液压系统的设计计算

液压系统的设计计算2题目：一台加工铸铁变速箱箱体的多轴钻孔组合机床，动力滑台的动作顺序为快速趋进工件→Ⅰ工进→Ⅱ工进→加工结束块退→原位停止。滑台移动部件的总重量为5000N，加减速时间为0.2S。采用平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1。快进行程为200MM，快进与快退速度相等均为min/5.3m。Ⅰ工进行程为100mm，工进速度为min/100~80mm，轴向工作负载为1400N。Ⅱ工进行程为0.5mm，工进速度为min/50~30mm，轴向工作负载为800N。工作性能要求运动平稳，试设计动力滑台的液压系统。解：一工况分析工作循环各阶段外载荷与运动时间的计算结果列于表1表1外载荷与运动时间阶段速度v（m/min）运动时间t(s)外载荷F(N)启动加速0～3.50.211492.0605.38.950002.05000ifsFFF差动快进3.543.3605.32.05001.05000fdFFⅠ工进0.08～0.175～605001.05000fdFFⅡ工进0.03～0.05100～60145001.0500014000fdwFFF反向启动0～3.50.21149ifsFFF快退3.53.43500fdFF液压缸的速度、负载循环图见图1二液压缸主要参数的确定采用大、小腔活塞面积相差一倍（即A1=2A2）单杆式液压缸差动联接来达到快速进退速度相等的目的。为了使工作运动平稳，采用回油路节流调速阀调速回路。液压缸主要参数的计算结果见表2。表2液压缸主要参数阶段计算公式P1(MPa)P2(MPa)cmA1(cm2)D(cm)标准D(cm)d(cm)标准d(cm)Ⅰ工进DdADppFAcm707.04)21(12140.50.9540.77.285.665.6实际面积（cm2）A1A2A350.325.624.6按最低公进速度验算液压缸尺寸故能达到所需低速27.1631005.06.253minmin22cmvQcmA三液压缸压力与流量的确定因为退时的管道压力损失比快进时大，故只需对工进与快退两个阶段进行计算。计算结果见表3表3液压缸的压力与流量阶段计算公式F(N)P2(MPa)Vmax(m/min)Vmin(m/min)P1(MPa)Qmax(L/min)Qmin(L/min)Ⅰ工进21211pAAAFpcm工工VAQ1145000.50.10.083.280.50.4Ⅱ工进同上85000．80．050．032．190．250．15快退21211pAAAFpcm快快VAQ15000．83．53．51．788．968．96四液压系统原理图的拟定(一)选择液压回路1.调速回路与油压源前已确定采用回油路节流调速阀调速回路。为了减少溢流损失与简化油路，故采用限压式变量叶片泵2.快速运动回路采用液压缸差动联接与变量泵输出最大流量来实现3.速度换接回路用两个调速阀串联来联接二次工进速度，以防止工作台前冲(二)组成液压系统图（见图2）电磁铁动作表1DT2DT3DT41DT差动快进＋－＋＋Ⅰ工进＋－－＋Ⅱ工进＋－－－快退－＋＋＋电动机停止工作时，为了防止系统中的压力油经液压泵倒流回油箱，以免空气进入系统，在液压泵出口处加一个单向阀。五液压元件规格的选择(一)选择液压泵液压泵的工作压力与流量计算结果见表4表4液压泵的工作压力与流量阶段计算公式p(MPa)kPp(MPa)Qpmax(L/min)Qpmin(L/min)标准pr(cm)标准Qr(cm)Ⅰ工进工kQQppppp101.13.280.550.446.321Ⅱ工进同上01.12.190.280.176.321快退快kQQppppp10.61.12.389.99.96.321查产品样本，选用YBX-16限压式变量叶片泵，pr=6.3MPa,q=16mL/r,np=1450r/min,9.0pv。它的特性曲线如图3所示。工作点①为快退，此时pp=2.38MPa,Qp=9.9L/min;工作点②为Ⅰ工进，此时pp=3.28MPa,Qp=0.55L/min；工作点③为Ⅱ工进，此时pp=2.19MPa,Qp=0.28L/min。实际工作曲线如图3中虚线所示，由于工作点②的压力大于工作点③，故实际工作曲线按工作点②调整。12MPa.119.231.3,31.3024.033.3024.0'',''047.028.055.048.285.033.385.0','5.43.69.92133.3047.028.3047.0,5.43.655.021压阀所消耗。高，并由调速阀中的减，结果使液压缸背压增的压力增高了比工作点为工进时的实际泵的压力则工进时的实际工作点为限定压力则截止压力则③MPapⅡMPaxx③ⅡMPapMPaxxMPapMPaxxpbc(二)选择电动机1计算电动机的功率快退时KWQpPppp561.010607.0109.91038.2336Ⅰ工进KWP38.0106008.01055.01028.3336Ⅱ工进KWP39.0106004.01028.01031.33362选择电动机型号根据快退时功率0.514KW，选用Y802-4型电动机，功率Pr=0.75KW,转速nr=1390r/min验算电动机功率够。所选用的电动机功率足KWKWQpPpbb5.175.0258.010607.0109.91048.2336(三)选择液压阀液压系统中的最高工作压力为MPapc33.3，通过阀的最大流量为9.9L/min，故选用,3.6MPaprmin/10LQr的中低压阀类。液控顺序阀因没有10L/min规格，故选用25L/min规格。滤油器按两倍液压泵流量rQ选取吸油用线隙式滤油器。所有液压元件的型号见表5。表5液压元件明细表序号最大通过流量(L/min)选用规格1限压式变量叶片泵YBX-162单向阀9.9I-10B3三位五通电磁换向阀9.935D1-10BY4单向阀9.9I-10B5液控顺序阀0.26XY-25B6线隙式滤油器19.8XU-25×100J7调速阀0.26Q-10B8调速阀0.13Q-10B9二位二通电磁阀9.922D1-10B10二位二通电磁阀9.922D1-10B11压力表开关K-3B12压力表Y-60六辅助元件的选择(一)确定管道尺寸查产品样本，三位与二位电磁阀的油口尺寸均为φ8，故取管道内径mmd8，选用810紫铜管(二)确定油箱容量油箱容量取6倍泵的额定流量LV609.96(三)确定液压元件配量形式选用最小规格JK25系列集成块，采用标准液压文件七液压系统的验算(一)确定限压式变量泵与卸荷阀的调整压力1Ⅰ工进时只需考虑一个调速阀7的压力损失MPap5.02，与表3种假设的背压p2相符，故限压式变量泵的工作点②准确。2Ⅱ工进时只需考虑二个调速阀7与8的压力损失，由于前面调速阀7的开口面积比后面调速阀8大，故调速阀7实际上只起节流阀作用，故压力损失MPap8.05.03.02，与表3中假设的背压2p相符，限压式变量泵三工作点③准确。3快退时快退时，流量大，管路中的压力损失较大。沿程压力损失、局部压力损失和集成块压力损失的计算分别见表6.7.8。表6沿程压力损失的计算管段计算式结果（MPa）说明泵站至缸228.3900008.02057.0222vdlp0.069层流2320131210208.0328102028.360008.0109.41922223vdRscmsmAQvemlmkge2,900057.0131275R753缸至泵站256.6900008.02044.0222vdlp0.213044.026243164.0232026241312256.628.32紊流eRsm表7局部压力损失计算管段液阻计算式结果（MPa）说明泵至缸弯头228.390012.122221vp0.01smv28.312.190弯头，两个阀222109.93.02.0rrQQpp0.49min9.91.010221.010352.01011LQMPapBDMPapBrDMPapBIrrr二位二通阀三位五通阀单向阀缸至油箱弯头23201.0p0.04smv56.628.3212.190弯头，两个阀24108.191.0p0.392min8.199.921.010351LQMPapBrDr三位五通阀表8集成块压力损失的计算油路计算式结果（MPa）说明进油路221259.923.02rccQQpp0.02423.025ccpMPapJK进、回油路各取系列集成块的压力损失回油路22258.1923.0cp0.094min8.199.92LQ快退时泵的调节压力12212ppAAAFpcmp式中：1p——快退时，进油路的压力损失，由表6.7.8可得MPap6.0024.049.001.0069.012p——快退时，回油路的压力损失，由表6.7.8可得MPapMPapp26.26.074.06.253.5095.0106.251050074.0094.0392.004.0213.0462由上面计算可知：(1)快退时，进油路压力损失MPap6.01与表4中的假定值0.6MPa相符合。回油路压力损失MPap74.02与表3中的假定值0.8MPa基本符合，故计算有效。(2)变量泵的最大流量调节值为快退时的流量min9.9LQb，限定压力调节值为MPapp48.2，截止压力为MPapc33.3。(3)卸荷阀调节压力为MPapMPapb28.348.2卸(4)快退时泵的工作压力为MPappMPab48.226.2卸(二)验算系统热平衡温度系统单位时间的平均发热量iiniitP1T11快速时：输入功率KWQpPp52.06075.0109.91038.266快快快持续时间st4.3快系统总效率677.095.095.075.0cmLp快Ⅰ工进时：输入功率KWP38.06008.01055.01028.366Ⅰ持续时间st60Ⅰ系统总效率072.095.095.008.0ⅠⅡ工进时：输入功率KWP39.06004.01028.01031.366Ⅱ持续时间st60Ⅱ系统总效率036.095.095.040.0Ⅱ　工作循环周期sT8.12660604.32KW35.060036.0139.060072.0138.04.3677.0152.028.1261设油箱三个边长的比例近似为1：1：1，则散热面积23232160065.0065.0mVA假定通风良好，取油箱散热系数CmKWCT231015系统温升为CACtT3.231101535.03设室温Ct302，则热平衡温度为CtCCttt553.533.2330121故油箱容量足够。