102第講液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計計算系統(tǒng)舉例章個知識點姜繼海

1、液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計舉例液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計步驟需求分析主要參數(shù)繪系統(tǒng)圖選擇元件驗算技術(shù)文件沒 通 過設(shè)計一臺鉆鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)，完成8個 14 mm孔的加工進給驅(qū)動。液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計題目根據(jù)加工需要，該系統(tǒng)的工作循環(huán)：快速前進 工作進給 快速退回 原位停止。明確液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計要求研究及計算結(jié)果表明，快進快退速度約為4.5 m/min，工進速度應(yīng)能在20120 mm/min（0.00030.002 m/s）范圍內(nèi)無級調(diào)速，最大行程為400 mm（其中工進行程為180 mm），在進給方向最大切削力18 kN，運動部件自重為25 kN，啟動換向時間 t = 0.05 s，采用水平放置的平導(dǎo)軌，靜摩

2、擦系數(shù)fs=0.2，動摩擦系數(shù)fd=0.1，液壓缸機械效率 m 取0.9。 明確液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計要求液壓缸在工作過程各階段的負載為：啟動加速階段：11()()fasmmGvFFFf Ggt9.01)05.0075.08.925000250002.0(分析液壓傳動系統(tǒng)工況快進或快退階段：dfmm0.125000N = 2 778 N0.9f GFF工進階段：WfWdmm= 22 778 NFFFf GF分析液壓傳動系統(tǒng)工況（1）初選液壓缸的工作壓力取液壓缸工作壓力為3 MPa。（2）確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)最大負載為工進階段的負載F = 22 778 N，則有-264422778m = 9.83

3、10 m3.14310FDp圓整為標準直徑，取D = 100 mm。 確定液壓缸主要參數(shù)為了實現(xiàn)快進速度與快退速度相等，采用差動連接，則d = 0.707D，所以d = 0.707100 = 70 mm同樣圓整成標準系列活塞直徑，取d = 70 mm。由 D = 100 mm，d = 70 mm 算出液壓缸無桿腔有效作用面積為A1 = 78.5 cm2，有桿腔有效作用面積為A2 = 40.1 cm2。分析液壓傳動系統(tǒng)工況工進若采用調(diào)速閥調(diào)速，調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量 qmin=0.05 L/min，因最小工進速度 vmin =20 mm/min，因此能滿足低速穩(wěn)定性要求。 23min1min0.05

4、 1020 10qvAA21=25 cm 分析液壓傳動系統(tǒng)工況（3） 計算液壓缸的工作壓力、流量和功率（a）計算工作壓力該系統(tǒng)的背壓估計值可在0.50.8 MPa范圍內(nèi)選取，故暫定：工進時pb= 0.8 MPa，快速運動時， pb = 0.5 MPa 。分析液壓傳動系統(tǒng)工況液壓缸在工作循環(huán)各階段的工作壓力p1：差動快進階段 p1 =1.24 MPa；工作進給階段 p1 =3.31 MPa；快速退回階段 p1 =1.67 MPa。分析液壓傳動系統(tǒng)工況（b）計算液壓缸的輸入流量因快進快退速度v =0.075 m/s，最大工進速度v2=0.002 m/s，則液壓缸各階段的輸入流量為：快進階段 q1=

5、17.4 L/min；工進階段 q1=0.96 L/min；快退階段 q1=18 L/min。分析液壓傳動系統(tǒng)工況（c）計算液壓缸的輸入功率快進階段 P=0.36 kW；工進階段 P=0.05 kW；快退階段 P=0.5 kW。分析液壓傳動系統(tǒng)工況工作階段工作壓力 /MPa輸入流量 /L/min輸入功率/kW快速進給1.2417.40.36工作進給3.310.960.05快速退回1.67180.5p1q1L / min液壓缸在各工作階段的壓力、流量和功率分析液壓傳動系統(tǒng)工況根據(jù)鉆鏜兩用組合機床的設(shè)計任務(wù)和工況分析，該機床對調(diào)速范圍、低速穩(wěn)定性有一定要求，因此速度控制是該機床要解決的主要問題。速

6、度的換接、穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)是該機床液壓系統(tǒng)設(shè)計的核心。擬定液壓傳動系統(tǒng)原理圖（1）速度控制回路的選擇該機床的進給運動要求有較好的低速穩(wěn)定性和速度負載特性，故采用調(diào)速閥調(diào)速。因此有三種方案供選擇，即調(diào)速閥式進口節(jié)流調(diào)速、調(diào)速閥式出口節(jié)流調(diào)速、限壓式變量泵加調(diào)速閥的容積節(jié)流調(diào)速。擬定液壓傳動系統(tǒng)原理圖這個系統(tǒng)為小功率系統(tǒng)，效率和發(fā)熱問題并不突出；鉆鏜加工屬于連續(xù)切削加工，切削力變化不大，而且是正負載，在其他條件相同的情況下，進口節(jié)流調(diào)速比出口節(jié)流調(diào)速能獲得更低的穩(wěn)定速度，所以該機床液壓系統(tǒng)采用調(diào)速閥式進口節(jié)流調(diào)速，為防止孔鉆通時發(fā)生前沖，在回油路上加背壓閥。擬定液壓傳動系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)的供油主要為快

7、進、快退時低壓大流量和工進時高壓小流量兩種工況，若采用單個定量泵，顯然系統(tǒng)的功率損失大、效率低。為了提高系統(tǒng)效率和節(jié)約能源，所以采用雙定量泵供油回路。由于選定了節(jié)流調(diào)速方案，所以油路采用開式循環(huán)回路。 擬定液壓傳動系統(tǒng)原理圖（2）換向和速度換接回路的選擇該系統(tǒng)對換向平穩(wěn)性的要求不很高，流量不大，壓力不高，所以選用價格較低的電磁換向閥控制換向回路。為便于差動連接，選用三位五通電磁換向閥。為了調(diào)整方便和便于增設(shè)液壓夾緊支路，所以三位五通電磁換向閥選用Y型中位機能。擬定液壓傳動系統(tǒng)原理圖由計算可知，當(dāng)滑臺從快進轉(zhuǎn)為工進時，進入液壓缸的流量由17.4 L/min降為0.96 L/min，可選二位二通行

8、程換向閥來進行速度換接，以減少液壓沖擊。由工進轉(zhuǎn)為快退時，在回路上并聯(lián)了一個單向閥以實現(xiàn)速度換接。為了控制軸向加工尺寸，提高換向位置精度，采用死擋塊加壓力繼電器的行程終點轉(zhuǎn)換控制。 擬定液壓傳動系統(tǒng)原理圖（3）壓力控制回路的選擇由于采用雙泵供油回路，故用液控順序閥實現(xiàn)低壓大流量泵卸荷，用溢流閥調(diào)整高壓小流量泵的供油壓力。為了便于觀察和調(diào)整壓力，在液壓泵的出口處、背壓閥和液壓缸無桿腔進口處設(shè)測壓點。擬定液壓傳動系統(tǒng)原理圖將上述所選定的液壓回路進行歸并，并根據(jù)需要作必要的修改調(diào)整，繪制出液壓系統(tǒng)原理圖。 液壓傳動系統(tǒng)原理圖（1） 選擇液壓泵工進階段液壓缸工作壓力最大，如果取進油路總的壓力損失是：

9、p1 = 0.5 MPa，則液壓泵最高工作壓力：pp =3.81 MPa。因此，液壓泵的額定壓力為（3.81+3.8125%）MPa = 4.76 （MPa）。選擇液壓元件將計算得出的流量值代入相應(yīng)的公式中，可分別求出快進以及工進階段的供油流量。快進、快退時液壓泵的流量為： qp = 19.8 L/min工進時泵液壓的流量為： qp = 1.07 L/min。選擇液壓元件考慮到節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中溢流閥的性能特點，尚需加上溢流閥穩(wěn)定工作的最小溢流量，一般取為3 L/min，所以小流量泵的流量為： qp =（1.07 +3）= 4.07 L/min。選擇液壓元件查產(chǎn)品樣本，選用小泵排量為V1=6 mL

10、/r的YB1型雙聯(lián)葉片泵，其額定轉(zhuǎn)速為n = 960 r/min，則小泵的流量為 =5.47L/ min；0.95為液壓泵的容積效率。311v6 109600.95nqV n選擇液壓元件因此，大流量泵的流量為查產(chǎn)品樣本，選用大泵排量為V2=16 mL/r的YB1型雙聯(lián)葉片泵，其額定轉(zhuǎn)速也為n = 960 r/min，則大泵的額定流量為qn2=（19.8-5.47）= 14.33 L/min 322v16 109600.9514.59L / minnqV n選擇液壓元件 由于（qn1+qn2 ）=20.06 L/min 19.8 L/min，可以滿足要求。因此本系統(tǒng)選用一臺YB1-16/6型雙聯(lián)

11、葉片泵。 由計算可知，快退階段的功率最大，故按快退階段估算電動機的功率。若取快退時進油路的壓力損失 MPa，液壓泵的總效率 ，則電動機的功率為893 kW。p102 .選擇液壓元件電動機的選擇選用Y90L-6型異步電動機電動機的功率：P = 1.1 kW，電 動 機 的 轉(zhuǎn) 速 ：n = 9 6 0 r/min。 選擇電動機（2）選擇液壓閥根據(jù)所擬定的液壓系統(tǒng)原理圖，計算分析通過各液壓閥油液的最高壓力和最大流量，選擇各液壓閥的型號規(guī)格。選擇液壓元件序號元件名稱通過流量q(L/min)型號規(guī)格序號元件名稱通過流量q(L/min)型號規(guī)格1雙聯(lián)葉片泵20.06YB1 -16/68單向閥10.03I-10B2溢流閥5.47Y1 -10B9背壓閥0.52B-10B3單向閥14.59I-25B10外控順序閥14.59XY-25B4單向閥5.47I-10B11壓力表Y-100T5三位五通電磁換向閥40.1235E-25B12壓力表開關(guān)KF3-E3B6壓力繼電器DP1 -63B13過濾器20.06WU-63X1807單向行程調(diào)速閥40.12,20.06,1.04QCI-25B液壓元件的型號規(guī)格選擇液壓元件（3） 選擇輔助元件油管內(nèi)徑一般可參照所接元件尺寸確定，也可按管路