大连理工大学液压流体 设计计算课件

1、第一节 液压系统的型式和评价第十一章 液压系统的设计和计算一、液压系统设计原则1. 系统构成简单,紧凑,自重轻在满足功能和性能要求情况下，原理图设计尽量简洁，减少元件和回路数量第一节 液压系统的型式和评价第十一章 液压系统的设计和计算一、液压系统设计原则1. 系统构成集成化元件单向节流阀单向阀节流阀第一节 液压系统的型式和评价第十一章 液压系统的设计和计算一、液压系统设计原则1. 系统构成连接方式管式，板式，叠加，插装第一节 液压系统的型式和评价第十一章 液压系统的设计和计算元件选择合理,标准化,系列化,通用化程度高型式直动式溢流阀，先导式溢流阀参数压力，通径，工作参数，连接尺寸供货价格，供货

2、期，服务，质量REXROTH 力士乐、北京华德、上海立新第一节 液压系统的型式和评价第十一章 液压系统的设计和计算便于安装,调试,维护集成化元件，成套部件，调整环节少第一节 液压系统的型式和评价第十一章 液压系统的设计和计算便于安装,调试,维护必要的压力指示和接口第一节 液压系统的型式和评价第十一章 液压系统的设计和计算工作安全可靠必要的液压和电气安全保护措施第一节 液压系统的型式和评价第十一章 液压系统的设计和计算系统方案设计合理开式/闭式阀控/泵控单泵/多泵液控先导比例/电液比例液控/电气控制/电子控制/总线控制 CAN BUS第一节 液压系统的型式和评价第十一章 液压系统的设计和计算2.

3、 系统的经济性3. 系统的性能系统成本容积调速/节流调速，卸荷，发热计算速度、载荷、调速特性、速度刚性使用维护费用系统效率第一节 液压系统的型式和评价1.开式和闭式系统1.1 开式系统液压泵执行机构油箱优点结构简单,油散热条件好油中杂质可以沉淀于油箱可以采用单泵、多泵可采用节流调速,容积调速系统构成灵活,可加平衡阀缺点 油箱体积大,油与空气接触回油路上增加背压阀, 增加回油阻力二、液压系统的型式第一节 液压系统的型式和评价1.2 闭式系统优点 结构紧凑,无大油箱,自重轻油液封闭循环,不接触空气采用双向变量泵换向,调速, 无节流损失和换向冲击缺点 散热条件差,要求的过滤精度高价格高,维护,维修难

4、度大系统复杂不能加平衡阀，反拖制动效果差第一节 液压系统的型式和评价2. 单泵,多泵系统2.1 单泵系统构造简单,成本低,维修方便泵的功率必须满足最大执行元件的要求多机构时容易造成功率浪费2.2 多泵系统可以实现多机构组合动作系统效率高LUDV系统可实现多机构组合动作成本高第一节 液压系统的型式和评价3. 定量,变量系统3.1 定量系统定量泵定量马达(液压缸)优点结构简单,成本低,维修使用方便若为开式,可以用换向阀作为开, 停,换向和节流调速的控制元件缺点传动效率低泵的功率利用率低调速稳定性差第一节 液压系统的型式和评价3.2 变量系统变量泵定量（变量）马达优点 传动效率高调速范围大多种变量控

5、制方式，压力、流量、功率、电比例常用配置 恒功率变量泵+定量马达定量泵+恒压力变量马达缺点变量泵,变量马达的结构复杂,成本高电比例变量泵电比例变量马达一、液压系统的设计依据设备的用途,技术要求,工作循环,使用条件等根据设计任务书的要求,对各种可能的传动方式 做技术经济分析第二节 液压系统设计机械传动、电传动、液压传动开式/闭式、泵控/阀控、单泵/多泵根据工作循环和动作特点,详细分解设备的技术 性能要求和各机构复合动作要求如负载大小,动作形式和速度,调速范围,操纵方式一、液压系统的设计依据明确设备的使用环境如温度,粉尘,腐蚀,易燃易爆等第二节 液压系统设计根据设备的成本,总体布局,空间尺寸,动作

6、特点 确定液压元件的型式,安装位置和方式泵、马达、油缸、阀第二节 液压系统设计二、草拟系统原理图三、机构的负荷与速度分析四、液压系统的压力与流量计算1. 系统工作压力根据设备类别、工作载荷、工作速度、液压元件选型等因素确定12.5 - 16.0 - 20.0 - 25.0 - 31.5 Mpa - 40 Mpa2. 系统的流量系统的流量应能满足各机构的最大速度要求,但对有最高速度限制的元件,如液压马达,应使其在最大流量下不超速液压-公称压力系列GB/T2346-1988 第二节 液压系统设计1.液压泵依据压力,排量考虑变量方式、转速、成本、安装方式、旋向2.液压马达依据压力、排量、转速(最低稳

7、定转速,最高转速)考虑变量方式、安装方式五、主要液压元件的选择第二节 液压系统设计3.液压缸的选择依据压力、缸筒内径、活塞杆直径、工作行程, 全缩状态长度、安装型式、使用条件等五、主要液压元件的选择第二节 液压系统设计4.控制阀的选择依据压力、流量、性能参数、操纵方式、安装方式5.管路内径依据流速dqv 2吸油管路(有吸油滤油器)smv/5 . 15 . 0(无吸油滤油器)smv/0 . 35 . 1压力油路smv/75短管和局部收缩处smv/10回油管路smv/63第二节 液压系统设计6.管路壁厚按强度条件 2pD许用应力nbn安全系数 48第二节 液压系统设计7.油箱容积初始设计按经验公式

8、确定油箱的容量V=QV QV液压泵每分钟排出压力油的容积（m3）经验系数 系统确定后按散热的要求进行校核 第二节 液压系统设计六、系统性能验算1.系统压力损失管路的沿程损失p1管路的局部压力损失p2阀类元件的局部损失p3 压力损失影响泵和马达的工作压力、压力控制元件的调整压力第二节 液压系统设计六、系统性能验算2.系统发热温升计算2.1系统发热功率计算热源： 泵的功率损失（容积机械）执行元件的功率损失（容积机械）溢流阀的功率损失管路和阀件的功率损失HPPiio第二节 液压系统设计2.2系统散热功率计算散热途径： 管路油箱散热器Phc=（K1A1+K2A2）T K1-油箱散热系数K2-管路散热系

9、数A1、A2-分别为油箱、管道的散热面积（m2）；T-油温与环境温度之差（）。 2.3根据散热面积计算油箱容积七、完善原理图确定液压元件的型号和生产厂家标注液压元件参数及技术要求八、完成计算书第二节 液压系统设计九、绘制施工图系统布置图、布管表、部件装配图、零件加工图发动机、泵、马达、减速机、油缸转速、扭矩、压力、流量、速度液压原理图3D设计系统布置图布管表部件装配图零件加工图第三节 液压系统设计举例一、设备情况单面多轴钻孔组合机床动力滑台滑台总重:GN 9810摩擦系数:动fd 01 .静2.0sf行程: 快进lmm1100工进lmm250速度:快进,快退vvm137/ min工进vm20

10、053./ m in工作循环:快进工进快退停止切换时间:ts 0 2 .(机构启制动时间)第三节 液压系统设计举例负载:切削力FNt 30468惯性力:NtvmmaFm583602 . 071000摩擦力:动NGfFdfd981静FGfNfss 1962各阶段负载组合启动:fsF1962 N2180N加速:fdmFF 1564N1738N快进:fdF981N1090 N工进:tfdFF31449N34943N计算时液压缸的机械效率为0.9二、负载和速度分析21800-109034943-2180F N()l mm()109050100150负载图1738第三节 液压系统设计举例21800-10

11、9034943-2180F N()l mm()109050100150负载图快进,快退vvm137/ min工进vm20 053./ m inl mm()v m(/ min)501001507-70.053速度图第三节 液压系统设计举例1.缸径和活塞杆直径工进负载NFm349439 .031449/MPap41dD2取取背压MPap8 . 02按工进时选液压缸内径22221)(4349434pdDDp222)2(434943pDD三、液压缸主参数确定1p2pmmD2 .111)28 .04(434943Dmm 110dmm 80取2.输入流量快进（快退）min/2 .358470021lq工进

12、min/504. 01143 . 522lq第三节 液压系统设计举例第三节 液压系统设计举例3.进油压力快进p1+0.5Ffdp149 . 0981)(4)5 . 0(21221DpdDpMPap662. 01工进p2p=0.8MPaF22224)(48 . 034943pDdDMPap054.42快退p3Ffdp=0.5MPa)(49 . 098145 . 02232dDpDMPap305. 13第三节 液压系统设计举例最大流量和最小流量的实现四、系统原理快进（快退）min/2.3531lqq工进min/504.02lqMPap662. 01MPap305.13MPap054. 42第三节

13、液压系统设计举例换向回路三位五通电液换向阀1YA2YA快进1YA工进1YA快退2YA第三节 液压系统设计举例速度切换回路背压阀行程阀调速阀单向阀第三节 液压系统设计举例组成系统图中位卸荷第三节 液压系统设计举例组成系统图快进的实现第三节 液压系统设计举例组成系统图工进的实现第三节 液压系统设计举例组成系统图快退的实现第三节 液压系统设计举例1.泵流量的分配快进（快退）ql1352./ min设回路的泄漏量为10%,则min/7 .381 . 111lqq即大泵小泵总输出流量应为38 7 ./ minl工进ql20504 ./ min调速时,溢流阀的最小稳定流量为3 l / min则小泵的流量应为35 ./ minl所以大泵的流量为38 73535./ minl五、元件的选择第三节 液压系统设计举例五、元件的选择2.阀3.油管4.油箱功能，工作参数，压力等级，通径（流量），连接钢管，橡胶软管油箱体积通径，连接附件第三节 液压系统设计举例1.电机功率工进时功率)(31210)5 . 08 .