大連理工大學液壓流體 設計計算課件

1、第一節(jié) 液壓系統(tǒng)的型式和評價第十一章 液壓系統(tǒng)的設計和計算一、液壓系統(tǒng)設計原則1. 系統(tǒng)構成簡單,緊湊,自重輕在滿足功能和性能要求情況下，原理圖設計盡量簡潔，減少元件和回路數量第一節(jié) 液壓系統(tǒng)的型式和評價第十一章 液壓系統(tǒng)的設計和計算一、液壓系統(tǒng)設計原則1. 系統(tǒng)構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)的型式和評價第十一章 液壓系統(tǒng)的設計和計算一、液壓系統(tǒng)設計原則1. 系統(tǒng)構成連接方式管式，板式，疊加，插裝第一節(jié) 液壓系統(tǒng)的型式和評價第十一章 液壓系統(tǒng)的設計和計算元件選擇合理,標準化,系列化,通用化程度高型式直動式溢流閥，先導式溢流閥參數壓力，通徑，工作參數，連接尺寸供貨價格，供貨

2、期，服務，質量REXROTH 力士樂、北京華德、上海立新第一節(jié) 液壓系統(tǒng)的型式和評價第十一章 液壓系統(tǒng)的設計和計算便于安裝,調試,維護集成化元件，成套部件，調整環(huán)節(jié)少第一節(jié) 液壓系統(tǒng)的型式和評價第十一章 液壓系統(tǒng)的設計和計算便于安裝,調試,維護必要的壓力指示和接口第一節(jié) 液壓系統(tǒng)的型式和評價第十一章 液壓系統(tǒng)的設計和計算工作安全可靠必要的液壓和電氣安全保護措施第一節(jié) 液壓系統(tǒng)的型式和評價第十一章 液壓系統(tǒng)的設計和計算系統(tǒng)方案設計合理開式/閉式閥控/泵控單泵/多泵液控先導比例/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)的型式和評價第十一章 液壓系統(tǒng)的設計和計算2.

3、 系統(tǒng)的經濟性3. 系統(tǒng)的性能系統(tǒng)成本容積調速/節(jié)流調速，卸荷，發(fā)熱計算速度、載荷、調速特性、速度剛性使用維護費用系統(tǒng)效率第一節(jié) 液壓系統(tǒng)的型式和評價1.開式和閉式系統(tǒng)1.1 開式系統(tǒng)液壓泵執(zhí)行機構油箱優(yōu)點結構簡單,油散熱條件好油中雜質可以沉淀于油箱可以采用單泵、多泵可采用節(jié)流調速,容積調速系統(tǒng)構成靈活,可加平衡閥缺點 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1.2 閉式系統(tǒng)優(yōu)點 結構緊湊,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,調速, 無節(jié)流損失和換向沖擊缺點 散熱條件差,要求的過濾精度高價格高,維護,維修難

4、度大系統(tǒng)復雜不能加平衡閥，反拖制動效果差第一節(jié) 液壓系統(tǒng)的型式和評價2. 單泵,多泵系統(tǒng)2.1 單泵系統(tǒng)構造簡單,成本低,維修方便泵的功率必須滿足最大執(zhí)行元件的要求多機構時容易造成功率浪費2.2 多泵系統(tǒng)可以實現多機構組合動作系統(tǒng)效率高LUDV系統(tǒng)可實現多機構組合動作成本高第一節(jié) 液壓系統(tǒng)的型式和評價3. 定量,變量系統(tǒng)3.1 定量系統(tǒng)定量泵定量馬達(液壓缸)優(yōu)點結構簡單,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)流調速的控制元件缺點傳動效率低泵的功率利用率低調速穩(wěn)定性差第一節(jié) 液壓系統(tǒng)的型式和評價3.2 變量系統(tǒng)變量泵定量（變量）馬達優(yōu)點 傳動效率高調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+定量馬達定量泵+恒壓力變量馬達缺點變量泵,變量馬達的結構復雜,成本高電比例變量泵電比例變量馬達一、液壓系統(tǒng)的設計依據設備的用途,技術要求,工作循環(huán),使用條件等根據設計任務書的要求,對各種可能的傳動方式 做技術經濟分析第二節(jié) 液壓系統(tǒng)設計機械傳動、電傳動、液壓傳動開式/閉式、泵控/閥控、單泵/多泵根據工作循環(huán)和動作特點,詳細分解設備的技術 性能要求和各機構復合動作要求如負載大小,動作形式和速度,調速范圍,操縱方式一、液壓系統(tǒng)的設計依據明確設備的使用環(huán)境如溫度,粉塵,腐蝕,易燃易爆等第二節(jié) 液壓系統(tǒng)設計根據設備的成本,總體布局,空間尺寸,動作

6、特點 確定液壓元件的型式,安裝位置和方式泵、馬達、油缸、閥第二節(jié) 液壓系統(tǒng)設計二、草擬系統(tǒng)原理圖三、機構的負荷與速度分析四、液壓系統(tǒng)的壓力與流量計算1. 系統(tǒng)工作壓力根據設備類別、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)的流量應能滿足各機構的最大速度要求,但對有最高速度限制的元件,如液壓馬達,應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)設計1.液壓泵依據壓力,排量考慮變量方式、轉速、成本、安裝方式、旋向2.液壓馬達依據壓力、排量、轉速(最低穩(wěn)

7、定轉速,最高轉速)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)設計3.液壓缸的選擇依據壓力、缸筒內徑、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)設計4.控制閥的選擇依據壓力、流量、性能參數、操縱方式、安裝方式5.管路內徑依據流速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)設計6.管路壁厚按強度條件 2pD許用應力nbn安全系數 48第二節(jié) 液壓系統(tǒng)設計7.油箱容積初始設計按經驗公式

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）經驗系數 系統(tǒng)確定后按散熱的要求進行校核 第二節(jié) 液壓系統(tǒng)設計六、系統(tǒng)性能驗算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的工作壓力、壓力控制元件的調整壓力第二節(jié) 液壓系統(tǒng)設計六、系統(tǒng)性能驗算2.系統(tǒng)發(fā)熱溫升計算2.1系統(tǒng)發(fā)熱功率計算熱源： 泵的功率損失（容積機械）執(zhí)行元件的功率損失（容積機械）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)設計2.2系統(tǒng)散熱功率計算散熱途徑： 管路油箱散熱器Phc=（K1A1+K2A2）T K1-油箱散熱系數K2-管路散熱系

9、數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根據散熱面積計算油箱容積七、完善原理圖確定液壓元件的型號和生產廠家標注液壓元件參數及技術要求八、完成計算書第二節(jié) 液壓系統(tǒng)設計九、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)動機、泵、馬達、減速機、油缸轉速、扭矩、壓力、流量、速度液壓原理圖3D設計系統(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)設計舉例一、設備情況單面多軸鉆孔組合機床動力滑臺滑臺總重:GN 9810摩擦系數:動fd 01 .靜2.0sf行程: 快進lmm1100工進lmm250速度:快進,快退vvm137/ min工進vm20

10、053./ m in工作循環(huán):快進工進快退停止切換時間:ts 0 2 .(機構啟制動時間)第三節(jié) 液壓系統(tǒng)設計舉例負載:切削力FNt 30468慣性力:NtvmmaFm583602 . 071000摩擦力:動NGfFdfd981靜FGfNfss 1962各階段負載組合啟動:fsF1962 N2180N加速:fdmFF 1564N1738N快進:fdF981N1090 N工進:tfdFF31449N34943N計算時液壓缸的機械效率為0.9二、負載和速度分析21800-109034943-2180F N()l mm()109050100150負載圖1738第三節(jié) 液壓系統(tǒng)設計舉例21800-10

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

12、min/504. 01143 . 522lq第三節(jié) 液壓系統(tǒng)設計舉例第三節(jié) 液壓系統(tǒng)設計舉例3.進油壓力快進p1+0.5Ffdp149 . 0981)(4)5 . 0(21221DpdDpMPap662. 01工進p2p=0.8MPaF22224)(48 . 034943pDdDMPap054.42快退p3Ffdp=0.5MPa)(49 . 098145 . 02232dDpDMPap305. 13第三節(jié) 液壓系統(tǒng)設計舉例最大流量和最小流量的實現四、系統(tǒng)原理快進（快退）min/2.3531lqq工進min/504.02lqMPap662. 01MPap305.13MPap054. 42第三節(jié)

13、液壓系統(tǒng)設計舉例換向回路三位五通電液換向閥1YA2YA快進1YA工進1YA快退2YA第三節(jié) 液壓系統(tǒng)設計舉例速度切換回路背壓閥行程閥調速閥單向閥第三節(jié) 液壓系統(tǒng)設計舉例組成系統(tǒng)圖中位卸荷第三節(jié) 液壓系統(tǒng)設計舉例組成系統(tǒng)圖快進的實現第三節(jié) 液壓系統(tǒng)設計舉例組成系統(tǒng)圖工進的實現第三節(jié) 液壓系統(tǒng)設計舉例組成系統(tǒng)圖快退的實現第三節(jié) 液壓系統(tǒng)設計舉例1.泵流量的分配快進（快退）ql1352./ min設回路的泄漏量為10%,則min/7 .381 . 111lqq即大泵小泵總輸出流量應為38 7 ./ minl工進ql20504 ./ min調速時,溢流閥的最小穩(wěn)定流量為3 l / min則小泵的流量應為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)設計舉例五、元件的選擇2.閥3.油管4.油箱功能，工作參數，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)設計舉例1.電機功率工進時功率)(31210)5 . 08 .