《山东大学《气动与液压技术》课件第9章 液压系统设计计算》由会员分享，可在线阅读，更多相关《山东大学《气动与液压技术》课件第9章 液压系统设计计算（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、总目录总目录返回本章返回本章下一页上一页结束结束 液压系统设计是整机设计液压系统设计是整机设计的重要组成部分，是实现整个的重要组成部分，是实现整个系统液压控制部分的关键。设系统液压控制部分的关键。设计主要包括液压系统工况分析计主要包括液压系统工况分析和系统的确定、液压系统参数和系统的确定、液压系统参数的确定、液压系统图的拟定、的确定、液压系统图的拟定、液压元件的计算和选取等。液压元件的计算和选取等。教学要求教学要求本章目录本章目录重点难点重点难点总目录总目录返回本章返回本章下一页上一页结束结束教学要求教学要求 掌握液压系统设计步骤与计算方法掌握液压系统设计步骤与计算方法 ； 能够使用液压手册及
2、相应参数表选取参数；能够使用液压手册及相应参数表选取参数； 能够根据工况要求选取合适的液压元件；能够根据工况要求选取合适的液压元件； 能够根据系统工况要求设计出简单的液压系能够根据系统工况要求设计出简单的液压系统，并绘制出合理的液压回路图。统，并绘制出合理的液压回路图。总目录总目录返回本章返回本章下一页上一页结束结束重点难点重点难点 液压系统设计步骤与计算方法液压系统设计步骤与计算方法 ； 选取相应参数及合适的液压元件；选取相应参数及合适的液压元件； 设计简单的液压系统，绘制出合理设计简单的液压系统，绘制出合理的液压回路图。的液压回路图。总目录总目录返回本章返回本章下一页上一页结束结束本章目录
3、本章目录第一节第一节 液压系统设计步骤和方法液压系统设计步骤和方法第二节液压系统设计计算实例第二节液压系统设计计算实例总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束1. 1.系统原理图系统原理图2.2.元件明细表元件明细表3.3.系统计算书系统计算书 4. 4.非标准件结构设计非标准件结构设计 1 1 ）油缸参数设计）油缸参数设计 2 2）阀板设计）阀板设计 3 3）油箱及泵装置设计）油箱及泵装置设计设计任务设计任务第一节第一节 液压系统设计步骤和方法液压系统设计步骤和方法 总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束1 1、明确要求、明确要求工况分析工况分析2 2、选择
4、方案、选择方案确定参数确定参数3 3、拟定草图、拟定草图选择元件选择元件4 4、系统验算、系统验算元件参数调节元件参数调节5 5、结构设计、结构设计编写技术文件编写技术文件设计步骤设计步骤总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束1 1. .设计要求设计要求1 1）主机中对液压系统要求（动作）；）主机中对液压系统要求（动作）；2 2）主机运动对液压系统运动要求；）主机运动对液压系统运动要求；调速、平稳性、温升、效率、自动化程度；调速、平稳性、温升、效率、自动化程度；3 3）主机各运动间关联要求；）主机各运动间关联要求；互锁、同步、连锁、顺序等要求；互锁、同步、连锁、顺序等要求；4
5、 4）主机工作环境、温度、湿度、经济性和外）主机工作环境、温度、湿度、经济性和外观尺寸。观尺寸。明确要求明确要求 工况分析工况分析总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束2 2. .工况分析工况分析 执行元件负载分析与运动分析执行元件负载分析与运动分析 1 1）运动行程，工况要求；）运动行程，工况要求；2 2）负载分析：工作负载、惯性负载、摩擦负载和背）负载分析：工作负载、惯性负载、摩擦负载和背压负载等；压负载等；3 3）运动（速度）分析：运动速度（快）、工进速度、）运动（速度）分析：运动速度（快）、工进速度、速度差；速度差；4 4）分析方面：工况图。）分析方面：工况图。总目录
6、总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束1. 1.选择方案选择方案 根据系统对动作的要求及负载的性质根据系统对动作的要求及负载的性质（输出力或转矩），确定执行元件种类及（输出力或转矩），确定执行元件种类及工作形式，从而确定执行元件的工作状态，工作形式，从而确定执行元件的工作状态，为参数确定提供依据。为参数确定提供依据。选择方案选择方案 确定参数确定参数总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束 2. 2.确定参数确定参数系统参数主要是压力和流量，这是系统系统参数主要是压力和流量，这是系统计算、元件选择、系统验算的依据。而无计算、元件选择、系统验算的依据。而无论哪种参数均
7、以保证执行元件输出工况需论哪种参数均以保证执行元件输出工况需要为前提的，因此，参数确定主要是执行要为前提的，因此，参数确定主要是执行元件的参数确定。元件的参数确定。总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束1 1）系统的压力系统的压力p p缸缸可用初步选取的方法；可参考同类设备选可用初步选取的方法；可参考同类设备选取，也可根据系统最大负载选取。取，也可根据系统最大负载选取。2 2）缸的直径缸的直径由结构分析确定缸工作腔和缸的形式。按选由结构分析确定缸工作腔和缸的形式。按选取的压力可以确定缸直径：取的压力可以确定缸直径：例：无杆腔工作，以传力为主时例：无杆腔工作，以传力为主时以运动
8、为主时要考虑以运动为主时要考虑D D的选取情况的选取情况但但d d、D D确定后要圆整为整数。确定后要圆整为整数。总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束3 3）马达排量马达排量4 4）缸（马达）流量缸（马达）流量缸：缸：q qx xA A v vminmin q qx xAvAvmaxmax马达：马达：q qx xV V n nminmin q qx xVnVnmaxmax总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束1. 1.选择回路选择回路根据动作（速度或压力）要求及其他各根据动作（速度或压力）要求及其他各项要求，选择液压基本回路。项要求，选择液压基本回路。2.
9、2.拟定草图拟定草图将上述回路合并拟合后形成系统图，在将上述回路合并拟合后形成系统图，在拟合时注意：减少元件重复，防止干扰，拟合时注意：减少元件重复，防止干扰，分析性能，保证效率，发热少。分析性能，保证效率，发热少。拟定系统草图，选择基本回路拟定系统草图，选择基本回路总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束1. 1.液压泵选择液压泵选择泵类型按工况要求及经济性选择泵类型按工况要求及经济性选择动力源计算动力源计算 选择元件选择元件总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束 2. 2.阀选择阀选择按阀实际承载的压力和实际通过的流量来按阀实际承载的压力和实际通过的流量来
10、选择阀的规格；按阀的动作要求和性能要求选择阀的规格；按阀的动作要求和性能要求选择阀的种类。选择阀的种类。 3.3.油箱容量确定油箱容量确定按泵每分钟流量选择油箱容量：按泵每分钟流量选择油箱容量：一般一般V Vq q泵泵a aa a: :低压系统低压系统2424 中压系统中压系统5757 高压系统高压系统612612总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束4 4、油管及管接头：、油管及管接头：油管按内径和壁厚选择：油管按内径和壁厚选择：v v：吸油：吸油 0.51.5m/s0.51.5m/s 压油压油 1.5 5m/s1.5 5m/s 回油回油 1.52.5m/s1.52.5m/
11、s 管型按承压情况选择管型按承压情况选择 接头按管型选择接头按管型选择 总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束1 1、压力损失验算、压力损失验算验算后确定泵规格是否合适，然后确定各验算后确定泵规格是否合适，然后确定各压力阀调整压力。压力阀调整压力。系统验算：系统验算：总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束2 2、系统发热验算：、系统发热验算： 按系统散热计算发热是按系统散热计算发热是 H Hi i =P Pi i - -P PO O =P Pi i (1-(1-) ) 按油箱面积计算油箱散热是按油箱面积计算油箱散热是H H0 0 H H0 0=kAkA0 0
12、t t( (k k为散热系数）为散热系数） 验算：验算：H H0 0H Hi i合适合适 H H0 0H Hi i重新设计重新设计总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束例：例：设计一台卧式单面钻镗两用组合机床，其工作循环是设计一台卧式单面钻镗两用组合机床，其工作循环是“快进快进工进工进快退快退原位停止原位停止”；工作时最大轴；工作时最大轴向力为向力为3030kN，运动部件重为，运动部件重为19.619.6kN；快进、快退速度为；快进、快退速度为6m/min6m/min，工进速度为，工进速度为0.020.12m/min0.020.12m/min；最大行程；最大行程400mm40
13、0mm，其中工进行程，其中工进行程200mm200mm；起动换；起动换向向时间时间 t t=0.2s=0.2s；采用平；采用平导轨，其摩擦系数导轨，其摩擦系数f f=0.1=0.1。第二节第二节 液压系统设计计算实例液压系统设计计算实例 总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束1. 1.工况分析工况分析1 1）负载分析）负载分析 由工作负载由工作负载F Fww =30k=30kN，重力负载，重力负载F FG G=0=0，按启动换，按启动换向时间和运动部件重量（向时间和运动部件重量（F F t t=mm( (v v2 2v v1 1) )）计算得到惯）计算得到惯性负载性负载F F
14、a a=1000N=1000N，摩擦阻力，摩擦阻力F Ff f=1960=1960N。 取液压缸机械效率取液压缸机械效率mm =0.9 =0.9，则液压缸工作阶段的，则液压缸工作阶段的负载值负载值见表见表。2 2）速度分析）速度分析 由快进、快退速度为由快进、快退速度为6m/min6m/min，工进速度范围为，工进速度范围为20mm/min120mm/min20mm/min120mm/min，按上述分析可绘制出负载循，按上述分析可绘制出负载循环图和速度循环图（略）。环图和速度循环图（略）。总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束表：液压缸在各工作阶段的负载值表：液压缸在各工作阶
15、段的负载值 工作循环工作循环 计算公式计算公式 负载负载f f（NN） 起动加速起动加速 F F=(=(F Ff f+ +F Fa a)/ )/ mm 3289 3289 快快 进进 F F= = F Ff f/ / mm 2178 2178 工工 进进 F F=(=(F Ff f+ + F Fww)/ )/ mm 35511 35511 快快 退退 F F=F Ff f/ / mm 2178 2178 总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束2.2.确定参数确定参数1 1）初选液压缸的工作压力）初选液压缸的工作压力 由最大负载值查教材中表由最大负载值查教材中表9-39-3，取
16、液压缸工作压力为，取液压缸工作压力为4 4MPa。2 2）计算液压缸结构参数）计算液压缸结构参数 为使液压缸快进与快退速度相等，选用单出杆活塞缸差动连接的方为使液压缸快进与快退速度相等，选用单出杆活塞缸差动连接的方式实现快进，设液压缸两有效面积为式实现快进，设液压缸两有效面积为A A1 1和和A A2 2，且，且A A1 1=2=2 A A2 2，即，即d d=0.707=0.707D D。为防止钻通时发生前冲现象，液压缸回油腔背压。为防止钻通时发生前冲现象，液压缸回油腔背压p p2 2取取0.60.6MPa，而液压缸快退时背压取，而液压缸快退时背压取0.50.5MPa。 由工进工况下液压缸的平衡力平衡方程由工进工况下液压缸的平衡力平衡方程p p1 1 A A1 1= = p p2 2 A A2 2+ +F F，可得：，可得：总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束 A A1 1=F F/ /（p p1 10.5p0.5p2 2）=35511/=35511/（4 410106 60.50.50.60.610106 6）cmcm2 2 96cm 96cm2 2 液压缸内径
