1、液壓與氣壓傳動(dòng)第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算29.1 液壓傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟液壓傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟9.2 液壓傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算舉例液壓傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算舉例 第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算39.1液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟9.1.1明確系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求明確系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求9.1.2分析系統(tǒng)工況，確定主要參數(shù)分析系統(tǒng)工況，確定主要參數(shù)9.1.3擬定液壓系統(tǒng)圖擬定液壓系統(tǒng)圖9.1.4液壓元件計(jì)算與選擇液壓元件計(jì)算與選擇9.1.5液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算9.1.6繪制工作圖、編制技術(shù)文件繪制工作圖、編制技術(shù)文件第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算4 設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)應(yīng)首先明確主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)在動(dòng)作、性能、工作環(huán)境等方

2、面的要求，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟大體上可按圖9-1所示的內(nèi)容和流程進(jìn)行。 圖圖9-1 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)流程液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)流程 第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算59.1.1 明確系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求明確系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，首先要對(duì)液壓主機(jī)的工況進(jìn)行分析，具體包括：1主機(jī)的用途、總體布局、對(duì)液壓裝置的位置和空間尺寸的限制。2主機(jī)的工作循環(huán)，液壓系統(tǒng)應(yīng)完成的動(dòng)作，動(dòng)作順序或互鎖要求，以及自動(dòng)化程度的要求。3液壓執(zhí)行元件的負(fù)載和運(yùn)動(dòng)速度的大小及其變化范圍，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、定位精度及轉(zhuǎn)換精度等的要求。4液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件。5工作效率、安全性、可靠性以及經(jīng)濟(jì)性等的要求。第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3、計(jì)算69.1.2 分析系統(tǒng)工況，確定主要參數(shù)分析系統(tǒng)工況，確定主要參數(shù)1.1. 工況分析工況分析包括動(dòng)力參數(shù)分析和運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析兩個(gè)部分。 1 1）動(dòng)力參數(shù)分析）動(dòng)力參數(shù)分析 將各執(zhí)行元件在各階段所需克服的負(fù)載用圖9-2a所示的負(fù)載-位移（F-l）曲線表示，稱為負(fù)載圖。 第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算7 a) a) 負(fù)載圖負(fù)載圖 b) b) 速度圖速度圖圖圖9-2 液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的負(fù)載圖和速度圖液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的負(fù)載圖和速度圖 1- 啟動(dòng)加速啟動(dòng)加速 2- 快進(jìn)快進(jìn) 3- 工進(jìn)工進(jìn) 4- 制動(dòng)制動(dòng) 5- 摩擦力摩擦力 6- 切削力切削力 7- 密封及背壓阻力密封及背壓阻力 8- 慣性力慣性力 第9

4、章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算82）運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析）運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析 其在各階段的速度用9-2b所示的速度-位移（v-l）曲線表示，稱為速度圖。 液壓缸驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受到的外負(fù)載為:afLFFFF(9-1)（1）工作負(fù)載LF第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算9（2）摩擦阻力負(fù)載fFNfFfF （9-29-2） （3）慣性負(fù)載aFaGvFmagt (9-3) 除以上的負(fù)載力外，液壓缸的受力還有粘性阻力、密封阻力和背壓阻力等。液壓馬達(dá)的負(fù)載力矩的計(jì)算方法與液壓缸相似。第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算102. 確定主要參數(shù)確定主要參數(shù) 執(zhí)行元件的工作壓力，可以根據(jù)負(fù)載圖中的最大負(fù)載來選擇 （見表9-1），也

5、可以根據(jù)主機(jī)類型來選擇（見表9-2）；而最大流量則由執(zhí)行元件速度圖中的最大速度計(jì)算出來。一般的做法是，先選定工作壓力p，再按最大負(fù)載和預(yù)估的機(jī)械效率求出A或 ，并進(jìn)行驗(yàn)算、修正和圓整最后再算出最大流量。minminminmin (2/60)vn或 在本步驟的驗(yàn)算中，必須使執(zhí)行元件的最低工作速度符合下述要求：minminvAqminminMVq液壓缸 液壓馬達(dá) MV第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算11表9-1 按負(fù)載選擇執(zhí)行元件工作壓力負(fù)載F（N）50000 工作壓力p（MPa）0.81 1.52 2.53 3445 57 表表9-2 9-2 按主機(jī)類型選擇執(zhí)行元件工作壓力按主機(jī)類型選擇執(zhí)行元件工作壓

6、力主機(jī)類型 機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械、小型工程機(jī)械、工程機(jī)械輔助機(jī)構(gòu)液壓機(jī)、大型挖掘機(jī)、重型機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械 磨床組合機(jī)床 龍門刨床 拉床 工作壓力 p（MPa） 235 8810 1016 2032 這些執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)最后還必須圓整成標(biāo)準(zhǔn)值（見國標(biāo)GB2347-80和GB/T2348-93）。 第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算123. 繪制液壓執(zhí)行元件工況圖繪制液壓執(zhí)行元件工況圖 在執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)參數(shù)確定之后，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，算出工作循環(huán)各階段中的實(shí)際工作壓力、流量和功率。這時(shí)就可繪制出工況圖 ，如圖9-3所示。圖9-3 執(zhí)行元件的工況圖 1-啟動(dòng)加速啟動(dòng)加速2- 快進(jìn)快進(jìn)3- 工進(jìn)工進(jìn)4- 制動(dòng)制動(dòng)

7、第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算139.1.3 擬定液壓系統(tǒng)圖擬定液壓系統(tǒng)圖1.液壓系統(tǒng)類型的分析與選擇 2.液壓回路的分析與選擇 3.液壓系統(tǒng)圖的擬定 第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算149.1.4 液壓元件計(jì)算與選擇液壓元件計(jì)算與選擇1.1.液壓泵的選擇液壓泵的選擇 根據(jù)液壓泵最大工作壓力和最大供油流量，從產(chǎn)品樣本中選取合適的型號(hào)和規(guī)格。為了工作安全可靠，通常泵的額定壓力應(yīng)選得比上述最大工作壓力高20%60%，額定流量則只須選得能滿足上需要即可。其驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率一般可以直接從產(chǎn)品樣本上查到。 2.2.閥類元件的選擇閥類元件的選擇第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算15表9-3 進(jìn)油路壓力損失經(jīng)驗(yàn)值系統(tǒng)結(jié)構(gòu)情況總

8、壓力損失 (MPa）一般節(jié)流調(diào)速及管路簡單的系統(tǒng)0.20.5進(jìn)油路有調(diào)速閥及管路復(fù)雜的系統(tǒng)0.51.5p3. 液壓閥配置形式的選擇液壓閥配置形式的選擇閥類元件在液壓站上的配置形式主要有三種： （1）疊加閥式 （2）油路板式 （3）集成塊式 第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算169.1.5 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算1. 液壓系統(tǒng)壓力損失的驗(yàn)算液壓系統(tǒng)壓力損失的驗(yàn)算 壓力損失包括管道內(nèi)的沿程損失和局部損失以及閥類元件的局部損失三項(xiàng)。管道內(nèi)的壓力損失可通過公式計(jì)算，閥類的壓力損失可從產(chǎn)品樣本中查。 當(dāng)通過閥類元件的實(shí)際流量q不是其公稱流量 時(shí)，nq2)(nnqqpp（9-4）第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)

9、計(jì)計(jì)算172. 液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升驗(yàn)算液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升驗(yàn)算 利用熱平衡原理，例如，當(dāng)油箱三個(gè)邊的尺寸比例在1:1:1到1:2:3之間、油面高度是油箱高度的80%且油箱通風(fēng)情況良好時(shí)，有 ：2o3210 ( C)QTV（9-5） 當(dāng)驗(yàn)算出來的油液溫升值超過允許數(shù)值時(shí)，系統(tǒng)中必須考慮設(shè)置適當(dāng)?shù)睦鋮s器。 油箱中油液的允許的溫升隨主機(jī)而異。第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算189.1.6 繪制工作圖、編制技術(shù)文件繪制工作圖、編制技術(shù)文件 工作圖一般包括液壓系統(tǒng)圖、液壓系統(tǒng)裝配圖，液壓缸等非標(biāo)準(zhǔn)元件裝配圖及零件圖。液壓系統(tǒng)圖應(yīng)附有液壓元件明細(xì)表。液壓系統(tǒng)裝配圖是液壓系統(tǒng)的安裝施工圖。編制技術(shù)文件一般包括設(shè)計(jì)計(jì)算說

10、明書、液壓系統(tǒng)使用及維修技術(shù)說明書，零部件目錄表、標(biāo)準(zhǔn)件、通用件及外購件匯總表等。第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算199.2.1工況分析工況分析9.2.2確定執(zhí)行元件主要參數(shù)確定執(zhí)行元件主要參數(shù)9.2.3液壓系統(tǒng)圖的擬定液壓系統(tǒng)圖的擬定9.2.4液壓元件的選擇液壓元件的選擇9.2.5液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算20 本節(jié)以一臺(tái)臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例來說明組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。已知機(jī)床各參數(shù)如下： 軸向切削力 移動(dòng)部件總重力 G（N）快進(jìn)行程長 工進(jìn)行程長 快進(jìn)、快退速度 工進(jìn)速度 加速、減速時(shí)間 靜摩擦系數(shù) 動(dòng)摩擦系數(shù) 液壓缸的機(jī)械效率 30

11、00095001005050.050.20.20.10.9mdfsf( )t s2(/min)vm13(/min)vvm、2()l mmLtFF N、（ ）1l mm()設(shè)計(jì)要求滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)“快進(jìn)工進(jìn)死擋鐵停留快退原位停止”的工作循環(huán)。第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算219.2.1工況分析工況分析因?yàn)楣ぷ鞑考桥P式裝置 ，則慣性力 ，導(dǎo)軌的靜摩擦力和動(dòng)摩擦力 轉(zhuǎn)化到水平方向分別為：NNtvgGtvmFa404602 . 08 . 959500NNFfFNsfs190095002 . 0NNFfFNdfd95095001 . 0第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算22表9-4 液壓缸在各工作階段的負(fù)載值工況 負(fù)載組

12、成 負(fù)載值 F（N） 推力起動(dòng) 19002111加速 13541504快進(jìn) 9501056工進(jìn) 3095034389快退 9501056fsFF mfdFFFfdFF fdtFFFfdFF)(NFm 這里暫不考慮回油腔的背壓力。因此液壓缸在各個(gè)工作階段的負(fù)載如表9-4所示。負(fù)載圖、速度圖分別見圖9-4a、9-4b。第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算23 a) 負(fù)載圖負(fù)載圖 b) 速度圖速度圖 圖圖9-4 組合機(jī)床液壓缸負(fù)載圖和速度圖組合機(jī)床液壓缸負(fù)載圖和速度圖 第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算249.2.2確定執(zhí)行元件主要參數(shù)確定執(zhí)行元件主要參數(shù)211122112pApApApAFm1 1）系統(tǒng)壓力）系統(tǒng)壓

13、力3 3）液壓缸面積）液壓缸面積2 2）背壓）背壓由工進(jìn)時(shí)的推力計(jì)算液壓缸面積：第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算25故有：226211960096. 010)28 . 04(34389)2(cmmppFAm1411.06,0.7077.82ADcm dDcm將這些直徑按GB2348-80圓整成就近標(biāo)準(zhǔn)值得： 11,8Dcm dcm由此求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積為2222212()95.00,44.7544DDdAcmAcm 則液壓缸在各個(gè)工作階段中的壓力、流量和功率值，如表9-5所示，工況圖如圖9-5所示。第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算26表表9-5 液壓缸在不同階段的壓力、流量和功率值液壓缸在不同階

14、段的壓力、流量和功率值 第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算27圖圖9-5 液壓缸工況圖液壓缸工況圖 第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算289.2.3液壓系統(tǒng)圖的擬定液壓系統(tǒng)圖的擬定1. 液壓回路的選擇液壓回路的選擇2. 擬定液壓系統(tǒng)圖擬定液壓系統(tǒng)圖3. 液壓閥配置形式的選擇液壓閥配置形式的選擇 第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算29圖圖9-6 液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖 第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算30圖圖9-7 疊加閥式液壓系統(tǒng)原理疊加閥式液壓系統(tǒng)原理圖圖 第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算319.2.4 液壓元件的選擇液壓元件的選擇1. 液壓泵液壓泵1）壓力）壓力2）流量）流量 兩個(gè)液壓泵應(yīng)向液壓缸提供的最大流量為25.

15、13 L/min,若回路中的泄漏按液壓缸輸入流量的10%估計(jì)，則兩個(gè)泵的總流量為:min/64.27min/13.251 . 1LLqp第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算32 根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查閱產(chǎn)品目錄，最后確定選取最后確定選取PV2R12-6/26型雙聯(lián)葉片泵型雙聯(lián)葉片泵，其小液壓泵和大液壓泵的排量分別為6mL/r和26mL/r 3）驅(qū)動(dòng)電機(jī)）驅(qū)動(dòng)電機(jī) 根據(jù)計(jì)算的來的數(shù)值查閱電機(jī)產(chǎn)品目錄，選取選取Y100L-6型電動(dòng)機(jī)。型電動(dòng)機(jī)。 第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算332. 閥類元件及輔助元件閥類元件及輔助元件各元件見表9-6與表9-7所示3. 油管油管 壓缸無桿腔與有桿腔相連的油管都按YB231

16、-70選用內(nèi)徑15mm、外徑18.2mm的15號(hào)冷拔無縫鋼管。第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算34序號(hào)元件名稱估計(jì)通過流量（L.min-1）型號(hào)及規(guī)格1過濾器30XU-J63X80 2雙聯(lián)葉片泵5.1+22PV2R-6/263壓力表開關(guān)-KF3-E3B4單向閥25AF3-Ea10B 5溢流閥5YF3-E10B 6三位五通電磁閥 6035DY-E10B 7單向閥 60AF3-Ea10B 8壓力繼電器-PF-B8L 9行程閥50AXQ-E10B 10調(diào)速閥0.511單向閥 6012單向閥 25AF3-Ea10B 13背壓閥 0.5YF3-E10B 14液控順序閥 25XF3-E10B 表表9-6 元件的

17、型號(hào)及規(guī)格元件的型號(hào)及規(guī)格 第9章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算35序號(hào)元件名稱估計(jì)通過流量（L.min-1）型號(hào)及規(guī)格1過濾器30XU-J63X80 2雙聯(lián)葉片泵5.1+22PV2R-6/263底板塊 27.1EDKA-10 4壓力表 Y-100T 5壓力表開關(guān) -4K-F10D3 6壓力繼電器 -PD-F10D3-A 7液控順序閥 25X-F10D3-P/T(P1) 8溢流閥 5Y1-F10D3-P/T 9電磁單向調(diào)速閥 -Q1AD-F6/10D3-B 10單向閥 25A-F10D3-T 11背壓閥 0.5PA-Fa6/10D3-B(A) 12單向閥 25A-F10D3-T 13單向閥 60A-F10D3-T 14三位五通電磁閥 6035DY-E10B 表表9-7 元件的型號(hào)及規(guī)格（疊加閥系列）元件的型號(hào)及規(guī)