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 . 3 m 。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 0～3.5 0.2 1149 2 . 060 5 . 3 8 . 9 5000 2 . 05000   ifs FFF 差动快进 3.5 43. 360 5 . 3 2 . 0  5001 . 05000 fd FF Ⅰ工进 0.08～0.1 75～60 5001 . 05000 fd FF Ⅱ工进 0.03～0.05 100～60 145001 . 0500014000 fdw FFF 反向启动 0～3.5 0.2 1149 ifs FFF 快退 3.5 3.43 500 fd FF 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 Dd A D p p F A cm 707. 0 4 ) 2 1( 1 2 1       4 0.5 0.95 40.7 7.2 8 5.66 5.6 实际面积（cm2） A1 A2 A3 50.3 25.6 24.6 按最低公进速度验算液压缸尺寸 故能达到所需低速 2 7 .16 3 1005. 0 6 .25 3 min min2 2 cm v Q cmA   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 2 1 2 1 1 p A A A F p cm   工工 VAQ1  14500 0.5 0.1 0.08 3.28 0.5 0.4 Ⅱ 工 进 同上 8500 0．8 0．05 0．03 2．19 0．25 0．15 快 退 2 1 2 1 1 p A A A F p cm   快快 VAQ1  500 0．8 3．5 3．5 1．78 8．96 8．96 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 1DT 2DT 3DT 41DT 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) k Pp (MPa) Qpmax (L/min) Qpmin (L/min) 标准 pr (cm) 标准 Qr (cm) Ⅰ工进 工 kQQp ppp p    1 0 1.1 3.28 0.55 0.44 6.3 21 Ⅱ工进 同上 0 1.1 2.19 0.28 0.17 6.3 21 快退 快 kQQp ppp p    1 0.6 1.1 2.38 9.9 9.9 6.3 21 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. 3 024. 0 , 047. 0 28. 0 55. 0 48. 285. 033. 3 85. 0 , 5 . 43 . 6 9 . 9 21 33. 3047. 028. 3 047. 0, 5 . 43 . 6 55. 0 21 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            ③MPapⅡ MPax x ③Ⅱ MPap MPax x MPap MPax x p b c (二) 选择电动机 1 计算电动机的功率 快退时 KW Qp P p pp 561. 010 607 . 0 109 . 91038. 2 3 36        Ⅰ工进 KWP38. 010 6008. 0 1055. 01028. 3 3 36       Ⅱ工进 KWP39. 010 6004. 0 1028. 01031. 3 3 36       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       KWKW Qp P p bb5 . 175. 0258. 010 607 . 0 109 . 91048. 2 3 36