液压系统设计(计算).ppt

第8章 液压系统设计,一、液压系统设计步骤和内容,1. 液压系统的工况分析,确定该机器中哪些运动需要液压传动来完成 确定各运动的工作顺序和各执行元件的工作循环 确定液压系统的主要工作性能。例如：执行元件的运动速度、调速范围、最大行程以及对运动平稳性的要求等 确定各执行元件所承受的负载及其变化范围。,一、液压系统设计步骤和内容,2. 拟定液压系统原理图,采用何种形式的执行机构。 确定调速方案和速度换接方法。 如何完成执行机构的自动循环和顺序动作； 系统的调压、卸荷及执行元件的换向和安全互锁等要求； 压力测量点的合理选择。,一、液压系统设计步骤和内容,3. 液压系统的计算和选择液压元件,计算液压缸的主要尺寸以及所需的压力和流量 计算液压泵的工作压力、流量和传动功率 选择液压泵和电机的类型和规格 选择阀类元件和辅助元件的规格,一、液压系统设计步骤和内容,4. 对液压系统进行验算,计算压力损失、发热温升等,5. 编制正式工作图和编制技术文件,正式工作图包括：液压系统原理图，自行设计的全套设计图（指液压缸、油箱等非标准件），泵、阀及管路安装总图。 技术文件包括：基本件、标准件、通用件及外购件汇总表，液压元件安装和测试要求，设计说明书等。,液压油路板连接,集成块连接,叠加阀连接,一、液压系统设计步骤和内容,4. 对液压系统进行验算,计算压力损失、发热温升等,5. 编制正式工作图和编制技术文件,正式工作图包括：液压系统原理图，自行设计的全套设计图（指液压缸、油箱等非标准件），泵、阀及管路安装总图。 技术文件包括：基本件、标准件、通用件及外购件汇总表，液压元件安装和测试要求，设计说明书等。,二、液压系统设计实例,例题1：设计一台卧式单面多轴组合机床动力滑台液压系统。要求液压系统完成的工作循环是：快进-工进-快退-停止。 运动部件的重力：10000N，快进快退速度：4m/min，工进速度：0.05m/min，快进行程：100mm，工进行程：50mm，最大切削力：20000N，采用平面导轨，加速减速时间0.2S，动摩擦系数0.2，静摩擦系数0.1。,1. 工况分析,速度循环图：,二、液压系统设计实例,例题1：设计一台卧式单面多轴组合机床动力滑台液压系统。要求液压系统完成的工作循环是：快进-工进-快退-停止。 运动部件的重力：10000N，快进快退速度：4m/min，工进速度：0.05m/min，快进行程：100mm，工进行程：50mm，最大切削力：20000N，采用平面导轨，加速减速时间0.2S，动摩擦系数0.2，静摩擦系数0.1。,1. 工况分析,1. 工况分析,负载计算,F=Fw+Ff+Fa Fw-工作载荷，Ff-摩擦阻力， Fa-惯性力,Fw=20000N, Ff=0.2x10000=2000N 静摩擦 Ff=0.1x10000=1000N 动摩擦 Fa=G/gxv/t=10000/9.8x4/(0.2x60)=342N,二、液压系统设计实例,例题1：设计一台卧式单面多轴组合机床动力滑台液压系统。要求液压系统完成的工作循环是：快进-工进-快退-停止。 运动部件的重力：10000N，快进快退速度：4m/min，工进速度：0.05m/min，快进行程：100mm，工进行程：50mm，最大切削力：20000N，采用平面导轨，加速减速时间0.2S，动摩擦系数0.2，静摩擦系数0.1。,1. 工况分析,1. 工况分析,负载计算,二、液压系统设计实例,例题1：设计一台卧式单面多轴组合机床动力滑台液压系统。要求液压系统完成的工作循环是：快进-工进-快退-停止。 运动部件的重力：10000N，快进快退速度：4m/min，工进速度：0.05m/min，快进行程：100mm，工进行程：50mm，最大切削力：20000N，采用平面导轨，加速减速时间0.2S，动摩擦系数0.2，静摩擦系数0.1。,2 液压系统方案设计, 确定供油方式 执行元件的选择 调速方式的选择 速度换接方式的选择 换向回路的选择 组成液压系统原理图,二、液压系统设计实例,例题1：设计一台卧式单面多轴组合机床动力滑台液压系统。要求液压系统完成的工作循环是：快进-工进-快退-停止。 运动部件的重力：10000N，快进快退速度：4m/min，工进速度：0.05m/min，快进行程：100mm，工进行程：50mm，最大切削力：20000N，采用平面导轨，加速减速时间0.2S，动摩擦系数0.2，静摩擦系数0.1。,3. 液压系统的计算和液压元件的选择,液压缸主要尺寸的确定,工作压力p: 由负载大小和机器类型确定，查书表8-1。初选p=4MPa,计算液压缸内径D和活塞杆直径d: 按表8-2取背压0.8MPa, m=0.95， 按快进、快退速度相等，取d/D=0.7 A1p1=A2p2+F, 计算并圆整D=90mm, d=63mm,校核最小速度,二、液压系统设计实例,例题1：设计一台卧式单面多轴组合机床动力滑台液压系统。要求液压系统完成的工作循环是：快进-工进-快退-停止。 运动部件的重力：10000N，快进快退速度：4m/min，工进速度：0.05m/min，快进行程：100mm，工进行程：50mm，最大切削力：20000N，采用平面导轨，加速减速时间0.2S，动摩擦系数0.2，静摩擦系数0.1。,3. 液压系统的计算和液压元件的选择,液压缸在各工作阶段流量的确定,注意：1.差动快速运动：有杆腔压力增大0.5MPa； 2.快退回油腔无背压，但管路有损失，取背压为0.5MPa。,二、液压系统设计实例,例题1：设计一台卧式单面多轴组合机床动力滑台液压系统。要求液压系统完成的工作循环是：快进-工进-快退-停止。 运动部件的重力：10000N，快进快退速度：4m/min，工进速度：0.05m/min，快进行程：100mm，工进行程：50mm，最大切削力：20000N，采用平面导轨，加速减速时间0.2S，动摩擦系数0.2，静摩擦系数0.1。,3. 液压系统的计算和液压元件的选择,确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格,泵的工作压力： Pp=p1+p+0.5MPa=4.8MPa 小泵流量： q11.1x0.32+2.5=2.85L/min 大泵流量： q21.1x12.9-q1=11.35L/min,选择产品样本，选用YB-4/12型双联叶片泵。 额定压力6.3MPa，额定转速960r/min 小泵：qe=4L/min, 大泵qe=12L/min,二、液压系统设计实例,例题1：设计一台卧式单面多轴组合机床动力滑台液压系统。要求液压系统完成的工作循环是：快进-工进-快退-停止。 运动部件的重力：10000N，快进快退速度：4m/min，工进速度：0.05m/min，快进行程：100mm，工进行程：50mm，最大切削力：20000N，采用平面导轨，加速减速时间0.2S，动摩擦系数0.2，静摩擦系数0.1。,3. 液压系统的计算和液压元件的选择,电机的选择 分阶段计算电机所需的功率，取效率为0.5 经计算快退时的功率最大，查产品样本，选Y90L异步电动机。该电机功率为1.1KW，额定转速910r/min,液压元件选择 由流量和压力进行选择，查产品样本,二、液压系统设计实例,例题1：设计一台卧式单面多轴组合机床动力滑台液压系统。要求液压系统完成的工作循环是：快进-工进-快退-停止。 运动部件的重力：10000N，快进快退速度：4m/min，工进速度：0.05m/min，快进行程：100mm，工进行程：50mm，最大切削力：20000N，采用平面导轨，加速减速时间0.2S，动摩擦系数0.2，静摩擦系数0.1。,4 液压系统验算,压力损失验算 发热温升验算,二、液压系统设计实例,例题2：现设计一台铣削专用机床，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧-工作台快进-工作台工进-工作台快退-工件松开。 运动部件的重力：25000N，快进快退速度：5m/min，工进速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工进行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面导轨，夹紧缸行程：20mm，夹紧力：30000N，夹紧时间为1S。,1. 工况分析,速度循环图：,二、液压系统设计实例,例题2：现设计一台铣削专用机床，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧-工作台快进-工作台工进-工作台快退-工件松开。 运动部件的重力：25000N，快进快退速度：5m/min，工进速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工进行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面导轨，夹紧缸行程：20mm，夹紧力：30000N，夹紧时间为1S。,1. 工况分析,负载计算,F=Fw+Ff+Fa Fw-工作载荷，Ff-摩擦阻力， Fa-惯性力,Fw=18000N, Ff=0.2x25000=5000N 静摩擦 Ff=0.1x25000=2500N 动摩擦 Fa=G/gxv/t=25000/9.8x5/(0.05x60)=4230N,二、液压系统设计实例,1. 工况分析,负载计算,例题2：现设计一台铣削专用机床，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧-工作台快进-工作台工进-工作台快退-工件松开。 运动部件的重力：25000N，快进快退速度：5m/min，工进速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工进行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面导轨，夹紧缸行程：20mm，夹紧力：30000N，夹紧时间为1S。,二、液压系统设计实例,2. 拟定液压系统原理, 确定供油方式 调速方式的选择 速度换接方式的选择 夹紧回路的选择,例题2：现设计一台铣削专用机床，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧-工作台快进-工作台工进-工作台快退-工件松开。 运动部件的重力：25000N，快进快退速度：5m/min，工进速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工进行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面导轨，夹紧缸行程：20mm，夹紧力：30000N，夹紧时间为1S。,二、液压系统设计实例,3. 液压系统的计算和液压元件的选择,液压缸主要尺寸的确定,工作压力p: 由负载大小和机器类型确定，查书表8-1。初选p=3MPa,计算液压缸内径D和活塞杆直径d: 按表8-2取背压0.5MPa, m=0.95， 按快进、快退速度相等，取d/D=0.7 A1p1=A2p2+F, 计算并圆整D=100mm, d=70mm,同样，夹紧缸取P=2.5MPa, 背压为0，计算并圆整得： D=100mm,d=70mm,例题2：现设计一台铣削专用机床，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧-工作台快进-工作台工进-工作台快退-工件松开。 运动部件的重力：25000N，快进快退速度：5m/min，工进速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工进行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面导轨，夹紧缸行程：20mm，夹紧力：30000N，夹紧时间为1S。,二、液压系统设计实例,3. 液压系统的计算和液压元件的选择,液压缸在各工作阶段流量的确定,Q工进=/4D2xv工进=9.42L/min Q快进=19.2L/min Q快退=20L/min Q夹紧=9.42l/min,例题2：现设计一台铣削专用机床，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧-工作台快进-工作台工进-工作台快退-工件松开。 运动部件的重力：25000N，快进快退速度：5m/min，工进速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工进行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面导轨，夹紧缸行程：20mm，夹紧力：30000N，夹紧时间为1S。,二、液压系统设计实例,3. 液压系统的计算和液压元件的选择,确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格,泵的工作压力： Pp=p1+p=3+0.5=3.5MPa 为保证一定的压力储备，pe=1.25Pp=4.4MPa,泵的流量： qpK(q)max=1.3x20L/min=24L/min,选择液压泵的规格：查有关手册：选用ybx-16限压式变量叶片泵。 基本参数为：额定压力： 6.3MPa，电动机转速：1450r/min， 转排量:16ml/r，容积效率：0.85，总效率：0.7,例题2：现设计一台铣削专用机床，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧-工作台快进-工作台工进-工作台快退-工件松开。 运动部件的重力：25000N，快进快退速度：5m/min，工进速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工进行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面导轨，夹紧缸行程：20mm，夹紧力：30000N，夹紧时间为1S。,二、液压系统设计实例,3. 液压系统的计算和液压元件的选择,确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格,与液压泵匹配的电机的选择： 计算最大功率，作为选择电机的依据。 快进：P=0.45KW, 工进：P=0.79KW,查阅电机产品样本，选y90s-4型电动机，额定功率1.1KW, 额定转速1400r/min,例题2：现设计一台铣削专用机床，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧-工作台快进-工作台工进-工作台快退-工件松开。 运动部件的重力：25000N，快进快退速度：5m/min，工进速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工进行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面导轨，夹紧缸行程：20mm，夹紧力：30000N，夹紧时间为1S。,二、液压系统设计实例,3. 液压系统的计算和液压元件的选择,确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格,做出实际流量压力特性曲线。,例题2：现设计一台铣削专用机床，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧-工作台快进-工作台工进-工作台快退-工件松开。 运动部件的重力：25000N，快进快退速度：5m/min，工进速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工进行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面导轨，夹紧缸行程：20mm，夹紧力：30000N，夹紧时间为1S。,二、液压系统设计实例,现设计一台铣削专用机床，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧-工作台快进-工作台工进-工作台快退-工件松开。 运动部件的重力：25000N，快进快退速度：5m/min，工进速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工进行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面导轨，夹紧缸行程：20mm，夹紧力：30000N，夹紧时间为1S。,3. 液压系统的计算和液压元件的选择,液压阀的选择,二、液压系统设计实例,3. 液压系统的计算和液压元件的选择,确定管道尺寸 差动连接：q=40l/min,压油管允许流速v=4m/s 计算内径d=14.5mm 快退时q=20L/min,可计算内径d=10.3mm, 所以取d=12mm,液压油箱容积的确定 取5-7分钟泵的流量，取160L,例题2：现设计一台铣削专用机床，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧-工作台快进-工作台工进-工作台快退-工件松开。 运动部件的重力：25000N，快进快退速度：5m/min，工进速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工进行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面导轨，夹紧缸行程：20mm，夹紧力：30000N，夹紧时间为1S。,二、液压系统设计实例,4. 液压系统验算,压力油的选择：l-hl-32液压油 验算压力损失 系统温升的验算,例题2：现设计一台铣削专用机床，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧-工作台快进-工作台工进-工作台快退-工件松开。 运动部件的重力：25000N，快进快退速度：5m/min，工进速度：100120mm/min，最大行程：400mm，其中工进行程：180mm，最大切削力：18000N，采用平面导轨，夹紧缸行程：20mm，夹紧力：30000N，夹紧时间为1S。,液压课程设计任务书,液压与气压传动教材：习题8-2，8-3题。（选1题进行）,预期结果：1.设计说明书（包括计算、分析、选择液压元件列表、校核） 2.液压原理图（含电磁铁调度表）A3图纸。 3.设计一个液压缸，液压缸装配图A1图纸。,注意：1.校核压力损失时按管子长度2米计算； 2.液压阀的压力损失参考书上表8-7计算； 3.液压缸的尺寸圆整，只要圆整为5或10mm的整数。 4.液压元件查产品可找相关网站，液压元件厂。油管的尺寸没办法查可以参考教材选用相关尺寸。 5.范超毅邮箱 1011班 周德魁邮箱 1012班 朱文艺邮箱 1013班 李列邮箱 1014班 吴宏观邮箱 1021班,