液压系统设计计算

1、西华大学1主讲主讲 宋春华宋春华第九章第九章 液压系统设计计算液压系统设计计算西华大学2液压系统设计计算液压系统设计计算西华大学3第八章第八章 液压系统的设计计算液压系统的设计计算n重点内容重点内容1 1、负载分析、负载分析2 2、液压系统原理图拟定、液压系统原理图拟定3 3、液压元件的选择、液压元件的选择西华大学4第一节第一节 液压系统设计步骤液压系统设计步骤负载分析负载分析 确定主要参数确定主要参数拟定液压系统原理图拟定液压系统原理图 选择液压元件选择液压元件液压系统验算液压系统验算绘制工作图、编制技术文件绘制工作图、编制技术文件满足要求？满足要求？NY西华大学51 1、液压系统设计的一般

2、步骤、液压系统设计的一般步骤负载分析：一个工作循环中的负载值，包括：负载分析：一个工作循环中的负载值，包括：（1 1）工作阻力）工作阻力F Ft t（M Mt t）：重力、切削力、挤压力等）：重力、切削力、挤压力等（2 2）摩擦阻力）摩擦阻力F Ff f （M Mf f） ： F Ff f=f.F=f.FN N 或或 M Mf f= =GRGR西华大学6（3 3）惯性力）惯性力F Fm m （M Mm m） ： F Fm m=ma =ma 或或 M Mm mJ.J.（4 4）重力）重力F Fg g：（5 5）密封阻力）密封阻力F Fs s：（6 6）背压力）背压力F Fb b （M Mb b）

3、 ：西华大学7mgmf)/FF(FFmgf)/F(FFmgtf)/FF(FFmmgtf)/F-FF(FF启动加速阶段：启动加速阶段：快进阶段：快进阶段：工进阶段：工进阶段：制动减速阶段：制动减速阶段： 根据负载阻力（阻力矩），可以绘制液压执行根据负载阻力（阻力矩），可以绘制液压执行机构一个工作循环内的负载特性图。机构一个工作循环内的负载特性图。西华大学8确定主要参数确定主要参数（1 1）初选系统工作压力）初选系统工作压力p:p:（2 2）主要结构尺寸的确定：）主要结构尺寸的确定： 对液压缸：油缸内径对液压缸：油缸内径D D、活塞杆直径、活塞杆直径d d D D、d d的计算值必须圆整到油缸直径

4、标准系列，的计算值必须圆整到油缸直径标准系列，可查可查GB2348GB23488080。（3 3）作执行元件工况图）作执行元件工况图( (速度、位置速度、位置) )西华大学9拟定液压系统原理图拟定液压系统原理图（1 1）执行元件类型：油缸、马达、摆动液压缸等）执行元件类型：油缸、马达、摆动液压缸等（2 2）系统类型：开式系统或闭式系统）系统类型：开式系统或闭式系统（3 3）液压基本回路确定：卸荷回路、锁紧回路、）液压基本回路确定：卸荷回路、锁紧回路、调速回路等调速回路等（4 4）绘制液压系统原理图）绘制液压系统原理图西华大学10选择液压元件选择液压元件（1 1）液压泵的选择）液压泵的选择: :

5、 最大工作压力最大工作压力p pP P: : ppp1P 式中：式中： p1p1执行元件的最高工作压力执行元件的最高工作压力 pp执行元件进油路上的压力损失执行元件进油路上的压力损失 最大工作流量最大工作流量q qP P: : maxPqKq 式中：式中： KK泄漏系数，一般取泄漏系数，一般取K K1.11.11.31.3 qqmaxmax各执行元件同时动作时所需流量之和的最大值各执行元件同时动作时所需流量之和的最大值 西华大学11（2 2）选择液压泵的型号和驱动电机）选择液压泵的型号和驱动电机 驱动电机功率驱动电机功率P: P: pPP/.qpP 式中：式中： p pP P液压泵的最高工作压

6、力液压泵的最高工作压力 q qP P液压泵的最大输出流量液压泵的最大输出流量 P P液压泵的总效率液压泵的总效率 西华大学12（3 3）控制阀的选择）控制阀的选择 原则：根据系统压力和工作流量，在液压元件原则：根据系统压力和工作流量，在液压元件产品目录中选取。产品目录中选取。（4 4）液压辅助元件）液压辅助元件 包括：过滤器、蓄能器、管道、接头、油箱等包括：过滤器、蓄能器、管道、接头、油箱等查手册。查手册。 西华大学13（5 5）选用液压油）选用液压油 普通液压系统用矿油型液压油普通液压系统用矿油型液压油 室外设备选用抗磨液压油或低凝液压油室外设备选用抗磨液压油或低凝液压油 航空液压系统选用航

7、空液压油航空液压系统选用航空液压油（6 6）油箱设计）油箱设计 西华大学14验算液压系统验算液压系统 （1 1）回路压力损失）回路压力损失 p=pL+pc+pV 计算系统压力损失的目的，是为了正确确定系统的调整压计算系统压力损失的目的，是为了正确确定系统的调整压力和分析系统设计的好坏。力和分析系统设计的好坏。 如果计算出来的如果计算出来的pp比在初选系统工作压力时粗略选定的比在初选系统工作压力时粗略选定的压力损失大得多，应该重新调压力损失大得多，应该重新调整有关元件、辅件的规格，重新确定管道尺寸。整有关元件、辅件的规格，重新确定管道尺寸。西华大学15 （2 2）发热温升）发热温升 系统单位时间

8、的发热量：系统单位时间的发热量：系统单位时间的散热量：系统单位时间的散热量：i2i1it )P-(P1TACT西华大学16系统热平衡时的温升：系统热平衡时的温升：t )P-(P1AC1ACACTi2i1iTTT式中：式中：P P1i1i、P P2i2i 分别为液压泵的输入功率和系统输出功率分别为液压泵的输入功率和系统输出功率 t ti i、 分别为第分别为第i i工作阶段的持续时间和工作循环周期工作阶段的持续时间和工作循环周期 A A油箱散热面积油箱散热面积 T T系统温升系统温升 C CT T散热系数，自然冷却通风差，散热系数，自然冷却通风差，C CT T（8 89 9）x10 x103 3

9、 自然冷却通风良好，自然冷却通风良好，C CT T（151517.517.5）x10 x103 3 油箱加专用冷却器，油箱加专用冷却器，C CT T（110110170170）x10 x103 3西华大学17验算温度：验算温度：TTTT121式中：式中：T T1 1、T T1 1 分别为油箱温度和最高允许温度分别为油箱温度和最高允许温度 T T2 2 油箱环境温度油箱环境温度 T-T-系统温升系统温升 西华大学18绘制工作图、编制技术文件绘制工作图、编制技术文件 包括液压系统原理图、液压系统装配图、非标准元包括液压系统原理图、液压系统装配图、非标准元件装配图及零件图、设计计算说明书、零部件目录

10、表、件装配图及零件图、设计计算说明书、零部件目录表、标准件、通用件、外购件汇总表等。标准件、通用件、外购件汇总表等。西华大学19第二节第二节 液压系统设计计算实例液压系统设计计算实例例：例：设计一卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压设计一卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统。动力滑台的工作循环是：快进系统。动力滑台的工作循环是：快进 工进工进 快退快退 停止。液压系统的主要参数与性能要求如下：停止。液压系统的主要参数与性能要求如下：切削力切削力F Ft t：20000N20000N；移动部件总重力；移动部件总重力G G10000N10000N；快进；快进行程行程L L1 1=100mm

11、=100mm；工进行程；工进行程L L2 250mm50mm；快进快退的速度为；快进快退的速度为4m4mminmin；工进速度为；工进速度为0 005m05mminmin；加速、减速时间；加速、减速时间t t0 02s2s；静摩擦系数；静摩擦系数f fs s=0=02 2；动摩擦系数；动摩擦系数f fd d= =o o1 1。该动力滑台采用水平放置的平导轨，动力滑台可在任意该动力滑台采用水平放置的平导轨，动力滑台可在任意位置停止。位置停止。西华大学20一、负载分析一、负载分析液压缸负载的计算液压缸负载的计算西华大学21负载负载速度图速度图西华大学22二、执行元件主要参数确定二、执行元件主要参数

12、确定 1 1、选定液压缸工作压力、选定液压缸工作压力 初选初选p p1 1=40=4010105 5PaPa。本机床为钻孔组合机床，为。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，防止钻通时发生前冲现象，液压缸回油腔应有背压，设背压设背压p p2 2=8=810105 5PaPa西华大学232 2、确定液压缸主要结构尺寸、确定液压缸主要结构尺寸 为使快进快退速度相等，选用为使快进快退速度相等，选用A A1 1=2A=2A2 2差动油缸，假定快进、快退差动油缸，假定快进、快退的回油压力损失为的回油压力损失为p=8p=810105 5PaPa。 由液压缸推力由液压缸推力F

13、=(pF=(p1 1A A1 1-p-p2 2A A2 2)cm cm 得得取标准直径：取标准直径：D D90 mm 90 mm 因为因为A A1 1=2A=2A2 2，所以，所以d=63mmd=63mm西华大学243 3、计算液压缸各工作阶段的压力、流量和功率、计算液压缸各工作阶段的压力、流量和功率西华大学25三、拟定液压系统图三、拟定液压系统图1 1、供油方式、调速方式：开式、供油方式、调速方式：开式系统、双泵供油、调速阀进口节系统、双泵供油、调速阀进口节流调速流调速2 2、快速运动回路和速度换接回、快速运动回路和速度换接回路：采用差动连接和双泵供油快路：采用差动连接和双泵供油快速回路；速

14、度换接采用行程与压速回路；速度换接采用行程与压力联合控制形式。力联合控制形式。3 3、换向回路：三位五通换向阀、换向回路：三位五通换向阀、挡块压力继电器行程终点控制挡块压力继电器行程终点控制4 4、组成液压系统、组成液压系统西华大学26四、选择液压元件四、选择液压元件1 1、液压泵、液压泵西华大学272 2、驱动电动机、驱动电动机差动快进差动快进工进工进快退快退西华大学283 3、液压控制阀选择、液压控制阀选择4 4、辅助液压件（油管、油箱、接头、过滤器、冷却器等）选、辅助液压件（油管、油箱、接头、过滤器、冷却器等）选择择西华大学295 5、油箱、油箱西华大学30五、验算液压系统性能五、验算液

15、压系统性能1 1、压力损失及泵压力调定值、压力损失及泵压力调定值工进工进快退快退西华大学312 2、液压系统的发热和温升验算、液压系统的发热和温升验算西华大学32n小结小结 明确设计内容、方法、步骤，但步骤不是死的，明确设计内容、方法、步骤，但步骤不是死的，有时步骤间可穿插、交叉进行。特别是对于不同有时步骤间可穿插、交叉进行。特别是对于不同的设计对象的设计对象( (例如机床液压系统、工程机械液压例如机床液压系统、工程机械液压系统、冶金设备液压系统、飞机液压系统等系统、冶金设备液压系统、飞机液压系统等) )，其具体的设计步骤略有差别，而较简单的液压系其具体的设计步骤略有差别，而较简单的液压系统有些步骤可以合并。统有些步骤可以合并。西华大学33 学会设计资料的查找方法、设计手册的合理使学会设计资料的查找方法、设计手册的合理使用、产品样本的正确阅读。有些数据和资料并非通用、产品样本的正确阅读。有些数据和资料并非通用标准，而是些局部试验或经验材料，引用时应注用标准，而是些局部试验或经验材料，引用时应注意使用条件和环境意使用条件和环境o o西华