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液压系统设计计算.ppt

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言赶叫龄魂停清氓蔡鸿鬼护籍诚炕著卫要淳瓷挚枉郡艺掺慨乌廷翰反励肌液压系统设计计算液压系统设计计算任何液 压 系 统 的 设计 ,除了 应满 足主机在 动 作和性能方面 规 定的种种要求外, 还 必 须 符合 质 量和体 积 小、成本低、效率高、 结 构 简单 、工作可靠、使用和 维护 方便等一些公 认 的普遍 设计 原 则 。重点 难 点教学要求本章目 录须焊遗甄斤削陈驶灰列灶矾丘养调挨板簇乌肃周霄蓄睁鹏怎庙待泉剩毗壬液压系统设计计算液压系统设计计算教学要求v掌握液压系统设计方法v熟悉液压系统的设计步骤,液压装置的结构设计v熟悉液压传动系统的设计。 需粤害倪宴坪焙介曾婪撰挪涩总诌蝶懊偿迂侍抗茬侯至误篡悄零瑰态筹贪液压系统设计计算液压系统设计计算重点难点熟悉液压传动系统的设计蓉哼芳揖壶益标造盾渊菩拒漳邪乙吭砌掂萍短办具拟适绪炙咱全观碗裸伶液压系统设计计算液压系统设计计算本章目录第二 节 液 压传动 系 统 的 设计第一 节 概述第三 节 液 压 系 统设计计 算 举 例凭樊矢贵滤崇垛炊棠均蛆渗虎六琶谆沮创难现帅资篷忠难博拘囤烁演屑姜液压系统设计计算液压系统设计计算言赶叫龄魂停清氓蔡鸿鬼护籍诚炕著卫要淳瓷挚枉郡艺掺慨乌廷翰反励肌液压系统设计计算液压系统设计计算液 压 系 统 有液 压传动 系 统 和液 压 控制系 统 之分 ,一般所 说 液 压 系 统 的 设计则 是泛指液 压传动 系 统 。从 结 构 组 成或工作原理上看, 这 两 类 系 统 并无本 质 上的差别 , 仅仅 一 类 以 传递动 力 为 主,追求 传动 特性的完善;另一 类 以 实 施控制 为 主,追求控制特性的完善而已。设计 液 压 系 统 的出 发 点,可以是充分 发挥 其 组 成元件的工作性能,也可以是着重追求其工作状 态 的可靠性。前者着眼于安全, 实际 的 设计 工作 则 常常是 这 两种 观 点不同程度的 组 合。设计 步 骤 不尽相同,但每步相互关 联 ,彼此影响,常需穿插 进 行,交叉展开。第一 节 概述 玛吭泅坛请盒织渴谗沥货振孪墓水闻腕扮虑肇畜弥罐室移囚壹姓言畅克乃液压系统设计计算液压系统设计计算1、这个步骤的具体内容是:1)主机对液压系统要求(主机的用途、主要结构、总体布局;)主机对液压系统执行元件在位置布置和空间尺寸以及质量上的限制。2)主机的工艺流程或工作循环;液压执行元件的运动方式(移动、转动或摆动)及其工作范围。3)液压执行元件的负载和运动速度的大小及其变化范围。4)主机各液压执行元件的动作顺序或互锁要求,各动作的同步要求及同步精度。5)对液压系统工作性能(如平稳性、转换精度等)、工作效率、调速、平稳性、温升、自动化程度等方面的要求。6)液压系统的工作环境和工作条件,如周围介质、温度、湿度、尘埃,外界冲击等7)其他方面的要求,如液压装置在外观、色彩、经济性等方面的规定或限制。明确系 统设计 要求 第二节 液压传动系统的设计 翔犯涅咖每丑儿枕啡探材亿吕侵抚橇威讨部窑霉池绕督猎曾腮仙灾喜卷疑液压系统设计计算液压系统设计计算言赶叫龄魂停清氓蔡鸿鬼护籍诚炕著卫要淳瓷挚枉郡艺掺慨乌廷翰反励肌液压系统设计计算液压系统设计计算1.系 统 原理 图2.元件明 细 表3.系 统计 算 书 4.非 标 准件 结 构 设计1 )油缸参数 设计2) 阀 板 设计3)油箱及 泵 装置 设计设计 任 务斌唯遁宗纂谷滥入瑶炕企氖乘增拣噶兢琶幼镜励寓材锻战浩卜盈究般艇疆液压系统设计计算液压系统设计计算1、明确要求 工况分析2、选择方案 确定参数3、拟定草图 选择元件4、系统验算 元件参数调节5、结构设计 编写技术文件设计 步 骤 :婶裁迅庸缺臆中库簧注琼猾的爸沁美情勘缄舍俐误竟佛战澜尘祁躯柑箍塌液压系统设计计算液压系统设计计算2、分析系统工况,确定主要参数(一)工况分析执行元件负载分析与运动分析1)运动行程 工况要求2)负载分析:工作负载、惯性负载、摩擦负载和背压负载等3)运动(速度)分析:运动速度(快)、工进速度、速度差4)分析法面:工况图玩弹姑误凄许还爪痘缔哆挽富饰培诉擂音孩钵悉绝贷递清抱顺害捉怔袒锦液压系统设计计算液压系统设计计算1、选择方案:根据系统对动作的要求及负载的性质(输出力或转矩),确定执行元件种类及工作形式,从而确定执行元件的工作状态,为参数确定提供依据。选择 方案 确定参数庄儡揩袭抚椰豁烁担造哨壮快愈铂拘送整菩雇蒸亿疆尾赦嗅吭耗反贺葛博液压系统设计计算液压系统设计计算2、确定参数:系统参数主要是压力和流量,这是系统计算、元件选择、系统验算的依据。而无论哪种参数均以保证执行元件输出工况需要为前提的,因此,参数确定主要是执行元件的参数确定。堂令义溯仙诣蚊臃扁寄监诞钢狭罐邯虚欲贴荐鞍扎讼软舰埔赔韦辜冉至凯液压系统设计计算液压系统设计计算1)系统的压力:P缸 可用初步选取的方法;可参考同类设备选取,也可根据系统最大负载选取。2)缸的直径:由结构分析确定缸工作腔和缸的形式。按选取的压力可以确定缸直径:例:无杆腔工作,以传力为主时以运动为主时要考虑 D的选取情况但 d、 D确定后要圆整为整数。惰正瞒莫壳警伪洛整岸冲偏榜蜕健洲伍削跑角盟但桔害洋峻桨笔凤鬃珐文液压系统设计计算液压系统设计计算3)马达排量:4)缸(马达)流量:缸: qx≥A· v min qx≤A·v max马达: qx≥V· n min qx≤V·n max落俊坑毒荣洼撬吓青忍甥节屠豌叔蛊髓授构驶胎惧琅益藏把媒拖块骇刑甚液压系统设计计算液压系统设计计算1、选择回路:根据动作(速度或压力)要求及其他各项要求,选择液压基本回路。2、拟定草图:将上述回路合并拟合后形成系统图,在拟合时注意:减少元件重复,防止干扰,分析性能,保证效率,发热少拟 定系 统 草 图 , 选择 基本回路坷诸媳独熬呜琴仿谬失蹄耘悲柑渍路劳建粒阵玲谋怒躁泅穷凶愤林陷肘饺液压系统设计计算液压系统设计计算1、液压泵选择:泵类型按工况要求及经济性选择动 力源 计 算 选择 元件蜒帆邯账标桑稿氧股药拜令秽黍辜早建剑针盼赚希织裸条垦蟹来趁凶娄圭液压系统设计计算液压系统设计计算2、阀选择按阀实际承载的压力和实际通过的流量来选择阀的规格;按阀的动作要求和性能要求选择阀的种类。3、油箱容量确定按泵每分钟流量选择油箱容量:一般 V≥q 泵 aa:低压系统 —2~4中压系统 —5~7高压系统 —6~12殷谁宽账阅大胰耶郭道悠元尸肿柞摈预定驴荐助仁狄具绵拘怎宜重潞颐满液压系统设计计算液压系统设计计算4、油管及管接头:油管按内径和壁厚选择:v:吸油 0.5~1.5m/s压油 1.5~ 5m/s回油 1.5~2.5m/s管型按承压情况选择接头按管型选择 匠钻闺述煞窥衔汁渭臣且啊枫大窑必眠带乓棱笆余孽释壤恼罕眷伏捎孰藏液压系统设计计算液压系统设计计算1、压力损失验算验算后确定泵规格是否合适,然后确定各压力阀调整压力。系 统验 算:逢卢兢欠优化士没陛貉盼冀技椭域钡炕缅劣醋凸唆哟厄寐茫庞层掳楔虎劲液压系统设计计算液压系统设计计算2、系统发热验算:按系统散热计算发热是 Hi =Pi -PO =Pi (1-η )按油箱面积计算油箱散热是 H0H0=KA0t (k为散热系数)验算: H0≥H i— 合适H0Hi— 重新设计晶蚊宴研裴位惺廓凋骋俊笋归汉蹋诲赃捻陵版宁灭伍裕弯丈疹陕况胆米弦液压系统设计计算液压系统设计计算言赶叫龄魂停清氓蔡鸿鬼护籍诚炕著卫要淳瓷挚枉郡艺掺慨乌廷翰反励肌液压系统设计计算液压系统设计计算例: 设计 一台卧式 单 面 钻镗 两用 组 合机床,其工作循 环 是 “快 进 —— 工 进 —— 快退 —— 原位停止 ”;工作 时 最大 轴 向力 为 30kN,运 动 部件重 为 19.6kN;快 进 、快退速度 为 6m/min,工 进 速度 为 0.02~0.12m/min;最大行程 400mm,其中工 进 行程 200mm;启 动换 向 时间 ⊿ t=0.2s;采用平 导轨 ,其摩擦系数f=0.1。第三 节 液 压 系 统设计计 算 实例 坤经在事伊澳硼程曳毗绸熄卑劣声锅跟铃篱喘仓瀑泄延朽父标猎杭寸番迢液压系统设计计算液压系统设计计算1、工况分析1)负载分析由工作负载 Fw =30kN,重力负载 FG=0,按启动换向时间和运动部件重量( F· ∆t=m(v2-v1))计算得到惯性负载 Fa=1000N,摩擦阻力 Ff=1960N。取液压缸机械效率 η m =0.9,则液压缸工作阶段的负载值 见表 。2)速度分析由快进、快退速度为 6m/min,工进速度范围为20~120mm/min,按上述分析可绘制出负载循环图和速度循环图(略)。敞吨棵勃雌昭徊洪紧厅威由孽芦拭争疫逆掣邓泉递仰害崩兰梨丢锋毕御羚液压系统设计计算液压系统设计计算表:液压缸在各工作阶段的负载值工作循环 计算公式 负载 f( N)启动加速 F=(Ff+Fa)/ η m 3289快 进 F= Ff/ η m 2178工 进 F=(Ff+ Fw)/ η m 35511快 退 F=Ff/ η m 2178 漫售搜拴秃拒曳勤汕尘洲努闷帕皋凄逝佛狠狙示骗坑国渡彝椰响乱导掷萤液压系统设计计算液压系统设计计算3、确定参数1)初选液压缸的工作压力由最大负载值查表 11-2/11-3,取液压缸工作压力为4MPa。2)计算液压缸结构参数为使液压缸快进与快退速度相等,选用单出杆活塞缸差动连接的方式实现快进,设液压缸两有效面积为 A1和 A2,且 A1=2 A2,即 d=0.707D。为防止钻通时发生前冲现象,液压缸回油腔背压 p2取 0.6MPa,而液压缸快退时背压取 0.5MPa。由工进工况下液压缸的平衡力平衡方程 p1 A1= p2 A2+F,可得:踢痔叉君敝瘦城旺顿烽烯杏扰垮末趴镣龄脐忧瞅良颅苔媳得但悔沂堰拒满液压系统设计计算液压系统设计计算A1=F/( p1- 0.5p2) =35511/( 4×10 6- 0.5×0.6×10 6) ≈96 ( cm2) 液压缸内径 D就为: D= = =11.06( cm) 对 D圆整,取 D=110mm。由 d=0.707D,经圆整得d=80mm。计算出液压缸的有效工作面积 A1=95cm2,A2=44.77 cm2。工进时采用调速阀调速,其最小稳定流量 qmin=0.05L/min,设计要求最低工进速度 vmin=20mm/min,经验算可知满足式( 11-1)要求。崩杠郑棵剃锁梢参死樟瞻房讽噎斩菜牢含鸳宠虚柿缆挚久祝爽榜遏怜陡镣液压系统设计计算液压系统设计计算3)计算液压缸在工作循环各阶段的压力、流量和功率值差动时液压缸有杆腔压力大于无杆腔压力,取两腔间回路及阀上的压力损失为 0.5MPa,则 p2= p1+0.5(MPa)。计算结果 见表 。由表 11-6即可画出液压缸的工况图(略)。头寞葫期共疟娘皂延沃海魏闷证洒日匠炔秧踩忻闲穷揪踪价民搞赂蜀忠捉液压系统设计计算液压系统设计计算工作循环 计算公式 负载 回油背压 进油压力 输入流量 输入功率F( KN) p2( MPa) p1( MPa) Q1(10-3 m3/s) P( kW)快 启动加速 p1=F+A2(p2- p1) 3289 1.10 - -A1 - A2q1=(A1 - A2)v1 进 恒 速 P= p1 q1 2178 0.88 0.50 0.44p1= F+ A2p2 0.0031 0.012工 进 A1q1=A1 v1 35511 0.6 4.02 P= p1 q1 ~ 0.019 ~ 0.076快 启动加速 p1= F+ A1p2 3289 1.79 - -A2q1=A2 v1 0.5退 恒 速 P= p1 q1 2178 1.55 0.448 0.69表:液 压 缸工作循 环 各 阶 段 压 力、流量和功率 值p2= p1+0.5 桃背创啃屑蓉比腕钒珊罕够冈橇瓢璃碱讹哈体怎撵帖媳噶户饲艘昏子丧哲液压系统设计计算液压系统设计计算4、拟定液压系统图1)选择基本回路( 1)调速回路:因为液压系统功率较小,且只有正值负载,所以选用进油节流调速回路。为有较好的低速平稳性和速度负载特性,可选用调速阀调速,并在液压缸回路上设置背压。( 2)泵供油回路:由于系统最大流量与最小流量比为 156,且在整个工作循环过程中的绝大部分时间里泵在高压小流量状态下工作,为此应采用双联泵(或限压式变量泵),以节省能源提高效率。( 3)速度换接回路和快速回路:由于快进速度与工进速度相差很大,为了换接平稳,选用行程阀控制的换接回路。快速运动通过差动回路来实现。( 4)换向回路:为了换向平稳,选用电液换向阀。为便于实现液压缸中位停止和差动连接,采用三位五通阀。( 5)压力控制回路:系统在工作状态时高压小流量泵的工作压力由溢流阀调整,同时用外控顺序阀实现低压大流量泵卸荷。 驱呀镐驻吕昔汗诉边猖赛参昨特档潞克再爪彻珊懂忱麓脾芯摸藤粤季捌愿液压系统设计计算液压系统设计计算2)回路合成对选定的基本回路在合成时,有必要进行整理、修改和归并。具体方法为:( 1)防止工作进给时液压缸进油路、回油路相通,需接入单向阀 7。( 2)要实现差动快进,必须在回油路上设置液控顺序阀 9,以阻止油液流回油箱。此阀通过位置调整后与低压大流量泵的卸荷阀合二为一。( 3)为防止机床停止工作时系统中的油液回油箱,应增设单向阀。( 4)设置压力表开关及压力表。合并后完整的液压系统 如图 所示。酉渺建数齐搅续哭孪爆喇吓涂溯完构觉嘿艳彝筋歪擅宵诌已娟溢酞并浚闺液压系统设计计算液压系统设计计算液控 顺 序阀 ,阻止油液在快进阶 段返回油箱将工 进时 的进 油路、回油路隔断为 防止机床停止工作 时 系 统中的油液回油箱, 应 增 设单向 阀为 了便于系 统自 动发 出快退信号,在 调 速阀输 出端增 设YJ譬昨穗徐仍献阔湍配帅藻迂残渝锐尘蛆嫡框化姚禹盎截距眠奖翌放冶冤烽液压系统设计计算液压系统设计计算5、液压元件的选择1)液压泵及驱动电机功率的确定( 1)液压泵的工作压力已知液压缸最大工作压力为 4.02MPa,取进油路上压力损失为 1MPa,则小流量泵最高工作压力为5.02MPa,选择泵的额定压力应为pn=5.02+5.02×25%=6.27 ( MPa)。大流量泵在液压缸快退时工作压力较高,取液压缸快退时进油路上压力损失为 0.4MPa,则大流量泵的最高工作压力为 1.79+0.4=2.19( MPa),卸荷阀的调整压力应高于此值。绿咨妆综烈蛤学情督绝救着簿峻艾鸿椰驹霍缺祟鬼铡赚些百毯郡米窟玄式液压系统设计计算液压系统设计计算
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