液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)-設(shè)計(jì)一臺(tái)專(zhuān)用銑床液壓系統(tǒng)

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液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)專(zhuān) 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí)： 13 機(jī) 二 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 常州工學(xué)院機(jī)械與車(chē)輛工程學(xué)院2016 年 1 月 8 日前言液壓傳動(dòng)是用液體作為來(lái)傳遞能量的，液壓傳動(dòng)有以下優(yōu)點(diǎn)：易于獲得較大的力或力矩，功率重量比大，易于實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，易于實(shí)現(xiàn)較大范圍的無(wú)級(jí)變速，傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，可實(shí)現(xiàn)快速而且無(wú)沖擊，與機(jī)械傳動(dòng)相比易于布局和操縱，易于防止過(guò)載事故，自動(dòng)潤(rùn)滑、元件壽命較長(zhǎng)，易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。 液壓傳動(dòng)的基本目的就是用液壓介質(zhì)來(lái)傳遞能量，而液壓介質(zhì)的能量是由其所具有的壓力及力流量來(lái)表現(xiàn)的。而所有的基本回路的作用就是控制液壓介質(zhì)的壓力和流量，因此液壓基本回路的作用就是三個(gè)方面：控制壓力、控制流量的大小、控制流動(dòng)的方向。所以基本回路可以按照這三方面的作用而分成三大類(lèi)：壓力控制回路、流量控制回路、方向控制回路。液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)，電氣傳動(dòng)為當(dāng)代三大傳動(dòng)形式，是現(xiàn)代發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新技術(shù)。 《液壓與氣壓傳動(dòng)》課是工科機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的重點(diǎn)課程之一。既有理論知識(shí)學(xué)習(xí)，又有實(shí)際技能訓(xùn)練。為此，在教學(xué)中安排一至二周的課程設(shè)計(jì)。該課程設(shè)計(jì)的目的是：1、 綜合運(yùn)用液壓傳動(dòng)及其它先修課程的理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，進(jìn)行液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)踐，從而使這些知識(shí)得到進(jìn)一步的鞏固，加深和發(fā)展。2、 熟悉和掌握擬定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖，液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，液壓元件選擇以及液壓系統(tǒng)的計(jì)算的方法。3、 通過(guò)課程設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖的基本技能，熟悉設(shè)計(jì)資料和技術(shù)手冊(cè)，培養(yǎng)獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為今后畢業(yè)設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)工作打下必要的基礎(chǔ)。221目 錄一 任務(wù)書(shū) .5二 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 .6 1 液壓系統(tǒng)的工況分析 .6 2 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 .8 3 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件 143.1 液壓缸主要參數(shù)的計(jì)算 14 3.2 液壓泵的流量、壓力的計(jì)算和選擇泵的規(guī)17 3.3 液壓閥的選擇 19 3.4 確定管道尺寸 20 3.5 液壓油箱容積的確定 21 4 液壓系統(tǒng)驗(yàn)算及技術(shù)文件的編制 22 3214.1 壓力損失驗(yàn)算和壓力閥的調(diào)整壓力 22 4.2 系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算 25 5 繪制工作圖，編制技術(shù)文件 27三 設(shè)計(jì)體會(huì) .28 四 參考文獻(xiàn) 30421任 務(wù) 書(shū)設(shè)計(jì)課題：設(shè)計(jì)一臺(tái)專(zhuān)用銑床液壓系統(tǒng)。要求實(shí)現(xiàn)“夾緊————快進(jìn)————工進(jìn)————快退————原位停止————松開(kāi)”的自動(dòng)工作循環(huán)。夾緊力為 3500N，工作缸的最大有效行程為 400mm 、工作行程為 200mm、工作臺(tái)自重 3000N，工件及液壓夾具最大重量為1000N，采用平導(dǎo)軌和 V 形導(dǎo)軌，水平切削力 11000N，垂直切削力2000N，快速 4m/min，進(jìn)給速度為 40~1000mm/min。備注：夾緊行程20mm，時(shí)間為 1s，進(jìn)回油管長(zhǎng)各為 1m。5211、工況分析首先根據(jù)已知條件，繪制運(yùn)動(dòng)部件的速度循環(huán)圖，如圖 1-1 所示。然后計(jì)算各階段的外負(fù)載并繪制負(fù)載圖。液壓缸所受外負(fù)載 F 包括三種類(lèi)型，即： afwF??式中， —工作負(fù)載，對(duì)于金屬切削機(jī)床來(lái)說(shuō)，即為活塞運(yùn)動(dòng)wF方 向的切削力，在本例中 為 11000Nw—運(yùn)動(dòng)部件速度變化時(shí)的慣性負(fù)載a—導(dǎo)軌摩擦阻力負(fù)載，啟動(dòng)時(shí)為靜摩擦阻力，啟動(dòng)后為動(dòng)fF摩擦阻力，對(duì)于平導(dǎo)軌 可由下式求得：fF)(RnfG??—運(yùn)動(dòng)部件重力， =3000+1000=4000N；—垂直于導(dǎo)軌的工作負(fù)載， =1000N;RnFRnF—導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，在這里取靜摩擦系數(shù)為 0.2，動(dòng)摩擦f系數(shù)為 0.1.則求得： =0.2×5000=1000N fsF=0.1×5000=500Nfa上式中 為靜摩擦阻力， 為動(dòng)摩擦阻力。fs faaGVFmgt???式中 g—重力加速度；621△t—啟動(dòng)加速或減速制動(dòng)的時(shí)間。機(jī)床中進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)一般取△t=0.01～0.5 秒；△V—△t 時(shí)間內(nèi)的速度變化量；題中 = aF5460.8.940??根據(jù)上述各式計(jì)算出各工作階段的負(fù)載，列出各工作階段所受的外負(fù)載（見(jiàn)圖 1-1）,并畫(huà)出（如圖 1-2）所示的負(fù)載循環(huán)圖。圖 1-1 速度循環(huán)圖 721圖 1-2 負(fù)載循環(huán)圖表 1-1 工作循環(huán)各階段的外負(fù)載工作循環(huán) 計(jì)算公式 外負(fù)載 F/（N）啟動(dòng)、加速 afsF??1544快進(jìn) f 500工進(jìn) wfa11500快退 fF?5002 擬定液壓系統(tǒng)原理圖確定液壓系統(tǒng)方案、擬定液壓系統(tǒng)圖，是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)關(guān)鍵性的一步。系統(tǒng)方案，首先應(yīng)滿(mǎn)足工況提出的工作要求（運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力）和性能要求。其次，擬定系統(tǒng)圖時(shí)，還應(yīng)力求效率高、發(fā)熱少、簡(jiǎn)單、可靠、壽合長(zhǎng)、造價(jià)低。2.1 確定系統(tǒng)方案8211．確定系統(tǒng)方案通過(guò)分析負(fù)載循環(huán)圖，可初步確定最大負(fù)載點(diǎn)，并根據(jù)工況特點(diǎn)和性能要求，用類(lèi)比法選用執(zhí)行元件工作壓力。有時(shí)主機(jī)的工況難以類(lèi)比時(shí)，可按負(fù)載的大小選取。在選用液壓泵時(shí)，應(yīng)注意所選用液壓泵的類(lèi)型和額定壓力。由于管路有壓力損失，因此液壓泵的工作壓力應(yīng)比執(zhí)行元件的工作壓力高。液壓泵的額定壓力應(yīng)比其工作壓力高25～60%，使泵具有壓力儲(chǔ)備。壓力低的系統(tǒng)，儲(chǔ)備量宜取大些，反之則取小些。初選的執(zhí)行元件工作壓力作為計(jì)算執(zhí)行元件尺寸時(shí)的參考?jí)毫?。然后，在?yàn)算系統(tǒng)壓力時(shí)，確定液壓泵的實(shí)際工作壓力。（1）確定供油方式考慮到該機(jī)床在工作進(jìn)給時(shí)負(fù)載較大，速度較低。而在快進(jìn)，快退時(shí)負(fù)載較小，速度較高。從節(jié)省能量，減小發(fā)熱考慮，泵源系統(tǒng)宜選用雙泵供油或變量供油?，F(xiàn)采用帶壓力反饋的限壓式變量葉片泵。（2）調(diào)速方法的選擇在中小型專(zhuān)用機(jī)床的液壓系統(tǒng)中，進(jìn)給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調(diào)速閥。根據(jù)銑削類(lèi)專(zhuān)用機(jī)床工作時(shí)對(duì)低速性能和速度負(fù)載特性都有一定要求的特點(diǎn)，決定采用限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速。這種調(diào)速回路具有效率高，發(fā)熱小和速度剛性好的特點(diǎn)，并且調(diào)速回路裝在回油路上，具有承受負(fù)切削力的能力。（3）速度換接方式的選擇本系統(tǒng)采用電磁閥的快慢速換接回路，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)行程比較方便，閥的安裝也較容易，但速度換接的平穩(wěn)性較差。若要提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性，則可改用行程閥切換的速度換速回路。(4)夾緊回路的選擇921用二位四通電磁閥來(lái)控制夾緊，松開(kāi)換向動(dòng)作時(shí)，為了避免工作時(shí)突然失電而松開(kāi)，應(yīng)采用失電夾緊方式，考慮到夾緊時(shí)間可調(diào)節(jié)和當(dāng)進(jìn)油路壓力瞬時(shí)下降時(shí)仍能保持夾緊力，所以接入節(jié)流閥調(diào)速和單向閥保壓。在該回路中還裝有減壓閥，用來(lái)調(diào)節(jié)夾緊力的大小和保持夾緊力的穩(wěn)定。（5）確定液流流向控制方式根據(jù)系統(tǒng)中工作循環(huán)、動(dòng)作變換性能和自動(dòng)化程度的要求，按書(shū)本方向控制回路一節(jié)中選擇結(jié)構(gòu)形式、換向位數(shù)、通路數(shù)、中間滑閥機(jī)能和操作方式。（6）確定順序動(dòng)作控制的方式對(duì)操作不頻繁，動(dòng)作順序隨機(jī)的，如工程、建筑、起重運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)，常采用手動(dòng)多路換向閥控制。如果操縱力較大，可用手動(dòng)伺服控制。行程和速度經(jīng)常變化時(shí)，采用伺服系統(tǒng)。對(duì)一般功率不大，換向平穩(wěn)性要求較低，動(dòng)作順序較嚴(yán)格而變化不多的工況下，常采用以下三種控制方式：A 行程控制?？窟\(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)到預(yù)定位置（行程）時(shí)，發(fā)出控制信號(hào)，使液壓元件動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件速度方向的變化。B 壓力控制。利用油路本身壓力的變化控制閥門(mén)啟閉，實(shí)現(xiàn)各工作部件依次順序動(dòng)作。如利用壓力變化的順序?qū)崿F(xiàn)多缸順序動(dòng)作、快進(jìn)給工進(jìn)、低壓轉(zhuǎn)增壓，或到達(dá)一定力后實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)卸荷、互鎖、安全防護(hù)等動(dòng)作。為了防止壓力波引起壓力控制元件誤動(dòng)作，調(diào)整壓力應(yīng)比所需動(dòng)作的壓力高 0.5～0.7 MPa。1021C 時(shí)間控制。在動(dòng)作轉(zhuǎn)換中需要間隔一定時(shí)間時(shí)，常采用電氣時(shí)間繼電器或延時(shí)閥的轉(zhuǎn)換，控制時(shí)間的間隔。如液壓機(jī)、壓鑄機(jī)、塑料注射機(jī)中保壓或冷卻一定時(shí)間后，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的轉(zhuǎn)換。有時(shí)，為了主機(jī)的某一動(dòng)作更為可靠（如機(jī)床，為了定位和夾緊可靠，要求定位行程開(kāi)關(guān)發(fā)信，而且?jiàn)A緊后壓力繼電器也發(fā)信，才允許轉(zhuǎn)換動(dòng)作） ，可采用行程和壓力聯(lián)合控制的方式。此外，還可采用其它物理量的變化實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的轉(zhuǎn)換。如壓鑄機(jī)中、加熱到規(guī)定溫度后，通過(guò)溫度傳感器發(fā)信，轉(zhuǎn)換下一個(gè)順序動(dòng)作。有的通過(guò)電磁感應(yīng)、光電感應(yīng)等發(fā)信，轉(zhuǎn)換下一個(gè)順序動(dòng)作。2.2 擬定液壓系統(tǒng)原理圖確定液壓系統(tǒng)方案后，可選擇和設(shè)計(jì)液壓基本回路，并配置輔助性回路或元件（如濾油器及其回路、壓力表及其測(cè)壓點(diǎn)布置、控制油路或潤(rùn)滑油路等） ，即可組成液壓系統(tǒng)圖。在擬定液壓系統(tǒng)圖時(shí)，應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)：(1) 避免回路之間相互干擾同一泵源驅(qū)動(dòng)多個(gè)執(zhí)行元件要求同時(shí)動(dòng)作時(shí)，由于負(fù)載不同會(huì)使執(zhí)行元件先后動(dòng)作，或者保壓油路上，由于其它執(zhí)行元件的負(fù)載變化，使油路壓力下降。上述引起速度或壓力干擾的現(xiàn)象必須加以解決。對(duì)速度的同步精度要求不高的場(chǎng)合，可在各進(jìn)油路上串接節(jié)流閥；速度同步稍有要求時(shí)用調(diào)速閥。對(duì)同步精度有較高要求時(shí)，用流量比例閥或分流-集流閥。1121出現(xiàn)壓力干擾，可采用蓄能器與單向閥，使與其它動(dòng)作的油路隔開(kāi)。如果時(shí)間短，可選用泄漏量較小的換向閥，并用單向閥隔斷。對(duì)于某一執(zhí)行元件必須保持一定壓力，然后允許其它執(zhí)行元件動(dòng)作的回路，可采用順序閥，使工作臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)落下。對(duì)于兩個(gè)以上需快進(jìn)與工進(jìn)的執(zhí)行元件，為了防止快進(jìn)對(duì)工進(jìn)的干擾，可采用在高壓小流量泵與各換向閥之間都串接一個(gè)調(diào)速閥，在低壓大流量泵與各換向閥之間都串接一個(gè)單向閥，因此當(dāng)一個(gè)或幾個(gè)執(zhí)行元件快進(jìn)時(shí)，其余執(zhí)行元件可繼續(xù)工進(jìn)。也可采用快進(jìn)與工進(jìn)由低壓大流量泵與高壓小流量泵分別供油。(2) 防止液壓沖擊液壓系統(tǒng)中由于工作部件運(yùn)動(dòng)速度變換、工作負(fù)載突變，常會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊，影響系統(tǒng)的正常工作，故必須采取預(yù)防措施，其辦法見(jiàn)表 1-3。表 1-31221(3) 力求控制油路可靠除高壓大流量系統(tǒng)采用單獨(dú)低壓油泵供控制油路外，一般在主油路上直接引出控制油路。此時(shí)，引出的控制油應(yīng)滿(mǎn)足液動(dòng)閥的最低控制壓力。當(dāng)油泵卸荷時(shí)，為保證液動(dòng)閥能換向，在回油路上安裝背壓閥，或在進(jìn)油路上安裝順序閥。但應(yīng)注意，高壓系統(tǒng)中，采用高壓順序閥，當(dāng)高壓下開(kāi)啟時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，由于彈簧疲勞、滑閥“卡緊”而不能復(fù)位，易產(chǎn)生誤動(dòng)作。同樣，電液換向閥由于控制壓力較高，在停留時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，也存在不能復(fù)位的問(wèn)題。因此采用面序閥維持開(kāi)啟壓力，引出的控制油，經(jīng)減壓閥和安全閥限壓后，獲得較穩(wěn)定的低壓控制油源。但在高壓下工作的可靠性比單獨(dú)低壓泵供油要差些。1321(4) 力求系統(tǒng)簡(jiǎn)單在組合基本回路時(shí)，力求元件少。如當(dāng)二個(gè)油缸不同時(shí)工作而工作速度相同時(shí)，可采用公用閥的回路，即在回油路上并聯(lián)節(jié)流閥下二位二通閥。應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)元件，品種規(guī)格要少。只在不得已時(shí)，才自行設(shè)計(jì)元件。在連接油管時(shí)，盡量要短，接頭數(shù)量要少。經(jīng)修改、整理后的液壓系統(tǒng)圖如圖 1-4 所示：3、液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件1421（1）液壓缸主要尺寸的確定?工作壓力 p 的確定通過(guò)負(fù)載循環(huán)圖，初步確定了執(zhí)行元件的最大外負(fù)載和系統(tǒng)的工作壓力后，根據(jù)選擇的執(zhí)行元件的類(lèi)型、密封件的型式和回路的組合情況，計(jì)算執(zhí)行元件的主要尺寸。參考主機(jī)液壓執(zhí)行器常用的設(shè)計(jì)壓力表（表 2-1、表 2-2）可知，專(zhuān)用銑床液壓系統(tǒng)在最大負(fù)載約為11500N 時(shí)宜選液壓缸的設(shè)計(jì)壓力 P=3Mpa。表 2-1 按主機(jī)類(lèi)型選擇執(zhí)行元件工作壓力表 2-2 按負(fù)載選擇執(zhí)行元件工作壓力負(fù)載 F/KN 50工作壓力 p/MPa 5～7機(jī)床液壓機(jī)、重型械、起重運(yùn)輸機(jī)械主機(jī)類(lèi)型磨床 組合機(jī)床龍門(mén)刨床拉床農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械工程機(jī)械輔助機(jī)構(gòu)工作壓力 p/MPa 0.8～2.5 3～5 2～8 8～10 10～16 20～321521表 2-3 執(zhí)行元件背壓的估計(jì)值系 統(tǒng) 類(lèi) 型 背 壓(Mpa)2P簡(jiǎn)單的系統(tǒng)和一般輕載的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.2～0.5回油路帶調(diào)速閥的調(diào)速系統(tǒng)0.5～0.8回油路帶背壓閥0.5～1.5中、低壓系統(tǒng)0～8Mpa采用帶補(bǔ)液壓泵的閉式回路0.8～1.5中、高壓系統(tǒng)8～16Mpa同上 比中低壓系統(tǒng)高 50%～100%高壓系統(tǒng)16～32Mpa如鍛壓機(jī)械等 初算時(shí)背壓可忽略不計(jì)表 2-4 液壓缸內(nèi)徑 D 與活塞桿直徑 d 的關(guān)系按機(jī)床的類(lèi)型選取 d/D 按液壓缸工作壓力選取 d/D機(jī)床類(lèi)別d/D工作壓力p/(Mpa)d/D磨床、珩床及研磨機(jī)床0.2～0.3 2?0.2～0.31621插床、拉床、刨床0.5 2～5 0.5～0.58鉆、鏜、車(chē)、銑床0.7 5～7 0.62～0.70- - 7 0.7?計(jì)算液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d fcFpFp ????2212 )(44?? 122212 )()( pdDpDfc?式中 ——液壓缸工作壓力，初算時(shí)可取系統(tǒng)工作壓力 ；1P pP——液壓缸回油腔背壓力，初算時(shí)無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算，可2先根據(jù)表 2-3 估計(jì)；——活塞桿直徑與液壓缸內(nèi)徑比，可按表 2-4 選??；Dd——工作循環(huán)中最大的外負(fù)載；F——液壓缸密封處摩擦力，它的精確值不以求得，常cf用液壓缸的機(jī)械效率 進(jìn)行估算。cm?cmfcFF??由負(fù)載圖知最大負(fù)載 F 為 11500N，按表 2-3 可取 為 0.5MPa，2P并取液壓缸機(jī)械效率 =0.95，考慮到快進(jìn)、快退速度相等，取cm?d/D 為 0.7。將上述數(shù)據(jù)代入式（2-3）可得1721D= =0.075m=7.5cm????0.49-1/695.0134.4??根據(jù)表 2-5，將液壓缸內(nèi)徑圓整為 D=80mm；活塞桿直徑 d，按d/D=0.7 及表 2-6 活塞桿直徑系列取 d=56mm表 2-5 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列（GB2348-80） 8 10 12 16 20 25 3240 50 63 80 (90) 100 (110)125 (140) 160 (180) 200 (220) 250320 400 500 630表 2-6 活塞桿直徑系列（GB2348-80）4 5 6 8 10 12 14 16 1820 22 25 28 32 36 40 45 5056 63 70 80 90 100 110 125 140160 180 200 220 250 280 320 360 400按工作要求夾緊力由兩個(gè)夾緊缸提供，考慮到夾緊力的穩(wěn)定，夾緊缸的工作壓力應(yīng)低于進(jìn)給液壓缸的工作壓力，現(xiàn)取夾緊缸的工作壓力為 2.5Mpa，回油脊壓力為零，ηcm=0.95，則按式（2-3）可得1821D= =0.0306m95.0124.37?按表 2-5，2-6 液壓缸和活塞缸的尺系列，取夾緊液壓缸的 D 和d 分別為 32mm 和 22mm。按最低工進(jìn)速度驗(yàn)算液壓缸的最小穩(wěn)定速度，由式（2-4）可得cm5.1240mini??vqA式中 是由產(chǎn)品樣品查的 GE 系列調(diào)速閥 AQF3-E10B 的最小穩(wěn)minq定流量為 0.05L/min。本例中調(diào)速閥是安裝在回油路上，故液壓缸節(jié)流腔有效面積應(yīng)取液壓缸有桿腔的實(shí)際面積，即cm64.254).8(4)(22????????dDA可見(jiàn)上述不等式能滿(mǎn)足，液壓缸能達(dá)到所需低速。?計(jì)算在各工作階段液壓缸所需的流量：min/85.94056.4Vd422 Lq ??????快 進(jìn)快 進(jìn)i/.1)8.(D22?工 進(jìn)工 進(jìn) in/25.104)056(4Vd-4 2-22 Lq ??????快 退快 退 ）（ min/.3)0.(D22 L?夾夾夾（2）確定液壓泵的流量、壓力的計(jì)算和選擇泵的規(guī)格1921?泵的工作壓力的確定考慮到正常工作中進(jìn)油管路一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為： ????ppp1式中 ——液壓泵最大工作壓力p——執(zhí)行元件最大工作壓力；1——進(jìn)油管路中的壓力損失，初算時(shí)簡(jiǎn)單p??系統(tǒng)可取 0.2～0.5Mpa，復(fù)雜系統(tǒng)取 0.5～1.5Mpa，本題中取0.5Mpa。?????? Mpapapp 5.3)5.03(1上述計(jì)算所得的 是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工p況的過(guò)渡階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超過(guò)靜態(tài)壓力。另外考慮到一定的壓力貯備量，并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力。中低壓系統(tǒng)取小值，高壓系統(tǒng)取大值。本題pnp)6.1~25.(?中取 。Ma25.3??泵的流量確定液壓泵的最大流量應(yīng)為 ??maxqKqLp??2021式中 ——液壓泵的最大流量；pq——同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行元件所需流量之和的max）（ ?最大值，如果這時(shí)溢流閥正在工作，尚須加溢流閥的最小溢流量2～3L/min； K L-系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 KL=1.1～1.3，現(xiàn)取 KL=1.2。min/3.125.02.1q)(maxqLp ?????選擇液壓泵的規(guī)格根據(jù)以上算得的和 和 再查閱有關(guān)手冊(cè)，現(xiàn)選 YBX-25 限壓pq式變量葉片泵，該泵的基本參數(shù)為：每轉(zhuǎn)排量ｑ 0=25mL/r，泵的額定壓力 = 6.3Mpa，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 =600～1500r/min ，容積效率npHn，總效率 。85.0v??7.0??④與液壓泵匹配的電動(dòng)機(jī)的選定首先分別算出快進(jìn)和工進(jìn)兩種不同工況時(shí)的功率，取兩者較大值作為選擇電動(dòng)機(jī)規(guī)格的依據(jù)。由于在慢進(jìn)時(shí)泵輸出的流量減小，泵的效率急劇降低，一般當(dāng)流量在 0.2～1L/min 范圍內(nèi)時(shí)，可取η=0.03～0.14。同時(shí)還應(yīng)注意到，為了使所選擇的電動(dòng)機(jī)在經(jīng)過(guò)泵的流量特性曲線(xiàn)最大功率點(diǎn)時(shí)不致停轉(zhuǎn)，需進(jìn)行驗(yàn)算，即 ： np2qpB??式中 ——所選電動(dòng)機(jī)額定功率；n——限壓是變量葉片泵的限定壓力；Bp——壓力為 時(shí)，泵的輸出流量。pqBp21首先計(jì)算快進(jìn)時(shí)的功率，快進(jìn)時(shí)的外負(fù)載為 500N，進(jìn)油路的壓力損失定為 0.3Mpa，所以 Mpa50.31056.4p6-2?????快進(jìn)時(shí)所需電動(dòng)機(jī)功率為 KW82.07.693qpP????工進(jìn)時(shí)所需電動(dòng)機(jī)功率為 4025查閱電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本，選用 Y90S-6 型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為0.75KW，額定轉(zhuǎn)速為 910r/min。（3）液壓閥的選擇液壓閥的規(guī)格主要是根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過(guò)該閥的最大實(shí)際流量從產(chǎn)品樣本中選取的。一般要求所選閥的額定壓力要大于系統(tǒng)的最高工作壓力，選閥的額定流量要大于通過(guò)該閥的最大實(shí)際流量。如果通過(guò)閥的流量超過(guò)所選閥的額定流量的 20%，將會(huì)引起過(guò)大的壓力損失、發(fā)熱、噪聲及閥的性能下降。具體的講，選擇壓力閥時(shí)應(yīng)考慮調(diào)壓范圍、流量變化范圍及此范圍內(nèi)的壓力平穩(wěn)性等；選擇流量閥時(shí)主要應(yīng)考慮流量調(diào)節(jié)范圍、最小穩(wěn)定流量、閥的最高工作壓力、閥的最小壓差、閥對(duì)壓差和溫度變化的補(bǔ)償作用、工作介質(zhì)的清潔度要求等；在選擇方向控制閥時(shí)，除了考慮壓力、流量外，還應(yīng)考慮其中位機(jī)能、換向頻率、閥口的壓力損失和內(nèi)泄漏大小等。此外，在選擇閥時(shí)還應(yīng)注意結(jié)構(gòu)形式、壓力等級(jí)、連接方式、集成方式及操縱方式等。根據(jù)液壓閥在液壓系統(tǒng)中的最高工作壓力與通過(guò)該閥的最高流量，可選出這些元件的型號(hào)及規(guī)格，選定的液壓元件如表 1-9 所示。2221表 1-9 液壓元件明細(xì)表表 1-9 液壓元件明細(xì)表序號(hào) 元 件 名 稱(chēng) 最大通過(guò)流量/ 1min??L型號(hào)1 單向節(jié)流閥 0.965 ALF-E10B2 三位四通電磁換向閥 5.03 34EF30-E10B3 單向調(diào)速閥 5.03 AQF3-E10B4 液壓泵 15.38 YBX-165 單向閥 0.965 AF3-EA10B6 液控順序閥 12.3 XF3-E10B7 壓力繼電器 0.965 DP-63B8 減壓閥 0.965 JF3-10B9 壓力表開(kāi)關(guān) AF3-Ea10B10 二位四通電磁換向閥 0.965 24EF3-E10B11 壓力繼電器 12.3 DP1-63B12 濾油器 15.38 XU-B32×1000（4）確定管道尺寸一般先按通過(guò)油管的最大流量和管內(nèi)允許的流速來(lái)選擇油管的內(nèi)徑。也可按流量、流速、管道尺尺寸計(jì)算圖直接查出油管尺寸，然后按工作壓力來(lái)確定油管的壁厚或外徑。2321油管內(nèi)徑 d，由下式求得 mm vq6.4d?式中 q—通過(guò)油管的最大流量（L/min） ；v—油管內(nèi)允許流速（m/s） 。對(duì)吸油管道取 1～2m/s，對(duì)壓油管道取 2.5～5m/s。 本題中系統(tǒng)主油路流量按差動(dòng)流量時(shí)取 q=20L/min，壓油管的允許流速取 v=4m/s,則內(nèi)徑 d 為mm3.104264d??vq若系統(tǒng)主油路流量按快退流量時(shí)取 q=10.25L/min,，則可算得油管內(nèi)徑m36.7425.1064d??vqd=7.36mm。綜合諸因素，現(xiàn)取油管的內(nèi)徑 d 為 9mm。吸油管同樣可按上式計(jì)算（q=24L/min、v=1.5m/s） ，參照 YBX-16 變量泵吸油口連接尺寸，取吸油管內(nèi)徑 d 為 35mm。（5）液壓油箱容積的確定油箱的主要作用是儲(chǔ)油和散熱，因此必須有足夠的散熱面積和儲(chǔ)油量。整個(gè)液壓系統(tǒng)的能量損失，包括壓力損失、流量損失和機(jī)械損失，均轉(zhuǎn)化為熱能，使油溫升高，使油氧化變質(zhì)，影響系統(tǒng)正常工作，故對(duì)油溫有一定允許范圍。要保證這一點(diǎn)，最主要的是合理擬定液壓系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的效率，減少系統(tǒng)的發(fā)熱。其次要保證油箱有一定的散熱面積，也就是保證油箱有一定的容量。油箱的有效容量可按下列經(jīng)驗(yàn)公式概略確定：2421在低壓系統(tǒng)中 V=(2～4) pq在中壓系統(tǒng)中 V=(5～7) p在中高壓、高壓大功率系統(tǒng)中（p6.3Mpa),可取 V=(6～12) pq式中 V——液壓油箱有效容積 ——液壓泵額定流量（L/min） 。pq所以現(xiàn)選用容器為 V=160L 的油箱按上式概略確定的油箱容積，一般情況下能保證正常工作。但在功率較大而連續(xù)工作的工況下，需按發(fā)熱量驗(yàn)算后確定。油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1) 結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮清洗、換油方便。油箱頂部要有加油孔，底面應(yīng)有傾斜度，放油孔開(kāi)在最低處 .2) 吸油管及回油管應(yīng)隔開(kāi)，中間加隔板，以使回油中夾雜的氣泡和臟物行到沉淀，不至直接進(jìn)入吸油管。隔板高度不低于油面到箱底高度的 3/4，而油面高度是油箱高度的 0.8；3) 吸油管離箱底距離 H≥2D，距箱壁大于 3D（D 為吸油管外徑） ；回油管需插入油面以下，距箱底 h≥2d（d 為回油管外徑） ，油管切口角為 45。 ，切口面向箱壁。4、液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算為了判斷液壓系統(tǒng)工作性能的好壞，和正確調(diào)整系統(tǒng)的工作壓力，常需驗(yàn)算管路的壓力損失、發(fā)熱后的溫升。對(duì)動(dòng)態(tài)特性有要求的系統(tǒng)，還需驗(yàn)算液壓沖擊或換向性能。2521（1） 壓力損失驗(yàn)算和壓力閥的調(diào)整壓力由于系統(tǒng)的具體管路布置尚未清楚，整個(gè)回路的壓力損失無(wú)法估算，僅只有閥類(lèi)元件對(duì)壓力損失所造成的影響可以看得出來(lái)，供調(diào)定壓力值時(shí)參考。因快退時(shí)，液壓缸無(wú)缸腔的回油量是進(jìn)油量的 2 倍，其壓力損失比快進(jìn)時(shí)要大，因此必須計(jì)算快退時(shí)的進(jìn)油路與回油路的壓力損失。假定液壓系統(tǒng)選用 N32 號(hào)液壓油，考慮最低工作溫度為15℃，由手冊(cè)查出此時(shí)油的運(yùn)動(dòng)粘度 ，21.5.stcms??油的密度 。390Kgm??已知：該液壓系統(tǒng)中進(jìn)、回油管的內(nèi)徑均為 9mm,各管道的長(zhǎng)度分別為：AB=0.3m,AC=0.7m,AD=0.7m,DE=1m.?工作進(jìn)給時(shí)進(jìn)油路壓力損失。運(yùn)動(dòng)部件工作進(jìn)給時(shí)的最大速度為 1m/min,進(jìn)給時(shí)的最大流量為 5.025L/min，則液壓油在管內(nèi)的流動(dòng)速度 為：1v scmcdq /132in/7903.14.302542321 ?????管道流動(dòng)雷諾數(shù) 為：1Re2.795.032e1???vd2300，可見(jiàn)油液在管道內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)為層流，其沿程阻力系數(shù)1R，進(jìn)油管道 BC 的沿程壓力損失 為95.027e51?? 1??p6221 083901 ???????vdlp?2621查得換向閥 34EF30-E10B 的壓力損失 ，pap621105.????忽略油液通過(guò)管接頭、油路板等處局部壓力損失，則進(jìn)油管總壓力損失 為1p? pap 6662111 108.105.1083. ????????????工作進(jìn)給時(shí)回油路的壓力損失。由于選用單活塞桿液壓缸，且液壓缸有桿腔的工作面積為無(wú)桿腔工作面積的二分之一，則回油管道的流量為進(jìn)油管道的二分之一，則： scmv/621?6.395.10Re2??vd8.6397e52??回油管道的沿程壓力損失為： pavdlp 622212 104.6.09109.8.1 ???????????查產(chǎn)品樣本得換向閥 23EF3B-E10B 的壓力損失 ，pap615.??換向閥 34EF30-E10B 的壓力損失 ，調(diào)速閥ap63-25.AQF3-E10B 的壓力損失 ，回路總壓力損失：64210.???? papp 66423212 104.10)5.02.( ??????????變量泵出口處壓力 p27212421106.54mDA????2422.)d?（ paPAFcmp6 64-6112082.3 108.0.50.9.?? ??????④快進(jìn)時(shí)的壓力損失?？爝M(jìn)時(shí)液壓缸為差動(dòng)連接，自匯流點(diǎn) A 至液壓缸進(jìn)油口 C 之間的管路 AC 中，流量為液壓泵出口流量的兩倍即20L/min，AC 管路的沿程損耗為 為：1??pscmcdqv /524in/3459.014.3221 ?????4.315.1Re1??v24.0.37e51? pavdlp 62221 103.4.590.0724. ?????????同樣可求管道 AB 段及管道 AD 段的沿程損耗 和 為21??312821scmcdqv /26in/15729.04.312322 ?????2.157.16Re2??v48.02.57e12? pavdlp62221 105.6.90.0348. ?????????pavdlp 62231 10.6.90.0748. ??????????查產(chǎn)品樣本知，流經(jīng)各閥的局部壓力損失為：34EF30-E10B 的壓力損失 pap61207.????23EF3B-E10B 的壓力損失 62.?據(jù)分析在差動(dòng)連接中，泵的出口壓力 為p??paAFpp cm6 462123121108. 95.01.5070.5.32?? ?????? ?????????? ?快退時(shí)壓力損失驗(yàn)算從略。上述驗(yàn)算表明，無(wú)需修改原設(shè)計(jì)。2921（2）系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占時(shí)間最長(zhǎng)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，主要考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱量。一般情況下，工進(jìn)速度大時(shí)發(fā)熱量較大，由于限壓式變量泵在流量不同時(shí)，效率相差極大，所以分別計(jì)算最大、最小時(shí)的發(fā)熱量，然后加以比較，取數(shù)值大者進(jìn)行分析。當(dāng) v=4cm/min 時(shí)，min/201.4.)08.(4 vD22 Lq????此時(shí)泵的效率為 0.1，泵的出口壓力為 3.2Mpa，則有KW1072602.3P???輸 入.455-Fv輸 出此時(shí)的功率損失為 KWPP 095.07.172.0??????輸 出輸 入當(dāng) v=100cm/min 時(shí)，q=5.025L/min，總效率為 0.7則 K38.07.625.3P???輸 入W192.0601v5???F輸 出KP38.???輸 出輸 入可見(jiàn)在工進(jìn)速度低時(shí)，功率損失為 0.191kw，發(fā)熱量最大。