第八章液压系统的设计计算

1、第八章第八章 液压系统的设计计算液压系统的设计计算 液压系统设计的步骤大致如下：1）明确设计要求，进行工况分析。2）设计液压系统方案。3）计算液压系统主要参数。4）绘制液压系统工作原理图。5）计算和选择液压元件。6）验算液压系统性能。7）液压装置结构设计。8）绘制工作图，编制技术文件，并提出电气系统设计任务书。 根据液压系统的具体内容，上述设计步骤可能会有所不同，下面对各步骤的具体内容进行介绍。第一节第一节 明确设计要求进行工况分析明确设计要求进行工况分析一、液压系统使用要求及速度负载分析一、液压系统使用要求及速度负载分析 （一）使用要求 在设计液压系统时，首先应明确以下问题，并将其作为设计依

2、据。 1）主机的用途、总体布局以及对液压传动装置的位置和空间尺寸的要求。 2）主机的工艺流程、动作循环、技术参数及性能要求。如自动化程度、调速范围、运动平稳性、换向定位精度以及对系统的效率、温升等的要求。 3）主机对液压系统的工作方式及控制方式的要求。 4）液压系统的工作条件和工作环境。如温度、湿度、振动冲击以及是否有腐蚀性和易燃物质存在等情况。 4）经济性与成本等方面的要求。（二）速度负载分析 1）各执行元件无负载运动的最大速度、有负载的工作速度范围以及它们的变化规律，并绘制速度图。 2）各执行元件的负载是单向还是双向、是恒定值还是变值、方向与运动方向相同还是相反等，并绘制负载图。二、液压系

3、统方案设计二、液压系统方案设计1、确定回路方式2、选用液压油液2、初定系统压力4、选择执行元件5、确定液压泵类型6、选择调速方式7、确定调压方式8、选择换向回路9、绘制液压系统原理图三、液压系统的参数计算三、液压系统的参数计算（一）执行元件主要结构尺寸计算 1、液压缸的主要尺寸确定2、液压马达的主要尺寸确定3、作执行元件工况图（二）液压泵的性能参数计算1、确定液压泵的最大工作压力2、确定液压泵的最大流量3、选择液压泵的规格型号四、液压元件和装置的选择四、液压元件和装置的选择（一）液压阀的选择（二）辅助元件的选择（三）液压阀配置形式的选择1、集成油路板式2、集成块式3、叠加阀式（四）泵电机装置的

4、选择1、电机功率计算2、电动机的安装形式3、联轴器4、泵组底座5、管路附件五、五、验算液压系统性能验算液压系统性能（一）系统压力损失的验算（二）系统发热温升的验算六、六、绘制工作图、编制技术文件绘制工作图、编制技术文件第二节第二节 液压系统的设计计算举例液压系统的设计计算举例 设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统。机床有主轴16根，钻14个13.9mm的孔，2个8.5mm的孔，工作循环要求是：快进工进快退停止；工件材料：铸铁，硬度HB为240；假设运动部件重G9800N；快进行程L1=100mm，工进行程L2=50mm；快进快退速度v10.1m/s；动力滑台采用平导轨，静、动摩擦

5、因数s=0.2，d=0.1；往复运动的加速、减速时间为0.2s；试设计计算其液压系统。一、负载分析1.计算切削阻力 钻铸铁孔时，其轴向切削阻力可用以下公式计算：Fc=25.5DS0.8硬度0.6 (N)式中：D为钻头直径(mm)；S为每转进给量(mm/r)。 选择切削用量：钻13.9mm孔时，主轴转速n1360r/min，每转进给量S1=0.147mm/r；钻8.5mm孔时，主轴转速n2550r/min，每转进给量S2=0.096mm/r。则Fc=1425.5D1S0.81硬度0.6+225.5D2S0.82硬度0.6 =1425.513.90.1470.82400.6 +225.58.50.

6、0960.82400.6 =30500(N) 静摩擦阻力：Fs=fsG=0.29800=1960N动摩擦阻力：Fd=fdG=0.19800=980N3、计算惯性阻力4、计算工进速度工进速度可按加工13.9的切削用量计算，即：v2=n1S1=360/600.147=0.88mm/s=0.8810-3m/s 5、根据以上分析计算各工况负载如表9-7所示。 2、计算摩擦阻力NtvgGtvmFm5002 . 01 . 08 . 99800液压缸负载的计算其中，取液压缸机械效率cm=0.9。 6、计算快进、工进时间和快退时间快进： t1=L1/v1=10010-3/0.1=1s工进： t2=L2/v2=

7、5010-3/0.8810-3=56.6s快退：t3=(L1+L2)/v1=(100+50)10-3/0.1=1.5s7、根据上述数据绘液压缸Ft与vt图 二、液压系统方案设计二、液压系统方案设计1、选择液压回路1）调速方式；由工况图知，该液压系统功率小，工作负载变化小，可选用进油路节流调速，为防止钻通孔时的前冲现象，在回油路上加背压阀。2）液压泵形式的选择；从qt图清楚的看出，系统工作循环主要由低压大流量和高压小流量两个阶段组成，最大流量与最小流量之比qmax/qmin=0.5/0.8310-260，其相应的时间之比t2/t1=56。根据该情况，选叶片泵较适宜，在本方案中，选用双联叶片泵。3

8、）速度换接方式：因钻孔工序对位置精度及工作平稳性要求不高，可选用行程调速阀或电磁换向阀。4）快速回路与工进转快退控制方式的选择：为使快进快退速度相等，选用差动回路作快速回路。 2、绘制液压系统图。 三、确定液压系统参数三、确定液压系统参数1、初选液压缸工作压力 由工况分析中可知，工进阶段的负载力最大，所以，液压缸的工作压力按此负载力计算，根据液压缸与负载的关系，选p1=40105Pa。 本机床为钻孔组合机床，为防止钻通时发生前冲 现 象 ， 液 压 缸 回 油 腔 应 有 背 压 ， 设 背 压p2=6105Pa，为使快进快退速度相等，选用A1=2A2差动油缸，假定快进、快退的回油压力损失为p

9、=7105Pa。由式(p1A1-p2A2)cm=F得：液压缸直径： 取标准直径：D110 mm 因为A1=2A2，所以d80mm2、计算液压缸尺寸22451194109410)2640(9 . 031480)2(cmmppFAbcmcmAD9 .109444则液压缸有效面积：A1=D2/4=112/4=95cm2A2=(D2-d2)/4=(112-82)/4 =47cm23、计算液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量和功率液压缸工作循环各阶段压力、流量和功率计算表。 液压缸工作循环各阶段压力、流量和功率计算表 4.绘制液压缸工况图四、选择液压元件四、选择液压元件1、选择液压泵和电动机1）确定液压

10、泵的工作压力。前面已确定液压缸的最大工作压力为40105Pa，选取进油管路压力损失p=8105Pa，其调整压力一般比系统最大工作压力大5105Pa，所以泵的工作压力pB(4085)10553105Pa这是高压小流量泵的工作压力。由图9-7可知液压缸快退时的工作压力比快进时大，取其压力损失p4105Pa，则快退时泵的工作压力为： pB=(16.44)10520.4105Pa这是低压大流量泵的工作压力。 2）液压泵的流量。 由图9-7可知，快进时的流量最大，其值为30L/min，最小流量在工进时，其值为0.51L/min，根据式9-20，取K1.2，则： qB1.20.510-3=36L/min 由于溢流阀稳定工作时的最小溢流量为3L/min，故小泵流量取3.6L/min。 根据以上计算，选用YYB-AA36/6B型双联叶片泵。3）选择电动机： 由P-t图可知，最大功率出现在快退工况，其数值如下式计算：式中：B为泵的总效率，取0.7；q136L/min0.610-3m3/s，为大泵流量；q26L/min0.110-3m3/s，为小泵流量。 kwqqpPBB27 . 0) 1 . 06 . 0(104 .2010)(10532123 根据以上计算结果，