液壓與氣動傳動(課件PPT)-第九章-液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)-

液壓與氣動傳動(課件PPT)-第九章-液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)-.第一頁，共40頁。章節(jié)目錄9.1液壓傳動的設(shè)計(jì)步驟9.2液壓傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算舉例第二頁，共40頁。9.1液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟9.1.1明確系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jì)算與選擇9.1.5液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)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(jì)步驟設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)應(yīng)首先明確主機(jī)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(jì)步驟大體上可按圖9-1所示的內(nèi)容和流程進(jìn)行。

圖9-1液壓傳動系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)流程

第四頁，共40頁。9.1.1

明確系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，首先要對液壓主機(jī)的工況進(jìn)行分析，具體包括：1．主機(jī)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(jī)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(fù)載和運(yùn)動速度的大小及其變化范圍，運(yùn)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(jì)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(yùn)動參數(shù)分析兩個(gè)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(fù)載用圖9-2a所示的負(fù)載-位移（F-l）曲線表示，稱為負(fù)載圖。

第六頁，共40頁。

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

1-啟動加速2-快進(jìn)3-工進(jìn)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(yùn)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(jī)構(gòu)進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動時(shí)，所受到的外負(fù)載為:(9-1)（1）工作負(fù)載第八頁，共40頁。（2）摩擦阻力負(fù)載（9-2）

（3）慣性負(fù)載(9-3)除以上的負(fù)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(dá)的負(fù)載力矩的計(jì)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(fù)載圖中的最大負(fù)載來選擇（見表9-1），也可以根據(jù)主機(jī)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(jì)算出來。一般的做法是，先選定工作壓力p，再按最大負(fù)載和預(yù)估的機(jī)械效率求出A或，并進(jìn)行驗(yàn)算、修正和圓整最后再算出最大流量。

在本步驟的驗(yàn)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(dá)第十頁，共40頁。表9-1

按負(fù)載選擇執(zhí)行元件工作壓力負(fù)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(jī)類型選擇執(zhí)行元件工作壓力主機(jī)類型機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械、小型工程機(jī)械、工程機(jī)械輔助機(jī)構(gòu)液壓機(jī)、大型挖掘機(jī)、重型機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械磨床組合機(jī)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(biāo)準(zhǔn)值（見國標(biāo)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(jì)任務(wù)要求，算出工作循環(huán)各階段中的實(shí)際工作壓力、流量和功率。這時(shí)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(jìn)3-工進(jìn)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(jì)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(jī)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(jìn)油路壓力損失經(jīng)驗(yàn)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(jìn)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(yàn)算1.液壓系統(tǒng)壓力損失的驗(yàn)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(xiàng)。管道內(nèi)的壓力損失可通過公式計(jì)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(shí)際流量q不是其公稱流量時(shí)，（9-4）第十六頁，共40頁。2.液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升驗(yàn)算利用熱平衡原理，例如，當(dāng)油箱三個(gè)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(shí)，有：（9-5）當(dāng)驗(yàn)算出來的油液溫升值超過允許數(shù)值時(shí)，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(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(xì)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(jì)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)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(jì)計(jì)算實(shí)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(yàn)算第十九頁，共40頁。9.2液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算舉例本節(jié)以一臺臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例來說明組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。已知機(jī)床各參數(shù)如下：軸向切削力移動部件總重力G（N）快進(jìn)行程長工進(jìn)行程長快進(jìn)、快退速度工進(jìn)速度加速、減速時(shí)間靜摩擦系數(shù)動摩擦系數(shù)液壓缸的機(jī)械效率3000095001005050.050.20.20.10.9設(shè)計(jì)要求滑臺實(shí)現(xiàn)“快進(jìn)→工進(jìn)→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?yàn)楣ぷ鞑考桥P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(fù)載值工況負(fù)載組成負(fù)載值F（N）推力起動19002111加速13541504快進(jìn)9501056工進(jìn)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(gè)工作階段的負(fù)載如表9-4所示。負(fù)載圖、速度圖分別見圖9-4a、9-4b。第二十二頁，共40頁。

a)負(fù)載圖

b)速度圖

圖9-4組合機(jī)床液壓缸負(fù)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(jìn)時(shí)的推力計(jì)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(biāo)準(zhǔn)值得：由此求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積為則液壓缸在各個(gè)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(gè)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(jì)，則兩個(gè)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(jī)根據(jù)計(jì)算的來的數(shù)值查閱電機(jī)產(chǎn)品目錄，選取Y100L-6型電動機(jī)。

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(jì)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(jì)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(jìn)、出流量