液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算

液壓控制技術(shù)西華大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院2009年1月主講宋春華第九章液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算2第八章液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算重點(diǎn)內(nèi)容1、負(fù)載分析2、液壓系統(tǒng)原理圖擬定3、液壓元件的選擇3第一節(jié)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟負(fù)載分析確定主要參數(shù)擬定液壓系統(tǒng)原理圖選擇液壓元件液壓系統(tǒng)驗(yàn)算繪制工作圖、編制技術(shù)文件滿足要求？NY41、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟負(fù)載分析：一個(gè)工作循環(huán)中的負(fù)載值，包括：（1）工作阻力Ft（Mt）：重力、切削力、擠壓力等（2）摩擦阻力Ff（Mf）

：

Ff=f.FN

或

Mf=μGR5（3）慣性力Fm（Mm）

：

Fm=ma或Mm＝J.ε（4）重力Fg：（5）密封阻力Fs：（6）背壓力Fb

（Mb）

：6啟動(dòng)加速階段：快進(jìn)階段：工進(jìn)階段：制動(dòng)減速階段：根據(jù)負(fù)載阻力（阻力矩），可以繪制液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)的負(fù)載特性圖。7確定主要參數(shù)（1）初選系統(tǒng)工作壓力p:（2）主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定：對(duì)液壓缸：油缸內(nèi)徑D、活塞桿直徑dD、d的計(jì)算值必須圓整到油缸直徑標(biāo)準(zhǔn)系列，可查GB2348－80。（3）作執(zhí)行元件工況圖(速度、位置)8擬定液壓系統(tǒng)原理圖（1）執(zhí)行元件類型：油缸、馬達(dá)、擺動(dòng)液壓缸等（2）系統(tǒng)類型：開式系統(tǒng)或閉式系統(tǒng)（3）液壓基本回路確定：卸荷回路、鎖緊回路、調(diào)速回路等（4）繪制液壓系統(tǒng)原理圖9選擇液壓元件（1）液壓泵的選擇:

最大工作壓力pP:式中：p1——執(zhí)行元件的最高工作壓力

∑Δp——執(zhí)行元件進(jìn)油路上的壓力損失

最大工作流量qP:式中：K——泄漏系數(shù)，一般取K＝1.1～1.3

∑qmax——各執(zhí)行元件同時(shí)動(dòng)作時(shí)所需流量之和的最大值

10（2）選擇液壓泵的型號(hào)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)

驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率P:式中：pP——液壓泵的最高工作壓力

qP——液壓泵的最大輸出流量

ηP——液壓泵的總效率11（3）控制閥的選擇

原則：根據(jù)系統(tǒng)壓力和工作流量，在液壓元件產(chǎn)品目錄中選取。（4）液壓輔助元件包括：過濾器、蓄能器、管道、接頭、油箱等查手冊(cè)。

12（5）選用液壓油普通液壓系統(tǒng)用礦油型液壓油室外設(shè)備選用抗磨液壓油或低凝液壓油航空液壓系統(tǒng)選用航空液壓油（6）油箱設(shè)計(jì)

13驗(yàn)算液壓系統(tǒng)（1）回路壓力損失∑Δp=∑ΔpL+∑Δpc+∑ΔpV

計(jì)算系統(tǒng)壓力損失的目的，是為了正確確定系統(tǒng)的調(diào)整壓力和分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞。如果計(jì)算出來的Δp比在初選系統(tǒng)工作壓力時(shí)粗略選定的壓力損失大得多，應(yīng)該重新調(diào)整有關(guān)元件、輔件的規(guī)格，重新確定管道尺寸。14（2）發(fā)熱溫升

系統(tǒng)單位時(shí)間的發(fā)熱量：系統(tǒng)單位時(shí)間的散熱量：15系統(tǒng)熱平衡時(shí)的溫升：式中：P1i、P2i—分別為液壓泵的輸入功率和系統(tǒng)輸出功率

ti、τ—分別為第i工作階段的持續(xù)時(shí)間和工作循環(huán)周期A—油箱散熱面積

△T－系統(tǒng)溫升

CT－散熱系數(shù)，自然冷卻通風(fēng)差，CT＝（8～9）x10－3自然冷卻通風(fēng)良好，CT＝（15～17.5）x10－3油箱加專用冷卻器，CT＝（110～170）x10－316驗(yàn)算溫度：式中：T1、［T1］—分別為油箱溫度和最高允許溫度T2—油箱環(huán)境溫度△T--系統(tǒng)溫升17繪制工作圖、編制技術(shù)文件

包括液壓系統(tǒng)原理圖、液壓系統(tǒng)裝配圖、非標(biāo)準(zhǔn)元件裝配圖及零件圖、設(shè)計(jì)計(jì)算說明書、零部件目錄表、標(biāo)準(zhǔn)件、通用件、外購(gòu)件匯總表等。18第二節(jié)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例例：設(shè)計(jì)一臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)。動(dòng)力滑臺(tái)的工作循環(huán)是：快進(jìn)工進(jìn)快退停止。液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)與性能要求如下：切削力Ft：20000N；移動(dòng)部件總重力G＝10000N；快進(jìn)行程L1=100mm；工進(jìn)行程L2＝50mm；快進(jìn)快退的速度為4m／min；工進(jìn)速度為0．05m／min；加速、減速時(shí)間△t＝0．2s；靜摩擦系數(shù)fs=0．2；動(dòng)摩擦系數(shù)fd=o．1。該動(dòng)力滑臺(tái)采用水平放置的平導(dǎo)軌，動(dòng)力滑臺(tái)可在任意位置停止。19一、負(fù)載分析液壓缸負(fù)載的計(jì)算20負(fù)載—速度圖21二、執(zhí)行元件主要參數(shù)確定1、選定液壓缸工作壓力初選p1=40×105Pa。本機(jī)床為鉆孔組合機(jī)床，為防止鉆通時(shí)發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸回油腔應(yīng)有背壓，設(shè)背壓p2=8×105Pa222、確定液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸為使快進(jìn)快退速度相等，選用A1=2A2差動(dòng)油缸，假定快進(jìn)、快退的回油壓力損失為Δp=8×105Pa。由液壓缸推力F=(p1A1-p2A2)ηcm得取標(biāo)準(zhǔn)直徑：D＝90mm因?yàn)锳1=2A2，所以d=≈63mm233、計(jì)算液壓缸各工作階段的壓力、流量和功率24三、擬定液壓系統(tǒng)圖1、供油方式、調(diào)速方式：開式系統(tǒng)、雙泵供油、調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速2、快速運(yùn)動(dòng)回路和速度換接回路：采用差動(dòng)連接和雙泵供油快速回路；速度換接采用行程與壓力聯(lián)合控制形式。3、換向回路：三位五通換向閥、擋塊＋壓力繼電器行程終點(diǎn)控制4、組成液壓系統(tǒng)25四、選擇液壓元件1、液壓泵262、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)差動(dòng)快進(jìn)工進(jìn)快退273、液壓控制閥選擇4、輔助液壓件（油管、油箱、接頭、過濾器、冷卻器等）選擇285、油箱29五、驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能1、壓力損失及泵壓力調(diào)定值工進(jìn)快退302、液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗(yàn)算31小結(jié)①明確設(shè)計(jì)內(nèi)容、方法、步驟，但步驟不是死的，有時(shí)步驟間可穿插、交叉進(jìn)行。特別是對(duì)于不同的設(shè)計(jì)對(duì)象(例如機(jī)床液壓系統(tǒng)、工程機(jī)械液壓系統(tǒng)、冶金設(shè)備液壓系統(tǒng)、飛機(jī)液壓系統(tǒng)等)，其具體的設(shè)計(jì)步驟略有差別，而較簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)有些步驟可以合并。32②學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)資料的查找方法、設(shè)計(jì)手冊(cè)的合理使用、產(chǎn)品樣本的正確閱讀。有些數(shù)據(jù)和資料并非通用標(biāo)準(zhǔn)，而是些局部試驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)材料，引