設(shè)計(jì)計(jì)算壓力機(jī)液壓系統(tǒng)A

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1、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算,設(shè)計(jì)計(jì)算步驟 1 明確設(shè)計(jì)要求 2 進(jìn)行工況分析 3 確定p q和排量 4 擬訂系統(tǒng)草圖 5 選擇元件附件 6 系統(tǒng)性能驗(yàn)算 7 完成圖紙文件,一、明確設(shè)計(jì)要求、進(jìn)行工況分析,1、明確設(shè)計(jì)要求 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要明確液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作環(huán)境、動(dòng)作和性能要求，這里一般需要考慮以下幾個(gè)方面： 1）設(shè)備中液壓傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)及各執(zhí)行機(jī)； 2）裝置的空間布置、安裝形式、重量、外形尺寸的限制等； 3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)的載荷形式和大?。?4）運(yùn)動(dòng)速度及其范圍、對(duì)平穩(wěn)性的要求； 5）各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作、相互關(guān)系及操作； 6）自動(dòng)化程度、效率、溫升、安全保護(hù)、制造成本等要求 7）工作環(huán)境方面的要求。,

2、2、執(zhí)行元件的工況分析,對(duì)于元件的工況進(jìn)行分析，就是查明每個(gè)執(zhí)行元件在各自工作過程中的速度和負(fù)載的變化規(guī)律。通常是求出一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)各階段的速度和負(fù)載值列表表示。 一般情況下，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中液壓缸承受的負(fù)載由六部分組成，即工作負(fù)載、導(dǎo)軌摩擦負(fù)載 、慣性負(fù)載、重力負(fù)載、密封負(fù)載、背壓負(fù)載，前五項(xiàng)構(gòu)成了液壓缸所要克服的機(jī)械總負(fù)載。 1）工作負(fù)載 對(duì)于液壓機(jī)來說，工件的壓制抗力為工作負(fù)載。對(duì)于金屬切削機(jī)床來說，沿液壓缸軸線方向的切削力即為工作負(fù)載。 2）導(dǎo)軌摩擦負(fù)載 平導(dǎo)軌：、V形導(dǎo)軌： 式中： 摩擦系數(shù) G運(yùn)動(dòng)部件的重力 垂直導(dǎo)軌的工作負(fù)載 V形導(dǎo)軌面的夾角，一般,3）慣性負(fù)載 4）重力負(fù)載 垂直

3、或傾斜放置的運(yùn)動(dòng)部件，在沒有平衡的情況下，自重也成為一種負(fù)載。 5）密封負(fù)載 密封負(fù)載是指密封裝置的摩擦力，其值與密封裝置的類型和尺寸、液壓缸的制造質(zhì)量和油液的工作壓力有關(guān)，計(jì)算公式見有關(guān)手冊(cè)。 6）背壓負(fù)載,二、執(zhí)行元件主要參數(shù)的確定,執(zhí)行元件的主要參數(shù)是指其工作壓力和最大流量。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)采用的執(zhí)行元件形式可視主機(jī)所要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)種類和性質(zhì)而定，如下表,1、初選執(zhí)行元件的工作壓力,根據(jù)實(shí)際情況選取適當(dāng)?shù)墓ぷ鲏毫?，?zhí)行元件工作壓力可以根據(jù)總負(fù)載的大小或主機(jī)設(shè)備類型選取，可參照下表。氣壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的工作壓力一般為0.5MPa左右。 按負(fù)載選擇工作壓力 各種設(shè)備常用系統(tǒng)工作壓力,2、確定執(zhí)行元件

4、的主要結(jié)構(gòu)參數(shù),1）液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸 2）液壓馬達(dá)主要參數(shù)的確定 3、復(fù)算執(zhí)行元件的工作壓力 執(zhí)行元件背壓的估計(jì)值,4、執(zhí)行元件的工況圖,機(jī)床進(jìn)給液壓缸工況 流量循環(huán)圖 壓力循環(huán)圖功率循環(huán)圖,三、系統(tǒng)原理圖的確定,系統(tǒng)原理圖是表示系統(tǒng)的組成和工作原理的圖樣，它對(duì)系統(tǒng)的性能及設(shè)計(jì)方案的合理性、經(jīng)濟(jì)性具有決定性的影響。擬定系統(tǒng)原理圖包含兩項(xiàng)內(nèi)容：一是通過分析、對(duì)比選出合適的基本回路；二是把選出的基本回路進(jìn)行有機(jī)組合，構(gòu)成完整的系統(tǒng)原理圖。 系統(tǒng)原理圖的確定步驟： 1、確定執(zhí)行元件的形式 2、確定回路類型 3、選擇合適回路：制訂調(diào)速控制方案，制訂壓力 控制方案，制訂順序動(dòng)作控制方案 4、編制整機(jī)的

5、系統(tǒng)原理圖,四、元件的計(jì)算和選擇,1、動(dòng)力元件的選擇 執(zhí)行元件的尺寸規(guī)格及其工作壓力與流量確定后，再結(jié)合所擬定的液壓系統(tǒng)原理圖，就可以對(duì)系統(tǒng)中的其它元件進(jìn)行選擇或設(shè)計(jì)。 首先先根據(jù)設(shè)計(jì)要求和系統(tǒng)工況確定液壓泵的類型，然后根據(jù)液壓泵的最大供油量來選擇液壓泵的規(guī)格。 2、閥類元件的選擇 各種閥的額定壓力和額定流量，一般應(yīng)與其工作壓力和最大通過流量相接近，必要時(shí)，可允許其最大通過流量超過額定流量20%。,五、系統(tǒng)性能驗(yàn)算,1、系統(tǒng)壓力損失的計(jì)算 管路總的壓力損失為： 2、系統(tǒng)發(fā)熱溫升的驗(yàn)算 系統(tǒng)在工作時(shí)所水泵的能量多數(shù)轉(zhuǎn)化為熱能。必須控制溫升在許可范圍內(nèi)，如一般機(jī)床;數(shù)控機(jī)床;粗加工機(jī)械、工程機(jī)械和

6、機(jī)車車輛 根據(jù)各階段的發(fā)熱量求出系統(tǒng)的平均發(fā)熱量：,六、繪制正式工作圖和編制技術(shù)文件,1、繪制正式工作圖 正式工作圖包括按國家標(biāo)準(zhǔn)繪制正規(guī)的系統(tǒng)原理圖，系統(tǒng)裝配圖，閥塊等非標(biāo)準(zhǔn)無、輔件的裝配圖及零件圖。 系統(tǒng)原理圖中應(yīng)附有元件明細(xì)表，表中標(biāo)明各元件的規(guī)格、型號(hào)和壓力、流量調(diào)速值。一般還應(yīng)給出各執(zhí)行元件的工作循環(huán)圖和電磁鐵動(dòng)作順序表。 系統(tǒng)裝配圖是系統(tǒng)布置全貌的總布置圖和管路施工圖，對(duì)液壓系統(tǒng)應(yīng)包括油箱裝配圖、液壓泵站裝配圖、集成油路塊裝配圖和管路安裝圖等。 2、編制技術(shù)文件 必須明確設(shè)計(jì)任務(wù)書，據(jù)此檢查、考核液壓系統(tǒng)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。技術(shù)文件包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書;系統(tǒng)使用及維護(hù)技術(shù)說明書;

7、零部件明細(xì)表及標(biāo)準(zhǔn)件、通用件及外購件明細(xì)表等;系統(tǒng)有關(guān)的其它注意事項(xiàng)。,系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算舉例,以一臺(tái)鉆鏜兩用機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算為例，對(duì)液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行說明，所要設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)，要8個(gè)14mm孔的加工進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。其設(shè)計(jì)過程如下： 1、明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 該系統(tǒng)工作循環(huán)是：快速前進(jìn)、工作進(jìn)給、快速退回、原位停止，快進(jìn)、快退速度約為4.5m/min,工進(jìn)速度在20120mm/min內(nèi)無級(jí)調(diào)速，最大行程為400mm（其中工進(jìn)行程180mm），在進(jìn)給方向最大切削力18kN，運(yùn)動(dòng)部件自重25kN，啟動(dòng)換向時(shí)間0.05s，采用水平放置的平導(dǎo)軌，靜、動(dòng)摩擦系數(shù)0.2、0.1，油缸機(jī)械效率取0.9。

8、 2、分析系統(tǒng)工況 液壓缸在工作過程各階段的負(fù)載經(jīng)計(jì)算如下表,3、確定工作元件的工作壓力 初選液壓缸的工作壓力：由于負(fù)載值大小查表， 取p=3MPa。 確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)： 圓整取D=100mm。為了實(shí)現(xiàn)快進(jìn)速度與快退速度相等，采用差動(dòng)連接，則d=0.707D，所以d=70mm。 計(jì)算液壓缸的工作壓力、流量和功率如下表：,4、擬定系統(tǒng)原理圖 5、選擇元件 6、系統(tǒng)性能驗(yàn)算,壓力機(jī)液壓系統(tǒng),三梁四柱式壓力機(jī),壓力機(jī)液壓系統(tǒng)概述,壓力機(jī)是鍛壓、沖壓、冷擠、校直、彎曲、粉末冶金、成型、打包等工藝中廣泛應(yīng)用的壓力加工機(jī)械。 上液壓缸驅(qū)動(dòng)上滑塊完成快速下行慢速加壓保壓泄壓快速回程原位停止的動(dòng)作循環(huán)

9、。 下液壓缸驅(qū)動(dòng)下滑塊完成向上頂出向下退回停止的動(dòng)作循環(huán)；在作薄板拉伸時(shí)，下液壓缸驅(qū)動(dòng)下滑塊完成浮動(dòng)壓邊下行停止頂出的動(dòng)作循環(huán)。 壓力機(jī)液壓系統(tǒng)以壓力控制為主，壓力高，流量大，且壓力、流量變化大。在滿足系統(tǒng)對(duì)壓力要求的條件下，要注意提高系統(tǒng)效率和防止產(chǎn)生液壓沖擊。,3150KN通用液壓機(jī)液壓系統(tǒng)組成,上滑塊由主缸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)加壓，下滑塊由下缸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)頂出。 系統(tǒng)有兩個(gè)泵，主泵為恒功率變量泵，最高工作壓力由溢流閥4 的遠(yuǎn)程調(diào)壓閥5 調(diào)定。輔助泵2是低壓小流量定量泵用于供應(yīng)液動(dòng)閥的控制油，壓力由溢流閥3 調(diào)定。 主缸由中位機(jī)能為M型的電液換向閥6 實(shí)現(xiàn)換向；下缸的換向閥是中位機(jī)能為K型的電液換向閥21

10、。兩換向閥為串聯(lián)油路，泵通過兩個(gè)換向閥中位壓力卸載。,3150KN通用液壓機(jī)液壓系統(tǒng)工作原理,1、啟動(dòng) 電磁鐵全部不得電，主泵輸出油液通過閥6、21中位卸載。 2、主缸快速下行 電磁鐵1Y、5Y 得電，閥6 處于右位，控制油經(jīng)閥8 使液控單向閥9 開啟。 進(jìn)油路：泵1閥6右位閥13主缸上腔。 回油路：主缸下腔閥9閥6右位閥21中位油箱。 主缸滑塊在自重作用下迅速下降，泵1 雖處于最大流量狀態(tài)，仍不能滿足其需要，因此主缸上腔形成負(fù)壓，上位油箱15 的油液經(jīng)充液閥14 進(jìn)入主缸上腔。,3、主缸慢速接近工件、加壓 當(dāng)主缸滑塊降至一定位置觸動(dòng)行程開關(guān)2S 后，5Y 失電，閥9 關(guān)閉，主缸下腔油液經(jīng)背壓

11、閥10、閥6 右位、閥21 中位回油箱。這時(shí)，主缸上腔壓力升高，閥14 關(guān)閉，主缸在泵1 供給的壓力油作用下慢速接近工件。接觸工件后阻力急劇增加，壓力進(jìn)一步提高，泵1 的輸出流量自動(dòng)減小。 4、保壓 當(dāng)主缸上腔壓力達(dá)到預(yù)定值時(shí)，壓力繼電器7發(fā)信號(hào)，使1Y失電，閥6回中位，主缸上下腔封閉，單向閥13 和充液閥14 的錐面保證了良好的密封性，使主缸保壓。保壓時(shí)間由時(shí)間繼電器調(diào)整。保壓期間，泵經(jīng)閥6、21的中位卸載。,5、泄壓，主缸回程 保壓結(jié)束，時(shí)間繼電器發(fā)出信號(hào)，2Y 得電，閥6 處于左位。由于主缸上腔壓力很高，液動(dòng)滑閥12 處于上位，壓力油使外控順序閥11 開啟，泵1輸出油液經(jīng)閥11 回油箱。

12、泵1 在低壓下工作，此壓力不足以打開充液閥14 的主閥芯，而是先打開該閥的卸載閥芯，使主缸上腔油液經(jīng)此卸載閥芯開口泄回上位油箱，壓力逐漸降低。 當(dāng)主缸上腔壓力泄到一定值后，閥12 回到下位，閥11關(guān)閉，泵1 壓力升高，閥14完全打開，此時(shí)進(jìn)油路：泵1閥6左位閥9主缸下腔。回油路：主缸上腔閥14上位油箱15。實(shí)現(xiàn)主缸快速回程。,6、主缸原位停止 當(dāng)主缸滑塊上升至觸動(dòng)行程開關(guān)1S，2Y失電，閥6 處于中位，液控單向閥9將主缸下腔封閉，主缸原位停止不動(dòng)。泵1 輸出油液經(jīng)閥6、21中位卸載。 7、下缸頂出及退回 3Y得電，閥21 處于左位。進(jìn)油路：泵1閥6中位閥21左位下缸下腔。回油路：下缸上腔閥21

13、 左位油箱。下缸活塞上升，頂出。 3Y失電，4Y得電，閥21 處于右位，下缸活塞下行，退回。,8、浮動(dòng)壓邊 下缸活塞先上升到一定位置后，閥21 處于中位，主缸滑塊下壓時(shí)下缸活塞被迫隨之下行，下缸下腔油液經(jīng)節(jié)流器19 和背壓閥20 回油箱，使下缸下腔保持所需的壓邊壓力，調(diào)整閥20 即可改變浮動(dòng)壓邊壓力。下缸上腔則經(jīng)閥21中位從油箱補(bǔ)油。溢流閥18 為下缸下腔安全閥。,通用液壓機(jī)液壓系統(tǒng)特點(diǎn),1、系統(tǒng)采用高壓、大流量恒功率變量泵供油和利用上滑塊自重加速、充液閥14 補(bǔ)油的快速運(yùn)動(dòng)回路，功率利用合理。 2、采用背壓閥10 及液控單向閥9 控制上液壓缸下腔的回油壓力，既滿足了主機(jī)對(duì)力和速度的要求，又節(jié)

14、省了能量。 3、采用單向閥13 保壓，液動(dòng)閥12、順序閥11和帶卸載閥芯的液控單向閥14 組成的泄壓回路，減少了由保壓到回程的液壓沖擊。,3150KN 液壓機(jī)插裝閥集成系統(tǒng)原理,系統(tǒng)包括五個(gè)插裝閥集成塊 F1、F2組成進(jìn)油調(diào)壓回路，F(xiàn)1為單向閥，用于防止系統(tǒng)油液倒流，F(xiàn)2 的壓力先導(dǎo)閥2用來調(diào)整系統(tǒng)壓力，壓力先導(dǎo)閥1 用于限制系統(tǒng)最高壓力，緩沖閥3 與電磁換向閥4配合，用于泵卸載、升壓緩沖。 F3、F4組成主缸上腔油液三通回路，壓力先導(dǎo)閥6 為主缸上腔安全閥，緩沖閥7 與電磁換向閥8 配合，用于主缸上腔泄壓緩沖。,F5、F6 組成主缸下腔油液三通回路，壓力先導(dǎo)閥11 用于調(diào)整主缸下腔平衡壓力，

15、壓力先導(dǎo)閥10 為主缸下腔安全閥。 F7、F8 組成下缸上腔油液三通回路，壓力先導(dǎo)閥15 為下缸上腔安全閥，單向閥14 用于下缸作液壓墊時(shí)，活塞浮動(dòng)下行上腔補(bǔ)油。 F9、F10 組成下缸下腔油液三通回路，壓力先導(dǎo)閥18 為下缸下腔安全閥。 F3、F5、F7、F9 的控制油路都有一個(gè)壓力選擇梭閥，用于保證錐閥關(guān)閉可靠，防止反壓時(shí)開啟。,3150KN液壓機(jī)插裝閥系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作順序表,動(dòng)作順序 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 7Y 8Y 9Y 10Y 11Y 12Y 主缸快速下行 主缸慢速加壓 主缸保壓 主缸泄壓 主缸回程 主缸停止 下缸頂出 下缸退回 下缸停止,插裝閥系統(tǒng)具有密封性能好、通流能力大、壓力損失小、易于集成化等優(yōu)點(diǎn)，在壓力機(jī)中得到廣泛應(yīng)用。,謝謝觀賞！,