液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟

1、第九章液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟大致如下：1. 明確設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行工況分析。2. 初定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)。3. 擬定液壓系統(tǒng)原理圖。4. 計(jì)算和選擇液壓元件。5估算液壓系統(tǒng)性能。6.繪制工作圖和編寫技術(shù)文件。根據(jù)液壓系統(tǒng)的具體內(nèi)容，上述設(shè)計(jì)步驟可能會有所不同，下面對各步驟的具體內(nèi)容進(jìn)行介紹。第一節(jié)明確設(shè)計(jì)要求進(jìn)行工況分析在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，首先應(yīng)明確以下問題，并將其作為設(shè)計(jì)依據(jù)。1. 主機(jī)的用途、工藝過程、總體布局以及對液壓傳動裝置的位置和空間尺寸的要求。2. 主機(jī)對液壓系統(tǒng)的性能要求，如自動化程度、調(diào)速范圍、運(yùn)動平穩(wěn)性、換向定位精度以及對系統(tǒng)的效率、溫升等的要求。3. 液壓系統(tǒng)的

2、工作環(huán)境，如溫度、濕度、振動沖擊以及是否有腐蝕性和易燃物質(zhì)存在等 情況。在上述工作的基礎(chǔ)上，應(yīng)對主機(jī)進(jìn)行工況分析，工況分析包括運(yùn)動分析和動力分析，對復(fù)雜的系統(tǒng)還需編制負(fù)載和動作循環(huán)圖，由此了解液壓缸或液壓馬達(dá)的負(fù)載和速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，以下對工況分析的內(nèi)容作具體介紹。一、運(yùn)動分析主機(jī)的執(zhí)行元件按工藝要求的運(yùn)動情況，可以用位移循環(huán)圖（L t），速度循環(huán)圖（v t），或速度與位移循環(huán)圖表示，由此對運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行分析。1. 位移循環(huán)圖Lt圖9-1為液壓機(jī)的液壓缸位移循環(huán)圖，縱坐標(biāo)L表示活塞位移，橫坐標(biāo)t表示從活塞啟動到返回原位的時(shí)間，曲線斜率表示活塞移動速度。該圖清楚地表明液壓機(jī)的工作循環(huán)分別由快速

3、下行、減速下行、壓制、保壓、泄壓慢回和快速回程六個(gè)階段組成。2. 速度循環(huán)圖v 1（或v L）工程中液壓缸的運(yùn)動特點(diǎn)可歸納為三種類型。圖9-2為三種類型液壓缸的 v t圖，第一種如圖9-2中實(shí)線所示，液壓缸開始作勻加速運(yùn)動，然后勻速運(yùn)動，0圖9-2速度循環(huán)圖最后勻減速運(yùn)動到終點(diǎn)；第二種，液壓缸在總行程的前一半作勻加速運(yùn)動，在另一半作勻減速運(yùn)動，且加速度的數(shù)值相等； 第三種，液壓缸在總行程的一大半以上以較小的加速度作勻 加速運(yùn)動，然后勻減速至行程終點(diǎn)。v t圖的三條速度曲線，不僅清楚地表明了三種類型液壓缸的運(yùn)動規(guī)律，也間接地表明了三種工況的動力特性。二、動力分析動力分析，是研究機(jī)器在工作過程中，

4、其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的受力情況，對液壓系統(tǒng)而言，就是研究液壓缸或液壓馬達(dá)的負(fù)載情況。1. 液壓缸的負(fù)載及負(fù)載循環(huán)圖(1) 液壓缸的負(fù)載力計(jì)算。工作機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)運(yùn)動時(shí)，液壓缸必須克服的負(fù)載由六部分組成：F=FC+Ff+F+FG+Fr+Fb(9-1)式中：Fc為切削阻力；Ff為摩擦阻力；F為慣性阻力；Fg為重力；Fm為密封阻力；Fb為排油 阻力。 切削阻力Fc:為液壓缸運(yùn)動方向的工作阻力，對于機(jī)床來說就是沿工作部件運(yùn)動方向的切削力，此作用力的方向如果與執(zhí)行元件運(yùn)動方向相反為正值，兩者同向?yàn)樨?fù)值。該作用力可能是恒定的，也可能是變化的，其值要根據(jù)具體情況計(jì)算或由實(shí)驗(yàn)測定。 摩擦阻力Ff:為液壓缸帶動的運(yùn)動部件

5、所受的摩擦阻力，它與導(dǎo)軌的形狀、放置情況和運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)，其計(jì)算方法可查有關(guān)的設(shè)計(jì)手冊。圖9-3為最常見的兩種導(dǎo)軌形式，其摩擦阻力的值為：平導(dǎo)軌：Ff=f刀Fn(9-2)V形導(dǎo)軌：Ff=f 刀 Fn/sin( a /2)(9-3)式中：f為摩擦因數(shù)，參閱表9-1選取；刀Fn為作用在導(dǎo)軌上總的正壓力或沿V形導(dǎo)軌橫截面中心線方向的總作用力；a為V形角，一般為90。 慣性阻力F。慣性阻力Fi為運(yùn)動部件在啟動和制動過程中的慣性力，可按下式計(jì)算:FN沖表9-1摩擦因數(shù)f導(dǎo)軌類型導(dǎo)軌材料運(yùn)動狀態(tài)摩擦因數(shù)(f)滑動導(dǎo)軌鑄鐵對鑄鐵啟動時(shí)低速(v v 0.16m/s) 高速(v 0.16m/s)0.15 0.20

6、0.1 0.120.05 0.08滾動導(dǎo)軌鑄鐵對滾柱(珠) 淬火鋼導(dǎo)軌對滾柱(珠)0.005 0.020.003 0.006靜壓導(dǎo)軌鑄鐵0.0052式中：m為運(yùn)動部件的質(zhì)量(kg) ； a為運(yùn)動部件的加速度(m/s ) ； G為運(yùn)動部件的重量(N) ； g 為重力加速度，g=9.81 (m/s 2) ； v為速度變化值(m/s)； t為啟動或制動時(shí)間(s)，般機(jī)床 t = 0.10.5s，運(yùn)動部件重量大的取大值。 重力Fg：垂直放置和傾斜放置的移動部件，其本身的重量也成為一種負(fù)載，當(dāng)上移時(shí)，負(fù)載為正值，下移時(shí)為負(fù)值。 密封阻力Fm密封阻力指裝有密封裝置的零件在相對移動時(shí)的摩擦力，其值與密封裝置

7、的類型、液壓缸的制造質(zhì)量和油液的工作壓力有關(guān)。在初 算 時(shí)，可按缸的機(jī)械效率(nm=0.9)考慮；驗(yàn)算時(shí)，按密封裝置摩擦力的計(jì)算公式計(jì)算。 排油阻力Fb:排油阻力為液壓缸回油路上的阻力，該值與調(diào)速方案、系統(tǒng)所要求的穩(wěn)定性、執(zhí)行元件等因素有關(guān)，在系統(tǒng)方案未確定時(shí)無法計(jì)算，可放在液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算中考慮。(2) 液壓缸運(yùn)動循環(huán)各階段的總負(fù)載力。液壓缸運(yùn)動循環(huán)各階段的總負(fù)載力計(jì)算，一般 包括啟動加速、快進(jìn)、工進(jìn)、快退、減速制動等幾個(gè)階段，每個(gè)階段的總負(fù)載力是有區(qū)別的。 啟動加速階段：這時(shí)液壓缸或活塞處于由靜止到啟動并加速到一定速度，其總負(fù)載力包括導(dǎo)軌的摩擦力、密封裝置的摩擦力(按缸的機(jī)械效率n產(chǎn)0.9

8、計(jì)算)、重力和慣性力等項(xiàng)，即:F=R+FiFG+Fm+Fb(9-5)快速階段：f=ff FG+Fm+Fb(9-6)工進(jìn)階段：f=ff + Fc F=A2 vmax (m /s)(9-12)式中：A為液壓缸的有效面積 A1或A2(m); vmax為液壓缸的最大速度(m/s)。液壓缸的最小流量：qmin=A2 Vmin(m/s)(9-13)式中：Vmin為液壓缸的最小速度。液壓缸的最小流量 qmin,應(yīng)等于或大于流量閥或變量泵的最小穩(wěn)定流量。若不滿足此要求時(shí)，則需重新選定液壓缸的工作壓力，使工作壓力低一些，缸的有效工作面積大一些，所需最小流量qmin也大一些，以滿足上述要求。流量閥和變量泵的最小穩(wěn)

9、定流量，可從產(chǎn)品樣本中查到。二、液壓馬達(dá)的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 計(jì)算液壓馬達(dá)排量液壓馬達(dá)排量根據(jù)下式?jīng)Q定：3vm=6.28T/ pmq min(m /r)(9-14) ; 3為角速度的變化(r/s) ; t為加速或減速時(shí)間(s) ; J為 旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動慣量(kg 2甫),J=1GD/4g。式中：GD為回轉(zhuǎn)部件的飛輪效應(yīng)(Nm2)。各種回轉(zhuǎn)體的gD可查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊。根據(jù)式(9-9)，分別算出液壓馬達(dá)在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)各階段的負(fù)載大小，便可繪制液壓 馬達(dá)的負(fù)載循環(huán)圖。第二節(jié)確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)一、液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 初定液壓缸工作壓力液壓缸工作壓力主要根據(jù)運(yùn)動循環(huán)各階段中的最大總負(fù)載力來確定，此外，還需

10、要考慮以下因素：(1) 各類設(shè)備的不同特點(diǎn)和使用場合。(2) 考慮經(jīng)濟(jì)和重量因素，壓力選得低，則元件尺寸大，重量重；壓力選得高一些，則 元件尺寸小，重量輕，但對元件的制造精度，密封性能要求高。所以，液壓缸的工作壓力的選擇有兩種方式：一是根據(jù)機(jī)械類型選； 二是根據(jù)切削負(fù)載選。如表9-2、表9-3所示。表9-2按負(fù)載選執(zhí)行文件的工作壓力負(fù)載/Nv 50005001000010000200002000030000300005000050000工作壓力/MPaw 0.8 11.5 22.5 33445 5表9-3按機(jī)械類型選執(zhí)行文件的工作壓力知飭米開1機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械工程機(jī)械機(jī)械類型磨床組合機(jī)床龍門刨床拉

11、床工作壓力/MPaa(3 105Pa)閥名A pn( 3 105Pa)閥名Apn(3 105Pa)閥名A pn(3 105Pa)單向閥0.3 0.5背壓閥38行程閥:1.52轉(zhuǎn)閥1.5 2換向閥1.5 3節(jié)流閥23順序閥1.53調(diào)速閥35確定液壓泵的流量qB。泵的流量qB根據(jù)執(zhí)行兀件動作循環(huán)所需最大流量qmax和系統(tǒng) 多液壓缸同時(shí)動作時(shí)，液壓泵的流量要大于同時(shí)動作的幾個(gè)液壓缸（或馬達(dá)）所需的最大流量，并應(yīng)考慮系統(tǒng)的泄漏和液壓泵磨損后容積效率的下降，即3qB K（ X q） ma乂m /s）（9-16）式中：K為系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 1.11.3，大流量取小值，小流量取大值；（X q）max為同

12、時(shí)動作的液壓缸（或馬達(dá)）的最大總流量（m3/s）。 采用差動液壓缸回路時(shí)，液壓泵所需流量為：3qB K（A1-A2）v max（m /s）（9-17）式中：A 1 , A 2為分別為液壓缸無桿腔與有桿腔的有效面積（m2） ； Vmax為活塞的最大移動速度（m/s）。 當(dāng)系統(tǒng)使用蓄能器時(shí)，液壓泵流量按系統(tǒng)在一個(gè)循環(huán)周期中的平均流量選取，即ZZ qB=y VK/Ti（9-18）式中：V為液壓缸在工作周期中的總耗油量（m3） ; Ti為機(jī)器的工作周期（s） ; Z為液壓缸的個(gè)數(shù)。（3）選擇液壓泵的規(guī)格：根據(jù)上面所計(jì)算的最大壓力pb和流量qB,查液壓元件產(chǎn)品樣本，選擇與Pb和qB相當(dāng)?shù)囊簤罕玫囊?guī)格型號

13、。上面所計(jì)算的最大壓力pb是系統(tǒng)靜態(tài)壓力，系統(tǒng)工作過程中存在著過渡過程的動態(tài)壓力，而動態(tài)壓力往往比靜態(tài)壓力高得多，所以泵的額定壓力Pb應(yīng)比系統(tǒng)最高壓力大25%60%使液壓泵有一定的壓力儲備。若系統(tǒng)屬于高壓范圍，壓力儲備取小值；若系統(tǒng)屬于中 低壓范圍，壓力儲備取大值。（4）確定驅(qū)動液壓泵的功率。當(dāng)液壓泵的壓力和流量比較衡定時(shí)，所需功率為：3p=pBqB/10 n b （kW）（9-19）23b式中：pb為液壓泵的最大工作壓力（N/m） ； qB為液壓泵的流量（m/s） ； n為液壓泵的總效率，各種形式液壓泵的總效率可參考表9-5估取，液壓泵規(guī)格大，取大值，反之取小值，定量泵取大值，變量泵取小值。

14、表9-5液壓泵的總效率液壓泵類型齒輪泵螺桿泵葉片泵柱塞泵總效率0.6 0.70.65 0.800.60 0.750.80 0.85在工作循環(huán)中，泵的壓力和流量有顯著變化時(shí)，可分別計(jì)算出工作循環(huán)中各個(gè)階段所 需的驅(qū)動功率，然后求其平均值，即(9-20)Pl, P2,，Pn為一個(gè)工作再進(jìn)行驗(yàn)算，使電動機(jī)發(fā)p=、. tiPi2+t2P22+ +tnPn2/ 2+ +t n式中：tl , t2，tn為一個(gè)工作循環(huán)中各階段所需的時(shí)間(S)；循環(huán)中各階段所需的功率(kW)。按上述功率和泵的轉(zhuǎn)速，可以從產(chǎn)品樣本中選取標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī)，出最大功率時(shí)，其超載量在允許范圍內(nèi)。 二、閥類元件的選擇1. 選擇依據(jù)選擇依據(jù)為

15、：額定壓力，最大流量，動作方式，安裝固定方式，壓力損失數(shù)值，工作性 能參數(shù)和工作壽命等。2. 選擇閥類元件應(yīng)注意的問題(1) 應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品，除非不得已時(shí)才自行設(shè)計(jì)專用件。(2) 閥類元件的規(guī)格主要根據(jù)流經(jīng)該閥油液的最大壓力和最大流量選取。選擇溢流閥時(shí)，應(yīng)按液壓泵的最大流量選??；選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí)，應(yīng)考慮其最小穩(wěn)定流量滿足機(jī)器低速 性能的要求。(3) 一般選擇控制閥的額定流量應(yīng)比系統(tǒng)管路實(shí)際通過的流量大一些，必要時(shí)，允許通過閥的最大流量超過其額定流量的20%三、蓄能器的選擇1. 蓄能器用于補(bǔ)充液壓泵供油不足時(shí)，其有效容積為：3V=S A Li K-q Bt(m )(9-21)式中：A

16、為液壓缸有效面積(m2) ; L為液壓缸行程(m); K為液壓缸損失系數(shù)，估算時(shí)可取K =1.2 ; qB為液壓泵供油流量(m3/s) ; t為動作時(shí)間(s)。2. 蓄能器作應(yīng)急能源時(shí)，其有效容積為：3V=S ALiK(m)(9-22)當(dāng)蓄能器用于吸收脈動緩和液壓沖擊時(shí)，應(yīng)將其作為系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)與其關(guān)聯(lián)部分一起綜合考慮其有效容積。根據(jù)求出的有效容積并考慮其他要求，即可選擇蓄能器的形式。四、管道的選擇1. 油管類型的選擇液壓系統(tǒng)中使用的油管分硬管和軟管，選擇的油管應(yīng)有足夠的通流截面和承壓能力，同時(shí)， 應(yīng)盡量縮短管路，避免急轉(zhuǎn)彎和截面突變。(1) 鋼管：中高壓系統(tǒng)選用無縫鋼管，低壓系統(tǒng)選用焊接鋼

17、管，鋼管價(jià)格低，性能好， 使用廣泛。(2) 銅管：紫銅管工作壓力在 6.510 MPa以下，易變曲，便于裝配；黃銅管承受壓 力較高，達(dá)25MPa不如紫銅管易彎曲。銅管價(jià)格高，抗震能力弱，易使油液氧化，應(yīng)盡量 少用，只用于液壓裝置配接不方便的部位。(3) 軟管：用于兩個(gè)相對運(yùn)動件之間的連接。高壓橡膠軟管中夾有鋼絲編織物；低壓橡膠軟管中夾有棉線或麻線編織物；尼龍管是乳白色半透明管，承壓能力為2.58MPa多用于低壓管道。因軟管彈性變形大，容易引起運(yùn)動部件爬行，所以軟管不宜裝在液壓缸和調(diào)速閥之間。2. 油管尺寸的確定(1) 油管內(nèi)徑d按下式計(jì)算：1圖=1.13漢103戸d=V(9-23)式中：q為通

18、過油管的最大流量(m3/s) ； v為管道內(nèi)允許的流速(m/s)。一般吸油管取0.55(m/s);壓力油管取 2.55(m/s);回油管取1.52(m。(2) 油管壁厚3按下式計(jì)算：2 p2 d/2 Z(9-24)式中：p為管內(nèi)最大工作壓力；Z丨為油管材料的許用壓力，Z=Z b/n ; Z b為材料的抗 拉強(qiáng)度；n為安全系數(shù)，鋼管 p v 7MPa時(shí)，取n=8; pv 17.5MPa時(shí)，取n=6; p 17.5MPa時(shí), 取 n=4。根據(jù)計(jì)算出的油管內(nèi)徑和壁厚，查手冊選取標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格油管。五、油箱的設(shè)計(jì)油箱的作用是儲油， 散發(fā)油的熱量，沉淀油中雜質(zhì)，逸出油中的氣體。 其形式有開式和 閉式兩種：開式

19、油箱油液液面與大氣相通； 閉式油箱油液液面與大氣隔絕。 開式油箱應(yīng)用較 多。1. 油箱設(shè)計(jì)要點(diǎn)(1) 油箱應(yīng)有足夠的容積以滿足散熱，同時(shí)其容積應(yīng)保證系統(tǒng)中油液全部流回油箱時(shí)不滲出，油液液面不應(yīng)超過油箱高度的80%(2) 吸箱管和回油管的間距應(yīng)盡量大。(3) 油箱底部應(yīng)有適當(dāng)斜度，泄油口置于最低處，以便排油。(4) 注油器上應(yīng)裝濾網(wǎng)。(5) 油箱的箱壁應(yīng)涂耐油防銹涂料。2. 油箱容量計(jì)算油箱的有效容量V可近似用液壓泵單位時(shí)間內(nèi)排出油液的體積確定。V=KS q(9-25)式中：K為系數(shù)，低壓系統(tǒng)取 24,中、高壓系統(tǒng)取57;工q為同一油箱供油的各液壓泵 流量總和。六、濾油器的選擇選擇濾油器的依據(jù)有

20、以下幾點(diǎn)：(1) 承載能力：按系統(tǒng)管路工作壓力確定。(2) 過濾精度：按被保護(hù)元件的精度要求確定，選擇時(shí)可參閱表9-6。(3) 通流能力：按通過最大流量確定。(4) 阻力壓降：應(yīng)滿足過濾材料強(qiáng)度與系數(shù)要求。表9-6濾油器過濾精度的選擇系統(tǒng)過濾精度(卩m)元件過濾精度(卩m)低壓系統(tǒng)100150滑閥1/3最小間隙5703 10 Pa 系統(tǒng)50節(jié)流孔1/7孔徑(孔徑小于1.8mm)1003 10 Pa 系統(tǒng)25流量控制閥2.5 301403 10 Pa 系統(tǒng)10 15安全閥溢流閥15 25電液伺服系統(tǒng)5高精度伺服系統(tǒng)2.5第四節(jié)液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算為了判斷液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，需要對系統(tǒng)的壓力損失、發(fā)

21、熱溫升、效率和系統(tǒng)的動態(tài) 特性等進(jìn)行驗(yàn)算。由于液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算較復(fù)雜，只能采用一些簡化公式近似地驗(yàn)算某些性能 指標(biāo)，如果設(shè)計(jì)中有經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的同類型系統(tǒng)供參考或有較可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以采用 時(shí)，可以不進(jìn)行驗(yàn)算。一、管路系統(tǒng)壓力損失的驗(yàn)算當(dāng)液壓元件規(guī)格型號和管道尺寸確定之后，就可以較準(zhǔn)確的計(jì)算系統(tǒng)的壓力損失，壓力 PL、局部壓力損失 pc和流經(jīng)閥類元件的壓力 損失 Pv,即： p= pl+ pc+ pv(9-26)計(jì)算沿程壓力損失時(shí)，如果管中為層流流動，可按下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： Pl= 4.3 2 q2 L3 106/d 4(Pa)(9-27)3式中：q為通過管道的流量(m/s) ; L為管道長度(

22、m); d為管道內(nèi)徑(mm); u為油液的運(yùn)動 粘度(m2)。局部壓力損失可按下式估算： pc=(0.05 0.15) pL(9-28)閥類元件的 pv值可按下式近似計(jì)算：2 pv=A pn (qv/qvn) (Pa)(9-29)式中：qw為閥的額定流量(m3/s) ; qV為通過閥的實(shí)際流量(m3/s) ; pn為閥的額定壓力損失 (Pa)。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。系統(tǒng)的調(diào)整壓力：pc P1 + A p(9-30)式中：po為液壓泵的工作壓力或支路的調(diào)整壓力；P1為執(zhí)行件的工作壓力。如果計(jì)算出來的p比在初選系統(tǒng)工作壓力時(shí)粗略選定的壓力損失大得

23、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。二、系統(tǒng)發(fā)熱溫升的驗(yàn)算系統(tǒng)發(fā)熱來源于系統(tǒng)內(nèi)部的能量損失，如液壓泵和執(zhí)行元件的功率損失、 溢流閥的溢流損失、液壓閥及管道的壓力損失等。這些能量損失轉(zhuǎn)換為熱能，使油液溫度升高。油液的溫升使粘度下降，泄漏增加，同時(shí)，使油分子裂化或聚合，產(chǎn)生樹脂狀物質(zhì)，堵塞液壓元件小 孔，影響系統(tǒng)正常工作，因此必須使系統(tǒng)中油溫保持在允許范圍內(nèi)。一般機(jī)床液壓系統(tǒng)正常工作油溫為3050C;礦山機(jī)械正常工作油溫5070C;最高允許油溫為 7090C。1. 系統(tǒng)發(fā)熱功率P的計(jì)算P= Pb(1- n )(W)(9-31)式中：Pb為液壓泵的輸入功率(W) ； n為液壓泵的

24、總效率。若一個(gè)工作循環(huán)中有幾個(gè)工序，則可根據(jù)各個(gè)工序的發(fā)熱量，求出系統(tǒng)單位時(shí)間的平均發(fā)熱量：1 nHbi(1 - 兀P=T v(w)(9-32)式中：T為工作循環(huán)周期(s) ; ti為第i個(gè)工序的工作時(shí)間(s) ; Pi為循環(huán)中第i個(gè)工序的輸 入功率(W)。2. 系統(tǒng)的散熱和溫升系統(tǒng)的散熱量可按下式計(jì)算：m遲 KjAjAtsP = i 呂(W)(9-33)式中：K為散熱系數(shù)(W/m2C )，當(dāng)周圍通風(fēng)很差時(shí)， K89;周圍通風(fēng)良好時(shí)， K 15;用 風(fēng)扇冷卻時(shí)，K 23;用循環(huán)水強(qiáng)制冷卻時(shí)的冷卻器表面 3 110175; A為散熱面積(m2), 當(dāng)油箱長、寬、高比例為 1 : 1 : 1或1

25、: 2 : 3，油面高度為油箱高度的 80%寸，油箱散熱面322積近似看成A= 0.065 v (m)，式中V為油箱體積(L); t為液壓系統(tǒng)的溫升(C)，即液壓系統(tǒng)比周圍環(huán)境溫度的升高值；j為散熱面積的次序號。當(dāng)液壓系統(tǒng)工作一段時(shí)間后，達(dá)到熱平衡狀態(tài)，則：P= P所以液壓系統(tǒng)的溫升為：PmKjASj t=心(C)(9-34)計(jì)算所得的溫升 t，加上環(huán)境溫度，不應(yīng)超過油液的最高允許溫度。當(dāng)系統(tǒng)允許的溫升確定后，也能利用上述公式來計(jì)算油箱的容量。三、系統(tǒng)效率驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的效率是由液壓泵、執(zhí)行元件和液壓回路效率來確定的。液壓回路效率n c一般可用下式計(jì)算：pg P2q2n c=Pb1qb1 Pb2

26、qb2(9-35)式中：p1, q1; p2, q2; 壓泵的供油壓力和流量。液壓系統(tǒng)總效率：為每個(gè)執(zhí)行兀件的工作壓力和流量；PB1, qB1； PB2, qB2為每個(gè)液n = n Bn cn m(9-36)式中：n b為液壓泵總效率；n m為執(zhí)行元件總效率；n c為回路效率。第五節(jié)繪制正式工作圖和編寫技術(shù)文件經(jīng)過對液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算和必要的修改之后，便可繪制正式工作圖，它包括繪制液壓系統(tǒng)原理圖、系統(tǒng)管路裝配圖和各種非標(biāo)準(zhǔn)元件設(shè)計(jì)圖。正式液壓系統(tǒng)原理圖上要標(biāo)明各液壓元件的型號規(guī)格。對于自動化程度較高的機(jī)床，還應(yīng)包括運(yùn)動部件的運(yùn)動循環(huán)圖和電磁鐵、壓力繼電器的工作狀態(tài)。管道裝配圖是正式施工圖，各種

27、液壓部件和元件在機(jī)器中的位置、固定方式、尺寸等應(yīng)表示清楚。自行設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)件，應(yīng)繪出裝配圖和零件圖。編寫的技術(shù)文件包括設(shè)計(jì)計(jì)算書，使用維護(hù)說明書，專用件、通用件、標(biāo)準(zhǔn)件、外購件 明細(xì)表，以及試驗(yàn)大綱等。第六節(jié)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算舉例某廠汽缸加工自動線上要求設(shè)計(jì)一臺臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)床，機(jī)床有主軸16根，鉆14個(gè)$ 13.9mm的孔，2個(gè)$ 8.5mm的孔，要求的工作循環(huán)是：快速接近工件，然后以工 作速度鉆孔，加工完畢后快速退回原始位置，最后自動停止；工件材料：鑄鐵，硬度HB為240;假設(shè)運(yùn)動部件重 G= 9800N;快進(jìn)快退速度v1 = 0.1m/s ;動力滑臺采用平導(dǎo)軌，靜、動 摩擦因數(shù)卩s

28、=0.2 ,卩d=0.1 ;往復(fù)運(yùn)動的加速、減速時(shí)間為0.2s ;快進(jìn)行程L1=100mm工進(jìn)行程L2=50mm試設(shè)計(jì)計(jì)算其液壓系統(tǒng)。一、作Ft與vt圖1. 計(jì)算切削阻力鉆鑄鐵孔時(shí)，其軸向切削阻力可用以下公式計(jì)算：Fc=25.5DS0.8 硬度 0.6(N)式中：D為鉆頭直徑(mm); S為每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm/r)。選擇切削用量：鉆 $ 13.9mm孔時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速 n1 = 360r/min，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 S仁0.147mm/r ;鉆8.5mm孔時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速 n2= 550r/min，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 S2=0.096mm/r。貝U Fc=143 25.5D1S.81 硬度 0.6+23 25.5D2S

29、.82 硬度 0.6 =143 25.5 3 13.9 3 0.147 0.83 2400.6+23 25.5 3 8.5 3 0.096 0.83 240.6=30500(N)2. 計(jì)算摩擦阻力靜摩擦阻力：Fs=fsG=0.23 9800=1960N動摩擦阻力：Fd=fdG=0.13 9800=980N3. 計(jì)算慣性阻力Gv98000.1Fi500 Ng：t9.80.24.計(jì)算工進(jìn)速度 工進(jìn)速度可按加工$ 13.9的切削用量計(jì)算，即：_3V2=mSi=360/60 3 0.147=0.88mm/s=0.88 3 10 m/s5.根據(jù)以上分析計(jì)算各工況負(fù)載如表9-7所示。表9-7液壓缸負(fù)載的計(jì)

30、算工況計(jì)算公式液壓缸負(fù)載F/N液壓缸驅(qū)動力Fo/N啟動F=faG19602180加速F=f dG+G/gA v/ t14801650快進(jìn)F=fdG9801090工進(jìn)F=Fc+f dG3148035000反向啟動F=fsG19602180加速F=f dG+G/gA v/ 14801650快退F=fdG9801090制動F=f dG-G/g A v/ A t480532其中，取液壓缸機(jī)械效率n cm=0.9。6. 計(jì)算快進(jìn)、工進(jìn)時(shí)間和快退時(shí)間3快進(jìn)： t i=Li/v i=1003 10 /0.仁is工進(jìn)： t 2=L2/v 2=503 10-3/0.88 3 10-3=56.6s快退： t 3=

31、(Li+L2)/v 1= (100+50) 3 10 /0.1=1.5s7. 根據(jù)上述數(shù)據(jù)繪液壓缸Ft與vt圖見圖9-5 。o o o o6 8 89 4 9O-1Ltlt/s100圖9-5 F t與vt圖二、確定液壓系統(tǒng)參數(shù)1. 初選液壓缸工作壓力由工況分析中可知，工進(jìn)階段的負(fù)載力最大， 所以，液壓缸的工作壓力按此負(fù)載力計(jì)算， 根據(jù)液壓缸與負(fù)載的關(guān)系，選pi=403 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=63 105Pa,為使快進(jìn)快退速度相等，選用Ai=2A差動油缸，假定快進(jìn)、快退的回油壓力損失為 p=73 105Pa。2. 計(jì)算液壓缸尺寸由式(piAi-p 2A2) n cm=F得：Ai 二/q min=0.5/0.83 3 10-2疋60，其相應(yīng)的時(shí)間之比t2/t 1=56。根據(jù)該情況，選葉片泵較適宜，在本方案中，選用雙聯(lián)葉片泵。(3) 速度換接方式：因鉆孔工序?qū)ξ恢镁燃肮ぷ髌椒€(wěn)性要求不高，可選用行程調(diào)速閥或電磁換向閥。(4) 快速回路與工進(jìn)轉(zhuǎn)快退控制方式的選擇：為使快進(jìn)快退速度相等，選用差動回路作 快速回路。2. 組成系統(tǒng)在所選定基本回路的基礎(chǔ)上，再考慮其他一些有關(guān)因素組成圖9-7所示液壓系統(tǒng)圖。四、選擇液壓元件1.選擇液壓泵和電動機(jī)403 1 05Pa,選取進(jìn)油53 105Pa,所以泵的工.5 p = 43