西華大學(xué) 1 主講 宋春華 第九章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 西華大學(xué) 2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 西華 大學(xué) 3 第八章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 重點(diǎn)內(nèi)容 1、負(fù)載分析 2、液壓系統(tǒng)原理圖擬定 3、液壓元件的選擇 西華 大學(xué) 4 第一節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 負(fù)載分析 確定主要參數(shù) 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 選擇液壓元件 液壓系統(tǒng)驗(yàn)算 繪制工作圖、編制技術(shù)文件 滿足要求？ N Y 西華 大學(xué) 5 1、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟 負(fù)載分析：一個(gè)工作循環(huán)中的負(fù)載值，包括： （ 1）工作阻力 Ft（ Mt）：重力、切削力、擠壓力等 （ 2）摩擦阻力 Ff （ Mf） ： Ff=f.FN 或 Mf= GR 西華 大學(xué) 6 （ 3）慣性力 Fm （ Mm） ： Fm=ma 或 Mm J. （ 4）重力 Fg： （ 5）密封阻力 Fs： （ 6）背壓力 Fb （ Mb） ： 西華 大學(xué) 7 mgmf )/FF(FF mgf )/F(FF mgtf )/FF(FF mmgtf )/F-FF(FF 啟動(dòng)加速階段： 快進(jìn)階段： 工進(jìn)階段： 制動(dòng)減速階段： 根據(jù)負(fù)載阻力（阻力矩），可以繪制液壓執(zhí)行 機(jī)構(gòu)一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)的負(fù)載特性圖。 西華 大學(xué) 8 確定主要參數(shù) （ 1）初選系統(tǒng)工作壓力 p: （ 2）主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定： 對(duì)液壓缸：油缸內(nèi)徑 D、活塞桿直徑 d D、 d的計(jì)算值必須圓整到油缸直徑標(biāo)準(zhǔn)系列， 可查 GB2348 80。 （ 3）作執(zhí)行元件工況圖 (速度、位置 ) 西華 大學(xué) 9 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 （ 1）執(zhí)行元件類型：油缸、馬達(dá)、擺動(dòng)液壓缸等 （ 2）系統(tǒng)類型：開式系統(tǒng)或閉式系統(tǒng) （ 3）液壓基本回路確定：卸荷回路、鎖緊回路、 調(diào)速回路等 （ 4）繪制液壓系統(tǒng)原理圖 西華 大學(xué) 10 選擇液壓元件 （ 1）液壓泵的選擇 : 最大工作壓力 pP: ppp 1P 式中： p1 執(zhí)行元件的最高工作壓力 p 執(zhí)行元件進(jìn)油路上的壓力損失 最大工作流量 qP: ma xP qKq 式中： K 泄漏系數(shù)，一般取 K 1.1 1.3 q max 各執(zhí)行元件同時(shí)動(dòng)作時(shí)所需流量之和的最大值 西華 大學(xué) 11 （ 2）選擇液壓泵的型號(hào)和驅(qū)動(dòng)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率 P: pPP /.qpP 式中： pP 液壓泵的最高工作壓力 qP 液壓泵的最大輸出流量 P 液壓泵的總效率 西華 大學(xué) 12 （ 3）控制閥的選擇 原則：根據(jù)系統(tǒng)壓力和工作流量，在液壓元件 產(chǎn)品目錄中選取。 （ 4）液壓輔助元件 包括：過(guò)濾器、蓄能器、管道、接頭、油箱等 查手冊(cè)。 西華 大學(xué) 13 （ 5）選用液壓油 普通液壓系統(tǒng)用礦油型液壓油 室外設(shè)備選用抗磨液壓油或低凝液壓油 航空液壓系統(tǒng)選用航空液壓油 （ 6）油箱設(shè)計(jì) 西華 大學(xué) 14 驗(yàn)算液壓系統(tǒng) （ 1）回路壓力損失 p=pL+pc+pV 計(jì)算系統(tǒng)壓力損失的目的，是為了正確確定系統(tǒng)的調(diào)整壓 力和分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞。 如果計(jì)算出來(lái)的 p 比在初選系統(tǒng)工作壓力時(shí)粗略選定的 壓力損失大得多，應(yīng)該重新調(diào) 整有關(guān)元件、輔件的規(guī)格，重新確定管道尺寸。 西華 大學(xué) 15 （ 2）發(fā)熱溫升 系統(tǒng)單位時(shí)間的發(fā)熱量： 系統(tǒng)單位時(shí)間的散熱量： i2i1i t)P-(P 1 TAC T 西華 大學(xué) 16 系統(tǒng)熱平衡時(shí)的溫升： t)P-(P1AC 1ACACT i2i1i TTT 式中： P1i、 P2i 分別為液壓泵的輸入功率和系統(tǒng)輸出功率 ti、 分別為第 i工作階段的持續(xù)時(shí)間和工作循環(huán)周期 A 油箱散熱面積 T系統(tǒng)溫升 CT散熱系數(shù)，自然冷卻通風(fēng)差， CT（ 8 9） x10 3 自然冷卻通風(fēng)良好， CT（ 15 17.5） x10 3 油箱加專用冷卻器， CT（ 110 170） x10 3 西華 大學(xué) 17 驗(yàn)算溫度： TTTT 121 式中： T1、 T1 分別為油箱溫度和最高允許溫度 T2 油箱環(huán)境溫度 T-系統(tǒng)溫升 西華 大學(xué) 18 繪制工作圖、編制技術(shù)文件 包括液壓系統(tǒng)原理圖、液壓系統(tǒng)裝配圖、非標(biāo)準(zhǔn)元 件裝配圖及零件圖、設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書、零部件目錄表、 標(biāo)準(zhǔn)件、通用件、外購(gòu)件匯總表等。 西華 大學(xué) 19 第二節(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例 例： 設(shè)計(jì)一臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)的液壓 系統(tǒng)。動(dòng)力滑臺(tái)的工作循環(huán)是：快進(jìn) 工進(jìn) 快退 停止。液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)與性能要求如下： 切削力 Ft： 20000N；移動(dòng)部件總重力 G 10000N；快進(jìn) 行程 L1=100mm；工進(jìn)行程 L2 50mm；快進(jìn)快退的速度為 4m min；工進(jìn)速度為 0 05m min；加速、減速時(shí)間 t 0 2s；靜摩擦系數(shù) fs=0 2；動(dòng)摩擦系數(shù) fd=o 1。 該動(dòng)力滑臺(tái)采用水平放置的平導(dǎo)軌，動(dòng)力滑臺(tái)可在任意 位置停止。 西華 大學(xué) 20 一、負(fù)載分析 液壓缸負(fù)載的計(jì)算 西華 大學(xué) 21 負(fù)載 速度圖 西華 大學(xué) 22 二、執(zhí)行元件主要參數(shù)確定 1、選定液壓缸工作壓力 初選 p1=40 105Pa。本機(jī)床為鉆孔組合機(jī)床，為 防止鉆通時(shí)發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸回油腔應(yīng)有背壓， 設(shè)背壓 p2=8 105Pa 西華 大學(xué) 23 2、確定液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸 為使快進(jìn)快退速度相等，選用 A1=2A2差動(dòng)油缸，假定快進(jìn)、快退 的回油壓力損失為 p=8 105Pa。 由液壓缸推力 F=(p1A1-p2A2) cm 得 取標(biāo)準(zhǔn)直徑： D 90 mm 因?yàn)?A1=2A2，所以 d=63mm 西華 大學(xué) 24 3、計(jì)算液壓缸各工作階段的壓力、流量和功率 西華 大學(xué) 25 三、擬定液壓系統(tǒng)圖 1、供油方式、調(diào)速方式：開式 系統(tǒng)、雙泵供油、調(diào)速閥進(jìn)口節(jié) 流調(diào)速 2、快速運(yùn)動(dòng)回路和速度換接回 路：采用差動(dòng)連接和雙泵供油快 速回路；速度換接采用行程與壓 力聯(lián)合控制形式。 3、換向回路：三位五通換向閥、 擋塊壓力繼電器行程終點(diǎn)控制 4、組成液壓系統(tǒng) 西華 大學(xué) 26 四、選擇液壓元件 1、液壓泵 西華 大學(xué) 27 2、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 差動(dòng)快進(jìn) 工進(jìn) 快退 西華 大學(xué) 28 3、液壓控制閥選擇 4、輔助液壓件（油管、油箱、接頭、過(guò)濾器、冷卻器等）選 擇 西華 大學(xué) 29 5、油箱 西華 大學(xué) 30 五、驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能 1、壓力損失及泵壓力調(diào)定值 工進(jìn) 快退 西華 大學(xué) 31 2、液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗(yàn)算 西華 大學(xué) 32 小結(jié) 明確設(shè)計(jì)內(nèi)容、方法、步驟，但步驟不是死的， 有時(shí)步驟間可穿插、交叉進(jìn)行。特別是對(duì)于不同 的設(shè)計(jì)對(duì)象 (例如機(jī)床液壓系統(tǒng)、工程機(jī)械液壓 系統(tǒng)、冶金設(shè)備液壓系統(tǒng)、飛機(jī)液壓系統(tǒng)等 )， 其具體的設(shè)計(jì)步驟略有差別，而較簡(jiǎn)單的液壓系 統(tǒng)有些步驟可以合并。 西華 大學(xué) 33 學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)資料的查找方法、設(shè)計(jì)手冊(cè)的合理使 用、產(chǎn)品樣本的正確閱讀。有些數(shù)據(jù)和資料并非通 用標(biāo)準(zhǔn)，而是些局部試驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)材料，引用時(shí)應(yīng)注 意使用條件和環(huán)境 o 西華 大學(xué) 34 正確理解并學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)思想。作為液壓系統(tǒng)的 整體設(shè)計(jì)方案常通過(guò)分析、對(duì)比、選擇和估算等 過(guò)程最后定下來(lái)。而某些具體參數(shù)的設(shè)計(jì)往往也 不是一次完成。常經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì) 檢驗(yàn) 否定， 再設(shè)計(jì) 檢驗(yàn) 否定等幾個(gè)回合最后成功。 這都是正?，F(xiàn)象，應(yīng)正確理解并掌握。 西華 大學(xué) 35 Thank You！