液压系统设计

液压系统设计第1页，共33页，2023年，2月20日，星期六一、金中液压系统设计步骤和内容1.液压系统的工况分析确定该机器中哪些运动需要液压传动来完成确定各运动的工作顺序和各执行元件的工作循环确定液压系统的主要工作性能。例如：执行元件的运动速度、调速范围、最大行程以及对运动平稳性的要求等确定各执行元件所承受的负载及其变化范围。第2页，共33页，2023年，2月20日，星期六一、金中液压系统设计步骤和内容2.拟定液压系统原理图采用何种形式的执行机构。确定调速方案和速度换接方法。如何完成执行机构的自动循环和顺序动作；系统的调压、卸荷及执行元件的换向和安全互锁等要求；压力测量点的合理选择。第3页，共33页，2023年，2月20日，星期六一、金中液压系统设计步骤和内容3.液压系统的计算和选择液压元件计算液压缸的主要尺寸以及所需的压力和流量计算液压泵的工作压力、流量和传动功率选择液压泵和电机的类型和规格选择阀类元件和辅助元件的规格第4页，共33页，2023年，2月20日，星期六一、金中液压系统设计步骤和内容4.对液压系统进行验算计算压力损失、发热温升等5.编制正式工作图和编制技术文件正式工作图包括：液压系统原理图，自行设计的全套设计图（指液压缸、油箱等非标准件），泵、阀及管路安装总图。技术文件包括：基本件、标准件、通用件及外购件汇总表，液压元件安装和测试要求，设计说明书等。第5页，共33页，2023年，2月20日，星期六二、金中液压系统设计实例现设计一台铣削专用机床，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧------工作台快进------工作台工进------工作台快退------工件松开。运动部件的重力：25000N，快进快退速度：5m/min，工进速度：100~120mm/min，最大行程：400mm，其中工进行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面导轨，夹紧缸行程：20mm，夹紧力：30000N，夹紧时间为1S。1.工况分析速度循环图：第6页，共33页，2023年，2月20日，星期六二、金中液压系统设计实例现设计一台铣削专用机床，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧------工作台快进------工作台工进------工作台快退------工件松开。运动部件的重力：25000N，快进快退速度：5m/min，工进速度：100~120mm/min，最大行程：400mm，其中工进行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面导轨，夹紧缸行程：20mm，夹紧力：30000N，夹紧时间为1S。1.工况分析⑴负载计算F=Fw+Ff+FaFw----工作载荷，Ff----摩擦阻力，Fa----惯性力Fw=18000N,Ff=0.2x25000=5000N静摩擦Ff=0.1x25000=2500N动摩擦Fa=G/gx△v/△t=25000/9.8x5/(0.05x60)=4230N第7页，共33页，2023年，2月20日，星期六二、金中液压系统设计实例现设计一台铣削专用机床，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧------工作台快进------工作台工进------工作台快退------工件松开。运动部件的重力：25000N，快进快退速度：5m/min，工进速度：100~120mm/min，最大行程：400mm，其中工进行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面导轨，夹紧缸行程：20mm，夹紧力：30000N，夹紧时间为1S。1.工况分析⑵负载计算第8页，共33页，2023年，2月20日，星期六二、金中液压系统设计实例现设计一台铣削专用机床，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧------工作台快进------工作台工进------工作台快退------工件松开。运动部件的重力：25000N，快进快退速度：5m/min，工进速度：100~120mm/min，最大行程：400mm，其中工进行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面导轨，夹紧缸行程：20mm，夹紧力：30000N，夹紧时间为1S。2.拟定液压系统原理⑴确定供油方式⑵调速方式的选择⑶速度换接方式的选择⑷夹紧回路的选择第9页，共33页，2023年，2月20日，星期六第10页，共33页，2023年，2月20日，星期六二、液压系统设计实例现设计一台铣削专用机床，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧------工作台快进------工作台工进------工作台快退------工件松开。运动部件的重力：25000N，快进快退速度：5m/min，工进速度：100~120mm/min，最大行程：400mm，其中工进行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面导轨，夹紧缸行程：20mm，夹紧力：30000N，夹紧时间为1S。3.液压系统的计算和液压元件的选择⑴液压缸主要尺寸的确定工作压力p:由负载大小和机器类型确定，查书表8-1。初选p=3MPa计算液压缸内径D和活塞杆直径d:按表8-2取背压0.5MPa,ηm=0.95，按快进、快退速度相等，取d/D=0.7A1p1=A2p2+F,计算并圆整D=100mm,d=70mm同样，夹紧缸取P=2.5MPa,背压为0，计算并圆整得：D=100mm,d=70mm第11页，共33页，2023年，2月20日，星期六二、液压系统设计实例现设计一台铣削专用机床，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧------工作台快进------工作台工进------工作台快退------工件松开。运动部件的重力：25000N，快进快退速度：5m/min，工进速度：100~120mm/min，最大行程：400mm，其中工进行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面导轨，夹紧缸行程：20mm，夹紧力：30000N，夹紧时间为1S。3.液压系统的计算和液压元件的选择⑵液压缸在各工作阶段流量的确定Q工进=∏/4D2xv工进=9.42L/minQ快进=19.2L/minQ快退=20L/minQ夹紧=9.42l/min第12页，共33页，2023年，2月20日，星期六二、金中液压系统设计实例现设计一台铣削专用机床，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧------工作台快进------工作台工进------工作台快退------工件松开。运动部件的重力：25000N，快进快退速度：5m/min，工进速度：100~120mm/min，最大行程：400mm，其中工进行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面导轨，夹紧缸行程：20mm，夹紧力：30000N，夹紧时间为1S。3.液压系统的计算和液压元件的选择⑶确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格泵的工作压力：Pp=p1+∑△p=3+0.5=3.5MPa为保证一定的压力储备，pe=1.25Pp=4.4MPa泵的流量：qp≥K(∑q)max=1.3x20L/min=24L/min选择液压泵的规格：查有关手册：选用ybx-16限压式变量叶片泵。基本参数为：额定压力：6.3MPa，电动机转速：1450r/min，转排量:16ml/r，容积效率：0.85，总效率：0.7第13页，共33页，2023年，2月20日，星期六二、金中液压系统设计实例现设计一台铣削专用机床，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧------工作台快进------工作台工进------工作台快退------工件松开。运动部件的重力：25000N，快进快退速度：5m/min，工进速度：100~120mm/min，最大行程：400mm，其中工进行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面导轨，夹紧缸行程：20mm，夹紧力：30000N，夹紧时间为1S。3.液压系统的计算和液压元件的选择⑶确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格与液压泵匹配的电机的选择：计算最大功率，作为选择电机的依据。快进：P=0.45KW,工进：P=0.79KW查阅电机产品样本，选y90s-4型电动机，额定功率1.1KW,额定转速1400r/min第14页，共33页，2023年，2月20日，星期六二、金中液压系统设计实例现设计一台铣削专用机床，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧------工作台快进------工作台工进------工作台快退------工件松开。运动部件的重力：25000N，快进快退速度：5m/min，工进速度：100~120mm/min，最大行程：400mm，其中工进行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面导轨，夹紧缸行程：20mm，夹紧力：30000N，夹紧时间为1S。3.液压系统的计算和液压元件的选择⑶确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格做出实际流量压力特性曲线。第15页，共33页，2023年，2月20日，星期六二、金中液压系统设计实例现设计一台铣削专用机床，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧------工作台快进------工作台工进------工作台快退------工件松开。运动部件的重力：25000N，快进快退速度：5m/min，工进速度：100~120mm/min，最大行程：400mm，其中工进行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面导轨，夹紧缸行程：20mm，夹紧力：30000N，夹紧时间为1S。3.液压系统的计算和液压元件的选择⑷液压阀的选择第16页，共33页，2023年，2月20日，星期六二、金中液压系统设计实例现设计一台铣削专用机床，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧------工作台快进------工作台工进------工作台快退------工件松开。运动部件的重力：25000N，快进快退速度：5m/min，工进速度：100~120mm/min，最大行程：400mm，其中工进行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面导轨，夹紧缸行程：20mm，夹紧力：30000N，夹紧时间为1S。3.液压系统的计算和液压元件的选择⑸确定管道尺寸差动连接：q=40l/min,压油管允许流速v=4m/s计算内径d=14.5mm快退时q=20L/min,可计算内径d=10.3mm,所以取d=12mm⑹液压油箱容积的确定取5-7分钟泵的流量，取160L第17页，共33页，2023年，2月20日，星期六二、金中液压系统设计实例现设计一台铣削专用机床，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧------工作台快进------工作台工进------工作台快退------工件松开。运动部件的重力：25000N，快进快退速度：5m/min，工进速度：100~120mm/min，最大行程：400mm，其中工进行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面导轨，夹紧缸行程：20mm，夹紧力：30000N，夹紧时间为1S。4.液压系统验算压力油的选择：l-hl-32液压油验算压力损失系统温升的验算第18页，共33页，2023年，2月20日，星期六三、金中液压集成油路的设计液压元件分为板式和管式两种结构。管式元件通过油管来实现相互之间的连接，液压元件越多，连接的管件越多，结构越复杂，系统压力损失越大，占地空间越大，所以只适应于结构简单的系统。板式元件固定在板件上，分为液压油路板连接，集成块连接，叠加阀连接。与管式连接比较，除了进出油跟管式连接外，各液压元件用螺钉固定在板件上，元件间的由板件上的孔道沟通，这样维修使用方便，压力损失小，外观美观，但制造困难。液压油路板连接集成块连接叠加阀连接第19页，共33页，2023年，2月20日，星期六（一）液压油路板的结构与设计1.液压油路板的结构液压油路板一般用铸铁或铸钢制造，正面用螺钉固定液压元件，反面连接压力油管p、回油管T、泄漏油管L和工作油管A、B。油管与液压板通过米制细牙螺纹或英制管螺纹连接，液压元件间通过油路板之间的孔道连接。正面Ra=0.8微米，其他为Ra=6.3—12.5微米。总装图第20页，共33页，2023年，2月20日，星期六（一）液压油路板的结构与设计1.液压油路板的结构液压油路板一般用铸铁或铸钢制造，正面用螺钉固定液压元件，反面连接压力油管p、回油管T、泄漏油管L和工作油管A、B。油管与液压板通过米制细牙螺纹或英制管螺纹连接，液压元件间通过油路板之间的孔道连接。正面Ra=0.8微米，其他为Ra=6.3—12.5微米。第21页，共33页，2023年，2月20日，星期六（一）液压油路板的结构与设计2.液压油路板的设计⑴确定油路板上元件数目：大小<400mm,零件数<12个，同一个液压回路上的元件布置在同一块液压油路板上，结构相同的部分应设计成互换的通用板，不同的部分设计成专用板。⑵制作液压元件样板：初学者可根据产品样本的液压元件尺寸，虚线绘制元件底部各油口位置尺寸，再剪下来。若配有底板，则可根据底板绘制，没有底板要把俯视图翻转180℃。⑶液压元件的布局：把样板放在油路板上进行布局。注意：a.液压阀芯要水平放置；b.压力表开关放在最上面；c.液压元件之间的距离>5mm；d.与液压油路板主油路相通的液压元件，其相应油口应在同一坐标线上。⑷确定油孔的位置：正面安装液压元件，Ra=0.8微米，反面设计有p、T、A、B连接孔。内部孔分三层：第1层：距离正面10mm，布置泄漏油孔、控制油孔，防止与固定螺钉相通；第2层：距离正面25mm，布置压力油孔；第3层：距离正面41mm，布置回油孔，总厚度60mm左右。⑸绘制液压油路板零件图第22页，共33页，2023年，2月20日，星期六第23页，共33页，2023年，2月20日，星期六（二）液压集成块结构与设计1.液压集成回路设计把液压回路划分成若干单元回路，每个单元回路由3个元件组成。采用通用的压力油P和回油路T。把各单元集成回路连接起来，组成液压集成回路。一个完整的液压集成回路包括：底板、供油回路、压力控制回路、方向回路、调速回路、顶盖及测压回路。第24页，共33页，2023年，2月20日，星期六（二）液压集成块结构与设计2.液压集成块及其设计1—底板，2—方向调速块，3—压力块，4—夹紧块，5—顶盖，6—螺钉⑴底板及供油块设计：底板的作用是连接集成块组，压力油由底板引入各集成块，回油及泄漏油经底板引入液压油箱。⑵顶盖及测压块设计：顶盖主要作用是封闭油路，安装压力表开关和压力表，把测压回路、卸荷回路及定位夹紧回路布置在顶盖上。⑶集成块设计：设计步骤：a.制作液压元件样板；b.决定通道的孔径；c.液压元件的布置；d.集成块零件图的绘制。第25页，共33页，2023年，2月20日，星期六第26页，共33页，2023年，2月20日，星期六第27页，共33页，2023年，2月20日，星期六第28页，共33页，2023年，2月20日，星期六（三）叠加阀装置设计1.什么是叠加阀是以板式阀为基础，单个叠加阀的工作原理与普通阀完全相同，不同的是每个叠加阀都有四个油口P、A、B、T，且上下贯通，它不仅起到单个阀的作用，而且沟通阀与阀的流通。第29页，共33页，2023年，2月20日，星期六（三）叠加阀装置设计2.叠加阀回路设计把普通液压回