液壓與氣動傳動(課件PPT)-第九章-液壓系統(tǒng)設(shè)計-

液壓與氣動傳動(課件PPT)-第九章-液壓系統(tǒng)設(shè)計-.第一頁，共40頁。章節(jié)目錄9.1液壓傳動的設(shè)計步驟9.2液壓傳動的設(shè)計計算舉例第二頁，共40頁。9.1液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟9.1.1明確系統(tǒng)的設(shè)計要求9.1.2分析系統(tǒng)工況，確定主要參數(shù)9.1.3擬定液壓系統(tǒng)圖9.1.4液壓元件計算與選擇9.1.5液壓系統(tǒng)的性能驗算9.1.6繪制工作圖、編制技術(shù)文件第三頁，共40頁。9.1液壓傳動的設(shè)計步驟設(shè)計液壓系統(tǒng)時應(yīng)首先明確主機對液壓系統(tǒng)在動作、性能、工作環(huán)境等方面的要求，液壓系統(tǒng)設(shè)計步驟大體上可按圖9-1所示的內(nèi)容和流程進行。

圖9-1液壓傳動系統(tǒng)的一般設(shè)計流程

第四頁，共40頁。9.1.1

明確系統(tǒng)的設(shè)計要求設(shè)計液壓系統(tǒng)時，首先要對液壓主機的工況進行分析，具體包括：1．主機的用途、總體布局、對液壓裝置的位置和空間尺寸的限制。2．主機的工作循環(huán)，液壓系統(tǒng)應(yīng)完成的動作，動作順序或互鎖要求，以及自動化程度的要求。3．液壓執(zhí)行元件的負載和運動速度的大小及其變化范圍，運動平穩(wěn)性、定位精度及轉(zhuǎn)換精度等的要求。4．液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件。5．工作效率、安全性、可靠性以及經(jīng)濟性等的要求。第五頁，共40頁。9.1.2分析系統(tǒng)工況，確定主要參數(shù)工況分析包括動力參數(shù)分析和運動參數(shù)分析兩個部分。1）動力參數(shù)分析將各執(zhí)行元件在各階段所需克服的負載用圖9-2a所示的負載-位移（F-l）曲線表示，稱為負載圖。

第六頁，共40頁。

a)負載圖b)速度圖圖9-2液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的負載圖和速度圖

1-啟動加速2-快進3-工進4-制動5-摩擦力6-切削力7-密封及背壓阻力8-慣性力

第七頁，共40頁。2）運動參數(shù)分析其在各階段的速度用9-2b所示的速度-位移（v-l）曲線表示，稱為速度圖。

液壓缸驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)進行直線往復(fù)運動時，所受到的外負載為:(9-1)（1）工作負載第八頁，共40頁。（2）摩擦阻力負載（9-2）

（3）慣性負載(9-3)除以上的負載力外，液壓缸的受力還有粘性阻力、密封阻力和背壓阻力等。液壓馬達的負載力矩的計算方法與液壓缸相似。第九頁，共40頁。2.確定主要參數(shù)

執(zhí)行元件的工作壓力，可以根據(jù)負載圖中的最大負載來選擇（見表9-1），也可以根據(jù)主機類型來選擇（見表9-2）；而最大流量則由執(zhí)行元件速度圖中的最大速度計算出來。一般的做法是，先選定工作壓力p，再按最大負載和預(yù)估的機械效率求出A或，并進行驗算、修正和圓整最后再算出最大流量。

在本步驟的驗算中，必須使執(zhí)行元件的最低工作速度符合下述要求：液壓缸液壓馬達第十頁，共40頁。表9-1

按負載選擇執(zhí)行元件工作壓力負載F（N）<50005000~1000010000~2000020000~3000030000~50000>50000工作壓力p（MPa）<0.8~11.5~22.5~33~44~55~7表9-2按主機類型選擇執(zhí)行元件工作壓力主機類型機床農(nóng)業(yè)機械、小型工程機械、工程機械輔助機構(gòu)液壓機、大型挖掘機、重型機械、起重運輸機械磨床組合機床龍門刨床拉床工作壓力p（MPa）≤23~5≤88~1010~1620~32這些執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)最后還必須圓整成標準值（見國標GB2347-80和GB/T2348-93）。

第十一頁，共40頁。3.繪制液壓執(zhí)行元件工況圖在執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)參數(shù)確定之后，根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，算出工作循環(huán)各階段中的實際工作壓力、流量和功率。這時就可繪制出工況圖，如圖9-3所示。圖9-3執(zhí)行元件的工況圖

1-啟動加速2-快進3-工進4-制動

第十二頁，共40頁。9.1.3擬定液壓系統(tǒng)圖1.液壓系統(tǒng)類型的分析與選擇

2.液壓回路的分析與選擇

3.液壓系統(tǒng)圖的擬定

第十三頁，共40頁。9.1.4液壓元件計算與選擇1.液壓泵的選擇根據(jù)液壓泵最大工作壓力和最大供油流量，從產(chǎn)品樣本中選取合適的型號和規(guī)格。為了工作安全可靠，通常泵的額定壓力應(yīng)選得比上述最大工作壓力高20%~60%，額定流量則只須選得能滿足上需要即可。其驅(qū)動電機的功率一般可以直接從產(chǎn)品樣本上查到。2.閥類元件的選擇第十四頁，共40頁。表9-3進油路壓力損失經(jīng)驗值系統(tǒng)結(jié)構(gòu)情況總壓力損失(MPa）一般節(jié)流調(diào)速及管路簡單的系統(tǒng)0.2~0.5進油路有調(diào)速閥及管路復(fù)雜的系統(tǒng)0.5~1.53.液壓閥配置形式的選擇閥類元件在液壓站上的配置形式主要有三種：（1）疊加閥式

（2）油路板式（3）集成塊式

第十五頁，共40頁。9.1.5液壓系統(tǒng)的性能驗算1.液壓系統(tǒng)壓力損失的驗算壓力損失包括管道內(nèi)的沿程損失和局部損失以及閥類元件的局部損失三項。管道內(nèi)的壓力損失可通過公式計算，閥類的壓力損失可從產(chǎn)品樣本中查。

當(dāng)通過閥類元件的實際流量q不是其公稱流量時，（9-4）第十六頁，共40頁。2.液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升驗算利用熱平衡原理，例如，當(dāng)油箱三個邊的尺寸比例在1:1:1到1:2:3之間、油面高度是油箱高度的80%且油箱通風(fēng)情況良好時，有：（9-5）當(dāng)驗算出來的油液溫升值超過允許數(shù)值時，系統(tǒng)中必須考慮設(shè)置適當(dāng)?shù)睦鋮s器。油箱中油液的允許的溫升隨主機而異。第十七頁，共40頁。9.1.6繪制工作圖、編制技術(shù)文件工作圖一般包括液壓系統(tǒng)圖、液壓系統(tǒng)裝配圖，液壓缸等非標準元件裝配圖及零件圖。液壓系統(tǒng)圖應(yīng)附有液壓元件明細表。液壓系統(tǒng)裝配圖是液壓系統(tǒng)的安裝施工圖。編制技術(shù)文件一般包括設(shè)計計算說明書、液壓系統(tǒng)使用及維修技術(shù)說明書，零部件目錄表、標準件、通用件及外購件匯總表等。第十八頁，共40頁。9.2液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算實例9.2.1工況分析9.2.2確定執(zhí)行元件主要參數(shù)9.2.3液壓系統(tǒng)圖的擬定9.2.4液壓元件的選擇9.2.5液壓系統(tǒng)的性能驗算第十九頁，共40頁。9.2液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算舉例本節(jié)以一臺臥式單面多軸鉆孔組合機床液壓系統(tǒng)設(shè)計實例來說明組合機床液壓系統(tǒng)的設(shè)計過程。已知機床各參數(shù)如下：軸向切削力移動部件總重力G（N）快進行程長工進行程長快進、快退速度工進速度加速、減速時間靜摩擦系數(shù)動摩擦系數(shù)液壓缸的機械效率3000095001005050.050.20.20.10.9設(shè)計要求滑臺實現(xiàn)“快進→工進→死擋鐵停留→快退→原位停止”的工作循環(huán)。第二十頁，共40頁。9.2.1工況分析因為工作部件是臥式裝置，則慣性力，導(dǎo)軌的靜摩擦力和動摩擦力轉(zhuǎn)化到水平方向分別為：第二十一頁，共40頁。表9-4液壓缸在各工作階段的負載值工況負載組成負載值F（N）推力起動19002111加速13541504快進9501056工進3095034389快退9501056這里暫不考慮回油腔的背壓力。因此液壓缸在各個工作階段的負載如表9-4所示。負載圖、速度圖分別見圖9-4a、9-4b。第二十二頁，共40頁。

a)負載圖

b)速度圖

圖9-4組合機床液壓缸負載圖和速度圖

第二十三頁，共40頁。9.2.2確定執(zhí)行元件主要參數(shù)1）系統(tǒng)壓力3）液壓缸面積2）背壓由工進時的推力計算液壓缸面積：第二十四頁，共40頁。故有：將這些直徑按GB2348-80圓整成就近標準值得：由此求得液壓缸兩腔的實際有效面積為則液壓缸在各個工作階段中的壓力、流量和功率值，如表9-5所示，工況圖如圖9-5所示。第二十五頁，共40頁。表9-5液壓缸在不同階段的壓力、流量和功率值

第二十六頁，共40頁。圖9-5液壓缸工況圖

第二十七頁，共40頁。9.2.3液壓系統(tǒng)圖的擬定1.液壓回路的選擇2.擬定液壓系統(tǒng)圖3.液壓閥配置形式的選擇

第二十八頁，共40頁。圖9-6液壓系統(tǒng)原理圖

第二十九頁，共40頁。圖9-7疊加閥式液壓系統(tǒng)原理圖

第三十頁，共40頁。9.2.4液壓元件的選擇1.液壓泵1）壓力2）流量兩個液壓泵應(yīng)向液壓缸提供的最大流量為25.13L/min,若回路中的泄漏按液壓缸輸入流量的10%估計，則兩個泵的總流量為:第三十一頁，共40頁。根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查閱產(chǎn)品目錄，最后確定選取PV2R12-6/26型雙聯(lián)葉片泵，其小液壓泵和大液壓泵的排量分別為6mL/r和26mL/r3）驅(qū)動電機根據(jù)計算的來的數(shù)值查閱電機產(chǎn)品目錄，選取Y100L-6型電動機。

第三十二頁，共40頁。2.閥類元件及輔助元件各元件見表9-6與表9-7所示3.油管壓缸無桿腔與有桿腔相連的油管都按YB231-70選用內(nèi)徑15mm、外徑18.2mm的15號冷拔無縫鋼管。第三十三頁，共40頁。序號元件名稱估計通過流量（L.min-1）型號及規(guī)格1過濾器30XU-J63X802雙聯(lián)葉片泵5.1+22PV2R-6/263壓力表開關(guān)-KF3-E3B4單向閥25AF3-Ea10B5溢流閥5YF3-E10B6三位五通電磁閥6035DY-E10B7單向閥60AF3-Ea10B8壓力繼電器-PF-B8L9行程閥50AXQ-E10B10調(diào)速閥0.511單向閥6012單向閥25AF3-Ea10B13背壓閥0.5YF3-E10B14液控順序閥25XF3-E10B表9-6元件的型號及規(guī)格

第三十四頁，共40頁。序號元件名稱估計通過流量（L.min-1）型號及規(guī)格1過濾器30XU-J63X802雙聯(lián)葉片泵5.1+22PV2R-6/263底板塊27.1EDKA-104壓力表Y-100T5壓力表開關(guān)-4K-F10D36壓力繼電器-PD-F10D3-A7液控順序閥25X-F10D3-P/T(P1)8溢流閥5Y1-F10D3-P/T9電磁單向調(diào)速閥-Q1AD-F6/10D3-B10單向閥25A-F10D3-T11背壓閥0.5PA-Fa6/10D3-B(A)12單向閥25A-F10D3-T13單向閥60A-F10D3-T14三位五通電磁閥6035DY-E10B表9-7元件的型號及規(guī)格（疊加閥系列）

第三十五頁，共40頁。表9-8液壓缸的進、出流量