工况分析 确定该机器中哪些运动需要液压传动来完成确定各运动的工作顺序和各执行元件的工作循环确定液压系统的主要工作性能 例如 执行元件的运动速度 调速范围 最大行程以及对运动平稳性的要求等确定各执行元件所承受的负载及其变化范围 一 液压系统设计步骤和内容 2 拟定液压系统原理图 采用何种形式的执行机构 确定调速方案和速度换接方法 如何完成执行机构的自动循环和顺序动作 系统的调压 卸荷及执行元件的换向和安全互锁等要求 压力测量点的合理选择 一 液压系统设计步骤和内容 3 液压系统的计算和选择液压元件 计算液压缸的主要尺寸以及所需的压力和流量计算液压泵的工作压力 流量和传动功率选择液压泵和电机的类型和规格选择阀类元件和辅助元件的规格 一 液压系统设计步骤和内容 4 对液压系统进行验算 计算压力损失 发热温升等 5 编制正式工作图和编制技术文件 正式工作图包括 液压系统原理图 自行设计的全套设计图 指液压缸 油箱等非标准件 泵 阀及管路安装总图 技术文件包括 基本件 标准件 通用件及外购件汇总表 液压元件安装和测试要求 设计说明书等 液压油路板连接 集成块连接 叠加阀连接 一 液压系统设计步骤和内容 4 对液压系统进行验算 计算压力损失 发热温升等 5 编制正式工作图和编制技术文件 正式工作图包括 液压系统原理图 自行设计的全套设计图 指液压缸 油箱等非标准件 泵 阀及管路安装总图 技术文件包括 基本件 标准件 通用件及外购件汇总表 液压元件安装和测试要求 设计说明书等 二 液压系统设计实例 例题1 设计一台卧式单面多轴组合机床动力滑台液压系统 要求液压系统完成的工作循环是 快进 工进 快退 停止 运动部件的重力 10000N 快进快退速度 4m min 工进速度 0 05m min 快进行程 100mm 工进行程 50mm 最大切削力 20000N 采用平面导轨 加速减速时间0 2S 动摩擦系数0 2 静摩擦系数0 1 1 工况分析 速度循环图 二 液压系统设计实例 例题1 设计一台卧式单面多轴组合机床动力滑台液压系统 要求液压系统完成的工作循环是 快进 工进 快退 停止 运动部件的重力 10000N 快进快退速度 4m min 工进速度 0 05m min 快进行程 100mm 工进行程 50mm 最大切削力 20000N 采用平面导轨 加速减速时间0 2S 动摩擦系数0 2 静摩擦系数0 1 1 工况分析 1 工况分析 负载计算 F Fw Ff FaFw 工作载荷 Ff 摩擦阻力 Fa 惯性力 Fw 20000N Ff 0 2x10000 2000N静摩擦Ff 0 1x10000 1000N动摩擦Fa G gx v t 10000 9 8x4 0 2x60 342N 二 液压系统设计实例 例题1 设计一台卧式单面多轴组合机床动力滑台液压系统 要求液压系统完成的工作循环是 快进 工进 快退 停止 运动部件的重力 10000N 快进快退速度 4m min 工进速度 0 05m min 快进行程 100mm 工进行程 50mm 最大切削力 20000N 采用平面导轨 加速减速时间0 2S 动摩擦系数0 2 静摩擦系数0 1 1 工况分析 1 工况分析 负载计算 二 液压系统设计实例 例题1 设计一台卧式单面多轴组合机床动力滑台液压系统 要求液压系统完成的工作循环是 快进 工进 快退 停止 运动部件的重力 10000N 快进快退速度 4m min 工进速度 0 05m min 快进行程 100mm 工进行程 50mm 最大切削力 20000N 采用平面导轨 加速减速时间0 2S 动摩擦系数0 2 静摩擦系数0 1 2液压系统方案设计 确定供油方式 执行元件的选择 调速方式的选择 速度换接方式的选择 换向回路的选择 组成液压系统原理图 二 液压系统设计实例 例题1 设计一台卧式单面多轴组合机床动力滑台液压系统 要求液压系统完成的工作循环是 快进 工进 快退 停止 运动部件的重力 10000N 快进快退速度 4m min 工进速度 0 05m min 快进行程 100mm 工进行程 50mm 最大切削力 20000N 采用平面导轨 加速减速时间0 2S 动摩擦系数0 2 静摩擦系数0 1 3 液压系统的计算和液压元件的选择 液压缸主要尺寸的确定 工作压力p 由负载大小和机器类型确定 查书表8 1 初选p 4MPa 计算液压缸内径D和活塞杆直径d 按表8 2取背压0 8MPa m 0 95 按快进 快退速度相等 取d D 0 7A1p1 A2p2 F 计算并圆整D 90mm d 63mm 校核最小速度 二 液压系统设计实例 例题1 设计一台卧式单面多轴组合机床动力滑台液压系统 要求液压系统完成的工作循环是 快进 工进 快退 停止 运动部件的重力 10000N 快进快退速度 4m min 工进速度 0 05m min 快进行程 100mm 工进行程 50mm 最大切削力 20000N 采用平面导轨 加速减速时间0 2S 动摩擦系数0 2 静摩擦系数0 1 3 液压系统的计算和液压元件的选择 液压缸在各工作阶段流量的确定 注意 1 差动快速运动 有杆腔压力增大0 5MPa 2 快退回油腔无背压 但管路有损失 取背压为0 5MPa 二 液压系统设计实例 例题1 设计一台卧式单面多轴组合机床动力滑台液压系统 要求液压系统完成的工作循环是 快进 工进 快退 停止 运动部件的重力 10000N 快进快退速度 4m min 工进速度 0 05m min 快进行程 100mm 工进行程 50mm 最大切削力 20000N 采用平面导轨 加速减速时间0 2S 动摩擦系数0 2 静摩擦系数0 1 3 液压系统的计算和液压元件的选择 确定液压泵的流量 压力和选择泵的规格 泵的工作压力 Pp p1 p 0 5MPa 4 8MPa小泵流量 q1 1 1x0 32 2 5 2 85L min大泵流量 q2 1 1x12 9 q1 11 35L min 选择产品样本 选用YB 4 12型双联叶片泵 额定压力6 3MPa 额定转速960r min小泵 qe 4L min 大泵qe 12L min 二 液压系统设计实例 例题1 设计一台卧式单面多轴组合机床动力滑台液压系统 要求液压系统完成的工作循环是 快进 工进 快退 停止 运动部件的重力 10000N 快进快退速度 4m min 工进速度 0 05m min 快进行程 100mm 工进行程 50mm 最大切削力 20000N 采用平面导轨 加速减速时间0 2S 动摩擦系数0 2 静摩擦系数0 1 3 液压系统的计算和液压元件的选择 电机的选择分阶段计算电机所需的功率 取效率为0 5经计算快退时的功率最大 查产品样本 选Y90L异步电动机 该电机功率为1 1KW 额定转速910r min 液压元件选择由流量和压力进行选择 查产品样本 二 液压系统设计实例 例题1 设计一台卧式单面多轴组合机床动力滑台液压系统 要求液压系统完成的工作循环是 快进 工进 快退 停止 运动部件的重力 10000N 快进快退速度 4m min 工进速度 0 05m min 快进行程 100mm 工进行程 50mm 最大切削力 20000N 采用平面导轨 加速减速时间0 2S 动摩擦系数0 2 静摩擦系数0 1 4液压系统验算 压力损失验算 发热温升验算 二 液压系统设计实例 例题2 现设计一台铣削专用机床 要求液压系统完成的工作循环是 工件夹紧 工作台快进 工作台工进 工作台快退 工件松开 运动部件的重力 25000N 快进快退速度 5m min 工进速度 100 120mm min 最大行程 400mm 其中工进行程 180mm 最大切削力 18000N 采用平面导轨 夹紧缸行程 20mm 夹紧力 30000N 夹紧时间为1S 1 工况分析 速度循环图 二 液压系统设计实例 例题2 现设计一台铣削专用机床 要求液压系统完成的工作循环是 工件夹紧 工作台快进 工作台工进 工作台快退 工件松开 运动部件的重力 25000N 快进快退速度 5m min 工进速度 100 120mm min 最大行程 400mm 其中工进行程 180mm 最大切削力 18000N 采用平面导轨 夹紧缸行程 20mm 夹紧力 30000N 夹紧时间为1S 1 工况分析 负载计算 F Fw Ff FaFw 工作载荷 Ff 摩擦阻力 Fa 惯性力 Fw 18000N Ff 0 2x25000 5000N静摩擦Ff 0 1x25000 2500N动摩擦Fa G gx v t 25000 9 8x5 0 05x60 4230N 二 液压系统设计实例 1 工况分析 负载计算 例题2 现设计一台铣削专用机床 要求液压系统完成的工作循环是 工件夹紧 工作台快进 工作台工进 工作台快退 工件松开 运动部件的重力 25000N 快进快退速度 5m min 工进速度 100 120mm min 最大行程 400mm 其中工进行程 180mm 最大切削力 18000N 采用平面导轨 夹紧缸行程 20mm 夹紧力 30000N 夹紧时间为1S 二 液压系统设计实例 2 拟定液压系统原理 确定供油方式 调速方式的选择 速度换接方式的选择 夹紧回路的选择 例题2 现设计一台铣削专用机床 要求液压系统完成的工作循环是 工件夹紧 工作台快进 工作台工进 工作台快退 工件松开 运动部件的重力 25000N 快进快退速度 5m min 工进速度 100 120mm min 最大行程 400mm 其中工进行程 180mm 最大切削力 18000N 采用平面导轨 夹紧缸行程 20mm 夹紧力 30000N 夹紧时间为1S 二 液压系统设计实例 3 液压系统的计算和液压元件的选择 液压缸主要尺寸的确定 工作压力p 由负载大小和机器类型确定 查书表8 1 初选p 3MPa 计算液压缸内径D和活塞杆直径d 按表8 2取背压0 5MPa m 0 95 按快进 快退速度相等 取d D 0 7A1p1 A2p2 F 计算并圆整D 100mm d 70mm 同样 夹紧缸取P 2 5MPa 背压为0 计算并圆整得 D 100mm d 70mm 例题2 现设计一台铣削专用机床 要求液压系统完成的工作循环是 工件夹紧 工作台快进 工作台工进 工作台快退 工件松开 运动部件的重力 25000N 快进快退速度 5m min 工进速度 100 120mm min 最大行程 400mm 其中工进行程 180mm 最大切削力 18000N 采用平面导轨 夹紧缸行程 20mm 夹紧力 30000N 夹紧时间为1S 二 液压系统设计实例 3 液压系统的计算和液压元件的选择 液压缸在各工作阶段流量的确定 Q工进 4D2xv工进 9 42L minQ快进 19 2L minQ快退 20L minQ夹紧 9 42l min 例题2 现设计一台铣削专用机床 要求液压系统完成的工作循环是 工件夹紧 工作台快进 工作台工进 工作台快退 工件松开 运动部件的重力 25000N 快进快退速度 5m min 工进速度 100 120mm min 最大行程 400mm 其中工进行程 180mm 最大切削力 18000N 采用平面导轨 夹紧缸行程 20mm 夹紧力 30000N 夹紧时间为1S 二 液压系统设计实例 3 液压系统的计算和液压元件的选择 确定液压泵的流量 压力和选择泵的规格 泵的工作压力 Pp p1 p 3 0 5 3 5MPa为保证一定的压力储备 pe 1 25Pp 4 4MPa 泵的流量 qp K q max 1 3x20L min 24L min 选择液压泵的规格 查有关手册 选用ybx 16限压式变量叶片泵 基本参数为 额定压力 6 3MPa 电动机转速 1450r min 转排量 16ml r 容积效率 0 85 总效率 0 7 例题2 现设计一台铣削专用机床 要求液压系统完成的工作循环是 工件夹紧 工作台快进 工作台工进 工作台快退 工件松开 运动部件的重力 25000N 快进快退速度 5m min 工进速度 100 120mm min 最大行程 400mm 其中工进行程 180mm 最大切削力 18000N 采用平面导轨 夹紧缸行程 20mm 夹紧力 30000N 夹紧时间为1S 二 液压系统设计实例 3 液压系统的计算和液压元件的选择 确定液压泵的流量 压力和选择泵的规格 与液压泵匹配的电机的选择 计算最大功率 作为选择电机的依据 快进 P 0 45KW 工进 P 0 79KW 查阅电机产品样本 选y90s 4型电动机 额定功率1 1KW 额定转速1400r min 例题2 现设计一台铣削专用机床 要求液压系统完成的工作循环是 工件夹紧 工作台快进 工作台工进 工作台快退 工件松开 运动部件的重力 25000N 快进快退速度 5m min 工进速度 100 120mm min 最大行程 400mm 其中工进行程 180mm 最大切削力 18000N 采用平面导轨 夹紧缸行程 20mm 夹紧力 30000N 夹紧时间为1S 二 液压系统设计实例 3 液压系统的计算和液压元件的选择 确定液压泵的流量 压力和选择泵的规格 做出实际流量压力特性曲线 例题2 现设计一台铣削专用机床 要求液压系统完成的工作循环是 工件夹紧 工作台快进 工作台工进 工作台快退 工件松开 运动部件的重力 25000N 快进快退速度 5m min 工进速度 100 120mm min 最大行程 400mm 其中工进行程 180mm 最大切削力 18000N 采用平面导轨 夹紧缸行程 20mm 夹紧力 30000N 夹紧时间为1S 二 液压系统设计实例 现设计一台铣削专用机床 要求液压系统完成的工作循环是 工件夹紧 工作台快进 工作台工进 工作台快退 工件松开 运动部件的重力 25000N 快进快退速度 5m min 工进速度 100 120mm min 最大行程 400mm 其中工进行程 180mm 最大切削力 18000N 采用平面导轨 夹紧缸行程 20mm 夹紧力 30000N 夹紧时间为1S 3 液压系统的计算和液压元件的选择 液压阀的选择 二 液压系统设计实例 3 液压系统的计算和液压元件的选择 确定管道尺寸差动连接 q 40l min 压油管允许流速v 4m s计算内径d 14 5mm快退时q 20L min 可计算内径d 10 3mm 所以取d 12mm 液压油箱容积的确定取5 7分钟泵的流量 取160L 例题2 现设计一台铣削专用机床 要求液压系统完成的工作循环是 工件夹紧 工作台快进 工作台工进 工作台快退 工