液压系统设计计算精.ppt
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1、液压系统设计计算第1页,本讲稿共36页教学要求教学要求v掌握液压系统设计方法掌握液压系统设计方法v熟悉液压系统的设计步骤,液压装置熟悉液压系统的设计步骤,液压装置的结构设计的结构设计v熟悉液压传动系统的设计。熟悉液压传动系统的设计。第2页,本讲稿共36页重点难点重点难点熟悉液压传动系统的设计熟悉液压传动系统的设计第3页,本讲稿共36页本章目录本章目录第二节第二节 液压传动系统的设计液压传动系统的设计第一节第一节 概述概述第三节第三节 液压系统设计计算举例液压系统设计计算举例第4页,本讲稿共36页液压系统有液压传动系统和液压控制系统之分液压系统有液压传动系统和液压控制系统之分,一般所说一般所说液
2、压系统的设计则是泛指液压传动系统。从结构组成或液压系统的设计则是泛指液压传动系统。从结构组成或工作原理上看,这两类系统并无本质上的差别,仅仅一工作原理上看,这两类系统并无本质上的差别,仅仅一类以传递动力为主,追求传动特性的完善;另一类以实类以传递动力为主,追求传动特性的完善;另一类以实施控制为主,追求控制特性的完善而已。施控制为主,追求控制特性的完善而已。设计液压系统设计液压系统 的出发点,可以是充分发挥其组成元件的出发点,可以是充分发挥其组成元件的工作性能,也可以是着重追求其工作状态的可靠性。的工作性能,也可以是着重追求其工作状态的可靠性。前者着眼于安全,实际的设计工作则常常是这两种观前者着
3、眼于安全,实际的设计工作则常常是这两种观点不同程度的组合。点不同程度的组合。设计步骤不尽相同,但每步相互关联,彼此影响,常需穿插设计步骤不尽相同,但每步相互关联,彼此影响,常需穿插进行,交叉展开。进行,交叉展开。第一节第一节 概述概述第5页,本讲稿共36页1 1、这个步骤的具体内容是:、这个步骤的具体内容是:1 1)主机对液压系统要求(主机的用途、主要结构、总体布局;)主机对液压系统执行元)主机对液压系统要求(主机的用途、主要结构、总体布局;)主机对液压系统执行元件在位置布置和空间尺寸以及质量上的限制。件在位置布置和空间尺寸以及质量上的限制。2 2)主机的工艺流程或工作循环;液压执行元件的运动
4、方式(移动、转动或摆动)及其工)主机的工艺流程或工作循环;液压执行元件的运动方式(移动、转动或摆动)及其工作范围。作范围。3 3)液压执行元件的负载和运动速度的大小及其变化范围。)液压执行元件的负载和运动速度的大小及其变化范围。4 4)主机各液压执行元件的动作顺序或互锁要求,各动作的同步要求及同步精度。)主机各液压执行元件的动作顺序或互锁要求,各动作的同步要求及同步精度。5 5)对液压系统工作性能(如平稳性、转换精度等)、工作效率、调速、平稳性、温)对液压系统工作性能(如平稳性、转换精度等)、工作效率、调速、平稳性、温升、自动化程度等方面的要求。升、自动化程度等方面的要求。6 6)液压系统的工
5、作环境和工作条件,如周围介质、温度、湿度、尘埃,外界冲击等)液压系统的工作环境和工作条件,如周围介质、温度、湿度、尘埃,外界冲击等 7 7)其他方面的要求,如液压装置在外观、色彩、经济性等方面的规定或限制。)其他方面的要求,如液压装置在外观、色彩、经济性等方面的规定或限制。明确系统设计要求明确系统设计要求第二节第二节 液压传动系统的设计液压传动系统的设计第6页,本讲稿共36页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
6、及泵装置设计设计任务设计任务第7页,本讲稿共36页1 1、明确要求、明确要求工况分析工况分析2 2、选择方案、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:第8页,本讲稿共36页2 2、分析系统工况,确定主要参数、分析系统工况,确定主要参数(一)工况分析(一)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)运动行程工况要求工况要求2 2)负载分析:工作负载、惯性负载、摩擦负载和背压)负载分析:工作负载、惯性负载、摩擦负载和背
7、压负载等负载等3 3)运动(速度)分析:运动速度(快)、工进速度、速)运动(速度)分析:运动速度(快)、工进速度、速度差度差4 4)分析法面:工况图)分析法面:工况图第9页,本讲稿共36页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(输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工作形出力或转矩),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,为参数式,从而确定执行元件的工作状态,为参数确定提供依据。确定提供依据。选择方案选择方案 确定参数确定参数第10页,本讲稿共36页 2 2、确定参数:、确定参数:系统参数主要是压力和流量,这是系系统参数
8、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。而统计算、元件选择、系统验算的依据。而无论哪种参数均以保证执行元件输出工况无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,参数确定主要是执需要为前提的,因此,参数确定主要是执行元件的参数确定。行元件的参数确定。第11页,本讲稿共36页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
9、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。第12页,本讲稿共36页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 vA vminmin q qx xAvAvmaxmax马达:马达:q qx xV nV nminmin q qx xVnVnmaxmax第13页,本讲稿共36页1 1、选择回路:、选择回路:根据动作(速度或压力)要求及其他各项要根据动作(速度或压力)要求及其他各项要求,选择
10、液压基本回路。求,选择液压基本回路。2 2、拟定草图:、拟定草图:将上述回路合并拟合后形成系统图,在拟合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,分析性能,时注意:减少元件重复,防止干扰,分析性能,保证效率,发热少保证效率,发热少拟定系统草图,选择基本回路拟定系统草图,选择基本回路第14页,本讲稿共36页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 选择元件选择元件第15页,本讲稿共36页 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按阀实际承载的压力和实际通过的流量来选择阀的规格;按阀的
11、动作要求和性能要来选择阀的规格;按阀的动作要求和性能要求选择阀的种类。求选择阀的种类。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VqVq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第16页,本讲稿共36页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/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
12、头按管型选择 第17页,本讲稿共36页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,然后确定各压验算后确定泵规格是否合适,然后确定各压力阀调整压力。力阀调整压力。系统验算:系统验算:第18页,本讲稿共36页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=KA=KA0 0t t(k(k为散热系数)为散热系数)验算:验算:H H0 0HHi i合适合适 H H0 0HHi i重新设计重新设计第19页,本讲稿共3
13、6页例:设计一台卧式单面钻镗两用组合机床,其工作循环例:设计一台卧式单面钻镗两用组合机床,其工作循环是是“快进快进工进工进快退快退原位停止原位停止”;工作时;工作时最大轴向力为最大轴向力为30kN30kN,运动部件重为,运动部件重为19.6kN19.6kN;快进、快;快进、快退速度为退速度为6m/min6m/min,工进速度为,工进速度为0.020.12m/min0.020.12m/min;最;最大行程大行程400mm400mm,其中工进行程,其中工进行程200mm200mm;启动换向时间;启动换向时间t=0.2st=0.2s;采用平导轨,其摩擦系数;采用平导轨,其摩擦系数f=0.1f=0.1
14、。第三节第三节 液压系统设计计算实例液压系统设计计算实例 第20页,本讲稿共36页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=30kN=30kN,重力负载,重力负载F FG G=0=0,按启动换向时,按启动换向时间和运动部件重量(间和运动部件重量(FFt=m(vt=m(v2 2-v-v1 1))计算得到惯性负)计算得到惯性负载载F Fa a=1000N=1000N,摩擦阻力,摩擦阻力F Ff f=1960N=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负载,则液压缸工作阶段的负载值值见表见表。2 2)速度分析)速
15、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20120mm/min20120mm/min,按上述分析可绘制出负载循环图和速度,按上述分析可绘制出负载循环图和速度循环图(略)。循环图(略)。第21页,本讲稿共36页表:液压缸在各工作阶段的负载值表:液压缸在各工作阶段的负载值 工作循环工作循环 计算公式计算公式 负载负载f f(NN)启动加速启动加速 F=(FF=(Ff f+F+Fa a)/)/mm 3289 3289 快快 进进 F=FF=Ff f/mm 2178 2178 工工 进进 F=(FF=(Ff f+F+Fww)/)/mm 355
16、11 35511 快快 退退 F=FF=Ff f/mm 2178 2178 第22页,本讲稿共36页3 3、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 由最大负载值查表由最大负载值查表11-2/11-311-2/11-3,取液压缸工作压力为,取液压缸工作压力为4MPa4MPa。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动连接的方式实现快进,设液压缸两有效面积为A A1 1和和A A2 2,且,且A A1 1=2 A=2 A2
17、2,即,即d=0.707Dd=0.707D。为防止钻通时发生前冲现象,液。为防止钻通时发生前冲现象,液压缸回油腔背压压缸回油腔背压p p2 2取取0.6MPa0.6MPa,而液压缸快退时背压取,而液压缸快退时背压取0.5MPa0.5MPa。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,可得:得:第23页,本讲稿共36页 A A1 1=F/=F/(p p1 10.5p0.5p2 2)=35511/=35511/(4104106 60.50.6100.50.6106 6)9696(cmcm2 2)液压缸内径液
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