液壓系統(tǒng)設計(計算).ppt

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1、第8章 液壓系統(tǒng)設計,一、液壓系統(tǒng)設計步驟和內(nèi)容,1. 液壓系統(tǒng)的工況分析,確定該機器中哪些運動需要液壓傳動來完成 確定各運動的工作順序和各執(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)行元件的運動速度、調(diào)速范圍、最大行程以及對運動平穩(wěn)性的要求等 確定各執(zhí)行元件所承受的負載及其變化范圍。,一、液壓系統(tǒng)設計步驟和內(nèi)容,2. 擬定液壓系統(tǒng)原理圖,采用何種形式的執(zhí)行機構。 確定調(diào)速方案和速度換接方法。 如何完成執(zhí)行機構的自動循環(huán)和順序動作； 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； 壓力測量點的合理選擇。,一、液壓系統(tǒng)設計步驟和內(nèi)容,3. 液壓系統(tǒng)的計算和選

2、擇液壓元件,計算液壓缸的主要尺寸以及所需的壓力和流量 計算液壓泵的工作壓力、流量和傳動功率 選擇液壓泵和電機的類型和規(guī)格 選擇閥類元件和輔助元件的規(guī)格,一、液壓系統(tǒng)設計步驟和內(nèi)容,4. 對液壓系統(tǒng)進行驗算,計算壓力損失、發(fā)熱溫升等,5. 編制正式工作圖和編制技術文件,正式工作圖包括：液壓系統(tǒng)原理圖，自行設計的全套設計圖（指液壓缸、油箱等非標準件），泵、閥及管路安裝總圖。 技術文件包括：基本件、標準件、通用件及外購件匯總表，液壓元件安裝和測試要求，設計說明書等。,液壓油路板連接,集成塊連接,疊加閥連接,一、液壓系統(tǒng)設計步驟和內(nèi)容,4. 對液壓系統(tǒng)進行驗算,計算壓力損失、發(fā)熱溫升等,5.

3、編制正式工作圖和編制技術文件,正式工作圖包括：液壓系統(tǒng)原理圖，自行設計的全套設計圖（指液壓缸、油箱等非標準件），泵、閥及管路安裝總圖。 技術文件包括：基本件、標準件、通用件及外購件匯總表，液壓元件安裝和測試要求，設計說明書等。,二、液壓系統(tǒng)設計實例,例題1：設計一臺臥式單面多軸組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)。要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：快進----工進----快退----停止。 運動部件的重力：10000N，快進快退速度：4m/min，工進速度：0.05m/min，快進行程：100mm，工進行程：50mm，最大切削力：20000N，采用平面導軌，加速減速時間0.2S，動摩擦系數(shù)0.2，靜摩擦

4、系數(shù)0.1。,1. 工況分析,速度循環(huán)圖：,二、液壓系統(tǒng)設計實例,例題1：設計一臺臥式單面多軸組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)。要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：快進----工進----快退----停止。 運動部件的重力：10000N，快進快退速度：4m/min，工進速度：0.05m/min，快進行程：100mm，工進行程：50mm，最大切削力：20000N，采用平面導軌，加速減速時間0.2S，動摩擦系數(shù)0.2，靜摩擦系數(shù)0.1。,1. 工況分析,1. 工況分析,負載計算,F=Fw+Ff+Fa Fw----工作載荷，F(xiàn)f----摩擦阻力， Fa----慣性力,Fw=20000N,

5、 Ff=0.2x10000=2000N 靜摩擦 Ff=0.1x10000=1000N 動摩擦 Fa=G/gxv/t=10000/9.8x4/(0.2x60)=342N,二、液壓系統(tǒng)設計實例,例題1：設計一臺臥式單面多軸組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)。要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：快進----工進----快退----停止。 運動部件的重力：10000N，快進快退速度：4m/min，工進速度：0.05m/min，快進行程：100mm，工進行程：50mm，最大切削力：20000N，采用平面導軌，加速減速時間0.2S，動摩擦系數(shù)0.2，靜摩擦系數(shù)0.1。,1. 工況分析,1. 工況分析,負

6、載計算,二、液壓系統(tǒng)設計實例,例題1：設計一臺臥式單面多軸組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)。要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：快進----工進----快退----停止。 運動部件的重力：10000N，快進快退速度：4m/min，工進速度：0.05m/min，快進行程：100mm，工進行程：50mm，最大切削力：20000N，采用平面導軌，加速減速時間0.2S，動摩擦系數(shù)0.2，靜摩擦系數(shù)0.1。,2 液壓系統(tǒng)方案設計, 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)設計實例,例題1：設計一臺臥式單面多軸組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)。要求液

7、壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：快進----工進----快退----停止。 運動部件的重力：10000N，快進快退速度：4m/min，工進速度：0.05m/min，快進行程：100mm，工進行程：50mm，最大切削力：20000N，采用平面導軌，加速減速時間0.2S，動摩擦系數(shù)0.2，靜摩擦系數(shù)0.1。,3. 液壓系統(tǒng)的計算和液壓元件的選擇,液壓缸主要尺寸的確定,工作壓力p: 由負載大小和機器類型確定，查書表8-1。初選p=4MPa,計算液壓缸內(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、快退速度相等，取d/D=0.7 A1p1=A2p2+F, 計算并

8、圓整D=90mm, d=63mm,校核最小速度,二、液壓系統(tǒng)設計實例,例題1：設計一臺臥式單面多軸組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)。要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：快進----工進----快退----停止。 運動部件的重力：10000N，快進快退速度：4m/min，工進速度：0.05m/min，快進行程：100mm，工進行程：50mm，最大切削力：20000N，采用平面導軌，加速減速時間0.2S，動摩擦系數(shù)0.2，靜摩擦系數(shù)0.1。,3. 液壓系統(tǒng)的計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.差動快速運動：有桿腔壓力增大0.5MPa； 2.快退回油腔無背壓，但管路有損失，取背壓

9、為0.5MPa。,二、液壓系統(tǒng)設計實例,例題1：設計一臺臥式單面多軸組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)。要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：快進----工進----快退----停止。 運動部件的重力：10000N，快進快退速度：4m/min，工進速度：0.05m/min，快進行程：100mm，工進行程：50mm，最大切削力：20000N，采用平面導軌，加速減速時間0.2S，動摩擦系數(shù)0.2，靜摩擦系數(shù)0.1。,3. 液壓系統(tǒng)的計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

10、/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，額定轉速960r/min 小泵：qe=4L/min, 大泵qe=12L/min,二、液壓系統(tǒng)設計實例,例題1：設計一臺臥式單面多軸組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)。要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：快進----工進----快退----停止。 運動部件的重力：10000N，快進快退速度：4m/min，工進速度：0.05m/min，快進行程：100mm，工進行程：50mm，最大切削力：20000N，采用平面導軌，加速減速時間0.2S，動摩擦系數(shù)0.2

11、，靜摩擦系數(shù)0.1。,3. 液壓系統(tǒng)的計算和液壓元件的選擇,電機的選擇 分階段計算電機所需的功率，取效率為0.5 經(jīng)計算快退時的功率最大，查產(chǎn)品樣本，選Y90L異步電動機。該電機功率為1.1KW，額定轉速910r/min,液壓元件選擇 由流量和壓力進行選擇，查產(chǎn)品樣本,二、液壓系統(tǒng)設計實例,例題1：設計一臺臥式單面多軸組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)。要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：快進----工進----快退----停止。 運動部件的重力：10000N，快進快退速度：4m/min，工進速度：0.05m/min，快進行程：100mm，工進行程：50mm，最大切削力：20000N，采用平面導軌，

12、加速減速時間0.2S，動摩擦系數(shù)0.2，靜摩擦系數(shù)0.1。,4 液壓系統(tǒng)驗算,壓力損失驗算 發(fā)熱溫升驗算,二、液壓系統(tǒng)設計實例,例題2：現(xiàn)設計一臺銑削專用機床，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊-----工作臺快進-----工作臺工進-----工作臺快退-----工件松開。 運動部件的重力：25000N，快進快退速度：5m/min，工進速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工進行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面導軌，夾緊缸行程：20mm，夾緊力：30000N，夾緊時間為1S。,1. 工況分析,速度循環(huán)圖：,二、液壓系統(tǒng)設計實例,例題2：現(xiàn)設計一臺銑

13、削專用機床，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊-----工作臺快進-----工作臺工進-----工作臺快退------工件松開。 運動部件的重力：25000N，快進快退速度：5m/min，工進速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工進行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面導軌，夾緊缸行程：20mm，夾緊力：30000N，夾緊時間為1S。,1. 工況分析,負載計算,F=Fw+Ff+Fa Fw----工作載荷，F(xiàn)f----摩擦阻力， Fa----慣性力,Fw=18000N, Ff=0.2x25000=5000N 靜摩擦 F

14、f=0.1x25000=2500N 動摩擦 Fa=G/gxv/t=25000/9.8x5/(0.05x60)=4230N,二、液壓系統(tǒng)設計實例,1. 工況分析,負載計算,例題2：現(xiàn)設計一臺銑削專用機床，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊-----工作臺快進-----工作臺工進-----工作臺快退------工件松開。 運動部件的重力：25000N，快進快退速度：5m/min，工進速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工進行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面導軌，夾緊缸行程：20mm，夾緊力：30000N，夾緊時間為1S。,二、液壓系統(tǒng)設計實例,2.

15、 擬定液壓系統(tǒng)原理, 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2：現(xiàn)設計一臺銑削專用機床，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊-----工作臺快進-----工作臺工進-----工作臺快退------工件松開。 運動部件的重力：25000N，快進快退速度：5m/min，工進速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工進行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面導軌，夾緊缸行程：20mm，夾緊力：30000N，夾緊時間為1S。,二、液壓系統(tǒng)設計實例,3. 液壓系統(tǒng)的計算和液壓元件的選擇,液壓缸主要尺寸的確定,工作壓力p: 由負載大小和機

16、器類型確定，查書表8-1。初選p=3MPa,計算液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d: 按表8-2取背壓0.5MPa, m=0.95， 按快進、快退速度相等，取d/D=0.7 A1p1=A2p2+F, 計算并圓整D=100mm, d=70mm,同樣，夾緊缸取P=2.5MPa, 背壓為0，計算并圓整得： D=100mm,d=70mm,例題2：現(xiàn)設計一臺銑削專用機床，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊-----工作臺快進-----工作臺工進-----工作臺快退------工件松開。 運動部件的重力：25000N，快進快退速度：5m/min，工進速度：100120mm/min，最大行

17、程：400mm，其中工進行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面導軌，夾緊缸行程：20mm，夾緊力：30000N，夾緊時間為1S。,二、液壓系統(tǒng)設計實例,3. 液壓系統(tǒng)的計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=/4D2xv工進=9.42L/min Q快進=19.2L/min Q快退=20L/min Q夾緊=9.42l/min,例題2：現(xiàn)設計一臺銑削專用機床，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊-----工作臺快進-----工作臺工進-----工作臺快退------工件松開。 運動部件的重力：25000N，快進快退速度：5m/min，工進速度：100120m

18、m/min，最大行程：400mm，其中工進行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面導軌，夾緊缸行程：20mm，夾緊力：30000N，夾緊時間為1S。,二、液壓系統(tǒng)設計實例,3. 液壓系統(tǒng)的計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：查有關手冊：選用ybx-16限壓式變量葉片泵。 基本參數(shù)為：額定壓力： 6.3MPa，電動機轉速：1450r/min，

19、 轉排量:16ml/r，容積效率：0.85，總效率：0.7,例題2：現(xiàn)設計一臺銑削專用機床，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊-----工作臺快進-----工作臺工進-----工作臺快退------工件松開。 運動部件的重力：25000N，快進快退速度：5m/min，工進速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工進行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面導軌，夾緊缸行程：20mm，夾緊力：30000N，夾緊時間為1S。,二、液壓系統(tǒng)設計實例,3. 液壓系統(tǒng)的計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的選擇： 計

20、算最大功率，作為選擇電機的依據(jù)。 快進：P=0.45KW, 工進：P=0.79KW,查閱電機產(chǎn)品樣本，選y90s-4型電動機，額定功率1.1KW, 額定轉速1400r/min,例題2：現(xiàn)設計一臺銑削專用機床，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊-----工作臺快進-----工作臺工進-----工作臺快退------工件松開。 運動部件的重力：25000N，快進快退速度：5m/min，工進速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工進行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面導軌，夾緊缸行程：20mm，夾緊力：30000N，夾緊時間為1S。,二、液壓系統(tǒng)

21、設計實例,3. 液壓系統(tǒng)的計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,做出實際流量壓力特性曲線。,例題2：現(xiàn)設計一臺銑削專用機床，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊-----工作臺快進-----工作臺工進-----工作臺快退------工件松開。 運動部件的重力：25000N，快進快退速度：5m/min，工進速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工進行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面導軌，夾緊缸行程：20mm，夾緊力：30000N，夾緊時間為1S。,二、液壓系統(tǒng)設計實例,現(xiàn)設計一臺銑削專用機床，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊

22、------工作臺快進------工作臺工進------工作臺快退------工件松開。 運動部件的重力：25000N，快進快退速度：5m/min，工進速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工進行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面導軌，夾緊缸行程：20mm，夾緊力：30000N，夾緊時間為1S。,3. 液壓系統(tǒng)的計算和液壓元件的選擇,液壓閥的選擇,二、液壓系統(tǒng)設計實例,3. 液壓系統(tǒng)的計算和液壓元件的選擇,確定管道尺寸 差動連接：q=40l/min,壓油管允許流速v=4m/s 計算內(nèi)徑d=14.5mm 快退時q=20L/min,可計算內(nèi)徑

23、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2：現(xiàn)設計一臺銑削專用機床，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊-----工作臺快進-----工作臺工進-----工作臺快退------工件松開。 運動部件的重力：25000N，快進快退速度：5m/min，工進速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工進行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面導軌，夾緊缸行程：20mm，夾緊力：30000N，夾緊時間為1S。,二、液壓系統(tǒng)設計實例,4. 液壓系統(tǒng)驗算,壓力油的選擇：l-hl-32液壓油 驗算壓力損失 系統(tǒng)溫升的

24、驗算,例題2：現(xiàn)設計一臺銑削專用機床，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊-----工作臺快進-----工作臺工進-----工作臺快退------工件松開。 運動部件的重力：25000N，快進快退速度：5m/min，工進速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工進行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面導軌，夾緊缸行程：20mm，夾緊力：30000N，夾緊時間為1S。,液壓課程設計任務書,液壓與氣壓傳動教材：習題8-2，8-3題。（選1題進行）,預期結果：1.設計說明書（包括計算、分析、選擇液壓元件列表、校核） 2.液壓原理圖（含電磁鐵調(diào)度表）A3圖紙。 3.設計一個液壓缸，液壓缸裝配圖A1圖紙。,注意：1.校核壓力損失時按管子長度2米計算； 2.液壓閥的壓力損失參考書上表8-7計算； 3.液壓缸的尺寸圓整，只要圓整為5或10mm的整數(shù)。 4.液壓元件查產(chǎn)品可找相關網(wǎng)站，液壓元件廠。油管的尺寸沒辦法查可以參考教材選用相關尺寸。 5.范超毅郵箱 1011班 周德魁郵箱 1012班 朱文藝郵箱 1013班 李列郵箱 1014班 吳宏觀郵箱 1021班,