液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算PPT

1、12本章提要 本章介紹設(shè)計(jì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的基本步驟和方法，對于本章介紹設(shè)計(jì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的基本步驟和方法，對于一般的液壓系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)遵循以下幾個(gè)步驟：一般的液壓系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)遵循以下幾個(gè)步驟： 明確設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行工況分析；明確設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行工況分析； 擬定液壓系統(tǒng)原理圖；擬定液壓系統(tǒng)原理圖； 計(jì)算和選擇液壓元件；計(jì)算和選擇液壓元件； 發(fā)熱及系統(tǒng)壓力損失的驗(yàn)算；發(fā)熱及系統(tǒng)壓力損失的驗(yàn)算； 繪制工作圖，編寫技術(shù)文件。繪制工作圖，編寫技術(shù)文件。 上述工作大部分情況下要穿插、交叉進(jìn)行，對于比較上述工作大部分情況下要穿插、交叉進(jìn)行，對于比較復(fù)雜的系統(tǒng)，需經(jīng)過多次反復(fù)才能最后確定；在設(shè)計(jì)簡復(fù)雜的

2、系統(tǒng)，需經(jīng)過多次反復(fù)才能最后確定；在設(shè)計(jì)簡單系統(tǒng)時(shí)，有些步驟可以合并或省略。通過本章學(xué)習(xí)，單系統(tǒng)時(shí)，有些步驟可以合并或省略。通過本章學(xué)習(xí)，要求對液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、步驟、方法有一個(gè)基本的要求對液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、步驟、方法有一個(gè)基本的了解了解。3 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整機(jī)設(shè)計(jì)的一部分，它除了液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整機(jī)設(shè)計(jì)的一部分，它除了應(yīng)符合主機(jī)動(dòng)作循環(huán)和靜、動(dòng)態(tài)性能等方面的要求外，應(yīng)符合主機(jī)動(dòng)作循環(huán)和靜、動(dòng)態(tài)性能等方面的要求外，還應(yīng)當(dāng)滿足結(jié)構(gòu)簡單，工作安全可靠，效率高，經(jīng)濟(jì)性還應(yīng)當(dāng)滿足結(jié)構(gòu)簡單，工作安全可靠，效率高，經(jīng)濟(jì)性好，使用維護(hù)方便等條件。好，使用維護(hù)方便等條件。 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，根據(jù)系

3、統(tǒng)的繁簡、借鑒的資料多液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，根據(jù)系統(tǒng)的繁簡、借鑒的資料多少和設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)的不同，在做法上有所差異。各部分少和設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)的不同，在做法上有所差異。各部分的設(shè)計(jì)有時(shí)還要交替進(jìn)行，甚至要經(jīng)過多次反復(fù)才能完的設(shè)計(jì)有時(shí)還要交替進(jìn)行，甚至要經(jīng)過多次反復(fù)才能完成。成。 下面對液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟予以介紹。下面對液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟予以介紹。4液壓系統(tǒng)的動(dòng)作和性能要求主要有：液壓系統(tǒng)的動(dòng)作和性能要求主要有： 運(yùn)動(dòng)方式、行程、速度范圍、負(fù)載條件、運(yùn)運(yùn)動(dòng)方式、行程、速度范圍、負(fù)載條件、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、精度、工作循環(huán)和動(dòng)作周期、同步或動(dòng)平穩(wěn)性、精度、工作循環(huán)和動(dòng)作周期、同步或聯(lián)鎖等。就工作環(huán)境而言，有環(huán)境溫度、

4、濕度、聯(lián)鎖等。就工作環(huán)境而言，有環(huán)境溫度、濕度、塵埃、防火要求及安裝空間的大小等。塵埃、防火要求及安裝空間的大小等。 要使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)不僅能滿足一般的性能要要使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)不僅能滿足一般的性能要求，還應(yīng)具有較高的可靠性、良好的空間布局及求，還應(yīng)具有較高的可靠性、良好的空間布局及造型。造型。5 工況分析，就是查明每個(gè)執(zhí)行元件的工況分析，就是查明每個(gè)執(zhí)行元件的速度速度和和負(fù)負(fù)載載的變化規(guī)律，必要時(shí)還應(yīng)作出速度、負(fù)載隨時(shí)間的變化規(guī)律，必要時(shí)還應(yīng)作出速度、負(fù)載隨時(shí)間或位移變化的曲線圖?；蛭灰谱兓那€圖。 就缸而言，負(fù)載主要由六部分組成，即就缸而言，負(fù)載主要由六部分組成，即工作負(fù)工作負(fù)載，導(dǎo)向摩擦負(fù)載

5、，慣性負(fù)載，重力負(fù)載，密封負(fù)載，導(dǎo)向摩擦負(fù)載，慣性負(fù)載，重力負(fù)載，密封負(fù)載和背壓負(fù)載載和背壓負(fù)載。6wF 不同的機(jī)器有不同的工作負(fù)載。工作負(fù)載與液壓缸運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí)為正值，方向相同時(shí)為負(fù)值。 導(dǎo)向摩擦負(fù)載是指液壓缸驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件時(shí)所受的導(dǎo)軌摩擦阻力。fF 慣性負(fù)載是運(yùn)動(dòng)部件在啟動(dòng)加速或制動(dòng)減速時(shí)的慣性力，其值可按牛頓第二定律求出。aF7gF 密封負(fù)載是指液壓缸密封裝置的摩擦力，一般通過液壓缸的機(jī)械效率加以考慮，常取機(jī)械效率值為0.900.97。sF 背壓負(fù)載是指液壓缸回油腔壓力所造成的阻力。bF8液壓缸各個(gè)主要工作階段的機(jī)械負(fù)載液壓缸各個(gè)主要工作階段的機(jī)械負(fù)載F可按下列公式計(jì)算可按下列公式計(jì)算

6、（10.4）mgafFFFF/ )( （10.5）mgfFFF/ )( （10.6）mgwfFFFF/ )( （10.7）mgawfFFFFF/ )(9 液壓系統(tǒng)原理圖是表示液壓系統(tǒng)的組成和工作原理液壓系統(tǒng)原理圖是表示液壓系統(tǒng)的組成和工作原理的重要技術(shù)文件。擬定液壓系統(tǒng)原理圖是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的重要技術(shù)文件。擬定液壓系統(tǒng)原理圖是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的第一步，它對系統(tǒng)的性能及設(shè)計(jì)方案的合理性、經(jīng)濟(jì)的第一步，它對系統(tǒng)的性能及設(shè)計(jì)方案的合理性、經(jīng)濟(jì)性具有決定性的影響。性具有決定性的影響。 一般具有較大空間可以存放油箱的系統(tǒng)，都采用開一般具有較大空間可以存放油箱的系統(tǒng)，都采用開式油路；相反，凡允許采用輔助泵進(jìn)行補(bǔ)

7、油，并借此進(jìn)式油路；相反，凡允許采用輔助泵進(jìn)行補(bǔ)油，并借此進(jìn)行冷卻交換來達(dá)到冷卻目的的系統(tǒng)，可采用閉式油路。行冷卻交換來達(dá)到冷卻目的的系統(tǒng)，可采用閉式油路。通常節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)采用開式油路，容積調(diào)速系統(tǒng)采用閉通常節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)采用開式油路，容積調(diào)速系統(tǒng)采用閉式回路式回路。10 根據(jù)各類主機(jī)的工作特點(diǎn)、負(fù)載性質(zhì)和性能要求，先確根據(jù)各類主機(jī)的工作特點(diǎn)、負(fù)載性質(zhì)和性能要求，先確定對主機(jī)主要性能起決定性影響的主要回路，然后再考慮其定對主機(jī)主要性能起決定性影響的主要回路，然后再考慮其它輔助回路。例如它輔助回路。例如: 對于機(jī)床液壓系統(tǒng)對于機(jī)床液壓系統(tǒng),是主要回路；是主要回路； 對于壓力機(jī)液壓系統(tǒng)，對于壓力機(jī)液

8、壓系統(tǒng)，是主要回路；是主要回路； 有垂直運(yùn)動(dòng)部件的系統(tǒng)要考慮有垂直運(yùn)動(dòng)部件的系統(tǒng)要考慮； 慣性負(fù)載較大的系統(tǒng)要考慮慣性負(fù)載較大的系統(tǒng)要考慮。 有多個(gè)執(zhí)行元件的系統(tǒng)可能要考慮有多個(gè)執(zhí)行元件的系統(tǒng)可能要考慮； 有空載運(yùn)行要求的系統(tǒng)要考慮有空載運(yùn)行要求的系統(tǒng)要考慮等。等。11 將挑選出來的各典型回路合并、整理，增將挑選出來的各典型回路合并、整理，增加必要的元件或輔助回路，加以綜合，構(gòu)成一加必要的元件或輔助回路，加以綜合，構(gòu)成一個(gè)結(jié)構(gòu)簡單，工作安全可靠、動(dòng)作平穩(wěn)、效率個(gè)結(jié)構(gòu)簡單，工作安全可靠、動(dòng)作平穩(wěn)、效率高、調(diào)整和維護(hù)保養(yǎng)方便的液壓系統(tǒng)，形成系高、調(diào)整和維護(hù)保養(yǎng)方便的液壓系統(tǒng)，形成系統(tǒng)原理圖統(tǒng)原理圖

9、。12 結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定是指根據(jù)執(zhí)行元件工作壓力和最大流量確定執(zhí)行元件的排量或油缸面積。運(yùn)動(dòng)形式往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)短行程長行程高速低速建議采用的執(zhí)行元件的形式活 塞式 液壓缸柱塞式液壓缸液壓馬達(dá)與齒輪/齒條或螺母/絲杠機(jī)構(gòu)高 速液 壓馬達(dá)低速大扭矩液壓馬達(dá)高速液壓馬達(dá)帶減速器擺 動(dòng)液 壓缸表10.1選擇執(zhí)行元件的形式13 工作壓力是確定執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)參數(shù)的主要依據(jù)。它的大小影響執(zhí)行元件的尺寸和成本，乃至整個(gè)系統(tǒng)的性能，工作壓力選得高，執(zhí)行元件和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊，但對元件的強(qiáng)度，剛度及密封要求高，且要采用較高壓力的液壓泵。 反之，如果工作壓力選得低，就會增大執(zhí)行元件及整個(gè)系統(tǒng)的尺寸，使結(jié)構(gòu)變

10、得龐大，所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選取適當(dāng)?shù)墓ぷ鲏毫Α?4 以缸為例，主要結(jié)構(gòu)尺寸指缸的內(nèi)徑D和活塞桿的直徑d，計(jì)算后按系列標(biāo)準(zhǔn)值確定D和d。 對有低速運(yùn)動(dòng)要求的系統(tǒng)，尚需對液壓缸有效工作面積進(jìn)行驗(yàn)算，即應(yīng)保證：minminvqA（10.8） 驗(yàn)算結(jié)果若不能滿足式（10.8），則說明按所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)尺寸和方案達(dá)不到所需要的最低速度，必須修改設(shè)計(jì)。式中：A液壓缸工作腔的有效工作面積； 控制執(zhí)行元件速度的流量閥最小穩(wěn)定流量； 液壓缸要求達(dá)到的最低工作速度。minqminv15 當(dāng)液壓缸的主要尺寸D、d計(jì)算出來以后，要按系列標(biāo)準(zhǔn)圓整，有必要根據(jù)圓整值對工作壓力進(jìn)行一次復(fù)算。 在按上述方法確定的工作壓力還沒有計(jì)

11、算回油路的背壓，所確定的工作壓力只是執(zhí)行元件為了克服機(jī)械總負(fù)載所需要的那部分壓力，在結(jié)構(gòu)參數(shù)D、d確定之后，取適當(dāng)?shù)谋硥汗浪阒担纯汕蟪鰣?zhí)行元件工作腔的壓力。16對于單桿液壓缸，其工作壓力P可按下列公式復(fù)算。有桿腔進(jìn)油階段bpAAAFp212（10.10）式中：F液壓缸在各工作階段的最大機(jī)械總負(fù)載； 、 分別為缸無桿腔和有桿腔的有效面積； 液壓缸回油路的背壓。1A2AbpbpAAAFp121（10.9）無桿腔進(jìn)油工進(jìn)階段17 即執(zhí)行元件在一個(gè)工作循環(huán)中的壓力、流量、功率對時(shí)間或位移的變化曲線圖。將系統(tǒng)中各執(zhí)行元件的工況圖加以合并，便得到整個(gè)系統(tǒng)的工況圖。 液壓系統(tǒng)的工況圖可以顯示整個(gè)工作循環(huán)中

12、的系統(tǒng)壓力、流量和功率的最大值及其分布情況，為后續(xù)設(shè)計(jì)步驟中選擇元件、選擇回路或修正設(shè)計(jì)提供合理的依據(jù)。 對于簡單系統(tǒng)，其工況圖的繪制可省略。 18 先根據(jù)設(shè)計(jì)要求和系統(tǒng)工況確定泵的類型，然后根據(jù)液壓泵的最大供油量和系統(tǒng)工作壓力來選擇液壓泵的規(guī)格。（10.11） lpppp式中: 執(zhí)行元件的最高工作壓力； 進(jìn)油路上總的壓力損失。plp19液壓泵的最大供油量為：（10.11） maxqkqp式中: K系統(tǒng)的泄漏修正系數(shù)，一般取 K=1.11.3； 同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。maxq20 液壓泵的規(guī)格型號按計(jì)算值在產(chǎn)品樣本選取，為了使液壓泵工作安全可靠，液壓泵應(yīng)有一定的壓力儲備量，

13、通常泵的額定壓力可比工作壓力高25%60%。泵的額定流量則宜與相當(dāng)，不要超過太多，以免造成過大的功率損失。21 驅(qū)動(dòng)泵的電機(jī)根據(jù)驅(qū)動(dòng)功率和泵的轉(zhuǎn)速來選擇。 在整個(gè)工作循環(huán)中，泵的壓力和流量在較多時(shí)間內(nèi)皆達(dá)到最大工作值時(shí)，驅(qū)動(dòng)泵的電動(dòng)機(jī)功率為：pppqpP（10.13） 式中： 液壓泵的總效率，數(shù)值可見產(chǎn)品樣本。 限壓式變量葉片泵的驅(qū)動(dòng)功率，可按泵的實(shí)際壓力流量特性曲線拐點(diǎn)處的功率來計(jì)算。 工作中泵的壓力和流量變化較大時(shí)，可分別計(jì)算出各個(gè)階段所需的驅(qū)動(dòng)功率，然后求其均方根值即可。p22 各種閥類元件的規(guī)格型號，按液壓系統(tǒng)原理圖和系統(tǒng)工況提供的情況從產(chǎn)品樣本中選取，各種閥的額定壓力和額定流量，一般

14、應(yīng)與其工作壓力和最大通過流量相接近。 具體選擇時(shí)，應(yīng)注意溢流閥按液壓泵的最大流量來選??；流量閥還需考慮最小穩(wěn)定流量，以滿足低速穩(wěn)定性要求。23 油管的規(guī)格尺寸大多由所連接的液壓元件接口處尺寸決定，只有對一些重要的管道才驗(yàn)算其內(nèi)徑和壁厚。 對于固定式的液壓設(shè)備，常將液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源，閥類元件集中安裝在主機(jī)外的液壓站上，這樣能使安裝與維修方便，并消除了動(dòng)力源的振動(dòng)與油溫變化對主機(jī)工作精度的影響。24 液壓系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)完成之后，需要對它的主要性能加以驗(yàn)算，以便評判其設(shè)計(jì)質(zhì)量，并改進(jìn)和完善液壓系統(tǒng)。 畫出管路裝配草圖后，即可計(jì)算管路的沿程壓力損失，局部壓力損失，它們的計(jì)算公式詳見液壓流體力學(xué)，管路總的

15、壓力損失為沿程損失與局部損失之和。 在系統(tǒng)的具體管道布置情況沒有明確之前，通常用液流通過閥類元件的局部壓力損失來對管路的壓力損失進(jìn)行概略地估算。25 液壓系統(tǒng)在工作時(shí)，有壓力損失，容積損失和機(jī)械損失，這些損耗能量的大部分轉(zhuǎn)化為熱能，使油溫升高從而導(dǎo)致油的粘度下降，油液變質(zhì)，機(jī)器零件變形，影響正常工作。為此，必須將溫升控制在許可范圍內(nèi)。 單位時(shí)間的發(fā)熱量為液壓泵的輸入功率與執(zhí)行元件的輸出功率之差。26 一般情況下，液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)往往有好幾個(gè)階段，其平均發(fā)熱量為各個(gè)工作周期發(fā)熱量的時(shí)均值，即inioiiitPPt1)(1（10.14） 式中第個(gè)工作階段系統(tǒng)的輸入功率；第個(gè)工作階段系統(tǒng)的輸出功率

16、； 工作循環(huán)周期；第個(gè)工作階段的持續(xù)時(shí)間；總的工作階段數(shù)。iiPoiPtitn27 液壓系統(tǒng)在工作中產(chǎn)生的熱量，主要經(jīng)油箱散發(fā)到空氣中去，油箱在單位時(shí)間散發(fā)熱量的可按下式計(jì)算（10.15） tAkh式中: A油箱的散熱面積； 液壓系統(tǒng)的溫升； 油箱的散熱系數(shù)，其值可查閱液壓設(shè)計(jì)手冊。thk系統(tǒng)的溫升為（10.16） Akth計(jì)算溫升值如果超過允許值，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)睦鋮s措施。28 正式工作圖包括液壓系統(tǒng)原理圖、液壓系統(tǒng)裝配圖、液壓缸等非標(biāo)準(zhǔn)元件裝配圖及零件圖。液壓系統(tǒng)原理中應(yīng)附有液壓元件明細(xì)表，表中標(biāo)明各液壓元件的型號規(guī)格、壓力和流量等參數(shù)值，一般還應(yīng)繪出各執(zhí)行元件的工作循環(huán)圖和電磁鐵的動(dòng)作順序表

17、。 液壓系統(tǒng)裝配圖是液壓系統(tǒng)的安裝施工圖，包括油箱裝配圖，管路安裝圖等。29 技術(shù)文件一般包括液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，液壓系統(tǒng)使用及維護(hù)技術(shù)說明書，零、部件目錄表及標(biāo)準(zhǔn)件、通用件、外購件表等。30 某廠要設(shè)計(jì)制造一臺雙頭車床，加工壓縮機(jī)拖車上一根長軸兩端的軸頸。由于零件較長，擬采用零件固定，刀具旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給的加工方式。其加工動(dòng)作循環(huán)是快進(jìn)工進(jìn)快退停止。同時(shí)要求各個(gè)車削頭能單獨(dú)調(diào)整。其最大切削力在導(dǎo)軌中心線方向估計(jì)為12000N，所要移動(dòng)的總重量估計(jì)為15000N，工作進(jìn)給要求能在0.0201.2mmin范圍內(nèi)進(jìn)行無級調(diào)速，快速進(jìn)、退速度一致，為 4 mmin，試設(shè)計(jì)該液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。 31機(jī)床的外

18、形示意圖。1-左主軸頭；2-夾具；3-右主軸頭；4-床身；5-工件32 根據(jù)加工要求，刀具旋轉(zhuǎn)由機(jī)械傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)；主軸頭沿導(dǎo)軌中心線方向的“快進(jìn)一工進(jìn)快退停止”工作循環(huán)擬采用液壓傳動(dòng)方式來實(shí)現(xiàn)。故擬選定液壓缸作執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 考慮到車削進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)功率不大，且要求低速穩(wěn)定性好，粗加工時(shí)負(fù)載有較大變化，故擬選用調(diào)速閥、變量泵組成的容積節(jié)流調(diào)速方式。 為了自動(dòng)實(shí)現(xiàn)上述工作循環(huán)，并保證零件一定的加工長度（該長度并無過高的精度要求），擬采用行程開關(guān)及電磁換向閥實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作。 33 系 統(tǒng)同 時(shí) 驅(qū) 動(dòng)兩 個(gè) 車 削頭 ， 且 動(dòng)作 相 同 。為 保 證 快速 進(jìn) 、 退速度相等，并 減 小 液壓 泵 的 流

19、量 規(guī) 格 ，擬 選 用 差動(dòng) 連 接 回路。34 由快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)時(shí)，采用機(jī)動(dòng)滑閥。工由快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)時(shí)，采用機(jī)動(dòng)滑閥。工進(jìn)終了時(shí)。壓下電器行程開關(guān)返回?？焱诉M(jìn)終了時(shí)。壓下電器行程開關(guān)返回?？焱说浇K點(diǎn)，壓下電器行程開關(guān)，運(yùn)動(dòng)停止。到終點(diǎn)，壓下電器行程開關(guān)，運(yùn)動(dòng)停止。分別調(diào)節(jié)兩個(gè)調(diào)速分別調(diào)節(jié)兩個(gè)調(diào)速閥，可使兩車削頭閥，可使兩車削頭有較高的同步精度有較高的同步精度?？爝M(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)后，系統(tǒng)壓力升高，遙控順序閥打開，快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)后，系統(tǒng)壓力升高，遙控順序閥打開，回油經(jīng)背壓閥回油箱。背壓閥使工進(jìn)時(shí)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)回油經(jīng)背壓閥回油箱。背壓閥使工進(jìn)時(shí)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。35圖10.2雙頭車床液壓系統(tǒng)工作原理圖36 10.3液壓缸受力圖3

20、7 工作負(fù)載： N油缸所要移動(dòng)負(fù)載總重量： N選取工進(jìn)時(shí)速度的最大變化量： m/s選?。?s 12000wF15000G02. 0v2 . 0t)(1532 . 002. 081. 915000NtvgGFa則慣性力為38 缸的密封阻力通常折算為克服密封阻力所需的等效壓力乘以液壓缸的有效面積。若密封結(jié)構(gòu)為Y型，可取 Peq=0.2MPa，缸的有效面積初估值為 A1=80mm,則密封力為：1600008. 010251ApFeqs（N） 啟動(dòng)時(shí)：啟動(dòng)時(shí)：800%50008. 0102251ApFeqs（N）運(yùn)動(dòng)時(shí)：運(yùn)動(dòng)時(shí)：3990圖10.4導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)受力示意圖NfFGfFGFzzf66402sin

21、)2()2(40 回油背壓，一般為 0.3-0.5MPa，取回油背壓 Pb=0.3MPa,考慮兩邊差動(dòng)比為2,且已知液壓缸進(jìn)油腔的活塞面積 A1=80 mm,取有桿腔活塞面積A2=40 mm，將上述值代入公式得：1200004. 010352ApFbb（N）（N）207931200664080015312000bfsawFFFFFF 分析液壓缸各工作階段中受力情況，得知在工進(jìn)階段受力最大，作用在活塞上的總載荷：41 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定系統(tǒng)工作壓力，選取 P=3MPa，則工作腔的有效工作面積和活塞直徑分別為：25100693. 0103020793mpFAmAD094.000693.0441因?yàn)橐簤焊?/p>

22、的差動(dòng)比為2，所以活塞桿直徑為：mDd066. 0094. 07 . 0242根據(jù)液壓技術(shù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，選取標(biāo)準(zhǔn)直徑mmmD9009. 0mmmd63063. 0PaDFp522107 .3209. 02079344則液壓缸實(shí)際計(jì)算工作壓力為:Pap51033實(shí)際選取的工作壓力為:43 由于左右兩個(gè)切削頭工作時(shí)需做低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，在確定油缸活塞面積 A1之后，還必須按最低進(jìn)繪速度驗(yàn)算油缸尺寸。即應(yīng)保證油缸有效工作面積 A1為：minmin1vqAqmin流量閥最小穩(wěn)定流量，在此取調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量為50ml/min； vmin活塞最低進(jìn)繪速度，本題給定為20mmmin。式中：44 根據(jù)上面確定的液壓

23、缸直徑，油缸有效工作面積為：232211036. 609. 044mDA234minmin105 . 210250mvq驗(yàn)算說明活塞面積能滿足最小穩(wěn)定速度要求。45)(104310101033555Pappplp 對于調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，管路的局部壓力損失一般取 ，取總壓力損失 , 則液壓泵的實(shí)際計(jì)算工作壓力：Pa510)155(Papl5101046取液壓系統(tǒng)的泄露系數(shù) kl= 1.1 ，則液壓泵的流量為： min)/(5 .27251 . 1maxlqkqlp 根據(jù)求得的液壓泵的流量和壓力，又要求泵變量,min)/(254063. 042422max2maxlvdq當(dāng)液壓缸左右兩個(gè)切削

24、頭快進(jìn)時(shí)，所需的最大流量之和為：47 因該系統(tǒng)選用變量泵，所以應(yīng)算出空載快速、最大工進(jìn)時(shí)所需的功率，按兩者的最大值選取電機(jī)的功率。最大工進(jìn)：此時(shí)所需的最大流量為：min)/(6 .7129 .0442max2maxlvDqww 選取液壓泵的總效率為：=0.8，則工進(jìn)時(shí)所需的液壓泵的最大功率為：)(36. 1108 . 0606 . 710432265maxKWqpPwpw48導(dǎo)軌摩擦力：)(180045sin1 . 02150001 . 02150002sin22NfGfGFf空載條件下的總負(fù)載：)(24651800155510NFFFFfsae49空載快速時(shí)液壓泵所需的最大功率為： 選取空載

25、快速條件下的系統(tǒng)壓力損失，則空載快速條件下液壓泵的輸出壓力為：)(109 .12105063. 024654. 45522PapdFpeleep)(74. 0108 . 0605 .27109 .1265KWqpPppe故應(yīng)按最大工進(jìn)時(shí)所需功率選取電機(jī)。故應(yīng)按最大工進(jìn)時(shí)所需功率選取電機(jī)。50 控制元件的規(guī)格應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)最高工作壓力和通過該閥的最大流量，在標(biāo)準(zhǔn)元件的產(chǎn)品樣本中選取。 方向閥方向閥：按 ， 選選35D25B（滑閥機(jī)能（滑閥機(jī)能O型）型）。Pap51043min/5 .12 lq 單向閥單向閥：按 ， 選選I25B。Pap51033min/25lq 調(diào)速閥調(diào)速閥：按工進(jìn)最大流量 ， 工

26、作壓力 選選Q10B。min/6 . 7 lq Pap5103351 背壓閥背壓閥：調(diào)至 ， 流量為 選選B10。Pap51033min/6 . 7lq 行程閥行程閥：按 ， 選選22C25B。Pap5109 .12min/5 .12 lq 調(diào)速閥調(diào)速閥：按工進(jìn)最大流量 ， 工作壓力 選選Q10B。min/6 . 7 lq Pap51033順序閥順序閥：調(diào)至大于 ，保證快進(jìn)時(shí)不打開。 選選XB10B。Pap51033min/6 . 7lq 52 本系統(tǒng)的功率小，又采用限壓式變量泵，發(fā)熱少，所取油箱容量又較大，故不必進(jìn)行系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算。)(1105 .2744lqVpt 確定鋼管通經(jīng)、外徑、壁厚

27、、連接螺紋及推薦流量。 在液壓泵的出口，按流量27.5lmin，查表取管路通徑為10； 在液壓泵的入口,選擇較粗的管道，選取管徑為12； 其余油管按流量12.51min，查表取8。 對于一般低壓系統(tǒng)，油箱的容量一般取泵流量的35倍，本題取4倍，其有效容積：53附：附： 液壓缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓缸的計(jì)算及驗(yàn)算方法 首先根據(jù)使用要求確定液壓缸的類型，再按負(fù)載和運(yùn)動(dòng)要求確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，必要時(shí)需進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，最后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 液壓缸的主要尺寸包括液壓缸的內(nèi)徑D、缸的長度L、活塞桿直徑d。主要根據(jù)液壓缸的負(fù)載、活塞運(yùn)動(dòng)速度和行程等因素來確定上述參數(shù)。54液壓缸的結(jié)構(gòu) 圖 3.

28、9 雙作用單活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu)圖l 缸底；2 卡鍵；3、5、9、11 密封圈；4 活塞；6 缸筒；7 活塞桿；8 導(dǎo)向套；10 缸蓋；12 防塵圈；13 耳軸55 圖 3.9 雙作用單活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu)圖l 缸底；2 卡鍵；3、5、9、11 密封圈；4 活塞；6 缸筒；7 活塞桿；8 導(dǎo)向套；10 缸蓋；12 防塵圈；13 耳軸 單活塞桿液壓缸主要由缸底1、缸筒6、缸蓋10、活塞4、活塞桿7和導(dǎo)向套8等組成。缸筒一端與缸底焊接，另一端與缸蓋采用螺紋連接?；钊c活塞桿采用卡鍵連接。為了保證液壓缸的可靠密封，在相應(yīng)部位設(shè)置了密封圈3、5、9、11和防塵圈12。56-缸筒與端蓋的連接圖3.8缸體與缸蓋的

29、連接結(jié)構(gòu)缸體組件57（2）半環(huán)式連接，分為外半環(huán)連接和內(nèi)半環(huán)連接兩種連接形式。 (1）法蘭式連接58（3）螺紋式連接外螺紋連接內(nèi)螺紋連接59（5）焊接式連接（4）拉桿式連接60 缸筒 是液壓缸的主體，其內(nèi)孔一般采用鏜削、絞孔、滾壓或珩磨等精密加工工藝制造，要求表面粗造度在0.1m0.4m。 端蓋 裝在缸筒兩端，與缸筒形成封閉油腔，同樣承受很大的液壓力，因此，端蓋及其連接件都應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。 導(dǎo)向套 對活塞桿或柱塞起導(dǎo)向和支承作用，有些液壓缸不設(shè)導(dǎo)向套，直接用端蓋孔導(dǎo)向。61活塞組件 活塞組件由活塞、密封件、活塞桿和連接件等組成?；钊c活塞桿的連接形式 如圖3.9所示，活塞與活塞桿的連接最常用的

30、有螺紋連接和半環(huán)連接形式，除此之外還有整體式結(jié)構(gòu)、焊接式結(jié)構(gòu)、錐銷式結(jié)構(gòu)等。12345(a)(b) 1一活塞桿；2一活塞；3一密封圈；4一彈簧圈；5一螺母1一卡鍵；2一套環(huán)；3一彈簧卡圈62 活塞裝置主要用來防止液壓油的泄漏。對密封裝置的基本要求是具有良好的密封性能，并隨壓力的增加能自動(dòng)提高密封性。除此以外，摩擦阻力要小，耐油。 油缸主要采用密封圈密封，密封圈有O形、V形、Y形及組合式等數(shù)種，其材料為耐油橡膠、尼龍、聚氨脂等。 （1）O形密封圈 O形密封圈的截面為圓形，主要用于靜密封。與唇形密封圈相比，運(yùn)動(dòng)阻力較大，作運(yùn)動(dòng)密封時(shí)容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，故一般不單獨(dú)用于油缸運(yùn)動(dòng)密封。63 （1）O形密封圈

31、(a) 圖3.10 O型密封圈的結(jié)構(gòu)原理 （a）普通型（b)（b）有擋板型64 O形圈密封的原理：任何形狀的密封圈在安裝時(shí)，必須保證適當(dāng)?shù)念A(yù)壓縮量，過小不能密封，過大則摩擦力增大，且易于損壞。因此，安裝密封圈的溝槽尺寸和表面精度必須按有關(guān)手冊給出的數(shù)據(jù)嚴(yán)格保證。 在動(dòng)密封中，當(dāng)壓力大于10MPa時(shí)，O形圈就會被擠入間隙中而損壞，為此需在O形圈低壓側(cè)設(shè)置聚四氟乙烯或尼龍制成的擋圈，雙向受高壓時(shí)，兩側(cè)都要加擋圈。(a) （b) （a）普通型 （b）有擋板型圖3.10 O型密封圈的結(jié)構(gòu)原理 65 V形圈的截面為V形，如圖3.11所示，V形密封裝置是由壓環(huán)、V形圈和支承環(huán)組成。當(dāng)工作壓力高于10MPa

32、時(shí)，可增加V形圈的數(shù)量，提高密封效果。安裝時(shí)，V形圈的開口應(yīng)面向壓力高的一側(cè)。（2）V形密封圈（a) （b) （c） a)壓環(huán) b)V型圈 c)支承環(huán)圖3.11 V形密封圈66 Y形密封圈的截面為Y形，屬唇形密封圈。它是一種摩擦阻力小、壽命較長的密封圈，應(yīng)用普遍。Y形圈主要用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)的密封。根據(jù)截面長寬比例的不同，Y形圈可分為寬斷面和窄斷面兩種形式，圖3.12所示為寬斷面Y形密封圈。（3） Y（Yx）形密封圈 (a)(b)圖3.12 Y形密封圈67(a)(b)圖3.12 Y形密封圈 Y形圈安裝時(shí)，唇口端面應(yīng)對著液壓力高的一側(cè)。當(dāng)壓力變化較大，滑動(dòng)速度較高時(shí)，要使用支承環(huán)，以固定密封圈，如圖3.12（b）所示。68緩沖裝置 為了防止這種危害，保證安全，應(yīng)采取緩沖措施，對液壓缸運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行控制。 當(dāng)液壓缸帶動(dòng)質(zhì)量較大的部件作快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)部件具有很大的動(dòng)能，因此當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到液壓缸終端時(shí)，會與端蓋碰撞，而產(chǎn)生沖擊和噪聲。這種機(jī)械沖擊不僅引起液壓缸的有關(guān)部分的損壞，而且會引起其它相關(guān)機(jī)械的損傷。69緩沖裝置udu(b)u(a)（c）u(d)圖3.13 液壓缸緩沖裝置70