液压系统工况分析

1、液压系统工况分析摘要：本文首先对液压系统进行工况分析，通过分析计算，绘制速度、负载循环 图，初步选定液压缸工作压力，并计算加紧液压缸和工作缸尺寸以及各阶段流经 液压缸的流量；其次根据液压系统供油方式、调速方式、速度换接方式以及加紧 回路的选择拟定液压系统图，并且对系统工作状态分析；再次通过对流通各元件 的的流量的计算，合理选择液压系统元件；最后通过对压力损失和系统升温的验 算，对液压系统进行性能分析，达到要求。关键词：工况分析；液压系统原理图；液压泵；液压阀；压力损失Abstract ： According to the requirements of the mission statemen

2、t title, the first condition of the hydraulic system analysis, through analysis and calculation, rendering speed, duty cycle graph, the initial selection of hydraulic cylinders working pressure, and calculated to intensify the work of hydraulic cylinders and cylinder size and flow of the various sta

3、gesThe hydraulic cylinder of the flow; second oil hydraulic system according to mode, speed mode, the speed-for-access approach and the choice of stepping up the development of hydraulic system circuit diagram and working status of the system; once again flow through various components of the flow C

4、alculation , a reasonable choice of hydraulic system components; last through the pressure loss and temperature of the checking system, hydraulic system performance analysis, meet the requirements.Key words: Engineering Analysis; hydraulic system diagram; hydraulic pump;hydraulic valve; pressure los

5、s目录1 序 言2 设计 的 技术要 求 和设计 参数3 工况 分析3.1 确 定 执行 元 件3.2 分析系统 工况3.3 负载循环 图和速度循环图的绘制3.4 确 定 系 统 的 主 要 参 数3.4.1 液 压缸 的设 计3.4.2 计算液压缸工作循环各阶段的压力、流量和功 率3.5 拟定液压 系统原理图3.5.1 确定 液压 传动 系统 的类型3.5.2 速度 控制 回路 的选 择3.5.3 换 向和 速度 换接 回路 的选 择3.5.4 油源 的选 择和 能耗 控制3.5.5 压力 控制 回路 的选 择3.6 液压元件 的选择3.6.1确定液压泵和电机规格3.6.2阀类元件和辅助元件

6、的选择3.6.3油管的选择3.6.4油箱的设计3.7 液压系统 性能的验算3.7.1估算系统的效率3.7.2系统发热和温升验算3.8 液压元件 的清洗3.9 常见故障 及排除方法1序言液压传动相对于机械传动来说是一门新技术，液压传动系统由液压泵、 阀、执 行器 及辅 助件 等液 压元 件 组成。液 压传 动原理是 把液压泵 或原动机 的 机械能转变为液压能，然 后通过控制、调 节阀和液压执行器，把 液压能转变 为机械能，以驱动工作机构完成所需求的各种动作。液 压 传 动 技 术 是 机 械 设 备 中 发 展 速 度 最 快 的 技 术 之 一 ，其 发 展 速 度 仅 次 于电子技术，特 别

7、是近年来液压与微电子、计 算机技术相结合，使 液压技术 的发展进入了一个新的阶段。从 70 年代开始，电子学和计算机进入了液 压 技术领域，并 获得了重大的效益。例 如在产品设计、制 造和测试方面，通 过 利用计算机辅助设计进行液压系统和元件的设计计算、性 能仿真、自 动绘图 以及数据的采取和处理，可 提高液压产品的质量、降 低 成本并大大提高交货 周期。总 之 ，液 压技 术在与微 电子技 术紧 密结 合后 ，在 微计算机 或微处理 器 的控制下，可 以进一步拓宽它的应用领域，使 得液压传动技术发展成为包括 传动、控 制 、检 测在 内的一门 完整的 自动 化技 术，使 它 在国民经 济的各

8、方 面 都得到了应用。作为一种高效率的专用机床，组合机床在大批、大量机械加工生产中应 用广泛。本 次课程设计将以组合机床动力滑台液压系统设计为例，介绍该组 合机床 液压系统 的 设计 方法 和设 计步 骤，其 中包 括组合 机床动力 滑台液压 系 统的工况分析、主 要参数确定、液 压系统原理图的拟定、液 压元件的选择以 及系统性能验算等。组 合 机 床 是 以 通 用 部 件 为 基 础 ，配 以 按 工 件 特 定 外 形 和 加 工 工 艺 设 计 的 专用部件和夹具而组成的半自动或自动专用机床。组合机床通常采用多轴、 多 刀 、多 面 、多 工 位 同 时 加 工 的 方 式 ，能 完

9、成 钻 、扩 、铰 、镗 孔 、攻 丝 、车 、 铣 、磨 削 及 其 他 精 加 工 工 序 ，生 产 效 率 比 通 用 机 床 高 几 倍 至 几 十 倍 。组 合 机 床通常采用多轴、多刀、多 面、多工位同时加工的方式，能 完成钻、扩 、铰、 镗孔、攻 丝、车 、铣 、磨 削及其他精加工 工序，生产效率比通用机床高几倍 至几十倍液压系统由于具有结构简单、动作灵活、操作方便、调速范围大、 可无级连读调节等优点，在组合机床中得到了广泛应用。液压系统在组合机床上主要是用于实现工作台的直线运动和回转运动， 如图1所示，如果动力滑台要实现二次进给，则动力滑台要完成的动作循环 通常包括：原位停止

10、快进I工进II工进 死挡停留T快退T原位停止。2. 设计的技术要求和设计参数工作循环：快进工进快退停止；系统设计参数如表1所示，动力滑台采用平面导轨，其静、动摩擦系数分别为 fs = 0.2、fd = 0.1。表1 设计参数参数数值切削阻力（N ）15000滑台自重（N）22000快进、快退速度（m/min）5工进速度（mm/mi n）100最大行程（mm）350工进行程（mm）200启动换向时间（s）0.1液压缸机械效率0.93. 工况分析3.1确定执行元件金属切削机床的工作特点要求液压系统完成的主要是直线运动，因此液 压系统的执行元件确定为液压缸。3.2分析系统工况在对液压系统进行工况分析

11、时，本设计只考虑组合机床动力滑台所受到 的工作负载、惯性负载、和机械摩擦阻力负载，其他负载可以忽略。（1）工作负载Fw工作负载是在工作过程中由于机器特定的工作情况而产生的负载，即沿 液压缸轴线方向的力为工作负载，即Fw=15000N（2）惯性负载Fm最大惯性负载取决于移动部件的质量和最大加速度，其中最大加速度可 通过工作台最大移动速度和加速时间进行计算。已知加减速时间为0.1s，工 作台最大移动速度，即快进、快退速度为5m/mi n，因此惯性负载可以表示(3) 阻力负载阻力负载主要是工作台的机械摩擦阻力，分为静摩擦阻力和动摩擦阻力 两部分。静摩擦阻力 Ffj = f j x N=FfS 0.2

12、 22000 4400 N动摩擦阻力 Ffd= f d x N = Ffd 0.1 22000 2200N根据上述负载力计算结果，可得出液压缸在各个工况下所受到的负载力 和液压缸所需推力情况，如表2所示。表2液压缸在各工作阶段的负载(单位：N)工况负载组成负载值F液压缸推力F'=F/ m起动F = Ffs4400 N4889 N加速F = Ffd + Fm4071 N4523 N快进F =Ffd2200 N2444 N工进F = Ffd + Ft17200 N19111 N反向起动F = FfS4400 N4889 N加速F = Ffd + Fm4071 N4523 N快退F =Ffd

13、2200 N2444 N注：此处未考虑滑台上的颠覆力矩的影响3.3负载循环图和速度循环图的绘制根据表2中计算结果，绘制组合机床动力滑台液压系统的负载循环图如 图2所示。图2组合机床动力滑台液压系统负载循环图图2表明，当组合机床动力滑台处于工作进给状态时，负载力最大为 19111N，其他工况下负载力相对较小。所设计组合机床动力滑台液压系统的速度循环图可根据已知的设计参数 进 行 绘 制 ， 已 知 快 进 和 快 退 速 度 1 3 5 m/min 、 快 进 行 程l1350 200150 mm、工进行程|2200 mm、快退行程l3350 mm，工进速度2 100 mm/min 。根 据上

14、述已 知数 据绘 制组 合 机床 动力 滑台 液压 系统 的速度 循环图 如图 3 所 示 。图 3 组合机床液压系统速度循环图3.4 确定系统的主要参数3.4.1 液压缸的设计 液压缸是液压系统中的执行元件，它是一种把液体的压力能转换为机械能的能量转 换装置。液压缸在液压系统中的作用是将液压能转变成机械能，使机械实现直线往复运 动或小于 360 的往复摆动运动。液压缸结构简单，工作可靠，在液压系统中得到了广泛 的应用。1. 液压缸常用类型随着液压技术的飞速发展和普遍应用， 液压缸的类型也逐渐繁多。液压 缸可分为推力液压缸和摆动液压缸，推 力液压缸又可以分为活塞缸、柱 塞缸 两类，活 塞缸和柱

15、塞缸的输入为压力和流量，输 出为推力和速度。本设计课 题为组合机床液压机，专门传递推力，属 于中压缸。柱塞缸只能实现一个方 向的运动，反 向运动要靠外力。通 常成对反向布置使用，这种液压缸中的柱 塞和缸筒不接触，运动时由缸盖上的导向套来导向，不 但结构复杂，而且动 作不够灵敏，不 能满足本设计的要求；双 作用单活塞杆液压缸结构简单，制 造便宜，容易操作，安 装面积小，可以满足力和运动的要求。综上所述，液 压缸选用单作用活塞缸。双 作用单活塞杆液压缸的活塞 、活 塞杆和导向套上 都装有密封圈，因 而液压缸被分隔为两个互不相通的油管，当 活塞腔通入高 压油而活塞杆腔回油时可实现工作进程，当从反方向

16、进油和回油时可实现快 速回程。2. 初选 液压缸的工作压力所设计的动力滑台在工进时负载最大， 其值为 19111N ， 其它工况时的 负载都相对较低，参考第 2章表 3和表 4按照负载大小或按照液压系统应用 场合来选择工作压力的方法， 初选液压缸的工作压力 p1=3MPa 。3. 确定 液压缸的主要尺寸由 于 工 作 进 给 速 度 与 快 速 运 动 速 度 差 别 较 大 ，且 快 进 、快 退 速 度 要 求 相 等，从降低总 流量需 求考 虑，应 确定 采用 单杆 双作 用液 压缸 的差 动 连接方式 。 通常利用差动液压缸活塞杆较粗、可以在活塞杆中设置通油孔的有利条件， 最好采用活塞

17、杆固定，而 液压缸缸体随滑台运动的常用 典型安装形式。这 种 情况下，应把液压缸设计成无杆腔工作面积a是有杆腔工作面积a2两倍的形 式，即活塞杆直径 d 与缸筒直径 D 呈 d = 0.707 D 的关系。工 进过程中，当 孔被钻 通时，由 于负载突然消失，液 压 缸有 可能会发生 前冲的 现象， 因此液压 缸的 回油腔应 设 置一定的 背压 (通过设置 背压 阀的 方 式)， 选取 此背压值 为 p2=0.8MPa 。工进时液 压缸 的 推力计算公式为F / m A1p1 A2p2 A1p1 (A1 / 2)p2，式中：F负载力m 液 压 缸 机 械 效 率A1 液压 缸无 杆腔 的 有效作

18、用面积A2 液压 缸有 杆腔 的 有效作用面积p1 液压 缸无 杆腔 压力p2 液压 有无 杆腔 压力因此， 根据已知参数， 液压 缸无 杆腔 的有 效作 用面 积可计算为液压 缸缸筒直 径为根据无杆 腔面 积和有杆 腔面 积的 关系式 A1 2A2， 即缸筒和活塞杆 直径之 间的 关系 d = 0.707 D， 可求得液 压缸 活塞杆直径为 d=0.7079.68=6.84cm, 根据 GB/T2348-1993 ，将 液 压缸 的 内 径和 活塞 杆 直径 分别 圆整 到相 近的 标准 值 为 ： D=100mm ， d=80mm 。根据圆整后的 液 压缸 内径和活塞杆 直径， 可得液压

19、缸 无 杆腔 面积 和有 杆 腔的实际有效工作面积分别为3.4.2 计算液压 缸工作循环各阶段的压力、流量和功率根据液压 缸的 负 载 循环图和速度循环图及液 压缸 的有 效工 作面 积，可以 计 算出液压 缸在工 作循环各个阶段的 压力 、流 量和功率 。当 液压 缸做差动连 接快进时，由 于管路中 有 压力 损失，液 压缸 有 杆腔 中的 压力 必须大于无杆 腔 中 的 压 力 ， 此 处 选 管 路 压 力 损 失 p 0.5MPa ， 则 有 杆 腔 压 力 为P2 Pi p Pi 0.5。液压缸工进时回油腔中的背压P2 0.8MPa ,快退时回油 腔中的背压Pi 0.5MPa。 液压

20、缸差动连接快进时，其无杆腔进油压力、输入流量、输入功率和有杆 腔压力分别为 工进阶段液压缸的进油压力、输入流量、输入功率和有杆腔压力分别为 液压缸快退时无杆腔压力、输入流量、输入功率和有杆腔压力分别为根据上述液压缸各个工作阶段的压力、流量和功率的计算结果，可绘制出液 压缸的工况图，如图4所示。，加！I ! |： Z.7S5IIr 丁 H rm图4 液压系统工况图3.5拟定液压系统原理图液压传动系统的草图是从液压系统的工作原理和结构组成上来具体体现 设计任务所提出的各项要求，它包括三项内容：确定液压传动系统的类型、 选择液压回路和组成液压系统。确定液压传动系统的类型就是在根据课题提 供的要求下，

21、参照立式组合机床液压系统的具体特点，选择适合的系统类型。 选择液压回路就是在根据课题提供的要求和液压传动系统具体运动特点，选 择适合本课题的液压回路。组成液压系统就是在确定各个液压回路的基础 上，将各个液压回路综合在一起，根据课题的实际要求，对液压系统草图进 行适当的调整和改进，最终形成一个合理有效、符合课题设计要求的液压传 动系统原理图。根据 组合机床 液压系统的设计任务和工况分析，所设计机床对调速范围、 低速稳定性有一定要求，因此速度控制是该机床要解决的主要问题。速 度的 换接、稳 定性和调节是该机床液压系统设计的核心。此 外，与所有液压系统 的设计要求一样，该组合机床液压系统应尽可能结构

22、简单，成 本低，节 约能 源，工作可靠。3.5.1 确 定 液 压传 动系 统的 类 型液 压 传 动 系 统 的 类 型 究 竟 采 用 开 式 还 是 采 用 闭 式 ，主 要 取 决 于 它 的 调 速 方式和散热要求。一 般的设计，凡 具备较大空间可以存放油箱且不另设置散 热装置 的系统，要 求尽可能简单的系统 ，或采用节流 调速或容积 - 节流调 速的系统，都宜采用开式。在开式回路中，液压泵从油箱吸油，把 压力油输 送给执行元件，执 行元件排出的油则直接流回油箱。开 式回路结构简单，油 液能得到较好的冷却，但油箱的尺寸大，空 气和赃物易进入回路；凡容许采 用辅助泵进行补油并通过换油来

23、达到冷却目的的系统，对工作稳 定和效率有 较高要求的系统，或采用容积调速的系统都宜采用闭式。在 闭式回路中，液 压泵的 排油管直 接 与执 行元 件的 进油 管相 连，执行元件 的回油管 直接与液 压 泵的吸油管相连，两者形成封闭的环状回路。闭 式回路的特点是双向液压泵 直接控制液压缸的换向，不需要换向阀及其控制回路，液压元件显着减少， 液压系统简单，用 油不多而且动作迅速，但 闭式回路也有其缺点，就是回路 的散热条件较差，并 且所用的双向液压泵比较复杂而且系统要增设补、排 油 装置，成本较高，故应用还不普遍。本课题设计的液压传动系统类型采用开式液压系统，系统的结构简单。3.5.2 速度控制

24、回路的选择工况图 4 表明，所设计组合机床液压系统在整个工作循环过程中 所需要的功率较小，系统的效率和发热问题并不突出，因 此考虑采用节流调 速回路即可。虽 然节流调速回路效率低，但适合于小功率场合，而且结构简 单、成 本低。该机床的进给运动要求有较 好的低速 稳定性和速度 -负载特性， 因此有三种速度控制方案可以选择，即进口节流调速、出 口节流调速、限 压 式变量泵加调速阀的容积节流调速。钻 镗加工属于连续切削加工，加 工过程 中切削力变化不大，因此钻削过程中负载变化不大，采 用节流阀的节流调速 回路即可。但 由于在钻头钻入铸件表面及孔被钻通时的瞬间，存 在负载突变 的可能，因此考虑在工作进

25、给过程中采用具有压差补偿 的进口调速阀的调速 方式，且 在回油路上设置背压阀。由于选定了节流调速方案，所 以油路采用 开式循环回路，以提高散热效率，防止油液温升过高。3.5.3 换向回路 和速度换接回路的选择所设 计多 轴钻 床液 压系 统对 换向 平稳 性 的要 求不 高，流 量不 大，压力 不 高，所 以选用价格较低的电磁换向阀控制换向回路即可 。为 便于实现差动连 接 ，选 用 三 位 五 通 电 液 动 换 向 阀 。由 前 述 计 算 可 知 ，当 工 作 台 从 快 进 转 为 工 进时， 进入液压 缸 的流 量由 25.08L/min 降为 0.785 L/min ， 可选 二位

26、 二通 行 程换向阀来进行速度换接，以 减少速度换接过程中的液压冲击。由 于工作压 力较低，控 制阀均用普通滑阀式结构即可。由 工进转为快退时，在回路上并 联了一个单向阀以实现速度换接。为 了控制轴向加工尺寸，提 高换向位置精 度，采用死挡块加压力继电器的行程终点转换控制。3.5.4 油源的选 择和能耗控制本 设 计 多 轴 钻 床 液 压 系 统 的 供 油 工 况 主 要 为 快 进 、快 退 时 的 低 压 大 流量供油和工进时的高压小流量供油两种工况，若 采用 单个定量泵供油，显 然系统的功率损失大、效率低。在 液压系统的流量、方 向和压力等关键参数 确定后，还 要考虑能耗控制，用尽量

27、少的能量来完成系统的动作要求，以达 到节能和降低生产成本的目的。在图 4 工况图的一个工作循环内，液压缸在快进和快退行程中要求油源 以低压大流量供油，工 进行程中油源以高压小流量供油 。其 中最大流量与最 小流量之比qmax/qmin25.08/0.78532 ,而快进和快退所需的时间J与工进所需的时间t2分别为：6st2 (l2 / 2) (60 200) / (0.1 1000) 120s上述数据表明， 在一个工作循环中， 液压油源在大部分时间都处于高压 小流量供油状态，只有小部分时间工作在低压大流量供油状态。从提高系统 效 率 、节 省 能 量 角 度 来 看 ，如 果 选 用 单 个

28、定 量 泵 作 为 整 个 系 统 的 油 源 ，液 压 系统会长时间处于大流量溢流状态，从而造成能量的大量损失，这样的设计 显然是 不合理的 。如果采用一个大流量定量泵和一个小流量定量泵双泵串联的供油方式， 由双联泵组成的油源在工进和快进过程中所输出的流量是不同的， 工进时， 大泵卸 荷， 大泵 出 口供 油压 力几 近于 零。除采用双联泵作为油源外，也可选用限压式变量泵作油源。但限压 式变量泵结构复杂、成本高，且流量突变时液压冲击较大，工作平稳性差， 最 后 确 定 选 用 双 联 液压 泵 供 油方 案 ，有 利 于 降 低 能 耗和 生产 成本 ，如 图 6 所 示。图 5 双 泵 供

29、 油油 源3.5.5 压 力控 制 回路 的 选 择 由于采用双泵供油回路，故采用液控顺序阀实现低压大流量泵卸荷，用 溢 流 阀 调 整 高 压 小 流量 泵 的 供油 压 力 。为 了便 于 观 察和 调整 压力 ，在 液 压 泵 的出口处、背压阀和液压缸无杆腔进口处设测压点。将上述所选定的液压回路进行整理归并，并根据需要作必要的修改和调 整 ， 最 后 画 出 液 压 系统 原 理 图如 图 7 所示 。为 了 解决 滑 台 快 进 时 回 油 路 接 通 油 箱 ，无 法 实 现液 压 缸 差动 连 接 的 问 题 ， 必 须 在 回 油 路 上 串 接一 个 液 控顺 序 阀 8，以

30、阻 止 油 液在 快 进 阶段 返 回 油箱 。 同 时 阀 7 起 背 压 阀 的作 用 。考 虑 到 这 台 机 床用 于 钻 孔（ 通 孔 与 不 通 孔 ）加 工，对 位 置定 位 精 度 要 求 较 高 ，图 中 增 设 了 一 个 压 力继 电 器 16。当 滑 台碰 上 死 挡块 后 ，系 统 压 力 升 高 ， 压力继电器发出快退信号，操纵电液换向阀换向。在 进 油路 上 设 有压 力 表 开 关和 压 力 表，钻 孔 行 程 终 点 定位 精 度 不高 ，采用行行程开关控制即可图6 液压系统原理图(1) 快进进油路：滤油器1 一双联叶片泵2-单向阀3一管路5-电液动换向阀6的

31、P 口到A 口 管路11、12 行程阀18 管路19 液压缸20左腔回油路：液压缸20右腔-管路21 -电液动换向阀6的B 口到T 口 -油路9单向阀10 油路12 行程阀18 管路19 液压缸20左腔(2) 第一次工进进油路：滤油器1 -双联叶片泵2-单向阀3-电液动换向阀6的P 口到A口 油路11 调速阀13 电磁换向阀15 油路19 液压缸20左腔回油路：液压缸20右腔-油路21 -电液动换向阀6的B 口到T 口 -管路9顺序阀8背压阀7油箱(3) 第二次工进进油路：滤油器1 一双联叶片泵2-单向阀3-电液动换向阀6的P 口到A 口 油路11 调速阀13 调速阀14 油路19 液压缸20

32、左腔 回油路：液压缸20右腔-油路21 -电液动换向阀6的B 口到T 口 -管路9 -顺序阀 8-背压阀 7-油箱（4）快 退进油路： 滤油器 1-双联叶片泵 2-单向阀 3-油路 5-电液动换向阀 6 的 P 口到B 口 -油路21 -液压缸20右腔回油路： 缸 20 左腔-油路 19-单向阀 17-油路 12-电液动换向阀 6 的 A 口到T 口 油箱3.6 液 压元件 的 选择 本设计所使用液压元件均为标准液压元件，因此只需确定各液压元件的主要 参数和规格，然后根据现有的液压元件产品进行选择即可。3.6.1 确 定 液 压 泵 和 电 机 规 格（1）计算液压泵的最大工作压力由于本设计采

33、用双泵供油方式，根据图 4液压系统的工况图，大流量液 压泵只需在快进和快退阶段向液压缸供油，因此大流量泵工作压力较低。小 流量液压泵在快速运动和工进时都向 液压缸供油，而液压缸在工进时工作压 力最大p12.72MPa。此时缸的输入流量较小，故泵至液压缸间的进油路压力损失估取为p 0.8MPa。根据式Ppi p p ,算得小流量泵的最高工作压 力 pp1 为pp1 =2.72+0.8=3.52MPa大流量泵仅在快进和快退时向液压缸供油， 由工况图可知快退时液压缸 的工作压力比快进时大，取进油路压力损失为p 0.5MPa,则大流量泵的最高 工 作 压 力 p p2 为pp2 =2.25+0.5=2

34、.75MPa（2）确定液压泵的流量在整个工作循环过程中， 液压油源应向液压缸提供的最大流量出现在快 进工作阶段，为 25.08 L/min ，若整个回路中总的泄漏量按液压缸输入流量的 10%计算， 则液压油源所需提供的总流量为：工作进给时，液压缸所需流量约为 0.785 L/min ，但由于要考虑溢流阀的 最 小 稳 定 溢 流 量 3 L/min ， 故 小 流 量 泵 的 供 油 量 最 少 应 为 3.79 L/min 。（3）确定液压泵的规格根据上述计算的液压泵的最高工作压力和流量，确定YB,型双联叶片 泵能够满足上述设计要求，因此选用YBi型双联叶片泵，其中小泵的排量为 V 4mL/

35、r，大泵的排量为V? 32mL/r，若取液压泵的容积效率v =0.9，则当 泵的转速n =960r/min 时，小泵的输出流量为P该流量能够满足液压缸工进速度的需要。大泵的输出流量为双泵供油的实际输出流量为该流量能够满足液压缸快速动作的需求。表3 液压泵参数元件名称估计流量L/min 1规格额定流量L/min 1额定压力MPa型号双联叶片泵(3.5+27.6)最高工作压力为21MPa电机的选择由于液压缸在快退时输入功率最大，这时液压泵工作压力为2.75MPa ， 流量为31.104L/mi n 。取泵的总效率 0.75，则液压泵驱动电动机所需的功P率为：根据上述功率计算数据，此系统选取丫112

36、M-6型电动机，其额定功率p 2.2KW，额定转速 n 940r / min。nn3.6.2 阀类元件和辅助元件的选择图6液压系统原理图中包括调速阀、换向阀、单项阀等阀类元件以及滤 油器、空气滤清器等辅助元件。1. 阀类元件的选择根据上述流量及压力计算结果，对图6初步拟定的液压系统原理图中各 种阀类元件及辅助元件进行选择。其中调速阀的选择应考虑使调速阀的最小 稳定流量应小于液压缸工进所需流量。通过图6中4个单向阀的额定流量是 各不相同的，因此最好选用不同规格的单向阀。图6中溢流阀22、背压阀7和顺序阀8的选择可根据调定压力和流经阀 的额定流量来选择阀的型式和规格，其中溢流阀22的作用是调定工作

37、进给 过程中小流量液压泵的供油压力，因此该阀应选择先导式溢流阀，连接在大流量液压泵出口处的顺序阀8用于使大流量液压泵卸荷，因此应选择外控式。 背压阀7的作用是实现液压缸快进和工进的切换，同时在工进过程中做背压 阀，因此采用内控式顺序阀。最后本设计所选择方案如表5所示，表中给出 了各种液压阀的型号及技术参数。表4阀类元件的选择序号元件名称最大通过流量/(L/min)型号1双联叶片泵31.104YB1-4/322溢流阀3.456Y-10B3单向阀27.648I-63B4单向阀3.456I-10B5三位五通电液动换向阀86.2835DY-100BY6调速阀0.785Q-6B7行程阀48.622C-1

38、00BH8单向阀86.28Y-100B9顺序阀27.648XY-63B10背压阀<1B-10B11压力继电器DP1-63B12压力表开关KF3-E3B2. 过滤器的选择取过滤器的流量为泵流量的2.5倍。由于所设计的组合机床液压系统为 普通的液压传动系统，对油液的过滤精度要求不高，故有因此系统选取通用型WU系列网式吸油过滤器，参数如表5所示。表5 通用型WU系列网式吸油中过滤器参数型号通径mm公称流量过滤精度尺寸M ( d)HDWU 100100-J321001001533. 空气滤清器的选择选用EF系列液压空气滤清器，其主要参数如表6所示表6 液压空气滤清器参数型号过 滤 注 油 口 径

39、mm注油 流量L/min空气流量L/min油过 滤面 积L/minA mmB mma mmb mmc mm四 只 螺 钉 均 布mm空 气 过 滤 精 度mm油 过 滤 精 度mE F2-32321410512010050475964M580.279125注：液压油过滤精度可以根据用户的要求进行调节4. 液压工作介质的选择考虑到液压系统内部的需要及工作环境的需求，选用矿油型液压油。根 据液压系统的最高工作压力及使用温度，选用普通液压油。工作介质污染的来源：系统内部残留、系统外界侵入、系统内部生成。控制措施：制造液压元辅件及油路块要加强工序之间的清洗、去毛刺， 防止零件落地、磕碰；装配前要认真清

40、洗零件；存放油液的器具要放置在凉 爽干燥处；系统漏油未经沉淀不得返回油箱；在系统的适当部位设置具有一 定过滤精度和一定容量的过滤器。363油管的选择1. 管路、管接头的选择管件包括管道和管接头。液压系统中元件与元件之间的连接，液压能量 的输送是借助于硬管、软管、油路块及连接板中的流道来实现的。本设计系 统中采用精密无缝钢管(GB/T3639-1983 )，因其能承受高压，价格低廉，耐 油，抗腐蚀，刚性好；卡套式管接头适用于油、气及一般腐蚀性介质的管路 系统。这种管接头结构简单、性能良好、重量轻、体积小、使用方便、不用 焊接，是液压系统中较为理想的管路连接件。因此钢管的接头采用卡套式锥 螺纹直通

41、管接头按(GB/T 3734.1-1983)选取，这些钢管均要求在退火状态下使用，管道连接采用55。非密封管螺纹， 液压元件及其连接板油口主要 使用米制螺纹中的普通细牙螺纹(M和米制锥螺纹(ZM) 0细牙螺纹的密封 性好，常用于高压系统，但需采用组合垫圈或0型密封圈进行端面密封。2 .确定油管的内径油管的管径不宜选得过大，以免使液压装置的结构庞大；但也不能选得 过小，以免是管内液体流速加大，系统压力损失加大或产生振动和噪音，影 响正常工作。在强度保证的情况下，管壁可尽量选的薄些。薄璧易于弯曲， 规格较多，装接较易，采用它可减少管系接头数目，有利于解决系统的泄漏 问题。液压系统中的泄漏问题大部分

42、出现在管系中的接头上，为此对接头形 式的确定，管系的设计及管道的安装应具体考虑。图6中各元件间连接管道的规格可根据元件接口处尺寸来决定，液压缸 进、出油管的规格可按照输入、排出油液的最大流量进行计算。由于液压泵 具体选定之后液压缸在各个阶段的进、出流量已与原定数值不同，所以应对 液压缸进油和出油连接管路重新进行计算，如表7所示。表7 液压缸的进、出油流量和运动速度流量、速 度快进工进快退输入流量0.785排出流量运动速度m/s根据表8中数值，当油液在压力管中流速取3m/s时，可算得与液压缸无杆腔和有杆腔相连的油管内径分别为：,|4q 4 86.28 106 一怖兀d,.324.71mm，取 2

43、5 mm' v 3.14 3 103 60d24q 4 31.104 106、v 3.14 3 103 6014.84mm， 取 15 mm上述油管的最大内径为25mm ,外径取为34mm。油箱上吸油管尺寸可根据 液压泵流量和管中允许的最大流速进行计算。q泵入Opv31 104L/min 34.56L/min 表 2-20.9允许流速的推荐值液体流经的管道推荐速度m/s液压泵吸油管道0.5-1.5 ，一般常取 1 m/s液压系统压油管道3-6，压力高，管道短，粘性小，取 最大值液压系统回油管道1.5-2.6取吸油管中油液的流速为1m/s。可得：3.6.4油箱的设计1. 油箱的容量设计油

44、箱的作用主要是储备油，此外，因为油箱有一定的表面积，能够散发油液工作时产 生的热量；同时还具有沉淀油液中的污物，使渗入油液中的空气逸出，分离水分的作用； 有时它还兼作液压元件和阀块的安装台等功能。本课题设计的油箱为分离式油箱，单独 设计，与主机分开，减少油箱的发热和液压系统振动对主机工作精度的影响。油箱的有效容积及尺寸的确定 油箱有效容量一般为泵每分钟流量的 37倍。对于行走机械，冷却效果比较好的设备， 油箱的容量可选择小些；对于固定设备，空间、面积不受限制的设备，则应采用较大的 容量。油箱中油液温度一般推荐 3050C。液压油箱有效容积V的确定，其主要依据就 是保证泵有足够的流量。又因为设备

45、停止后，设备中的那部分油液会因为重力作用而流 回油箱，为防止液压油液从油箱中溢出，油箱中的液压油位不能太高，一般不应超过液 压油箱高度的80%计算公式：V= qp式中：V-油箱的有效容积（m3）a -经验系数，见表2-3QP-液压泵的流量（m3/min）表2-3经验系数a已知：Q =3.14X10-2系数类型行走机械低压系统中压系统锻压机械冶金机械a12245761210m3/min取经验系数口= 6所以：V= qp=6 (4+32)L=216L按JB/T7938 -1999 规定，取标准值 V=250L。取油箱内长11、宽d、高g比例为3:2:1，可得:l11040mm， b1694mm，

46、h1347mm对于分离式油箱采用普通钢板焊接，油箱箱壁厚3mm，箱底厚5mm， 箱盖上要安装其他液压元件，取箱盖厚10mm。为了便于散热和便于对油箱 进行搬移及维护保养，取箱底离地的距离为160mm。因此，油箱基体的总长 总宽总高为：为了便于油箱清洗和油液更换，取油箱底面倾斜角度为20。 隔板尺寸的确定为了延长油液在油箱中逗留的时间，促进油液在油箱中的环流，促使更 多的油液在系统中的循环，油箱中应采用隔板把回油区与吸油区隔开。隔板 高度取为箱内油面高度的3/4。隔板的厚度与箱壁厚度相同，取为3mm。3.7液压系统性能的验算3.7.1估算系统的效率本液压系统的进给缸在其工作循环持续时间中，快速进退仅占2.8 %， 而工作进给达到97.2 %，所以系统效率、发热和温升可概括用工进时的数值