液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算

1、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 2題目 ： 一臺(tái)加工鑄鐵變速箱箱體的多軸鉆孔組合機(jī)床， 動(dòng)力滑臺(tái)的動(dòng)作順序?yàn)榭焖仝呥M(jìn)工件工進(jìn)工進(jìn)加工結(jié)束塊退 原位停止 。滑臺(tái)移動(dòng)部件的總重量為 5000N ，加減 速時(shí)間為 0.2S。采用平導(dǎo)軌 ，靜摩擦系數(shù)為 0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)為 0.1。 快進(jìn)行程為 200MM ， 快進(jìn)與快退速度相等均為 3.5m / min 。工進(jìn)行程為 100mm ，工進(jìn)速度為 80 100mm/ min ，軸 向工作負(fù)載為 1400N 。工 進(jìn)行程為 0.5mm ，工 進(jìn)速度 為 30 50mm/ min ，軸向工作負(fù)載為 800N 。工作性能要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) ，試設(shè)計(jì)動(dòng)力滑臺(tái)的液 壓系統(tǒng) 。解：

2、工況分析 工作循環(huán)各階段外載荷與運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)算結(jié)果列于表 1表 1 外載荷與運(yùn)動(dòng)時(shí)間階段速度 v( m/min )運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t(s)外載荷 F(N)啟動(dòng)加速03.50.25000 3.5F F fs Fi 5000 0.2 114 fs i 9.8 60 0.2差動(dòng)快進(jìn)3.50.2 60 3.433.5F F fd 5000 0.1 500工進(jìn)0.080.17560F F fd 5000 0.1 500工進(jìn)0.030.05100 60F Fw Ffd 14000 5000 0.1 14500反向啟動(dòng)03.50.2F F fs Fi 1149快退3.53.43F F fd 500液壓缸的速度 、

3、 負(fù)載循環(huán)圖見圖 1液壓缸主要參數(shù)的確定采用大 、小腔活塞面積相差一倍 （即 A1=2A 2）單桿式液壓缸差動(dòng)聯(lián)接來達(dá)到快 速進(jìn)退速度相等的目的 。 為了使工作運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) ，采用回油路節(jié)流調(diào)速閥調(diào)速回 路 。液壓缸主要參數(shù)的計(jì)算結(jié)果見表 2。表 2 液壓缸主要參數(shù)階段計(jì)算公式P1(MPaP2(MPacmA1(cm 2D標(biāo)準(zhǔn) Dd標(biāo)準(zhǔn) d(cm)(cm)(cm)(cm)工進(jìn)FA1p(p1 p22 ) cmD4A1d 0.707D40.50.9540.77.285.665.6實(shí)際面積 （cm 2）A1A2A350.325.624.6A2 25.6cm2 Qminvmin0.05 103316.7cm

4、按最低公進(jìn)速度驗(yàn)算液壓缸尺寸故能達(dá)到所需低速液壓缸壓力與流量的確定因?yàn)橥藭r(shí)的管道壓力損失比快進(jìn)時(shí)大 ， 故只需對(duì)工進(jìn)與快退兩個(gè)階段進(jìn)行計(jì)算計(jì)算結(jié)果見表 3表 3 液壓缸的壓力與流量階段計(jì)算公式F(N)P2(MPa)Vmax(m/min)Vmin(m/min)P1(MPa)Qmax(L/min)Qmin(L/min)工進(jìn)F p1A1 cmp2 Q 工 A1V工 A1145000.50.10.083.280.50.4工同上850008005003219025015進(jìn)快FA2p1p2A1 cm A150035178896退Q 快 A1V快0835896液壓系統(tǒng)原理圖的擬定（一 ） 選擇液壓回路調(diào)速回

5、路與油壓源前已確定采用回油路節(jié)流調(diào)速閥調(diào)速回路 。 為了減少溢流損失與簡(jiǎn)化油路 ， 故采用限壓式變量葉片泵快速運(yùn)動(dòng)回路采用液壓缸差動(dòng)聯(lián)接與變量泵輸出最大流量來實(shí)現(xiàn)速度換接回路用兩個(gè)調(diào)速閥串聯(lián)來聯(lián)接二次工進(jìn)速度 ， 以防止工作臺(tái)前沖（二） 組成液壓系統(tǒng)圖 （ 見圖 2）電磁鐵動(dòng)作表1DT2DT3DT41DT差動(dòng)快進(jìn)工進(jìn)工進(jìn)快退電動(dòng)機(jī)停止工作時(shí) ，為了防止系統(tǒng)中的壓力油經(jīng)液壓泵倒流回油箱 ， 以免空氣進(jìn)入系統(tǒng)在液壓泵出口處加一個(gè)單向閥 。液壓元件規(guī)格的選擇（一 ） 選擇液壓泵液壓泵的工作壓力與流量計(jì)算結(jié)果見表 4表 4 液壓泵的工作壓力與流量階段計(jì)算公式pkPpQpmaxQpmin標(biāo)準(zhǔn) pr標(biāo)準(zhǔn)

6、Qr(MPa)(MPa)(L/min)(L/min)(cm)(cm)工進(jìn)p p p1pQp kQ工01.13.280.550.446.321工進(jìn)同上01.12.190.280.176.321快退p p p1pQp kQ 快0.61.12.389.99.96.321查產(chǎn)品樣本 ，選用 YBX-16 限壓式變量葉片泵 ，p r=6.3MPa, q=16mL/r,np=1450r/min,pv 0.9。 它的特性曲線如圖 3 所示 。工 作 點(diǎn) 為 快 退 ， 此 時(shí) pp =2.38MPa,Q p=9.9L/min; 工 作 點(diǎn) 為 工 進(jìn) ， 此 時(shí) pp=3.28MPa,Q p=0.55L/m

7、in ；工作點(diǎn) 為工進(jìn) ，此時(shí) p p =2.19MPa,Q p=0.28L/min 。實(shí)際 工作曲線如圖 3 中虛線所示 ，由于工作點(diǎn) 的壓力大于工作點(diǎn) ， 故實(shí)際工作曲線按工作 點(diǎn)調(diào)整 。21 6.3 4.5, 則x 0.047MPa0.55 x截止壓力 pc 3.28 0.047 3.33MPa21 6.3 4.5,則x 0.85MPa9.9 x限定壓力 pb 3.33 0.85 2.48MPa 工進(jìn)時(shí)的實(shí)際工作點(diǎn)為 0.55 0.047,則x 0.024MPa0.28 x工進(jìn)時(shí)的實(shí)際泵的壓力 pp 3.33 0.024 3.31MPa,比工作點(diǎn)為 的壓力增高了3.31 2.19 1.1

8、2MPa，結(jié)果使液壓缸背壓增 高，并由調(diào)速閥中的減 壓閥所消耗。（二 ） 選擇電動(dòng)機(jī)1 計(jì)算電動(dòng)機(jī)的功率快退時(shí)ppQp 2.38 106 9.9 10 3 3P p p 10 3 0.561KW p 0.7 60工進(jìn)633.28 106 0.55 10 3 3 P 3.28 10 0.55 10 10 3 0.38KW0.08 60工進(jìn)63P 3.31 106 0.28 10 3 10 3 0.39KW0.04 602 選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)根據(jù)快 退時(shí)功 率 0.514KW ，選用 Y802-4 型電 動(dòng)機(jī)， 功率 Pr =0.75KW, 轉(zhuǎn) 速n r=1390r/min驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)功率pbQbP b

9、 b p2.48 106 9.9 10 30.7 6010 3 0.58KW 2 0.75 1.5KW所選用的電動(dòng)機(jī)功率足 夠（三 ） 選擇液壓閥液壓系統(tǒng)中的最高工作壓力為 pc 3.33MPa ，通過閥的最大流量為 9.9L/min ， 故選用 pr 6.3MPa, Qr 10L/ min 的中低壓閥類 。液控順序閥因沒有 10L/min 規(guī)格，故選用 25L/min 規(guī)格。濾油器按兩倍液壓泵流量 Qr 選取吸油用線隙式濾油器所有液壓元件的型號(hào)見表 5。表 5 液壓元件明細(xì)表序號(hào)最大通過流量(L/min)選用規(guī)格1限壓式變量葉片泵YBX-162單向閥9.9I-10B3三位五通電磁換向閥9.9

10、35D 1-10BY4單向閥9.9I-10B5液控順序閥0.26XY-25B6線隙式濾油器19.8XU-25 100J7調(diào)速閥0.26Q-10B8調(diào)速閥0.13Q-10B9二位二通電磁閥9.922D 1-10B10二位二通電磁閥9.922D 1-10B11壓力表開關(guān)K-3B12壓力表Y-60輔助元件的選擇（一 ） 確定管道尺寸查產(chǎn)品樣本 ，三位與二位電磁閥的油口尺寸均為 8 ，故取管道內(nèi)徑 d 8mm， 選 用10 8 紫銅管（二 ） 確定油箱容量油箱容量取 6 倍泵的額定流量 V 6 9.9 60L（三 ） 確定液壓元件配量形式選用最小規(guī)格 JK25 系列集成塊 ， 采用標(biāo)準(zhǔn)液壓文件液壓系統(tǒng)

11、的驗(yàn)算（一 ） 確定限壓式變量泵與卸荷閥的調(diào)整壓力工進(jìn)時(shí)只需考慮一個(gè)調(diào)速閥 7 的壓力損失 p2 0.5MPa ，與表 3 種假設(shè)的背壓 p2 相符，故限壓 式變量泵的工作點(diǎn) 準(zhǔn)確 。工進(jìn)時(shí)只需考慮二個(gè)調(diào)速閥 7與 8的壓力損失 ，由于前面調(diào)速閥 7的開口面積比后面調(diào)速閥 8大， 故調(diào)速閥 7 實(shí)際上只起節(jié)流閥作用 ，故壓力損失 p2 0.3 0.5 0.8MPa ， 與表 3 中假 設(shè)的背壓 p2相符 ，限壓式變量泵三工作點(diǎn) 準(zhǔn)確?？焱藭r(shí)快退時(shí) ，流量大 ，管路中的壓力損失較大 。沿程壓力損失 、局部壓力損失和集成塊壓力損 失的計(jì)算分別見表 6.7.8。表 6 沿程壓力損失的計(jì)算說明計(jì)算式M

12、Pa)p l v2d20.069vQ419.9 10 33.2A 0.008 2 600.057 2 900 3.280.00820 10 2l v20.213d2Re vd75Re328 0.82 1312 2320層流20 10 27575 0.05713129002 3.28 6.56Re 2 1312 2624 2320紊流0.044 2 900 6.560.0080.3164 2624 0.044表 7 局部壓力損失計(jì)算管液計(jì)算式結(jié)果說明段阻( MPa)泵至缸彎頭v2p122900 3.2820.01兩個(gè) 90 彎頭， 1.12v 3.28 ms2閥2p 2pr Q2r Qr9.9

13、20.2 0.3100.49單向閥 I 10Bpr 0.2 MPa三位五通閥 35D1 10Br pr 0.1MPa 二位二通閥 22D1 10B pr 0.1MPa Q 9.9 Lmin缸至 油 箱彎頭2p 3 0.01 220.04兩個(gè) 90 彎頭， 1.12 v 2 3.28 6.56ms閥19.8 2 p 4 0.14 100.392三位五通閥 35D1 10Brpr 0.1 MPaQ 2 9.9 19.8 Lmin表 8 集成塊壓力損失的計(jì)算油路計(jì)算式結(jié)果（MPa）說明進(jìn)油路pc1pcQc12Qr0.39.922250.024JK 25系列集成塊的壓力損失 pc 0.3MPa 進(jìn)、回

14、油路各取 pc2回油路pc202.319.8 2250.094Q 2 9.9 19.8 Lminp快退時(shí)泵的調(diào)節(jié)壓力pA1p2p1A221式中 ：p1快退時(shí)，進(jìn)油路的由 表 6.7.8 可0.069 0.01 0.49 0.024 0.6Mp2快退時(shí)，回油路的力損失，由 表 6.7.8 可p2500 10 60.213 0.04 0.392 0.094 0.74M P ap p4 50.3 0.74 0.6 2.26M P ap 25.6 10 4 0.95 25.6由上面計(jì)算可知(1)快退時(shí) ，進(jìn)油路壓力損失p1 0.6MPa 與表中的假定值 0.6MPa符合 ?；赜吐穳毫p失p2 0.74

15、MPa 與表 3 中的假定值 0.8MPa 基本 符合 ， 故計(jì)算有效 。(2) 變量泵的最大流量調(diào)節(jié)值為快退時(shí)的流量Qb 9.9Lmin ，限定壓力調(diào)節(jié)值為 pp 2.48MPa ，截止壓力為 pc 3.33MPa 。(3) 卸荷閥調(diào)節(jié)壓力為pb 2.48MPa p卸 3.28MPa(4) 快退時(shí)泵的工作壓力為2.26MPa p卸pb 2.48MPa(二 ) 驗(yàn)算系統(tǒng)熱平衡溫度系統(tǒng)單位時(shí)間的平均發(fā)熱量 1Pi 1 i tiT i 1快速時(shí) ：輸入功率P快 p快Q快 2.38 106 9.9 10 6 0.52 KW快 p 0.75 60持續(xù)時(shí)間t 快 3.4 s系統(tǒng)總效率 快 p L cm 0.75 0.95 0.95 0.677工進(jìn)時(shí) ：66輸入功率 P 3.28 10 0.55 10 0.38 KW 0.08 60持續(xù)時(shí)間 t 60 s系統(tǒng)總效率 0.08 0.95 0.95 0.072 工進(jìn)時(shí) ：輸入功率P 3.31 106 0.28 10 6 0.39 KW0.04 60持續(xù)時(shí)間 t 60 s系統(tǒng)總效率 0.04 0.95 0.95 0.036工作循環(huán)周期 T 2 3.4 60 60 126.8 s