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)工件一 I工進(jìn)一 n工進(jìn)一加工結(jié)束塊退一原位停止?；_(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?？爝M(jìn)行程為200MM，快進(jìn)與快退速度相等均為 3.5m/min o I工進(jìn)行程為100mm，工進(jìn)速度為80100mm/min ,軸向工作負(fù)載為1400N。n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: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

2、表表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0 3.50.250003.5F = F +Fi = 5000 父 0.2+=119.8 60 M 0.2差動(dòng)快進(jìn)3.50 260 = 3.433.5F =Ffd =5000父0.1 = 500I工進(jìn)0.08 0.175 60F = Ffd =5000父0.1 = 500n工進(jìn)0.03 0.05100 60F = Fw+Ffd =14000 + 5000父0.1 = 14500反向啟動(dòng)0 3.50.2F = Ffs + Fi =1149快退3.53.43F = Ffd =500液壓缸的速度、負(fù)載循環(huán)圖見圖1FA

3、 v(n/niri)143008500啟動(dòng)速度/I75000.08-0.1Il工進(jìn)快進(jìn)3.5FA v(n/niri)143008500啟動(dòng)速度/I75000.08-0.1Il工進(jìn)快進(jìn)3.5O.Q20.05快退制動(dòng)啟動(dòng)加速制動(dòng)圖1液壓缸的速度負(fù)載循環(huán)圖液壓缸主要參數(shù)的確定2。采用大、小腔活塞面積相差一倍（即 Ai=2A2）2。階段計(jì)算公式Pi(MPa)P2(MPa)ncmAi (cm2 )D (cm)標(biāo)準(zhǔn)D(cm)d(cm)標(biāo)準(zhǔn)d(cm)I工 進(jìn)FA1(Pig)“ cm2D考d =0.707D40.50.9540.77.285.665.6實(shí)際面積（cm2）液壓缸主要參數(shù)的計(jì)算結(jié)果見表表2液壓缸主

4、要參數(shù)50.324.650.325.6按最低公進(jìn)速度驗(yàn)算液壓缸尺寸2 QA = 25.6cm2 QA = 25.6cmmin 0.05 103=16.7cm2vmin故能達(dá)到所需低速三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)Pi (MPa)Qmax(L/min)Qmin(L/min)I工 進(jìn)F 、AA “Pi =+ P2 Q 工=A1V工A*mAi45000.50.i0.083.280.50.4n工 進(jìn)同上85000. 80

5、. 050. 032. i90. 250. i5快 退FA2Pi = 十 P2Ai qcmAiQ快=AiV快5000. 83. 53. 5i . 788. 968. 96四 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定（一）選擇液壓回路.調(diào)速回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）02盤壓展統(tǒng)原理限電磁鐵動(dòng)作表1DT2DT3DT41DT差動(dòng)快進(jìn)十一十十I工進(jìn)十一一+n工進(jìn)+一一一快退一十十十電動(dòng)機(jī)停止工作

6、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。五液壓元件規(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Z Ap(MPa)kPp (MPa)Qpmax(L/min)Qpmin(L/min)標(biāo)準(zhǔn)Pr (cm)標(biāo)準(zhǔn)Qr(cm)I工進(jìn)Pp = Pi如Qp =kQ 工01.13.280.550.446.321n工進(jìn)同上01.12.190.280.176.321快退Pp = Pi +Z ApQp =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，pr=6

7、.3MPa, q=16mL/r, np=1450r/min,npv =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,Qp=9.9L/min; 工作點(diǎn)為I工進(jìn)， 此時(shí) pp=3.28MPa,Qp=0.55L/min ;工作點(diǎn)為 n 工進(jìn)，此時(shí)pp=2.19MPa,Qp=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。= 034.5，則x = 0,047MPa 0.55 x截止壓力 pc =3.28 0,047 =3.33MPa21 = 6.34.5，則 x = 0.85MPa9.9 x限定壓力 pb =3.

8、33 -0.85 =2.48MPan工進(jìn)時(shí)的實(shí)際工作點(diǎn)為0.550.047 訕=，則 x=0,024MPa0.28xH工進(jìn)時(shí)的實(shí)際泵的壓力 Pp =3.33 +0.024 = 3.3lMPa,比工作點(diǎn)為 的壓力增高了3.31-2.19=1.12MPa,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)2.38 106 快退時(shí)2.38 106 9.9 10 “工 10p0.7 60pu 0.561 KWI I 工進(jìn) p= 3.28 106 0.55 10, 10、0.38KW0.08 60n工進(jìn)P= n工進(jìn)P= 3.31 106 0.28 10 , 1

9、0-= 0.39KW0.04 600.04 602選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)根據(jù)快退時(shí)功率 0.514KW,選用丫802-4型電動(dòng)機(jī)，功率P =0.75KW,轉(zhuǎn)速nr=1390r/min驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)功率pbQpbQb2.48 106 9.9 10，P 二 二0.7 6010，=0.58KW ：二2 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 ，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/

10、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9.935D-10BY4單向閥9.9I-10B5液控順序閥0.26XY-25B6:線隙式濾油器19.8XU-25X 100J7調(diào)速閥0.26Q-10B8調(diào)速閥0.13Q-10B9二位二通電磁閥9.922D-10B10二位二通電磁閥9.922D-10B11r壓力表開關(guān)K-3B12壓力表Y-60六輔助元件的選擇（一）確定管道尺寸查產(chǎn)品樣本，三位與二位電磁閥的

11、油口尺寸均為4 8,故取管道內(nèi)徑d=8mm,選用10黑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父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 七液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算（一）確定限壓式變量泵與卸荷閥的調(diào)整壓力I工進(jìn)時(shí)只需考慮一個(gè)調(diào)速閥 7的壓力損失Ap2 =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。n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 Ap2 =0.3 + 0.5 = 0.8MPa,與表3中假設(shè)的背壓

12、p2相符，限壓式變量泵三工作點(diǎn)準(zhǔn)確。快退時(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)算管 段計(jì)算式結(jié)果(MPa說明泵 站 至 缸AJ %2P 1=九兒d 2r 2900 M 3二= 0.0570.00820.069爐v旦419叩:3.2呼)A jr(0.008) 60/ su =20Ml0Tcm2/S)vd = 328M 08 =13122320 流u 20 x107575k=0.057Re1312P=900.%3 j , l=2(m)缸 至 泵 站l Pv2Ap ；=九兒d 2cw 2900 M 6=0.

13、0440.00820.213562u =2父3.28 = 6.56(嗯)Re =2父1312 =2624 a 2320紊流九= 0.3164 父 2624 =0.044表7局部壓力損失計(jì)算管 段液 阻計(jì)算式結(jié) 果(MPa說明泵 至 缸彎 頭A4 PV2pq = -2 _2c -c 900 M 3.28 二2父1.1220.01兩個(gè)90碼頭，。=1.12v =3.28(%)閥p二2 = ApJQ) 3r )9 9 2= 0.2+0.3W 9910 J0.49單向閥 I 10B Apr =0.2(MPa)三位五通閥 35D1 -10Br Apr =0.1(MPa)二位二通閥 22Di 10B Ap

14、r =0.1 MPa)Q=9.9 叱.) min缸 至 油 箱彎 頭pq =0.01 父220.04兩個(gè)90當(dāng)頭，U=1.12 v = 2M 3.28 = 6.56%)閥c19.82pq -0.1|10 )0.392三位五通閥 35D1 -10BrApr = 0.1(MPa )Q =2父9.9 =19.8叱) / min油 路計(jì)算式結(jié) 果(MPa說明進(jìn) 油 路抽=竽償)22 U-20.3 e.9、 X 1225 J0.024JK25系列集成塊的壓力損失 Apc = 0.3MPa進(jìn)、回油路各取也2回 油 路0.3&Pc2 - 2 父門 9.8、1環(huán)20.094Q =2x9.9 = 19.8%.)

15、表8集成塊壓力損失的計(jì)算快退時(shí)泵的調(diào)節(jié)壓力他&R%&R%A2 cm A2HPp Ap1 快退時(shí)，進(jìn)油路的壓力損失v R =0.069 0.01 0.49 0.0 2=4).6M P aP2即2 快退時(shí)，回油路的壓力損失由表 6.7.8由表 6.7.8Pp500 10*25.6 10“ 0.95由表 6.7.8由表 6.7.8Pp500 10*25.6 10“ 0.950.74 0.6 =2.26M P a25.6由上面計(jì)算可知:(1)快退時(shí)，進(jìn)油路壓力損失 Ap =0.6MPa與表4中的假定值0.6MPa相符合?；赜吐穳毫p失 Ap2=0.74MPa與表3中的假定值0.8MPa基本符 合，故計(jì)

16、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 =9.9，min，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1 n系統(tǒng)單位時(shí)間的平均發(fā)熱量中=1v Pi 1 - i tiT y快速時(shí):輸入功率2.38 106 快速時(shí):輸入功率2.38 106 9.9 100.75 60=0.52 KW持續(xù)時(shí)間t快=3.4 s系統(tǒng)總效率快=0 L cm =0.75 0.95 0.95 =0.677p5 I II工進(jìn)時(shí)：輸入功率Pi = 3.28 106 Q55 10 =0.38KW0.08 60持續(xù)時(shí)間 匕=60 s系統(tǒng)總效率 = 0.08 M 0.95 X 0.95 = 0.072n工進(jìn)時(shí):3.31 106 0.28 10*輸入功率Pn 二-二 0.39 KW輸入功率0.04 60持續(xù)時(shí)間冊(cè)=60(s)系統(tǒng)總效率 =0.04m0.95父0.95 = 0.036工作循環(huán)周期T = 2