设计计算压力机液压系统A.ppt
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1、液压传动系统液压传动系统的设计计算的设计计算设计计算步骤设计计算步骤1 1 1 1 明确设计要求明确设计要求明确设计要求明确设计要求2 2 2 2 进行工况分析进行工况分析进行工况分析进行工况分析3 3 3 3 确定确定确定确定p qp qp qp q和排量和排量和排量和排量4 4 4 4 拟订系统草图拟订系统草图拟订系统草图拟订系统草图5 5 5 5 选择元件附件选择元件附件选择元件附件选择元件附件6 6 6 6 系统性能验算系统性能验算系统性能验算系统性能验算7 7 7 7 完成图纸文件完成图纸文件完成图纸文件完成图纸文件明确设计要求明确设计要求进行工况分析进行工况分析确定确定p,q p,
2、q 和排量和排量拟订系统草图拟订系统草图选择元件附件选择元件附件系统性能验算系统性能验算完成图纸文件完成图纸文件通过否通过否?Y YN N一、明确设计要求、进行工况分析一、明确设计要求、进行工况分析1 1、明确设计要求、明确设计要求 液压传动系统设计时要明确液压传动系统的工作环境、液压传动系统设计时要明确液压传动系统的工作环境、动作和性能要求,这里一般需要考虑以下几个方面:动作和性能要求,这里一般需要考虑以下几个方面:1 1)设备中液压传动的运动及各执行机;)设备中液压传动的运动及各执行机;2 2)装置的空间布置、安装形式、重量、外形尺寸的限制等;)装置的空间布置、安装形式、重量、外形尺寸的限
3、制等;3 3)执行机构的载荷形式和大小;)执行机构的载荷形式和大小;4 4)运动速度及其范围、对平稳性的要求;)运动速度及其范围、对平稳性的要求;5 5)各执行机构的动作、相互关系及操作;)各执行机构的动作、相互关系及操作;6 6)自动化程度、效率、温升、安全保护、制造成本等要求)自动化程度、效率、温升、安全保护、制造成本等要求7 7)工作环境方面的要求。)工作环境方面的要求。2 2、执行元件的工况分析、执行元件的工况分析对于元件的工况进行分析,就是查明每个执行元件在各自工作过程对于元件的工况进行分析,就是查明每个执行元件在各自工作过程中的速度和负载的变化规律。通常是求出一个工作循环内各阶段的
4、中的速度和负载的变化规律。通常是求出一个工作循环内各阶段的速度和负载值列表表示。速度和负载值列表表示。一般情况下,液压传动系统中液压缸承受的负载由六部分组成,一般情况下,液压传动系统中液压缸承受的负载由六部分组成,即工作负载、导轨摩擦负载即工作负载、导轨摩擦负载 、惯性负载、重力负载、密封负载、背、惯性负载、重力负载、密封负载、背压负载,前五项构成了液压缸所要克服的机械总负载。压负载,前五项构成了液压缸所要克服的机械总负载。1 1)工作负载工作负载工作负载工作负载 对于液压机来说,工件的压制抗力为工作负载。对于金属切削对于液压机来说,工件的压制抗力为工作负载。对于金属切削机床来说,沿液压缸轴线
5、方向的切削力即为工作负载。机床来说,沿液压缸轴线方向的切削力即为工作负载。2 2)导轨摩擦负载导轨摩擦负载导轨摩擦负载导轨摩擦负载 平导轨:、平导轨:、V V形导轨:形导轨:式中:式中:摩擦系数摩擦系数GG运动部件的重力运动部件的重力 垂直导轨的工作负载垂直导轨的工作负载 V V形导轨面的夹角,一般形导轨面的夹角,一般3 3)惯性负载惯性负载惯性负载惯性负载4 4)重力负载重力负载重力负载重力负载垂直或倾斜放置的运动部件,在没有平衡的情况下,自重也成为一垂直或倾斜放置的运动部件,在没有平衡的情况下,自重也成为一种负载。种负载。5 5)密封负载密封负载密封负载密封负载密封负载是指密封装置的摩擦力
6、,其值与密封装置的类型和尺寸、密封负载是指密封装置的摩擦力,其值与密封装置的类型和尺寸、液压缸的制造质量和油液的工作压力有关,计算公式见有关手册。液压缸的制造质量和油液的工作压力有关,计算公式见有关手册。6 6)背压负载背压负载背压负载背压负载二、执行元件主要参数的确定二、执行元件主要参数的确定 执行元件的主要参数是指其执行元件的主要参数是指其工作压力工作压力工作压力工作压力和和最大流最大流最大流最大流量量量量。液压传动系统采用的执行元件形式可视主机。液压传动系统采用的执行元件形式可视主机所要实现的运动种类和性质而定,如下表所要实现的运动种类和性质而定,如下表运动形式运动形式运动形式运动形式往
7、复直线运动往复直线运动往复直线运动往复直线运动回转运动回转运动回转运动回转运动往复摆动往复摆动往复摆动往复摆动短行程短行程短行程短行程长行程长行程长行程长行程高速高速高速高速低速低速低速低速摆动马达摆动马达建议采用建议采用的执行元的执行元件形式件形式活塞缸活塞缸柱塞缸柱塞缸液压马达与齿液压马达与齿轮齿条机构轮齿条机构液压马达与丝液压马达与丝杆螺母机构杆螺母机构高速高速液压液压马达马达低带液压马达低带液压马达高速液压马达高速液压马达与减速机构与减速机构1 1、初选执行元件的工作压力、初选执行元件的工作压力 根据实际情况选取适当的工作压力,执行元件工作压力可以根据总根据实际情况选取适当的工作压力,
8、执行元件工作压力可以根据总负载的大小或主机设备类型选取,可参照下表。气压传动控制系统的负载的大小或主机设备类型选取,可参照下表。气压传动控制系统的工作压力一般为工作压力一般为0.5MPa0.5MPa左右。左右。按负载选择工作压力按负载选择工作压力按负载选择工作压力按负载选择工作压力各种设备常用系统工作压力各种设备常用系统工作压力各种设备常用系统工作压力各种设备常用系统工作压力负载力负载力负载力负载力/kN/kN/kN/kN55050工作压力工作压力工作压力工作压力/MPa/MPa/MPa/MPa0.80.81 11.51.52 22.532.533 43 445455757设备类型设备类型设备
9、类型设备类型磨床磨床磨床磨床 车、铣、车、铣、车、铣、车、铣、镗床镗床镗床镗床组合组合组合组合机床机床机床机床龙门刨龙门刨龙门刨龙门刨床、拉床、拉床、拉床、拉床床床床汽车、矿汽车、矿汽车、矿汽车、矿山机械、山机械、山机械、山机械、农业机械农业机械农业机械农业机械大中型挖掘机大中型挖掘机大中型挖掘机大中型挖掘机械、起重机械、械、起重机械、械、起重机械、械、起重机械、液压机液压机液压机液压机工作压力工作压力/MPa/MPa 0.80.82 224243535101010161016203020302 2、确定执行元件的主要结构参数、确定执行元件的主要结构参数1 1)液压缸主要结构尺寸)液压缸主要结
10、构尺寸2 2)液压马达主要参数的确定)液压马达主要参数的确定3 3、复算执行元件的工作压力、复算执行元件的工作压力执行元件背压的估计值执行元件背压的估计值系统类型系统类型系统类型系统类型背压背压背压背压中、低压中、低压中、低压中、低压系统系统系统系统0 0 8 8简单系统,一般轻载节流调速系统简单系统,一般轻载节流调速系统出口带调速阀的调速系统出口带调速阀的调速系统出口带背压阀出口带背压阀带补油泵的闭式回路带补油泵的闭式回路0.2 0.50.2 0.50.50.80.50.80.51.50.51.50.81.50.81.5中高压系中高压系中高压系中高压系统统统统816816同上同上比中低压系统
11、高比中低压系统高50100%50100%高压系统高压系统高压系统高压系统16321632如锻压机械等如锻压机械等初算时背压可忽略初算时背压可忽略不计不计4 4、执行元件的工况图、执行元件的工况图机床进给液压缸工况机床进给液压缸工况 流量循环图流量循环图压力循环图功率循环图压力循环图功率循环图三、系统原理图的确定三、系统原理图的确定 系统原理图是表示系统的组成和工作原理的图样,它系统原理图是表示系统的组成和工作原理的图样,它对系统的性能及设计方案的合理性、经济性具有决定性对系统的性能及设计方案的合理性、经济性具有决定性的影响。拟定系统原理图包含两项内容:一是通过分析、的影响。拟定系统原理图包含两
12、项内容:一是通过分析、对比选出合适的对比选出合适的基本回路基本回路基本回路基本回路;二是把选出的基本回路进行;二是把选出的基本回路进行有机组合,构成完整的有机组合,构成完整的系统原理图系统原理图系统原理图系统原理图。系统原理图的确定步骤系统原理图的确定步骤:1 1、确定执行元件的形式、确定执行元件的形式 2 2、确定回路类型、确定回路类型 3 3、选择合适回路:制订调速控制方案,制订压力、选择合适回路:制订调速控制方案,制订压力 控制方案,制订顺序动作控制方案控制方案,制订顺序动作控制方案 4 4、编制整机的系统原理图、编制整机的系统原理图四、元件的计算和选择四、元件的计算和选择1 1 1 1
13、、动力元件的选择、动力元件的选择、动力元件的选择、动力元件的选择 执行元件的尺寸规格及其工作压力与流量确定后,再执行元件的尺寸规格及其工作压力与流量确定后,再结合所拟定的液压系统原理图,就可以对系统中的其它元结合所拟定的液压系统原理图,就可以对系统中的其它元件进行选择或设计。件进行选择或设计。首先先根据设计要求和系统工况确定液压泵的类型,首先先根据设计要求和系统工况确定液压泵的类型,然后根据液压泵的最大供油量来选择液压泵的规格。然后根据液压泵的最大供油量来选择液压泵的规格。2 2 2 2、阀类元件的选择、阀类元件的选择、阀类元件的选择、阀类元件的选择 各种阀的额定压力和额定流量,一般应与其工作
14、压力各种阀的额定压力和额定流量,一般应与其工作压力和最大通过流量相接近,必要时,可允许其最大通过流量和最大通过流量相接近,必要时,可允许其最大通过流量超过额定流量超过额定流量20%20%。五、系统性能验算五、系统性能验算1 1、系统压力损失的计算、系统压力损失的计算管路总的压力损失为:管路总的压力损失为:2 2、系统发热温升的验算、系统发热温升的验算系统在工作时所水泵的能量多数转化为热能。必须控制系统在工作时所水泵的能量多数转化为热能。必须控制温升在许可范围内,如一般机床温升在许可范围内,如一般机床;数控机床数控机床;粗加工机械、工程机械和机车车辆粗加工机械、工程机械和机车车辆根据各阶段的发热
15、量求出系统的平均发热量:根据各阶段的发热量求出系统的平均发热量:六、绘制正式工作图和编制技术文件六、绘制正式工作图和编制技术文件1 1 1 1、绘制正式工作图、绘制正式工作图、绘制正式工作图、绘制正式工作图正式工作图包括按国家标准绘制正规的系统原理图,系统装配图,正式工作图包括按国家标准绘制正规的系统原理图,系统装配图,阀块等非标准无、辅件的装配图及零件图。阀块等非标准无、辅件的装配图及零件图。系统原理图中应附有元件明细表,表中标明各元件的规格、型号和系统原理图中应附有元件明细表,表中标明各元件的规格、型号和压力、流量调速值。一般还应给出各执行元件的工作循环图和电磁铁压力、流量调速值。一般还应
16、给出各执行元件的工作循环图和电磁铁动作顺序表。动作顺序表。系统装配图是系统布置全貌的总布置图和管路施工图,对液压系统系统装配图是系统布置全貌的总布置图和管路施工图,对液压系统应包括油箱装配图、液压泵站装配图、集成油路块装配图和管路安装应包括油箱装配图、液压泵站装配图、集成油路块装配图和管路安装图等。图等。2 2 2 2、编制技术文件、编制技术文件、编制技术文件、编制技术文件必须明确设计任务书,据此检查、考核液压系统是否达到设计要求。必须明确设计任务书,据此检查、考核液压系统是否达到设计要求。技术文件包括系统设计计算说明书技术文件包括系统设计计算说明书;系统使用及维护技术说明书系统使用及维护技术
17、说明书;零零部件明细表及标准件、通用件及外购件明细表等部件明细表及标准件、通用件及外购件明细表等;系统有关的其它注系统有关的其它注意事项。意事项。系统设计计算举例系统设计计算举例 以一台钻镗两用机床液压系统的设计计算为例,对液压与气压传动系统以一台钻镗两用机床液压系统的设计计算为例,对液压与气压传动系统的设计计算进行说明,所要设计的液压系统,要的设计计算进行说明,所要设计的液压系统,要8 8个个14mm14mm孔的加工进孔的加工进给运动。其设计过程如下:给运动。其设计过程如下:1 1 1 1、明确系统设计要求、明确系统设计要求、明确系统设计要求、明确系统设计要求该系统工作循环是:快速前进、工作
18、进给、快速退回、原位该系统工作循环是:快速前进、工作进给、快速退回、原位停止,快进、快退速度约为停止,快进、快退速度约为4.5m/min,4.5m/min,工进速度在工进速度在20120mm/min20120mm/min内无级调速,最大行程为内无级调速,最大行程为400mm400mm(其中(其中工进行程工进行程180mm180mm),在进给方向最大切削力),在进给方向最大切削力18kN18kN,运动部,运动部件自重件自重25kN25kN,启动换向时间,启动换向时间0.05s0.05s,采用水平放置的平导轨,采用水平放置的平导轨,静、动摩擦系数静、动摩擦系数0.20.2、0.10.1,油缸机械效
19、率取,油缸机械效率取0.90.9。2 2 2 2、分析系统工况、分析系统工况、分析系统工况、分析系统工况液压缸在工作过程各阶段的负载经计算如下表液压缸在工作过程各阶段的负载经计算如下表3 3 3 3、确定工作元件的工作压力、确定工作元件的工作压力、确定工作元件的工作压力、确定工作元件的工作压力 初选液压缸的工作压力:由于负载值大小查表,初选液压缸的工作压力:由于负载值大小查表,取取p=3MPap=3MPa。确定液压缸的主要结构参数:确定液压缸的主要结构参数:圆整取圆整取D=100mmD=100mm。为了实现快进速度与快退速度相等,。为了实现快进速度与快退速度相等,采用差动连接,则采用差动连接,
20、则d=0.707Dd=0.707D,所以,所以d=70mmd=70mm。计算液压缸的工作压力、流量和功率如下表:计算液压缸的工作压力、流量和功率如下表:工作阶段工作阶段速度速度v(m/s)v(m/s)负载负载F/NF/N工作阶段工作阶段速度速度v(m/s)v(m/s)负载负载F/NF/N启动加速启动加速98079807工进工进0.003-0.003-0.0020.0022277822778快进快进0.0750.07527782778快退快退0.0750.075277827784 4、拟定系统原理图、拟定系统原理图5 5、选择元件、选择元件6 6、系统性能验算、系统性能验算工作阶段工作阶段工作压
21、力工作压力 /MPa /MPa输入流量输入流量 /(L/min)/(L/min)输入功率输入功率P/kWP/kW快速进给快速进给1.241.2417.417.40.360.36工作进给工作进给3.313.310.960.960.050.05快速退回快速退回1.671.6718180.50.5压力机液压系压力机液压系统统三三梁梁四四柱柱式式压压力力机机压力机液压系统概述压力机液压系统概述n n压力机是锻压、冲压、冷挤、校直、弯曲、粉末冶金、成压力机是锻压、冲压、冷挤、校直、弯曲、粉末冶金、成压力机是锻压、冲压、冷挤、校直、弯曲、粉末冶金、成压力机是锻压、冲压、冷挤、校直、弯曲、粉末冶金、成型、打
22、包等工艺中广泛应用的压力加工机械。型、打包等工艺中广泛应用的压力加工机械。型、打包等工艺中广泛应用的压力加工机械。型、打包等工艺中广泛应用的压力加工机械。n n上液压缸驱动上滑块完成快速下行慢速加压保压泄上液压缸驱动上滑块完成快速下行慢速加压保压泄上液压缸驱动上滑块完成快速下行慢速加压保压泄上液压缸驱动上滑块完成快速下行慢速加压保压泄压快速回程原位停止的动作循环。压快速回程原位停止的动作循环。压快速回程原位停止的动作循环。压快速回程原位停止的动作循环。下液压缸驱动下滑块完成向上顶出向下退回停止的动下液压缸驱动下滑块完成向上顶出向下退回停止的动下液压缸驱动下滑块完成向上顶出向下退回停止的动下液压
23、缸驱动下滑块完成向上顶出向下退回停止的动作循环;在作薄板拉伸时,下液压缸驱动下滑块完成浮动作循环;在作薄板拉伸时,下液压缸驱动下滑块完成浮动作循环;在作薄板拉伸时,下液压缸驱动下滑块完成浮动作循环;在作薄板拉伸时,下液压缸驱动下滑块完成浮动压边下行停止顶出的动作循环。压边下行停止顶出的动作循环。压边下行停止顶出的动作循环。压边下行停止顶出的动作循环。n n压力机液压系统以压力控制为主,压力高,流量大,且压压力机液压系统以压力控制为主,压力高,流量大,且压压力机液压系统以压力控制为主,压力高,流量大,且压压力机液压系统以压力控制为主,压力高,流量大,且压力、流量变化大。在满足系统对压力要求的条件
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