液压系统的设计计算

1、液压系统的设计计算 2题目 ： 一台加工铸铁变速箱箱体的多轴钻孔组合机床， 动力滑台的动作顺序为快速趋进工件工进工进加工结束块退 原位停止 。滑台移动部件的总重量为 5000N ，加减 速时间为 0.2S。采用平导轨 ，静摩擦系数为 0.2，动摩擦系数为 0.1。 快进行程为 200MM ， 快进与快退速度相等均为 3.5m / min 。工进行程为 100mm ，工进速度为 80 100mm/ min ，轴 向工作负载为 1400N 。工 进行程为 0.5mm ，工 进速度 为 30 50mm/ min ，轴向工作负载为 800N 。工作性能要求运动平稳 ，试设计动力滑台的液 压系统 。解：

2、工况分析 工作循环各阶段外载荷与运动时间的计算结果列于表 1表 1 外载荷与运动时间阶段速度 v( m/min )运动时间 t(s)外载荷 F(N)启动加速03.50.25000 3.5F F fs Fi 5000 0.2 114 fs i 9.8 60 0.2差动快进3.50.2 60 3.433.5F F fd 5000 0.1 500工进0.080.17560F F fd 5000 0.1 500工进0.030.05100 60F Fw Ffd 14000 5000 0.1 14500反向启动03.50.2F F fs Fi 1149快退3.53.43F F fd 500液压缸的速度 、

3、 负载循环图见图 1液压缸主要参数的确定采用大 、小腔活塞面积相差一倍 （即 A1=2A 2）单杆式液压缸差动联接来达到快 速进退速度相等的目的 。 为了使工作运动平稳 ，采用回油路节流调速阀调速回 路 。液压缸主要参数的计算结果见表 2。表 2 液压缸主要参数阶段计算公式P1(MPaP2(MPacmA1(cm 2D标准 Dd标准 d(cm)(cm)(cm)(cm)工进FA1p(p1 p22 ) cmD4A1d 0.707D40.50.9540.77.285.665.6实际面积 （cm 2）A1A2A350.325.624.6A2 25.6cm2 Qminvmin0.05 103316.7cm

4、按最低公进速度验算液压缸尺寸故能达到所需低速液压缸压力与流量的确定因为退时的管道压力损失比快进时大 ， 故只需对工进与快退两个阶段进行计算计算结果见表 3表 3 液压缸的压力与流量阶段计算公式F(N)P2(MPa)Vmax(m/min)Vmin(m/min)P1(MPa)Qmax(L/min)Qmin(L/min)工进F p1A1 cmp2 Q 工 A1V工 A1145000.50.10.083.280.50.4工同上850008005003219025015进快FA2p1p2A1 cm A150035178896退Q 快 A1V快0835896液压系统原理图的拟定（一 ） 选择液压回路调速回

5、路与油压源前已确定采用回油路节流调速阀调速回路 。 为了减少溢流损失与简化油路 ， 故采用限压式变量叶片泵快速运动回路采用液压缸差动联接与变量泵输出最大流量来实现速度换接回路用两个调速阀串联来联接二次工进速度 ， 以防止工作台前冲（二） 组成液压系统图 （ 见图 2）电磁铁动作表1DT2DT3DT41DT差动快进工进工进快退电动机停止工作时 ，为了防止系统中的压力油经液压泵倒流回油箱 ， 以免空气进入系统在液压泵出口处加一个单向阀 。液压元件规格的选择（一 ） 选择液压泵液压泵的工作压力与流量计算结果见表 4表 4 液压泵的工作压力与流量阶段计算公式pkPpQpmaxQpmin标准 pr标准

6、Qr(MPa)(MPa)(L/min)(L/min)(cm)(cm)工进p p p1pQp kQ工01.13.280.550.446.321工进同上01.12.190.280.176.321快退p p p1pQp kQ 快0.61.12.389.99.96.321查产品样本 ，选用 YBX-16 限压式变量叶片泵 ，p r=6.3MPa, q=16mL/r,np=1450r/min,pv 0.9。 它的特性曲线如图 3 所示 。工 作 点 为 快 退 ， 此 时 pp =2.38MPa,Q p=9.9L/min; 工 作 点 为 工 进 ， 此 时 pp=3.28MPa,Q p=0.55L/m

7、in ；工作点 为工进 ，此时 p p =2.19MPa,Q p=0.28L/min 。实际 工作曲线如图 3 中虚线所示 ，由于工作点 的压力大于工作点 ， 故实际工作曲线按工作 点调整 。21 6.3 4.5, 则x 0.047MPa0.55 x截止压力 pc 3.28 0.047 3.33MPa21 6.3 4.5,则x 0.85MPa9.9 x限定压力 pb 3.33 0.85 2.48MPa 工进时的实际工作点为 0.55 0.047,则x 0.024MPa0.28 x工进时的实际泵的压力 pp 3.33 0.024 3.31MPa,比工作点为 的压力增高了3.31 2.19 1.1

8、2MPa，结果使液压缸背压增 高，并由调速阀中的减 压阀所消耗。（二 ） 选择电动机1 计算电动机的功率快退时ppQp 2.38 106 9.9 10 3 3P p p 10 3 0.561KW p 0.7 60工进633.28 106 0.55 10 3 3 P 3.28 10 0.55 10 10 3 0.38KW0.08 60工进63P 3.31 106 0.28 10 3 10 3 0.39KW0.04 602 选择电动机型号根据快 退时功 率 0.514KW ，选用 Y802-4 型电 动机， 功率 Pr =0.75KW, 转 速n r=1390r/min验算电动机功率pbQbP b

9、 b p2.48 106 9.9 10 30.7 6010 3 0.58KW 2 0.75 1.5KW所选用的电动机功率足 够（三 ） 选择液压阀液压系统中的最高工作压力为 pc 3.33MPa ，通过阀的最大流量为 9.9L/min ， 故选用 pr 6.3MPa, Qr 10L/ min 的中低压阀类 。液控顺序阀因没有 10L/min 规格，故选用 25L/min 规格。滤油器按两倍液压泵流量 Qr 选取吸油用线隙式滤油器所有液压元件的型号见表 5。表 5 液压元件明细表序号最大通过流量(L/min)选用规格1限压式变量叶片泵YBX-162单向阀9.9I-10B3三位五通电磁换向阀9.9

10、35D 1-10BY4单向阀9.9I-10B5液控顺序阀0.26XY-25B6线隙式滤油器19.8XU-25 100J7调速阀0.26Q-10B8调速阀0.13Q-10B9二位二通电磁阀9.922D 1-10B10二位二通电磁阀9.922D 1-10B11压力表开关K-3B12压力表Y-60辅助元件的选择（一 ） 确定管道尺寸查产品样本 ，三位与二位电磁阀的油口尺寸均为 8 ，故取管道内径 d 8mm， 选 用10 8 紫铜管（二 ） 确定油箱容量油箱容量取 6 倍泵的额定流量 V 6 9.9 60L（三 ） 确定液压元件配量形式选用最小规格 JK25 系列集成块 ， 采用标准液压文件液压系统

11、的验算（一 ） 确定限压式变量泵与卸荷阀的调整压力工进时只需考虑一个调速阀 7 的压力损失 p2 0.5MPa ，与表 3 种假设的背压 p2 相符，故限压 式变量泵的工作点 准确 。工进时只需考虑二个调速阀 7与 8的压力损失 ，由于前面调速阀 7的开口面积比后面调速阀 8大， 故调速阀 7 实际上只起节流阀作用 ，故压力损失 p2 0.3 0.5 0.8MPa ， 与表 3 中假 设的背压 p2相符 ，限压式变量泵三工作点 准确。快退时快退时 ，流量大 ，管路中的压力损失较大 。沿程压力损失 、局部压力损失和集成块压力损 失的计算分别见表 6.7.8。表 6 沿程压力损失的计算说明计算式M

12、Pa)p l v2d20.069vQ419.9 10 33.2A 0.008 2 600.057 2 900 3.280.00820 10 2l v20.213d2Re vd75Re328 0.82 1312 2320层流20 10 27575 0.05713129002 3.28 6.56Re 2 1312 2624 2320紊流0.044 2 900 6.560.0080.3164 2624 0.044表 7 局部压力损失计算管液计算式结果说明段阻( MPa)泵至缸弯头v2p122900 3.2820.01两个 90 弯头， 1.12v 3.28 ms2阀2p 2pr Q2r Qr9.9

13、20.2 0.3100.49单向阀 I 10Bpr 0.2 MPa三位五通阀 35D1 10Br pr 0.1MPa 二位二通阀 22D1 10B pr 0.1MPa Q 9.9 Lmin缸至 油 箱弯头2p 3 0.01 220.04两个 90 弯头， 1.12 v 2 3.28 6.56ms阀19.8 2 p 4 0.14 100.392三位五通阀 35D1 10Brpr 0.1 MPaQ 2 9.9 19.8 Lmin表 8 集成块压力损失的计算油路计算式结果（MPa）说明进油路pc1pcQc12Qr0.39.922250.024JK 25系列集成块的压力损失 pc 0.3MPa 进、回

14、油路各取 pc2回油路pc202.319.8 2250.094Q 2 9.9 19.8 Lminp快退时泵的调节压力pA1p2p1A221式中 ：p1快退时，进油路的由 表 6.7.8 可0.069 0.01 0.49 0.024 0.6Mp2快退时，回油路的力损失，由 表 6.7.8 可p2500 10 60.213 0.04 0.392 0.094 0.74M P ap p4 50.3 0.74 0.6 2.26M P ap 25.6 10 4 0.95 25.6由上面计算可知(1)快退时 ，进油路压力损失p1 0.6MPa 与表中的假定值 0.6MPa符合 。回油路压力损失p2 0.74

15、MPa 与表 3 中的假定值 0.8MPa 基本 符合 ， 故计算有效 。(2) 变量泵的最大流量调节值为快退时的流量Qb 9.9Lmin ，限定压力调节值为 pp 2.48MPa ，截止压力为 pc 3.33MPa 。(3) 卸荷阀调节压力为pb 2.48MPa p卸 3.28MPa(4) 快退时泵的工作压力为2.26MPa p卸pb 2.48MPa(二 ) 验算系统热平衡温度系统单位时间的平均发热量 1Pi 1 i tiT i 1快速时 ：输入功率P快 p快Q快 2.38 106 9.9 10 6 0.52 KW快 p 0.75 60持续时间t 快 3.4 s系统总效率 快 p L cm 0.75 0.95 0.95 0.677工进时 ：66输入功率 P 3.28 10 0.55 10 0.38 KW 0.08 60持续时间 t 60 s系统总效率 0.08 0.95 0.95 0.072 工进时 ：输入功率P 3.31 106 0.28 10 6 0.39 KW0.04 60持续时间 t 60 s系统总效率 0.04 0.95 0.95 0.036工作循环周期 T 2 3.4 60 60 126.8 s