液壓系統(tǒng)的設(shè)計和計算

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第九章液壓系統(tǒng)的設(shè)計和計算

§9-1概述

設(shè)計步驟：

1．明確液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求2．分析系統(tǒng)的工況

3．初步確定液壓系統(tǒng)的性能和參數(shù)4．?dāng)M定液壓系統(tǒng)原理圖5．計算和選擇液壓元件6．估算液壓系統(tǒng)性能

7．繪制正式液壓系統(tǒng)原理圖并液壓裝置

§9-2液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計

一、明確設(shè)計要求

1．確定哪些運(yùn)動由液壓傳動來完成。

2．確定各運(yùn)動的工作順序或自動循環(huán)，液壓元件的運(yùn)動方式及工作范圍，各元件之間順序動作、轉(zhuǎn)換和互鎖要求。3．執(zhí)行元件的運(yùn)動速度、調(diào)速范圍。4．執(zhí)行元件的負(fù)載大小及性質(zhì)。

5．工作性能（平穩(wěn)性、可靠性、轉(zhuǎn)換精度等）要求。二、分析工況，確定主要參數(shù)（一）分析工況1．液壓缸的負(fù)載分析

液壓缸的負(fù)載：切削阻力、摩擦阻力、慣性力、重力、密封阻力、背壓阻力等。2．繪制負(fù)載圖和速度圖，如圖11-2所示。（二）確定主要參數(shù)

主要指確定液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的工作壓力和最大流量。1．初選液壓缸的工作壓力

1）根據(jù)負(fù)載圖中最大負(fù)載來選取。（Table11-2）

1

2）根據(jù)主機(jī)的類型選取。（Table11-3）

2．確定液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸（見液壓缸設(shè)計計算一節(jié)）3．確定最大流量

依照速度圖中的最大速度計算出來。4．繪制工況圖

包括壓力、流量和功率圖。三、擬定液壓系統(tǒng)原理圖

液壓系統(tǒng)要根據(jù)所要求的液壓傳動特點來擬定，可以根據(jù)各個運(yùn)動的要求分別選擇和擬定基本回路，然后將各個回路組合成液壓系統(tǒng)。在機(jī)床液壓系統(tǒng)中，調(diào)速回路往往是液壓系統(tǒng)的核心，所以選擇回路時，首先從調(diào)速回路開始1．調(diào)速回路

可以根據(jù)壓力、流量、功率以及對系統(tǒng)溫升、工作平穩(wěn)性等方面要求選擇。壓力較小、功率較?。?~3kw），工作平穩(wěn)性要求不高—節(jié)流閥調(diào)速回路。負(fù)載變化較大，速度穩(wěn)定性要求較高的場合—調(diào)速閥調(diào)速回路。功率中等（3~5KW）—節(jié)流、容積、容積—節(jié)流調(diào)速回路。功率教大（5KW），溫升小，穩(wěn)定性要求不太高—容積調(diào)速回路。

節(jié)流、容積—節(jié)流調(diào)速回路一般采用開式油路。（定、變量泵）容積調(diào)速回路采用閉式油路。（變量泵）2．快速運(yùn)動回路和速度換接回路

速度換接的結(jié)構(gòu)形式基本上由系統(tǒng)中調(diào)速回路和快速運(yùn)動回路形式?jīng)Q定，可以采用機(jī)、電、液不同的換接形式：

機(jī)械控制—換接精度高，換接平穩(wěn)，工作可靠電氣控制—結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整便利，控制靈活

壓力繼電器位置應(yīng)放在動作變換時壓力變化顯著的地方。3．壓力控制回路

一般都已包含在調(diào)速回路中，特別的可進(jìn)行專門選擇。在選擇卸荷回路時，要考慮卸荷時造成的功率損失、溫升、流量、壓力變化。4．多缸回路

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多缸回路與單缸回路相比，須多考慮一個多缸之間的相互關(guān)系問題，即同步、互不干擾問題、先后動作的順序問題和不動作時的卸荷問題。5．液壓系統(tǒng)的合成

滿足系統(tǒng)要求的各個液壓回路選好之后，配上一些輔助元件、輔助油路后，就可將液壓系統(tǒng)合成，即組合成完整的液壓系統(tǒng)，進(jìn)行這一步時必需注意：

1）盡可能合并掉作用一致或相近的元件，避免多余油路，以使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。

2）合并出來的系統(tǒng)應(yīng)保證其工作循環(huán)中每一個動作都安全可靠，相互之間無干擾。

3）歸并出來的系統(tǒng)效率高，發(fā)熱少。4）歸并出來的系統(tǒng)工作平穩(wěn)，沖擊小。

5）系統(tǒng)中各種元件的安放位置應(yīng)正確，以便充分發(fā)揮其工作性能。6）歸并出來的系統(tǒng)應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理，不可盲目追求先進(jìn)、脫離實際。四、選擇液壓元件1．選擇液壓泵

1）計算液壓泵的工作壓力

液壓泵的工作壓力由執(zhí)行元件的工作性質(zhì)來定：

執(zhí)行元件中止、夾緊、程終止才需要最大壓力，則泵的工作壓力PP為執(zhí)行元件最大壓力；

執(zhí)行元件在工作過程中需要最大壓力，則泵的工作壓力PP為

PP>P1max+ΣΔP1

P1max--執(zhí)行元件的最大工作壓力；

ΣΔP1--進(jìn)油路上的壓力損失，一般可以估算，見Table11-4。2）計算液壓泵的流量

依照執(zhí)行元件工況圖上最大流量和回路的泄漏量確定。單泵供給多個同時工作的執(zhí)行元件：Qp≥K(ΣQi)max

K--回路泄漏折算系數(shù)，1.1~1.3

(ΣQi)max--同時工作執(zhí)行元件流量之和的最大植。

3

差動連接：Qp≥K(A1-A2)Vmax

(A1-A2)—液壓缸有、無桿腔有效工作面積。Vmax--液壓缸（或活塞）的最大移動速度。3）選擇液壓泵規(guī)格

系統(tǒng)在工作時存在動態(tài)壓力，故泵的額定壓力應(yīng)比系統(tǒng)的最高工作壓力高25~60%，其流量與系統(tǒng)所需最大流量相符。2．電機(jī)的選擇

依照公式Pi?3．選擇控制閥

控制閥的規(guī)格根據(jù)液壓系統(tǒng)最高壓力和通過該閥的實際流量在產(chǎn)品樣本上選取。溢流閥：依照泵的最大流量選取。

流量閥：按回路上的流量范圍選取，公稱流量應(yīng)大于控制調(diào)速范圍所需要的最大通過流量，最小穩(wěn)定流量應(yīng)小于調(diào)速范圍所要求的最小穩(wěn)定流量。其他閥：

按接入回路的通過流量選取。

必要時允許流量超過該閥的公稱流量的20%，但不宜過大，否則壓力損失增加，引起發(fā)熱、噪聲。4．確定管道尺寸

管道尺寸取決于所需通過的最大流量和管內(nèi)許用的流速?？梢詤⒖嫉诹碌膬?nèi)容進(jìn)行計算。

pQ?

d?2Q—通過管道的流量；

Q?vv—管中允許流速，吸油管：v=0.6~1.5m/s；壓油管：v=2.5~5m/s；回油管：v=0.6~1.5m/s。5．確定油箱的容量

液壓系統(tǒng)的散熱主要依靠油箱，油箱大，散熱快?？梢园唇?jīng)驗公式計算。

V=（2~12）Qp

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五、驗算液壓系統(tǒng)性能1．回路壓力損失驗算2．發(fā)熱溫升驗算3．沖擊消震驗算4．動態(tài)性能驗算

§11-3液壓系統(tǒng)設(shè)計計算舉例

教材第181頁，臥式多孔鉆床?；貜?fù)以下問題：

1．液壓缸在各個工作階段，負(fù)載如何計算。

2．系統(tǒng)要求動力滑臺來回速度相等，應(yīng)如何選取液壓缸，其有效工作面積之間應(yīng)滿足什么關(guān)系？

3．如何計算液壓缸有效工作面積？4．液壓缸在各階段p，Q，N應(yīng)如何計算？5．采用的調(diào)速回路為何是進(jìn)口調(diào)速閥+背壓回路？6．系統(tǒng)油源能否采用單個定量泵？為什么？

7．系統(tǒng)由快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)時為何采