大連理工大學(xué)液壓流體 設(shè)計(jì)計(jì)算課件

1、第一節(jié) 液壓系統(tǒng)的型式和評價(jià)第十一章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算一、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則1. 系統(tǒng)構(gòu)成簡單,緊湊,自重輕在滿足功能和性能要求情況下，原理圖設(shè)計(jì)盡量簡潔，減少元件和回路數(shù)量第一節(jié) 液壓系統(tǒng)的型式和評價(jià)第十一章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算一、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則1. 系統(tǒng)構(gòu)成集成化元件單向節(jié)流閥單向閥節(jié)流閥第一節(jié) 液壓系統(tǒng)的型式和評價(jià)第十一章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算一、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則1. 系統(tǒng)構(gòu)成連接方式管式，板式，疊加，插裝第一節(jié) 液壓系統(tǒng)的型式和評價(jià)第十一章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算元件選擇合理,標(biāo)準(zhǔn)化,系列化,通用化程度高型式直動(dòng)式溢流閥，先導(dǎo)式溢流閥參數(shù)壓力，通徑，工作參數(shù)，連接尺寸供貨價(jià)格，供貨

2、期，服務(wù)，質(zhì)量REXROTH 力士樂、北京華德、上海立新第一節(jié) 液壓系統(tǒng)的型式和評價(jià)第十一章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算便于安裝,調(diào)試,維護(hù)集成化元件，成套部件，調(diào)整環(huán)節(jié)少第一節(jié) 液壓系統(tǒng)的型式和評價(jià)第十一章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算便于安裝,調(diào)試,維護(hù)必要的壓力指示和接口第一節(jié) 液壓系統(tǒng)的型式和評價(jià)第十一章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算工作安全可靠必要的液壓和電氣安全保護(hù)措施第一節(jié) 液壓系統(tǒng)的型式和評價(jià)第十一章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)合理開式/閉式閥控/泵控單泵/多泵液控先導(dǎo)比例/電液比例液控/電氣控制/電子控制/總線控制 CAN BUS第一節(jié) 液壓系統(tǒng)的型式和評價(jià)第十一章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算2.

3、 系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性3. 系統(tǒng)的性能系統(tǒng)成本容積調(diào)速/節(jié)流調(diào)速，卸荷，發(fā)熱計(jì)算速度、載荷、調(diào)速特性、速度剛性使用維護(hù)費(fèi)用系統(tǒng)效率第一節(jié) 液壓系統(tǒng)的型式和評價(jià)1.開式和閉式系統(tǒng)1.1 開式系統(tǒng)液壓泵執(zhí)行機(jī)構(gòu)油箱優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單,油散熱條件好油中雜質(zhì)可以沉淀于油箱可以采用單泵、多泵可采用節(jié)流調(diào)速,容積調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成靈活,可加平衡閥缺點(diǎn) 油箱體積大,油與空氣接觸回油路上增加背壓閥, 增加回油阻力二、液壓系統(tǒng)的型式第一節(jié) 液壓系統(tǒng)的型式和評價(jià)1.2 閉式系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)緊湊,無大油箱,自重輕油液封閉循環(huán),不接觸空氣采用雙向變量泵換向,調(diào)速, 無節(jié)流損失和換向沖擊缺點(diǎn) 散熱條件差,要求的過濾精度高價(jià)格高,維護(hù),維修難

4、度大系統(tǒng)復(fù)雜不能加平衡閥，反拖制動(dòng)效果差第一節(jié) 液壓系統(tǒng)的型式和評價(jià)2. 單泵,多泵系統(tǒng)2.1 單泵系統(tǒng)構(gòu)造簡單,成本低,維修方便泵的功率必須滿足最大執(zhí)行元件的要求多機(jī)構(gòu)時(shí)容易造成功率浪費(fèi)2.2 多泵系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多機(jī)構(gòu)組合動(dòng)作系統(tǒng)效率高LUDV系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)多機(jī)構(gòu)組合動(dòng)作成本高第一節(jié) 液壓系統(tǒng)的型式和評價(jià)3. 定量,變量系統(tǒng)3.1 定量系統(tǒng)定量泵定量馬達(dá)(液壓缸)優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單,成本低,維修使用方便若為開式,可以用換向閥作為開, 停,換向和節(jié)流調(diào)速的控制元件缺點(diǎn)傳動(dòng)效率低泵的功率利用率低調(diào)速穩(wěn)定性差第一節(jié) 液壓系統(tǒng)的型式和評價(jià)3.2 變量系統(tǒng)變量泵定量（變量）馬達(dá)優(yōu)點(diǎn) 傳動(dòng)效率高調(diào)速范圍大多種變量控

5、制方式，壓力、流量、功率、電比例常用配置 恒功率變量泵+定量馬達(dá)定量泵+恒壓力變量馬達(dá)缺點(diǎn)變量泵,變量馬達(dá)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本高電比例變量泵電比例變量馬達(dá)一、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)備的用途,技術(shù)要求,工作循環(huán),使用條件等根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求,對各種可能的傳動(dòng)方式 做技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析第二節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)、電傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)開式/閉式、泵控/閥控、單泵/多泵根據(jù)工作循環(huán)和動(dòng)作特點(diǎn),詳細(xì)分解設(shè)備的技術(shù) 性能要求和各機(jī)構(gòu)復(fù)合動(dòng)作要求如負(fù)載大小,動(dòng)作形式和速度,調(diào)速范圍,操縱方式一、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)明確設(shè)備的使用環(huán)境如溫度,粉塵,腐蝕,易燃易爆等第二節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)備的成本,總體布局,空間尺寸,動(dòng)作

6、特點(diǎn) 確定液壓元件的型式,安裝位置和方式泵、馬達(dá)、油缸、閥第二節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、草擬系統(tǒng)原理圖三、機(jī)構(gòu)的負(fù)荷與速度分析四、液壓系統(tǒng)的壓力與流量計(jì)算1. 系統(tǒng)工作壓力根據(jù)設(shè)備類別、工作載荷、工作速度、液壓元件選型等因素確定12.5 - 16.0 - 20.0 - 25.0 - 31.5 Mpa - 40 Mpa2. 系統(tǒng)的流量系統(tǒng)的流量應(yīng)能滿足各機(jī)構(gòu)的最大速度要求,但對有最高速度限制的元件,如液壓馬達(dá),應(yīng)使其在最大流量下不超速液壓-公稱壓力系列GB/T2346-1988 第二節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.液壓泵依據(jù)壓力,排量考慮變量方式、轉(zhuǎn)速、成本、安裝方式、旋向2.液壓馬達(dá)依據(jù)壓力、排量、轉(zhuǎn)速(最低穩(wěn)

7、定轉(zhuǎn)速,最高轉(zhuǎn)速)考慮變量方式、安裝方式五、主要液壓元件的選擇第二節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.液壓缸的選擇依據(jù)壓力、缸筒內(nèi)徑、活塞桿直徑、工作行程, 全縮狀態(tài)長度、安裝型式、使用條件等五、主要液壓元件的選擇第二節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.控制閥的選擇依據(jù)壓力、流量、性能參數(shù)、操縱方式、安裝方式5.管路內(nèi)徑依據(jù)流速dqv 2吸油管路(有吸油濾油器)smv/5 . 15 . 0(無吸油濾油器)smv/0 . 35 . 1壓力油路smv/75短管和局部收縮處smv/10回油管路smv/63第二節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.管路壁厚按強(qiáng)度條件 2pD許用應(yīng)力nbn安全系數(shù) 48第二節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)7.油箱容積初始設(shè)計(jì)按經(jīng)驗(yàn)公式

8、確定油箱的容量V=QV QV液壓泵每分鐘排出壓力油的容積（m3）經(jīng)驗(yàn)系數(shù) 系統(tǒng)確定后按散熱的要求進(jìn)行校核 第二節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)六、系統(tǒng)性能驗(yàn)算1.系統(tǒng)壓力損失管路的沿程損失p1管路的局部壓力損失p2閥類元件的局部損失p3 壓力損失影響泵和馬達(dá)的工作壓力、壓力控制元件的調(diào)整壓力第二節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)六、系統(tǒng)性能驗(yàn)算2.系統(tǒng)發(fā)熱溫升計(jì)算2.1系統(tǒng)發(fā)熱功率計(jì)算熱源： 泵的功率損失（容積機(jī)械）執(zhí)行元件的功率損失（容積機(jī)械）溢流閥的功率損失管路和閥件的功率損失HPPiio第二節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.2系統(tǒng)散熱功率計(jì)算散熱途徑： 管路油箱散熱器Phc=（K1A1+K2A2）T K1-油箱散熱系數(shù)K2-管路散熱系

9、數(shù)A1、A2-分別為油箱、管道的散熱面積（m2）；T-油溫與環(huán)境溫度之差（）。 2.3根據(jù)散熱面積計(jì)算油箱容積七、完善原理圖確定液壓元件的型號和生產(chǎn)廠家標(biāo)注液壓元件參數(shù)及技術(shù)要求八、完成計(jì)算書第二節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)九、繪制施工圖系統(tǒng)布置圖、布管表、部件裝配圖、零件加工圖發(fā)動(dòng)機(jī)、泵、馬達(dá)、減速機(jī)、油缸轉(zhuǎn)速、扭矩、壓力、流量、速度液壓原理圖3D設(shè)計(jì)系統(tǒng)布置圖布管表部件裝配圖零件加工圖第三節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例一、設(shè)備情況單面多軸鉆孔組合機(jī)床動(dòng)力滑臺滑臺總重:GN 9810摩擦系數(shù):動(dòng)fd 01 .靜2.0sf行程: 快進(jìn)lmm1100工進(jìn)lmm250速度:快進(jìn),快退vvm137/ min工進(jìn)vm20

10、053./ m in工作循環(huán):快進(jìn)工進(jìn)快退停止切換時(shí)間:ts 0 2 .(機(jī)構(gòu)啟制動(dòng)時(shí)間)第三節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例負(fù)載:切削力FNt 30468慣性力:NtvmmaFm583602 . 071000摩擦力:動(dòng)NGfFdfd981靜FGfNfss 1962各階段負(fù)載組合啟動(dòng):fsF1962 N2180N加速:fdmFF 1564N1738N快進(jìn):fdF981N1090 N工進(jìn):tfdFF31449N34943N計(jì)算時(shí)液壓缸的機(jī)械效率為0.9二、負(fù)載和速度分析21800-109034943-2180F N()l mm()109050100150負(fù)載圖1738第三節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例21800-10

11、9034943-2180F N()l mm()109050100150負(fù)載圖快進(jìn),快退vvm137/ min工進(jìn)vm20 053./ m inl mm()v m(/ min)501001507-70.053速度圖第三節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例1.缸徑和活塞桿直徑工進(jìn)負(fù)載NFm349439 .031449/MPap41dD2取取背壓MPap8 . 02按工進(jìn)時(shí)選液壓缸內(nèi)徑22221)(4349434pdDDp222)2(434943pDD三、液壓缸主參數(shù)確定1p2pmmD2 .111)28 .04(434943Dmm 110dmm 80取2.輸入流量快進(jìn)（快退）min/2 .358470021lq工進(jìn)

12、min/504. 01143 . 522lq第三節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例第三節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例3.進(jìn)油壓力快進(jìn)p1+0.5Ffdp149 . 0981)(4)5 . 0(21221DpdDpMPap662. 01工進(jìn)p2p=0.8MPaF22224)(48 . 034943pDdDMPap054.42快退p3Ffdp=0.5MPa)(49 . 098145 . 02232dDpDMPap305. 13第三節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例最大流量和最小流量的實(shí)現(xiàn)四、系統(tǒng)原理快進(jìn)（快退）min/2.3531lqq工進(jìn)min/504.02lqMPap662. 01MPap305.13MPap054. 42第三節(jié)

13、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例換向回路三位五通電液換向閥1YA2YA快進(jìn)1YA工進(jìn)1YA快退2YA第三節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例速度切換回路背壓閥行程閥調(diào)速閥單向閥第三節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例組成系統(tǒng)圖中位卸荷第三節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例組成系統(tǒng)圖快進(jìn)的實(shí)現(xiàn)第三節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例組成系統(tǒng)圖工進(jìn)的實(shí)現(xiàn)第三節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例組成系統(tǒng)圖快退的實(shí)現(xiàn)第三節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例1.泵流量的分配快進(jìn)（快退）ql1352./ min設(shè)回路的泄漏量為10%,則min/7 .381 . 111lqq即大泵小泵總輸出流量應(yīng)為38 7 ./ minl工進(jìn)ql20504 ./ min調(diào)速時(shí),溢流閥的最小穩(wěn)定流量為3 l / min則小泵的流量應(yīng)為35 ./ minl所以大泵的流量為38 73535./ minl五、元件的選擇第三節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例五、元件的選擇2.閥3.油管4.油箱功能，工作參數(shù)，壓力等級，通徑（流量），連接鋼管，橡膠軟管油箱體積通徑，連接附件第三節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例1.電機(jī)功率工進(jìn)時(shí)功率)(31210)5 . 08 .