102第讲液压传动系统设计计算系统举例章个知识点姜继海

1、液压传动系统设计举例液压传动系统设计步骤需求分析主要参数绘系统图选择元件验算技术文件没 通 过设计一台钻镗两用组合机床液压系统，完成8个 14 mm孔的加工进给驱动。液压传动系统设计题目根据加工需要，该系统的工作循环：快速前进 工作进给 快速退回 原位停止。明确液压传动系统设计要求研究及计算结果表明，快进快退速度约为4.5 m/min，工进速度应能在20120 mm/min（0.00030.002 m/s）范围内无级调速，最大行程为400 mm（其中工进行程为180 mm），在进给方向最大切削力18 kN，运动部件自重为25 kN，启动换向时间 t = 0.05 s，采用水平放置的平导轨，静摩

2、擦系数fs=0.2，动摩擦系数fd=0.1，液压缸机械效率 m 取0.9。 明确液压传动系统设计要求液压缸在工作过程各阶段的负载为：启动加速阶段：11()()fasmmGvFFFf Ggt9.01)05.0075.08.925000250002.0(分析液压传动系统工况快进或快退阶段：dfmm0.125000N = 2 778 N0.9f GFF工进阶段：WfWdmm= 22 778 NFFFf GF分析液压传动系统工况（1）初选液压缸的工作压力取液压缸工作压力为3 MPa。（2）确定液压缸的主要结构参数最大负载为工进阶段的负载F = 22 778 N，则有-264422778m = 9.83

3、10 m3.14310FDp圆整为标准直径，取D = 100 mm。 确定液压缸主要参数为了实现快进速度与快退速度相等，采用差动连接，则d = 0.707D，所以d = 0.707100 = 70 mm同样圆整成标准系列活塞直径，取d = 70 mm。由 D = 100 mm，d = 70 mm 算出液压缸无杆腔有效作用面积为A1 = 78.5 cm2，有杆腔有效作用面积为A2 = 40.1 cm2。分析液压传动系统工况工进若采用调速阀调速，调速阀最小稳定流量 qmin=0.05 L/min，因最小工进速度 vmin =20 mm/min，因此能满足低速稳定性要求。 23min1min0.05

4、 1020 10qvAA21=25 cm 分析液压传动系统工况（3） 计算液压缸的工作压力、流量和功率（a）计算工作压力该系统的背压估计值可在0.50.8 MPa范围内选取，故暂定：工进时pb= 0.8 MPa，快速运动时， pb = 0.5 MPa 。分析液压传动系统工况液压缸在工作循环各阶段的工作压力p1：差动快进阶段 p1 =1.24 MPa；工作进给阶段 p1 =3.31 MPa；快速退回阶段 p1 =1.67 MPa。分析液压传动系统工况（b）计算液压缸的输入流量因快进快退速度v =0.075 m/s，最大工进速度v2=0.002 m/s，则液压缸各阶段的输入流量为：快进阶段 q1=

5、17.4 L/min；工进阶段 q1=0.96 L/min；快退阶段 q1=18 L/min。分析液压传动系统工况（c）计算液压缸的输入功率快进阶段 P=0.36 kW；工进阶段 P=0.05 kW；快退阶段 P=0.5 kW。分析液压传动系统工况工作阶段工作压力 /MPa输入流量 /L/min输入功率/kW快速进给1.2417.40.36工作进给3.310.960.05快速退回1.67180.5p1q1L / min液压缸在各工作阶段的压力、流量和功率分析液压传动系统工况根据钻镗两用组合机床的设计任务和工况分析，该机床对调速范围、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

6、度的换接、稳定性和调节是该机床液压系统设计的核心。拟定液压传动系统原理图（1）速度控制回路的选择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，故采用调速阀调速。因此有三种方案供选择，即调速阀式进口节流调速、调速阀式出口节流调速、限压式变量泵加调速阀的容积节流调速。拟定液压传动系统原理图这个系统为小功率系统，效率和发热问题并不突出；钻镗加工属于连续切削加工，切削力变化不大，而且是正负载，在其他条件相同的情况下，进口节流调速比出口节流调速能获得更低的稳定速度，所以该机床液压系统采用调速阀式进口节流调速，为防止孔钻通时发生前冲，在回油路上加背压阀。拟定液压传动系统原理图液压系统的供油主要为快

7、进、快退时低压大流量和工进时高压小流量两种工况，若采用单个定量泵，显然系统的功率损失大、效率低。为了提高系统效率和节约能源，所以采用双定量泵供油回路。由于选定了节流调速方案，所以油路采用开式循环回路。 拟定液压传动系统原理图（2）换向和速度换接回路的选择该系统对换向平稳性的要求不很高，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。为便于差动连接，选用三位五通电磁换向阀。为了调整方便和便于增设液压夹紧支路，所以三位五通电磁换向阀选用Y型中位机能。拟定液压传动系统原理图由计算可知，当滑台从快进转为工进时，进入液压缸的流量由17.4 L/min降为0.96 L/min，可选二位二通行

8、程换向阀来进行速度换接，以减少液压冲击。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。 拟定液压传动系统原理图（3）压力控制回路的选择由于采用双泵供油回路，故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。拟定液压传动系统原理图将上述所选定的液压回路进行归并，并根据需要作必要的修改调整，绘制出液压系统原理图。 液压传动系统原理图（1） 选择液压泵工进阶段液压缸工作压力最大，如果取进油路总的压力损失是：

9、p1 = 0.5 MPa，则液压泵最高工作压力：pp =3.81 MPa。因此，液压泵的额定压力为（3.81+3.8125%）MPa = 4.76 （MPa）。选择液压元件将计算得出的流量值代入相应的公式中，可分别求出快进以及工进阶段的供油流量。快进、快退时液压泵的流量为： qp = 19.8 L/min工进时泵液压的流量为： qp = 1.07 L/min。选择液压元件考虑到节流调速系统中溢流阀的性能特点，尚需加上溢流阀稳定工作的最小溢流量，一般取为3 L/min，所以小流量泵的流量为： qp =（1.07 +3）= 4.07 L/min。选择液压元件查产品样本，选用小泵排量为V1=6 mL

10、/r的YB1型双联叶片泵，其额定转速为n = 960 r/min，则小泵的流量为 =5.47L/ min；0.95为液压泵的容积效率。311v6 109600.95nqV n选择液压元件因此，大流量泵的流量为查产品样本，选用大泵排量为V2=16 mL/r的YB1型双联叶片泵，其额定转速也为n = 960 r/min，则大泵的额定流量为qn2=（19.8-5.47）= 14.33 L/min 322v16 109600.9514.59L / minnqV n选择液压元件 由于（qn1+qn2 ）=20.06 L/min 19.8 L/min，可以满足要求。因此本系统选用一台YB1-16/6型双联

11、叶片泵。 由计算可知，快退阶段的功率最大，故按快退阶段估算电动机的功率。若取快退时进油路的压力损失 MPa，液压泵的总效率 ，则电动机的功率为893 kW。p102 .选择液压元件电动机的选择选用Y90L-6型异步电动机电动机的功率：P = 1.1 kW，电 动 机 的 转 速 ：n = 9 6 0 r/min。 选择电动机（2）选择液压阀根据所拟定的液压系统原理图，计算分析通过各液压阀油液的最高压力和最大流量，选择各液压阀的型号规格。选择液压元件序号元件名称通过流量q(L/min)型号规格序号元件名称通过流量q(L/min)型号规格1双联叶片泵20.06YB1 -16/68单向阀10.03I-10B2溢流阀5.47Y1 -10B9背压阀0.52B-10B3单向阀14.59I-25B10外控顺序阀14.59XY-25B4单向阀5.47I-10B11压力表Y-100T5三位五通电磁换向阀40.1235E-25B12压力表开关KF3-E3B6压力继电器DP1 -63B13过滤器20.06WU-63X1807单向行程调速阀40.12,20.06,1.04QCI-25B液压元件的型号规格选择液压元件（3） 选择辅助元件油管内径一般可参照所接元件尺寸确定，也可按管路