液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)(計(jì)算)

1、第8章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容1. 液壓系統(tǒng)的工況分析 確定該機(jī)器中哪些運(yùn)動(dòng)需要液壓傳動(dòng)來(lái)完成 確定各運(yùn)動(dòng)的工作順序和各執(zhí)行元件的工作循環(huán) 確定液壓系統(tǒng)的主要工作性能。例如：執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度、調(diào)速范圍、最大行程以及對(duì)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性的要求等 確定各執(zhí)行元件所承受的負(fù)載及其變化范圍。一、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容2. 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 采用何種形式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 確定調(diào)速方案和速度換接方法。 如何完成執(zhí)行機(jī)構(gòu)的自動(dòng)循環(huán)和順序動(dòng)作； 系統(tǒng)的調(diào)壓、卸荷及執(zhí)行元件的換向和安全互鎖等要求； 壓力測(cè)量點(diǎn)的合理選擇。一、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容3. 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件 計(jì)算液壓缸的主要尺寸以

2、及所需的壓力和流量 計(jì)算液壓泵的工作壓力、流量和傳動(dòng)功率 選擇液壓泵和電機(jī)的類(lèi)型和規(guī)格 選擇閥類(lèi)元件和輔助元件的規(guī)格一、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容4. 對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)算計(jì)算壓力損失、發(fā)熱溫升等5. 編制正式工作圖和編制技術(shù)文件 正式工作圖包括：液壓系統(tǒng)原理圖，自行設(shè)計(jì)的全套設(shè)計(jì)圖（指液壓缸、油箱等非標(biāo)準(zhǔn)件），泵、閥及管路安裝總圖。 技術(shù)文件包括：基本件、標(biāo)準(zhǔn)件、通用件及外購(gòu)件匯總表，液壓元件安裝和測(cè)試要求，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)等。液壓油路板連接集成塊連接疊加閥連接一、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容4. 對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)算計(jì)算壓力損失、發(fā)熱溫升等5. 編制正式工作圖和編制技術(shù)文件 正式工作圖包括：液壓系統(tǒng)原理圖，自

3、行設(shè)計(jì)的全套設(shè)計(jì)圖（指液壓缸、油箱等非標(biāo)準(zhǔn)件），泵、閥及管路安裝總圖。 技術(shù)文件包括：基本件、標(biāo)準(zhǔn)件、通用件及外購(gòu)件匯總表，液壓元件安裝和測(cè)試要求，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)等。二、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例例題例題1：設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式單面多軸組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)。要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：快進(jìn)-工進(jìn)-快退-停止。 運(yùn)動(dòng)部件的重力：10000N，快進(jìn)快退速度：4m/min，工進(jìn)速度：0.05m/min，快進(jìn)行程：100mm，工進(jìn)行程：50mm，最大切削力：20000N，采用平面導(dǎo)軌，加速減速時(shí)間0.2S，動(dòng)摩擦系數(shù)0.2，靜摩擦系數(shù)0.1。1. 工況分析速度循環(huán)圖：二、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例例題例題1：設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式單面多

4、軸組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)。要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：快進(jìn)-工進(jìn)-快退-停止。 運(yùn)動(dòng)部件的重力：10000N，快進(jìn)快退速度：4m/min，工進(jìn)速度：0.05m/min，快進(jìn)行程：100mm，工進(jìn)行程：50mm，最大切削力：20000N，采用平面導(dǎo)軌，加速減速時(shí)間0.2S，動(dòng)摩擦系數(shù)0.2，靜摩擦系數(shù)0.1。1. 工況分析1. 工況分析負(fù)載計(jì)算F=Fw+Ff+Fa Fw-工作載荷，F(xiàn)f-摩擦阻力， Fa-慣性力Fw=20000N, Ff=0.2x10000=2000N 靜摩擦 Ff=0.1x10000=1000N 動(dòng)摩擦Fa=G/gxv/t=10000/9.8x4/(0.2x60)=342N

5、二、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例例題例題1：設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式單面多軸組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)。要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：快進(jìn)-工進(jìn)-快退-停止。 運(yùn)動(dòng)部件的重力：10000N，快進(jìn)快退速度：4m/min，工進(jìn)速度：0.05m/min，快進(jìn)行程：100mm，工進(jìn)行程：50mm，最大切削力：20000N，采用平面導(dǎo)軌，加速減速時(shí)間0.2S，動(dòng)摩擦系數(shù)0.2，靜摩擦系數(shù)0.1。1. 工況分析1. 工況分析負(fù)載計(jì)算二、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例例題例題1：設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式單面多軸組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)。要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：快進(jìn)-工進(jìn)-快退-停止。 運(yùn)動(dòng)部件的重力：10000N，快進(jìn)快退速度：4m/min，工進(jìn)速度：

6、0.05m/min，快進(jìn)行程：100mm，工進(jìn)行程：50mm，最大切削力：20000N，采用平面導(dǎo)軌，加速減速時(shí)間0.2S，動(dòng)摩擦系數(shù)0.2，靜摩擦系數(shù)0.1。2 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 確定供油方式 執(zhí)行元件的選擇 調(diào)速方式的選擇 速度換接方式的選擇 換向回路的選擇 組成液壓系統(tǒng)原理圖二、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例例題例題1：設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式單面多軸組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)。要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：快進(jìn)-工進(jìn)-快退-停止。 運(yùn)動(dòng)部件的重力：10000N，快進(jìn)快退速度：4m/min，工進(jìn)速度：0.05m/min，快進(jìn)行程：100mm，工進(jìn)行程：50mm，最大切削力：20000N，采用平面導(dǎo)軌，加速減速時(shí)間0

7、.2S，動(dòng)摩擦系數(shù)0.2，靜摩擦系數(shù)0.1。3. 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和液壓元件的選擇液壓缸主要尺寸的確定工作壓力p: 由負(fù)載大小和機(jī)器類(lèi)型確定，查書(shū)表8-1。初選p=4MPa計(jì)算液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d: 按表8-2取背壓0.8MPa, m=0.95， 按快進(jìn)、快退速度相等，取d/D=0.7 A1p1=A2p2+F, 計(jì)算并圓整D=90mm, d=63mm校核最小速度二、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例例題例題1：設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式單面多軸組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)。要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：快進(jìn)-工進(jìn)-快退-停止。 運(yùn)動(dòng)部件的重力：10000N，快進(jìn)快退速度：4m/min，工進(jìn)速度：0.05m/min，快進(jìn)行程：

8、100mm，工進(jìn)行程：50mm，最大切削力：20000N，采用平面導(dǎo)軌，加速減速時(shí)間0.2S，動(dòng)摩擦系數(shù)0.2，靜摩擦系數(shù)0.1。3. 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和液壓元件的選擇液壓缸在各工作階段流量的確定注意：1.差動(dòng)快速運(yùn)動(dòng)：有桿腔壓力增大0.5MPa； 2.快退回油腔無(wú)背壓，但管路有損失，取背壓為0.5MPa。二、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例例題例題1：設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式單面多軸組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)。要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：快進(jìn)-工進(jìn)-快退-停止。 運(yùn)動(dòng)部件的重力：10000N，快進(jìn)快退速度：4m/min，工進(jìn)速度：0.05m/min，快進(jìn)行程：100mm，工進(jìn)行程：50mm，最大切削力：20000N，采用

9、平面導(dǎo)軌，加速減速時(shí)間0.2S，動(dòng)摩擦系數(shù)0.2，靜摩擦系數(shù)0.1。3. 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和液壓元件的選擇確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格泵的工作壓力： Pp=p1+p+0.5MPa=4.8MPa小泵流量： q11.1x0.32+2.5=2.85L/min大泵流量： q21.1x12.9-q1=11.35L/min選擇產(chǎn)品樣本，選用YB-4/12型雙聯(lián)葉片泵。 額定壓力6.3MPa，額定轉(zhuǎn)速960r/min 小泵：qe=4L/min, 大泵qe=12L/min二、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例例題例題1：設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式單面多軸組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)。要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：快進(jìn)-工進(jìn)-快退-停止。

10、運(yùn)動(dòng)部件的重力：10000N，快進(jìn)快退速度：4m/min，工進(jìn)速度：0.05m/min，快進(jìn)行程：100mm，工進(jìn)行程：50mm，最大切削力：20000N，采用平面導(dǎo)軌，加速減速時(shí)間0.2S，動(dòng)摩擦系數(shù)0.2，靜摩擦系數(shù)0.1。3. 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和液壓元件的選擇電機(jī)的選擇 分階段計(jì)算電機(jī)所需的功率，取效率為0.5 經(jīng)計(jì)算快退時(shí)的功率最大，查產(chǎn)品樣本，選Y90L異步電動(dòng)機(jī)。該電機(jī)功率為1.1KW，額定轉(zhuǎn)速910r/min液壓元件選擇 由流量和壓力進(jìn)行選擇，查產(chǎn)品樣本二、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例例題例題1：設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式單面多軸組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)。要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：快進(jìn)-工進(jìn)-快退-停止

11、。 運(yùn)動(dòng)部件的重力：10000N，快進(jìn)快退速度：4m/min，工進(jìn)速度：0.05m/min，快進(jìn)行程：100mm，工進(jìn)行程：50mm，最大切削力：20000N，采用平面導(dǎo)軌，加速減速時(shí)間0.2S，動(dòng)摩擦系數(shù)0.2，靜摩擦系數(shù)0.1。4 液壓系統(tǒng)驗(yàn)算壓力損失驗(yàn)算發(fā)熱溫升驗(yàn)算二、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例例題例題2：現(xiàn)設(shè)計(jì)一臺(tái)銑削專(zhuān)用機(jī)床，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊-工作臺(tái)快進(jìn)-工作臺(tái)工進(jìn)-工作臺(tái)快退-工件松開(kāi)。 運(yùn)動(dòng)部件的重力：25000N，快進(jìn)快退速度：5m/min，工進(jìn)速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工進(jìn)行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面導(dǎo)軌，夾

12、緊缸行程：20mm，夾緊力：30000N，夾緊時(shí)間為1S。1. 工況分析速度循環(huán)圖：二、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例例題例題2：現(xiàn)設(shè)計(jì)一臺(tái)銑削專(zhuān)用機(jī)床，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊-工作臺(tái)快進(jìn)-工作臺(tái)工進(jìn)-工作臺(tái)快退-工件松開(kāi)。 運(yùn)動(dòng)部件的重力：25000N，快進(jìn)快退速度：5m/min，工進(jìn)速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工進(jìn)行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面導(dǎo)軌，夾緊缸行程：20mm，夾緊力：30000N，夾緊時(shí)間為1S。1. 工況分析負(fù)載計(jì)算F=Fw+Ff+Fa Fw-工作載荷，F(xiàn)f-摩擦阻力， Fa-慣性力Fw=18000N, Ff=0.2x25

13、000=5000N 靜摩擦 Ff=0.1x25000=2500N 動(dòng)摩擦Fa=G/gxv/t=25000/9.8x5/(0.05x60)=4230N二、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例1. 工況分析負(fù)載計(jì)算例題例題2：現(xiàn)設(shè)計(jì)一臺(tái)銑削專(zhuān)用機(jī)床，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊-工作臺(tái)快進(jìn)-工作臺(tái)工進(jìn)-工作臺(tái)快退-工件松開(kāi)。 運(yùn)動(dòng)部件的重力：25000N，快進(jìn)快退速度：5m/min，工進(jìn)速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工進(jìn)行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面導(dǎo)軌，夾緊缸行程：20mm，夾緊力：30000N，夾緊時(shí)間為1S。二、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例2. 擬定液壓系統(tǒng)原理

14、確定供油方式調(diào)速方式的選擇速度換接方式的選擇夾緊回路的選擇例題例題2：現(xiàn)設(shè)計(jì)一臺(tái)銑削專(zhuān)用機(jī)床，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊-工作臺(tái)快進(jìn)-工作臺(tái)工進(jìn)-工作臺(tái)快退-工件松開(kāi)。 運(yùn)動(dòng)部件的重力：25000N，快進(jìn)快退速度：5m/min，工進(jìn)速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工進(jìn)行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面導(dǎo)軌，夾緊缸行程：20mm，夾緊力：30000N，夾緊時(shí)間為1S。二、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例3. 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和液壓元件的選擇液壓缸主要尺寸的確定工作壓力p: 由負(fù)載大小和機(jī)器類(lèi)型確定，查書(shū)表8-1。初選p=3MPa計(jì)算液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d

15、: 按表8-2取背壓0.5MPa, m=0.95， 按快進(jìn)、快退速度相等，取d/D=0.7 A1p1=A2p2+F, 計(jì)算并圓整D=100mm, d=70mm同樣，夾緊缸取P=2.5MPa, 背壓為0，計(jì)算并圓整得： D=100mm,d=70mm例題例題2：現(xiàn)設(shè)計(jì)一臺(tái)銑削專(zhuān)用機(jī)床，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊-工作臺(tái)快進(jìn)-工作臺(tái)工進(jìn)-工作臺(tái)快退-工件松開(kāi)。 運(yùn)動(dòng)部件的重力：25000N，快進(jìn)快退速度：5m/min，工進(jìn)速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工進(jìn)行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面導(dǎo)軌，夾緊缸行程：20mm，夾緊力：30000N，夾緊

16、時(shí)間為1S。二、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例3. 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和液壓元件的選擇液壓缸在各工作階段流量的確定Q工進(jìn)=/4D2xv工進(jìn)=9.42L/minQ快進(jìn)=19.2L/minQ快退=20L/minQ夾緊=9.42l/min例題例題2：現(xiàn)設(shè)計(jì)一臺(tái)銑削專(zhuān)用機(jī)床，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊-工作臺(tái)快進(jìn)-工作臺(tái)工進(jìn)-工作臺(tái)快退-工件松開(kāi)。 運(yùn)動(dòng)部件的重力：25000N，快進(jìn)快退速度：5m/min，工進(jìn)速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工進(jìn)行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面導(dǎo)軌，夾緊缸行程：20mm，夾緊力：30000N，夾緊時(shí)間為1S。二、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例

17、3. 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和液壓元件的選擇確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格泵的工作壓力： Pp=p1+p=3+0.5=3.5MPa 為保證一定的壓力儲(chǔ)備，pe=1.25Pp=4.4MPa泵的流量： qpK(q)max=1.3x20L/min=24L/min選擇液壓泵的規(guī)格：查有關(guān)手冊(cè)：選用ybx-16限壓式變量葉片泵。 基本參數(shù)為：額定壓力： 6.3MPa，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：1450r/min， 轉(zhuǎn)排量:16ml/r，容積效率：0.85，總效率：0.7例題例題2：現(xiàn)設(shè)計(jì)一臺(tái)銑削專(zhuān)用機(jī)床，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊-工作臺(tái)快進(jìn)-工作臺(tái)工進(jìn)-工作臺(tái)快退-工件松開(kāi)。 運(yùn)動(dòng)部件的重力：25000N

18、，快進(jìn)快退速度：5m/min，工進(jìn)速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工進(jìn)行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面導(dǎo)軌，夾緊缸行程：20mm，夾緊力：30000N，夾緊時(shí)間為1S。二、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例3. 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和液壓元件的選擇確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格與液壓泵匹配的電機(jī)的選擇： 計(jì)算最大功率，作為選擇電機(jī)的依據(jù)。 快進(jìn)：P=0.45KW, 工進(jìn)：P=0.79KW查閱電機(jī)產(chǎn)品樣本，選y90s-4型電動(dòng)機(jī)，額定功率1.1KW, 額定轉(zhuǎn)速1400r/min例題例題2：現(xiàn)設(shè)計(jì)一臺(tái)銑削專(zhuān)用機(jī)床，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊-工作臺(tái)快進(jìn)-工作

19、臺(tái)工進(jìn)-工作臺(tái)快退-工件松開(kāi)。 運(yùn)動(dòng)部件的重力：25000N，快進(jìn)快退速度：5m/min，工進(jìn)速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工進(jìn)行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面導(dǎo)軌，夾緊缸行程：20mm，夾緊力：30000N，夾緊時(shí)間為1S。二、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例3. 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和液壓元件的選擇確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格做出實(shí)際流量壓力特性曲線。例題例題2：現(xiàn)設(shè)計(jì)一臺(tái)銑削專(zhuān)用機(jī)床，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊-工作臺(tái)快進(jìn)-工作臺(tái)工進(jìn)-工作臺(tái)快退-工件松開(kāi)。 運(yùn)動(dòng)部件的重力：25000N，快進(jìn)快退速度：5m/min，工進(jìn)速度：100120mm

20、/min，最大行程：400mm，其中工進(jìn)行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面導(dǎo)軌，夾緊缸行程：20mm，夾緊力：30000N，夾緊時(shí)間為1S。二、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例 現(xiàn)設(shè)計(jì)一臺(tái)銑削專(zhuān)用機(jī)床，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊-工作臺(tái)快進(jìn)-工作臺(tái)工進(jìn)-工作臺(tái)快退-工件松開(kāi)。 運(yùn)動(dòng)部件的重力：25000N，快進(jìn)快退速度：5m/min，工進(jìn)速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工進(jìn)行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面導(dǎo)軌，夾緊缸行程：20mm，夾緊力：30000N，夾緊時(shí)間為1S。3. 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和液壓元件的選擇液壓閥的選擇二、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例3. 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和液壓元件的選擇確定管道尺寸 差動(dòng)連接：q=40l/min,壓油管允許流速v=4m/s 計(jì)算內(nèi)徑d=14.5mm 快退時(shí)q=20L/min,可計(jì)算內(nèi)徑d=10.3mm, 所以取d=12mm液壓油箱容積的確定 取5-7分鐘泵的流量，取160L例題例題2：現(xiàn)設(shè)計(jì)一臺(tái)銑削專(zhuān)用機(jī)床，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)