液压系统设计计算

1、西华大学西华大学西华大学 1 主讲主讲 宋春华宋春华 第九章第九章 液压系统设计计算液压系统设计计算 西华大学西华大学西华大学 2 液压系统设计计算液压系统设计计算 西华西华西华大学大学大学 3 第八章第八章 液压系统的设计计算液压系统的设计计算 n重点内容重点内容 1 1、负载分析、负载分析 2 2、液压系统原理图拟定、液压系统原理图拟定 3 3、液压元件的选择、液压元件的选择 西华西华西华大学大学大学 4 第一节第一节 液压系统设计步骤液压系统设计步骤 负载分析负载分析 确定主要参数确定主要参数 拟定液压系统原理图拟定液压系统原理图 选择液压元件选择液压元件 液压系统验算液压系统验算 绘制

2、工作图、编制技术文件绘制工作图、编制技术文件 满足要求？满足要求？ N Y 西华西华西华大学大学大学 5 1 1、液压系统设计的一般步骤、液压系统设计的一般步骤 负载分析：一个工作循环中的负载值，包括：负载分析：一个工作循环中的负载值，包括： （1 1）工作阻力）工作阻力F Ft t（M Mt t）：重力、切削力、挤压力等）：重力、切削力、挤压力等 （2 2）摩擦阻力）摩擦阻力F Ff f （ （M Mf f） ： F Ff f= =f.Ff.FN N 或 或 M Mf f= = GRGR 西华西华西华大学大学大学 6 （3 3）惯性力）惯性力F Fm m （ （M Mm m） ： F Fm

3、m=ma =ma 或或 M Mm mJ.J. （4 4）重力）重力F Fg g： （5 5）密封阻力）密封阻力F Fs s： （6 6）背压力）背压力F Fb b （M Mb b） ： 西华西华西华大学大学大学 7 mgmf )/FF(FF mgf )/F(FF mgtf )/FF(FF mmgtf )/F-FF(FF 启动加速阶段：启动加速阶段： 快进阶段：快进阶段： 工进阶段：工进阶段： 制动减速阶段：制动减速阶段： 根据负载阻力（阻力矩），可以绘制液压执行根据负载阻力（阻力矩），可以绘制液压执行 机构一个工作循环内的负载特性图。机构一个工作循环内的负载特性图。 西华西华西华大学大学大学

4、8 确定主要参数确定主要参数 （1 1）初选系统工作压力）初选系统工作压力p:p: （2 2）主要结构尺寸的确定：）主要结构尺寸的确定： 对液压缸：油缸内径对液压缸：油缸内径D D、活塞杆直径、活塞杆直径d d D D、d d的计算值必须圆整到油缸直径标准系列，的计算值必须圆整到油缸直径标准系列， 可查可查GB2348GB23488080。 （3 3）作执行元件工况图）作执行元件工况图( (速度、位置速度、位置) ) 西华西华西华大学大学大学 9 拟定液压系统原理图拟定液压系统原理图 （1 1）执行元件类型：油缸、马达、摆动液压缸等）执行元件类型：油缸、马达、摆动液压缸等 （2 2）系统类型：

5、开式系统或闭式系统）系统类型：开式系统或闭式系统 （3 3）液压基本回路确定：卸荷回路、锁紧回路、）液压基本回路确定：卸荷回路、锁紧回路、 调速回路等调速回路等 （4 4）绘制液压系统原理图）绘制液压系统原理图 西华西华西华大学大学大学 10 选择液压元件选择液压元件 （1 1）液压泵的选择）液压泵的选择: : 最大工作压力最大工作压力p pP P: : ppp 1P 式中：式中： p1p1执行元件的最高工作压力执行元件的最高工作压力 p p执行元件进油路上的压力损失执行元件进油路上的压力损失 最大工作流量最大工作流量q qP P: : maxP qKq 式中：式中： K K泄漏系数，一般取泄

6、漏系数，一般取K K1.11.11.31.3 q qmax max各执行元件同时动作时所需流量之和的最大值 各执行元件同时动作时所需流量之和的最大值 西华西华西华大学大学大学 11 （2 2）选择液压泵的型号和驱动电机）选择液压泵的型号和驱动电机 驱动电机功率驱动电机功率P: P: pPP /.qpP 式中：式中： p pP P液压泵的最高工作压力液压泵的最高工作压力 q qP P液压泵的最大输出流量液压泵的最大输出流量 P P液压泵的总效率液压泵的总效率 西华西华西华大学大学大学 12 （3 3）控制阀的选择）控制阀的选择 原则：根据系统压力和工作流量，在液压元件原则：根据系统压力和工作流量

7、，在液压元件 产品目录中选取。产品目录中选取。 （4 4）液压辅助元件）液压辅助元件 包括：过滤器、蓄能器、管道、接头、油箱等包括：过滤器、蓄能器、管道、接头、油箱等 查手册。查手册。 西华西华西华大学大学大学 13 （5 5）选用液压油）选用液压油 普通液压系统用矿油型液压油普通液压系统用矿油型液压油 室外设备选用抗磨液压油或低凝液压油室外设备选用抗磨液压油或低凝液压油 航空液压系统选用航空液压油航空液压系统选用航空液压油 （6 6）油箱设计）油箱设计 西华西华西华大学大学大学 14 验算液压系统验算液压系统 （1 1）回路压力损失）回路压力损失 p=pL+pc+pV 计算系统压力损失的目的

8、，是为了正确确定系统的调整压计算系统压力损失的目的，是为了正确确定系统的调整压 力和分析系统设计的好坏。力和分析系统设计的好坏。 如果计算出来的如果计算出来的pp比在初选系统工作压力时粗略选定的比在初选系统工作压力时粗略选定的 压力损失大得多，应该重新调压力损失大得多，应该重新调 整有关元件、辅件的规格，重新确定管道尺寸。整有关元件、辅件的规格，重新确定管道尺寸。 西华西华西华大学大学大学 15 （2 2）发热温升）发热温升 系统单位时间的发热量：系统单位时间的发热量： 系统单位时间的散热量：系统单位时间的散热量： i2i1i t )P-(P 1 TAC T 西华西华西华大学大学大学 16 系

9、统热平衡时的温升：系统热平衡时的温升： t )P-(P 1 AC 1 ACAC T i2i1i TTT 式中：式中：P P1i 1i、 、P P2i 2i 分别为液压泵的输入功率和系统输出功率 分别为液压泵的输入功率和系统输出功率 t ti i、 分别为第分别为第i i工作阶段的持续时间和工作循环周期工作阶段的持续时间和工作循环周期 A A油箱散热面积油箱散热面积 T T系统温升系统温升 C CT T散热系数，自然冷却通风差，散热系数，自然冷却通风差，C CT T（8 89 9）x10 x10 3 3 自然冷却通风良好，自然冷却通风良好，C CT T（151517.517.5）x10 x10

10、3 3 油箱加专用冷却器，油箱加专用冷却器，C CT T（110110170170）x10 x10 3 3 西华西华西华大学大学大学 17 验算温度：验算温度： TTTT 121 式中：式中：T T1 1、T T1 1 分别为油箱温度和最高允许温度分别为油箱温度和最高允许温度 T T2 2 油箱环境温度油箱环境温度 T-T-系统温升系统温升 西华西华西华大学大学大学 18 绘制工作图、编制技术文件绘制工作图、编制技术文件 包括液压系统原理图、液压系统装配图、非标准元包括液压系统原理图、液压系统装配图、非标准元 件装配图及零件图、设计计算说明书、零部件目录表、件装配图及零件图、设计计算说明书、零

11、部件目录表、 标准件、通用件、外购件汇总表等。标准件、通用件、外购件汇总表等。 西华西华西华大学大学大学 19 第二节第二节 液压系统设计计算实例液压系统设计计算实例 例：例：设计一卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压设计一卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压 系统。动力滑台的工作循环是：快进系统。动力滑台的工作循环是：快进 工进工进 快退快退 停止。液压系统的主要参数与性能要求如下：停止。液压系统的主要参数与性能要求如下： 切削力切削力F Ft t：20000N20000N；移动部件总重力；移动部件总重力G G10000N10000N；快进；快进 行程行程L L1 1=100mm=100

12、mm；工进行程；工进行程L L2 250mm50mm；快进快退的速度为；快进快退的速度为 4m4mminmin；工进速度为；工进速度为0 005m05mminmin；加速、减速时间；加速、减速时间 t t0 02s2s；静摩擦系数；静摩擦系数f fs s=0=02 2；动摩擦系数；动摩擦系数f fd d= =o o1 1。 该动力滑台采用水平放置的平导轨，动力滑台可在任意该动力滑台采用水平放置的平导轨，动力滑台可在任意 位置停止。位置停止。 西华西华西华大学大学大学 20 一、负载分析一、负载分析 液压缸负载的计算液压缸负载的计算 西华西华西华大学大学大学 21 负载负载速度图速度图 西华西华

13、西华大学大学大学 22 二、执行元件主要参数确定二、执行元件主要参数确定 1 1、选定液压缸工作压力、选定液压缸工作压力 初选初选p p1 1=40=4010105 5PaPa。本机床为钻孔组合机床，为。本机床为钻孔组合机床，为 防止钻通时发生前冲现象，液压缸回油腔应有背压，防止钻通时发生前冲现象，液压缸回油腔应有背压， 设背压设背压p p2 2=8=810105 5PaPa 西华西华西华大学大学大学 23 2 2、确定液压缸主要结构尺寸、确定液压缸主要结构尺寸 为使快进快退速度相等，选用为使快进快退速度相等，选用A A1 1=2A=2A2 2差动油缸，假定快进、快退差动油缸，假定快进、快退

14、的回油压力损失为的回油压力损失为pp=8=810105 5PaPa。 由液压缸推力由液压缸推力F=(pF=(p1 1A A1 1-p-p2 2A A2 2)cm cm 得 得 取标准直径：取标准直径：D D90 mm 90 mm 因为因为A A1 1=2A=2A2 2，所以，所以d=63mmd=63mm 西华西华西华大学大学大学 24 3 3、计算液压缸各工作阶段的压力、流量和功率、计算液压缸各工作阶段的压力、流量和功率 西华西华西华大学大学大学 25 三、拟定液压系统图三、拟定液压系统图 1 1、供油方式、调速方式：开式、供油方式、调速方式：开式 系统、双泵供油、调速阀进口节系统、双泵供油、

15、调速阀进口节 流调速流调速 2 2、快速运动回路和速度换接回、快速运动回路和速度换接回 路：采用差动连接和双泵供油快路：采用差动连接和双泵供油快 速回路；速度换接采用行程与压速回路；速度换接采用行程与压 力联合控制形式。力联合控制形式。 3 3、换向回路：三位五通换向阀、换向回路：三位五通换向阀、 挡块压力继电器行程终点控制挡块压力继电器行程终点控制 4 4、组成液压系统、组成液压系统 西华西华西华大学大学大学 26 四、选择液压元件四、选择液压元件 1 1、液压泵、液压泵 西华西华西华大学大学大学 27 2 2、驱动电动机、驱动电动机 差动快进差动快进 工进工进 快退快退 西华西华西华大学大

16、学大学 28 3 3、液压控制阀选择、液压控制阀选择 4 4、辅助液压件（油管、油箱、接头、过滤器、冷却器等）选、辅助液压件（油管、油箱、接头、过滤器、冷却器等）选 择择 西华西华西华大学大学大学 29 5 5、油箱、油箱 西华西华西华大学大学大学 30 五、验算液压系统性能五、验算液压系统性能 1 1、压力损失及泵压力调定值、压力损失及泵压力调定值 工进工进 快退快退 西华西华西华大学大学大学 31 2 2、液压系统的发热和温升验算、液压系统的发热和温升验算 西华西华西华大学大学大学 32 n小结小结 明确设计内容、方法、步骤，但步骤不是死的，明确设计内容、方法、步骤，但步骤不是死的， 有时

17、步骤间可穿插、交叉进行。特别是对于不同有时步骤间可穿插、交叉进行。特别是对于不同 的设计对象的设计对象( (例如机床液压系统、工程机械液压例如机床液压系统、工程机械液压 系统、冶金设备液压系统、飞机液压系统等系统、冶金设备液压系统、飞机液压系统等) )， 其具体的设计步骤略有差别，而较简单的液压系其具体的设计步骤略有差别，而较简单的液压系 统有些步骤可以合并。统有些步骤可以合并。 西华西华西华大学大学大学 33 学会设计资料的查找方法、设计手册的合理使学会设计资料的查找方法、设计手册的合理使 用、产品样本的正确阅读。有些数据和资料并非通用、产品样本的正确阅读。有些数据和资料并非通 用标准，而是些局部试验或经验材料，引用时应注用标准，而是些局部试验或经验材料，引用时应注 意使用条件和环境意使用条件和环境o o 西