液壓系統(tǒng)設計計算

液壓控制技術西華大學機械工程與自動化學院2009年1月主講宋春華第九章液壓系統(tǒng)設計計算1液壓系統(tǒng)設計計算2第八章液壓系統(tǒng)的設計計算重點內容1、負載分析2、液壓系統(tǒng)原理圖擬定3、液壓元件的選擇3第一節(jié)液壓系統(tǒng)設計步驟負載分析確定主要參數(shù)擬定液壓系統(tǒng)原理圖選擇液壓元件液壓系統(tǒng)驗算繪制工作圖、編制技術文件滿足要求？NY41、液壓系統(tǒng)設計的一般步驟負載分析：一個工作循環(huán)中的負載值，包括：（1）工作阻力Ft（Mt）：重力、切削力、擠壓力等（2）摩擦阻力Ff（Mf）

：

Ff=f.FN

或

Mf=μGR5（3）慣性力Fm（Mm）

：

Fm=ma或Mm＝J.ε（4）重力Fg：（5）密封阻力Fs：（6）背壓力Fb

（Mb）

：6啟動加速階段：快進階段：工進階段：制動減速階段：根據(jù)負載阻力（阻力矩），可以繪制液壓執(zhí)行機構一個工作循環(huán)內的負載特性圖。7確定主要參數(shù)（1）初選系統(tǒng)工作壓力p:（2）主要結構尺寸的確定：對液壓缸：油缸內徑D、活塞桿直徑dD、d的計算值必須圓整到油缸直徑標準系列，可查GB2348－80。（3）作執(zhí)行元件工況圖(速度、位置)8擬定液壓系統(tǒng)原理圖（1）執(zhí)行元件類型：油缸、馬達、擺動液壓缸等（2）系統(tǒng)類型：開式系統(tǒng)或閉式系統(tǒng)（3）液壓基本回路確定：卸荷回路、鎖緊回路、調速回路等（4）繪制液壓系統(tǒng)原理圖9選擇液壓元件（1）液壓泵的選擇:

最大工作壓力pP:式中：p1——執(zhí)行元件的最高工作壓力

∑Δp——執(zhí)行元件進油路上的壓力損失

最大工作流量qP:式中：K——泄漏系數(shù)，一般取K＝1.1～1.3

∑qmax——各執(zhí)行元件同時動作時所需流量之和的最大值

10（2）選擇液壓泵的型號和驅動電機

驅動電機功率P:式中：pP——液壓泵的最高工作壓力

qP——液壓泵的最大輸出流量

ηP——液壓泵的總效率11（3）控制閥的選擇

原則：根據(jù)系統(tǒng)壓力和工作流量，在液壓元件產品目錄中選取。（4）液壓輔助元件包括：過濾器、蓄能器、管道、接頭、油箱等查手冊。

12（5）選用液壓油普通液壓系統(tǒng)用礦油型液壓油室外設備選用抗磨液壓油或低凝液壓油航空液壓系統(tǒng)選用航空液壓油（6）油箱設計

13驗算液壓系統(tǒng)（1）回路壓力損失∑Δp=∑ΔpL+∑Δpc+∑ΔpV

計算系統(tǒng)壓力損失的目的，是為了正確確定系統(tǒng)的調整壓力和分析系統(tǒng)設計的好壞。如果計算出來的Δp比在初選系統(tǒng)工作壓力時粗略選定的壓力損失大得多，應該重新調整有關元件、輔件的規(guī)格，重新確定管道尺寸。14（2）發(fā)熱溫升

系統(tǒng)單位時間的發(fā)熱量：系統(tǒng)單位時間的散熱量：15系統(tǒng)熱平衡時的溫升：式中：P1i、P2i—分別為液壓泵的輸入功率和系統(tǒng)輸出功率

ti、τ—分別為第i工作階段的持續(xù)時間和工作循環(huán)周期A—油箱散熱面積

△T－系統(tǒng)溫升

CT－散熱系數(shù)，自然冷卻通風差，CT＝（8～9）x10－3自然冷卻通風良好，CT＝（15～17.5）x10－3油箱加專用冷卻器，CT＝（110～170）x10－316驗算溫度：式中：T1、［T1］—分別為油箱溫度和最高允許溫度T2—油箱環(huán)境溫度△T--系統(tǒng)溫升17繪制工作圖、編制技術文件

包括液壓系統(tǒng)原理圖、液壓系統(tǒng)裝配圖、非標準元件裝配圖及零件圖、設計計算說明書、零部件目錄表、標準件、通用件、外購件匯總表等。18第二節(jié)液壓系統(tǒng)設計計算實例例：設計一臥式單面多軸鉆孔組合機床動力滑臺的液壓系統(tǒng)。動力滑臺的工作循環(huán)是：快進工進快退停止。液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)與性能要求如下：切削力Ft：20000N；移動部件總重力G＝10000N；快進行程L1=100mm；工進行程L2＝50mm；快進快退的速度為4m／min；工進速度為0．05m／min；加速、減速時間△t＝0．2s；靜摩擦系數(shù)fs=0．2；動摩擦系數(shù)fd=o．1。該動力滑臺采用水平放置的平導軌，動力滑臺可在任意位置停止。19一、負載分析液壓缸負載的計算20負載—速度圖21二、執(zhí)行元件主要參數(shù)確定1、選定液壓缸工作壓力初選p1=40×105Pa。本機床為鉆孔組合機床，為防止鉆通時發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸回油腔應有背壓，設背壓p2=8×105Pa222、確定液壓缸主要結構尺寸為使快進快退速度相等，選用A1=2A2差動油缸，假定快進、快退的回油壓力損失為Δp=8×105Pa。由液壓缸推力F=(p1A1-p2A2)ηcm得取標準直徑：D＝90mm因為A1=2A2，所以d=≈63mm233、計算液壓缸各工作階段的壓力、流量和功率24三、擬定液壓系統(tǒng)圖1、供油方式、調速方式：開式系統(tǒng)、雙泵供油、調速閥進口節(jié)流調速2、快速運動回路和速度換接回路：采用差動連接和雙泵供油快速回路；速度換接采用行程與壓力聯(lián)合控制形式。3、換向回路：三位五通換向閥、擋塊＋壓力繼電器行程終點控制4、組成液壓系統(tǒng)25四、選擇液壓元件1、液壓泵262、驅動電動機差動快進工進快退273、液壓控制閥選擇4、輔助液壓件（油管、油箱、接頭、過濾器、冷卻器等）選擇285、油箱29五、驗算液壓系統(tǒng)性能1、壓力損失及泵壓力調定值工進快退302、液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗算31小結①明確設計內容、方法、步驟，但步驟不是死的，有時步驟間可穿插、交叉進行。特別是對于不同的設計對象(例如機床液壓系統(tǒng)、工程機械液壓系統(tǒng)、冶金設備液壓系統(tǒng)、飛機液壓系統(tǒng)等)，其具體的設計步驟略有差別，而較簡單的液壓系統(tǒng)有些步驟可以合并。32②學會設計資料的查找方法、設計手冊的合理使用、產品樣本的正確閱讀。有些數(shù)據(jù)和資料并非通用標準，而是些局部試驗或經驗材料，引