液压系统的设计计算

第九章液压系统的设计和计算、9.1液压系统的设计、9.2液压系统的设计和计算实例、9.1液压系统的设计和液压传动系统的设计一般来说，(1)应按以下步骤进行，以确定液压系统的工作要求和进行工况分析。(2)绘制液压系统示意图；(3)液压元件的计算和选择；(4)检查液压系统性能计算；(5)液压装置的结构设计，绘制工作图，编写技术文件。1.确定液压系统的工作要求并分析工作条件。在设计液压系统时，首先详细分析机械设备主机的工作情况，明确主机对液压系统的要求，包括主机：(1)的用途、主要结构和总体布局；主机限制液压系统执行器的位置布置和空间大小。下页，返回，9.1液压系统的设计，(2)主机的工作循环，液压执行机构的运动模式(运动、旋转或摆动)及其工作范围。(3)液压执行器的负载和运动速度及其变化范围。(4)主机各液压执行机构的动作顺序或联锁要求。(5)对液压系统工作性能的要求(如工作稳定性、转换精度等)。)、工作效率、自动化程度等。(6)液压系统的工作环境和工作条件，如周围介质、环境温度、湿度、粉尘情况、外部冲击振动等。(7)其他要求，如液压装置的质量、外形尺寸和经济性。9.1液压系统的设计和工况分析是为了分析主机工作过程中各执行机构的运动速度和负载的变化规律。2.绘制液压系统原理图绘制液压系统原理图是整个设计工作中最重要的一步。它对系统的性能以及设计方案的经济性和合理性具有决定性的影响。一般的方法是根据动作和性能的要求分别选择和绘制基本电路，然后将每个电路组合成一个完整的系统。3.液压元件的计算和选择主要通过计算其主要参数(如压力和流量)来确定。在9.1液压系统的设计中，一般先计算工作负荷，然后根据工作负荷和所需速度计算液压缸的主要尺寸、工作压力和流量或液压马达的排量，然后计算液压泵的压力、流量和所需功率，最后选择马达、控制元件和辅助元件。4.在检查液压系统的性能以确定各种液压部件后，检查液压系统。检查内容一般包括系统的压力损失、加热和温升、运动稳定性和泄漏。5.液压装置的结构设计、施工图绘制和技术文件的编制。液压装置的结构形式是集中和分散的。集中式结构是将液压系统的动力源、控制和调节装置与机器分开，并单独设置一个液压泵站。9.1液压系统的设计，分散式结构是将动力源和机床液压系统的控制和调节装置分散到整个机床上。根据液压系统原理图，画出正式的工作图。正式施工图应包括：(1)液压泵型号、压力、流量、转速和变量泵的调节范围。(2)致动器的运行速度、最大扭矩或推力输出、工作压力、工作冲程等。(3)所有执行部件和辅助设备的型号和性能参数。(4)管道部件的规格和型号。(5)操作说明。绘制时，各部件的方向和位置应尽可能与实际装配一致。液压系统正式工作图绘制后，应绘制液压系统装配图作为施工依据。在装配图上，每个液压元件的位置和固定方法，规格和分布编写技术文件，包括零部件目录、标准零件总表、通用零件和外部部件、调试要求、技术规范等。以上设计步骤仅说明了总体设计过程。在实际工作中，这些步骤是不固定的。有些步骤通常可以省略或合并，有时需要穿插进行。对于更复杂的液压系统的设计，在做出最终决定之前，有时需要反复比较几次。在上一页9.2液压系统设计和计算示例中，图9-1是用于加工压缩机拖车长轴两端轴颈的双头车床的示意图。由于零件长度较长，建议采用固定零件、旋转刀具和进给的加工方法。设计任务：是设计机床的液压传动系统。要求：液压系统完成快进-前进-快退-停止的工作循环。同时，要求每个旋转头可以独立调节。机床的快进速度为4m/min，快退速度等于快进速度。工作要求是：能在0.021.2m/min范围内进行无级调速。导轨中心线方向的最大切削力为12000牛顿，移动的总重量为15000牛顿。在下一页，返回到9.2液压系统设计和计算示例，9.2.1确认液压系统的工作要求。根据加工要求，刀具旋转通过机械传动实现。主轴头沿导轨中心线的“快进-工作快进-快退-停止”工作循环是通过液压传动实现的，因此选择液压缸作为执行机构。考虑到车削进给系统的驱动功率不大，低速时要求稳定性好，粗加工时负载变化大，建议选用由调速阀和变量泵组成的容积节流调速方式。为了自动实现上述工作循环，保证零件有一定的加工长度(该长度对精度要求不高)，建议使用行程开关和电磁换向阀实现顺序操作。下一页，返回，上一页，9.2液压系统设计计算示例，9.2.2绘制液压系统工作原理图，系统同时驱动两个转动头，且动作周期完全相同。为了保证快速进退速度相等，减少液压泵的流量规格，提出了差动连接回路。在行程控制中，从快进到工作时，使用电动滑阀使速度转换稳定，工作安全可靠。工作结束时，按下电气行程开关返回。快速退回到终点线，按下电动行程开关，运动将停止。快进工作后，随着系统压力升高，遥控顺序阀打开，油通过背压阀返回油箱，系统不再处于差动连接。背压阀放在这里，使工作顺利进行，由于系统压力增加，变量泵自动减少输出流量。两个旋转头可以分别调节。当一个需要调整时，另一个应该停止，三位五通阀的中间位置就足够了。下一页，返回，上一页，9.2液压系统设计计算示例，分别调整两个速度控制阀，可以得到不同的进给速度；同时，两辆车的切割头可以有较高的同步精度。这样绘制的液压系统示意图如图9-2所示。9.2.3液压部件1的计算和选择。液压缸的计算(1)工作载荷和惯性载荷的计算计算液压缸的总机械载荷。根据机构的工作情况，液压缸上的力如图9-3所示。根据主题，要移动的工作负载：Fw=12000N气缸的总重量为： g=15000 n。下页，返回，上一页，9.2液压系统设计和计算示例。根据主题，选择工作速度的最大变化v=0.02m/s，并选择t=0.2s(t=0.2s的范围通常为0.01-0.50 s)如果选用中压液压缸，密封结构为Y形，根据数据推荐，等效压力为peq=0.2兆帕，液压缸进油腔有效作用面积的初步估算为A1=80mm毫米，则启动时密封力为：下页为：返回上一页，9.2液压系统设计计算示例，(3)导轨运动时摩擦阻力的计算。如果机床材料是铸铁，结构应力如图9-4所示。根据机床的切削原理，一般来说，FX : FY : FZ=1:0.4:0.3。从问题的含义来看，Fx=FW=12000N，摩擦系数f=0.1，V形导轨的夹角=90被选作与切削力产生的重力方向一致的分力，因此导轨的摩擦力在下一页回到上一页。9.2液压系统设计计算实例，(4)回油背压引起的阻力计算回油背压，一般为0.3 0.5兆帕，背压Pb=0.3兆帕，考虑到两侧的压差比为2，假设液压缸进油室的活塞面积A1为80毫米，活塞杆室的活塞面积AZ为40毫米，将上述数值代入公式分析液压缸在各工作阶段的受力情况，可知工作阶段的应力最大。作用在活塞上的总载荷是(5)确定液压缸的结构尺寸和工作压力。根据经验确定系统的工作压力。如果选择p=3MPa，工作腔的有效工作面积和活塞直径分别为下页、返回页、上页和9.2液压系统设计计算示例。由于液压缸的差动比为2，活塞杆的直径根据液压技术行业标准确定，标准直径选择为实际选定的工作压力，下一页，返回上一页，9.2液压系统设计计算示例，由于左右切割头在工作时需要做低速进给运动，在确定油缸的活塞面积A1后， 还必须根据最低进给速度检查油缸的尺寸，即油缸的有效工作面积A1应保证为qmin公式中流量阀的最小稳定流量，调速阀的最小稳定流量取为50mL/min。 vmin活塞的最小进给速度为20毫米/分钟。根据以上确定的液压缸直径，液压缸的有效工作面积为，下页，返回，上页，9.2液压系统设计计算示例，2。(1)计算液压泵确定液压泵的实际工作压力，选择液压泵作为调速汽门进气节流调速系统，管道的局部压力损失一般为(515)x105Pa，在系统的结构布置确定之前，总压力损失可以用局部损失代替。现在，如果选择总压力损失pt=10105 pA，则液压泵的实际计算工作压力是液压缸左右切割头快进时所需最大流量之和，液压系统的泄漏系数k1=1.1按常规选择，则液压泵的流量为，下页，后页，上页，9.2液压系统设计计算示例。 (2)由于系统采用变量泵，液压泵电机的功率是确定的，因此应计算空载快速和最大工作所需的功率，电机的功率应根据两者的最大值选择。 最大工作时间所需的最大流量是选择液压泵的总效率=0.8，那么工作时间所需的液压泵的最大功率是，下页，后页，前页，9.2液压系统设计和计算示例。当液压缸快速卸载时，液压缸承受以下载荷：选择快速卸载条件下的系统压力损失pel=5x105Pa，则快速卸载条件下液压泵的输出压力为下页、后页、上页9.2液压系统设计计算示例：液压泵空载和快速所需的最大功率为3。控制元件的规格下一页，返回，上一页，9.2液压系统设计计算实例，在液压泵的出口，按27.5升/分钟的流量，查表取管径10；在液压泵入口处，选择直径12的较粗管道；其余油管的流速应为12.5升/分钟，8应从表中取出。对于一般的低压系统，油箱的容量一般是泵流量