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一 I工进一 n工进一加工结束块退一原位停止。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 o I工进行程为100mm，工进速度为80100mm/min ,轴向工作负载为1400N。n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: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

2、表表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0 3.50.250003.5F = F +Fi = 5000 父 0.2+=119.8 60 M 0.2差动快进3.50 260 = 3.433.5F =Ffd =5000父0.1 = 500I工进0.08 0.175 60F = Ffd =5000父0.1 = 500n工进0.03 0.05100 60F = Fw+Ffd =14000 + 5000父0.1 = 14500反向启动0 3.50.2F = Ffs + Fi =1149快退3.53.43F = Ffd =500液压缸的速度、负载循环图见图1FA

3、 v(n/niri)143008500启动速度/I75000.08-0.1Il工进快进3.5FA v(n/niri)143008500启动速度/I75000.08-0.1Il工进快进3.5O.Q20.05快退制动启动加速制动图1液压缸的速度负载循环图液压缸主要参数的确定2。采用大、小腔活塞面积相差一倍（即 Ai=2A2）2。阶段计算公式Pi(MPa)P2(MPa)ncmAi (cm2 )D (cm)标准D(cm)d(cm)标准d(cm)I工 进FA1(Pig)“ cm2D考d =0.707D40.50.9540.77.285.665.6实际面积（cm2）液压缸主要参数的计算结果见表表2液压缸主

4、要参数50.324.650.325.6按最低公进速度验算液压缸尺寸2 QA = 25.6cm2 QA = 25.6cmmin 0.05 103=16.7cm2vmin故能达到所需低速三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)Pi (MPa)Qmax(L/min)Qmin(L/min)I工 进F 、AA “Pi =+ P2 Q 工=A1V工A*mAi45000.50.i0.083.280.50.4n工 进同上85000. 80

5、. 050. 032. i90. 250. i5快 退FA2Pi = 十 P2Ai qcmAiQ快=AiV快5000. 83. 53. 5i . 788. 968. 96四 液压系统原理图的拟定（一）选择液压回路.调速回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）02盘压展统原理限电磁铁动作表1DT2DT3DT41DT差动快进十一十十I工进十一一+n工进+一一一快退一十十十电动机停止工作

6、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。五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Z Ap(MPa)kPp (MPa)Qpmax(L/min)Qpmin(L/min)标准Pr (cm)标准Qr(cm)I工进Pp = Pi如Qp =kQ 工01.13.280.550.446.321n工进同上01.12.190.280.176.321快退Pp = Pi +Z ApQp =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，pr=6

7、.3MPa, q=16mL/r, np=1450r/min,npv =0.9。它的特性曲线如图3所示。工作点为快退， 此时 pp=2.38MPa,Qp=9.9L/min; 工作点为I工进， 此时 pp=3.28MPa,Qp=0.55L/min ;工作点为 n 工进，此时pp=2.19MPa,Qp=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。= 034.5，则x = 0,047MPa 0.55 x截止压力 pc =3.28 0,047 =3.33MPa21 = 6.34.5，则 x = 0.85MPa9.9 x限定压力 pb =3.

8、33 -0.85 =2.48MPan工进时的实际工作点为0.550.047 讪=，则 x=0,024MPa0.28xH工进时的实际泵的压力 Pp =3.33 +0.024 = 3.3lMPa,比工作点为 的压力增高了3.31-2.19=1.12MPa,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2.38 106 快退时2.38 106 9.9 10 “工 10p0.7 60pu 0.561 KWI I 工进 p= 3.28 106 0.55 10, 10、0.38KW0.08 60n工进P= n工进P= 3.31 106 0.28 10 , 1

9、0-= 0.39KW0.04 600.04 602选择电动机型号根据快退时功率 0.514KW,选用丫802-4型电动机，功率P =0.75KW,转速nr=1390r/min验算电动机功率pbQpbQb2.48 106 9.9 10，P 二 二0.7 6010，=0.58KW ：二2 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 ，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/

10、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9.935D-10BY4单向阀9.9I-10B5液控顺序阀0.26XY-25B6:线隙式滤油器19.8XU-25X 100J7调速阀0.26Q-10B8调速阀0.13Q-10B9二位二通电磁阀9.922D-10B10二位二通电磁阀9.922D-10B11r压力表开关K-3B12压力表Y-60六辅助元件的选择（一）确定管道尺寸查产品样本，三位与二位电磁阀的

11、油口尺寸均为4 8,故取管道内径d=8mm,选用10黑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父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 七液压系统的验算（一）确定限压式变量泵与卸荷阀的调整压力I工进时只需考虑一个调速阀 7的压力损失Ap2 =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。n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 Ap2 =0.3 + 0.5 = 0.8MPa,与表3中假设的背压

12、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管 段计算式结果(MPa说明泵 站 至 缸AJ %2P 1=九儿d 2r 2900 M 3二= 0.0570.00820.069炉v旦419叩:3.2呼)A jr(0.008) 60/ su =20Ml0Tcm2/S)vd = 328M 08 =13122320 流u 20 x107575k=0.057Re1312P=900.%3 j , l=2(m)缸 至 泵 站l Pv2Ap ；=九儿d 2cw 2900 M 6=0.

13、0440.00820.213562u =2父3.28 = 6.56(嗯)Re =2父1312 =2624 a 2320紊流九= 0.3164 父 2624 =0.044表7局部压力损失计算管 段液 阻计算式结 果(MPa说明泵 至 缸弯 头A4 PV2pq = -2 _2c -c 900 M 3.28 二2父1.1220.01两个90码头，。=1.12v =3.28(%)阀p二2 = ApJQ) 3r )9 9 2= 0.2+0.3W 9910 J0.49单向阀 I 10B Apr =0.2(MPa)三位五通阀 35D1 -10Br Apr =0.1(MPa)二位二通阀 22Di 10B Ap

14、r =0.1 MPa)Q=9.9 叱.) min缸 至 油 箱弯 头pq =0.01 父220.04两个90当头，U=1.12 v = 2M 3.28 = 6.56%)阀c19.82pq -0.1|10 )0.392三位五通阀 35D1 -10BrApr = 0.1(MPa )Q =2父9.9 =19.8叱) / min油 路计算式结 果(MPa说明进 油 路抽=竽偿)22 U-20.3 e.9、 X 1225 J0.024JK25系列集成块的压力损失 Apc = 0.3MPa进、回油路各取也2回 油 路0.3&Pc2 - 2 父门 9.8、1环20.094Q =2x9.9 = 19.8%.)

15、表8集成块压力损失的计算快退时泵的调节压力他&R%&R%A2 cm A2HPp Ap1 快退时，进油路的压力损失v R =0.069 0.01 0.49 0.0 2=4).6M P aP2即2 快退时，回油路的压力损失由表 6.7.8由表 6.7.8Pp500 10*25.6 10“ 0.95由表 6.7.8由表 6.7.8Pp500 10*25.6 10“ 0.950.74 0.6 =2.26M P a25.6由上面计算可知:(1)快退时，进油路压力损失 Ap =0.6MPa与表4中的假定值0.6MPa相符合。回油路压力损失 Ap2=0.74MPa与表3中的假定值0.8MPa基本符 合，故计

16、算有效。(2)变量泵的最大流量调节值为快退时的流量Qb =9.9，min，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1 n系统单位时间的平均发热量中=1v Pi 1 - i tiT y快速时:输入功率2.38 106 快速时:输入功率2.38 106 9.9 100.75 60=0.52 KW持续时间t快=3.4 s系统总效率快=0 L cm =0.75 0.95 0.95 =0.677p5 I II工进时：输入功率Pi = 3.28 106 Q55 10 =0.38KW0.08 60持续时间 匕=60 s系统总效率 = 0.08 M 0.95 X 0.95 = 0.072n工进时:3.31 106 0.28 10*输入功率Pn 二-二 0.39 KW输入功率0.04 60持续时间册=60(s)系统总效率 =0.04m0.95父0.95 = 0.036工作循环周期T = 2