液压与气动技术 教学课件 作者 廖传林 主编第9章 液压系统设计.ppt

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1、第9章　液压系统设计一个完整的液压系统整体设计包括液压传动回路设计和电气控制回路设计两部分，本章仅介绍液压传动回路设计，电气控制回路设计将在第十五章与以补充。9.1液压系统设计步骤目前液压传动回路设计主要还是经验法，通常可按以下步骤进行：1．了解与机械设备的工位结构、加工件的几何尺寸、相关的设计参数和工件加工的工作流程。2．制定系统方案：1)确定各执行元件。2)确定各执行元件的动作回路。3)确定液压源。3．拟定液压系统图：首先将各执行元件的动作回路和压力源初步组合成一个液压系统整体；然后根据各执行元件在系统运行过程中的的相互依赖和制约

2、关系，，对系统元件作适当增减；最后绘制出完整的液压系统图。4．设备工况负荷分析。5．选择液压元件：1)选择执行元件。2)选择液压泵、油箱和泵的驱动电机。3)选择控制元件、辅助元件和液压油。9．2设计案例下面以一“全自动专用钻床”的设计实例对液压传动回路设计予以介绍。（1）慨况全自动专用钻床的加工工位结构及加工件简图如图9-1所示，其具体的液压回路设计参数如表9-1所示，工作流程如图9-2所示。图9-1自动专用钻床加工工位结构及加工件简图表9-1液压回路设计参数表内容参数定位夹块的夹角90°最多的堆积加工件数20加工零件几何尺寸φ1（m

3、m）80～95加工零件几何尺寸φ2（mm）13～15加工零件几何尺寸h（mm）＜25加工件材料灰铸铁加工件重量（kg）＜1加工件材料硬度（HBW）210送料缸快进速度（mm/s）＞50钻削缸快进速度（mm/s）＞50提供钻头高速钢标准钻头生产要求连续批量生产图9-2全自动专用钻床工作流程图（2）制定系统方案．1)确定执行元件本机床要求液压系统完成三个基本动作，即：送料、夹紧和钻削。这三个基本动作都是直线运动，所以完成基本动作的三个执行元件均可采用单杆双作用式液压缸。2)确定各执行元件的动作回路送料缸只对送料速度有要求，而且精度很低，只

4、要流量足够即可；活塞回程动作非常简单，无任何特定要求，所以可选用二位四通单电控(可弹簧复位的)电磁换向阀组成简单的换向回路。夹紧缸主要只对夹紧压力有要求，回程动作同样非常简单，所以也可选用二位四通单电控(可弹簧复位的)电磁换向阀组成简单的换向回路。钻削缸的进给速度需要从快进转换成工进，可以采用二位三通单电控电磁换向阀实现钻削缸差动联接与换向回路之间的相互切换；为了保证钻削质量，钻削缸对工进的运动速度要求较高，可采用单向调速阀组成回油节流调速，这不仅可以满足钻削缸的调速要求，而且还可为钻削缸工进时提供一定的背压，保证钻削缸工进的稳定性；

5、因钻削材料的材质不同，要求钻削缸的钻削压力不仅稳定，而且可调，可在钻削缸入油口配置一减压阀，通过调节减压阀的输出压力，来满足钻削缸的压力要求。钻削缸需要不停地换向，可采用具有”O”型中位机能的三位四通电磁换向阀与钻削缸组成换向回路，其中位可在停车时使钻削缸双向互锁，避免钻削缸活塞下滑。3)确定液压源钻削机械通常所需的工作压力不是很大，压力变化也不大，但是对压力的质量要求较高，要求液压泵运转平稳，压力脉动小，因此可选用单作用定量叶片泵作为压力源。（3）拟定液压系统图考虑到钻削缸快进时对夹紧缸的压力有影响，可在夹紧缸换向阀的进油口安置单向

6、阀为其保压；为了在短时停车时液压泵不频繁启动，可在系统先导型溢流阀的远程控制口配置用于卸荷的二位二通电磁换向阀。为了避免因溢流阀出现故障，油压上升过高，可在泵的出口配置压力继电器，当系统油压过高时，关断液压泵的驱动电机。依据以上分析可绘制出“全自动专用钻床”的液压传动系统图，如图9-3所示。，图9-3全自动专用钻床液压系统图（4）设备工况负荷分析本机床的主要负荷来自钻削加工，其工况分析步骤如下。根据钻头的材质和加工件的材料及硬度，查阅切削加工工艺手册，可知钻削加工件较合适的表面切削速度（线速度）为：从而计算出主轴的转速为：根据钻头的材

7、质、直径和和加工件的材料及硬度，查阅切削加工工艺手册，可知加工时的进给量为：从而计算出钻削缸的轴向进给速度为：根据切削加工原理可知钻削时的轴向力、切削扭矩和切削功率的计算公式为：轴向力切削扭矩切削功率根据加工件的材料，查阅切削加工工艺手册可得：故可计算出钻削时的轴向钻削力、切削扭矩及切削功率为：F=3592(N)M=26.49(N·M)Pm=1.23(KW)1）钻头工作时的技术参数钻削缸主轴头由电动机驱动旋转，经机械减速后的最大旋转速度为446r/min，电动机功率应＞1.23KW。钻削缸的工进速度由单向调速阀调节，工进速度应控

8、制在165~201mm/min。2）钻削缸受力。虽然动力头的重力与钻削力方向一致，但重力影响很小，所以钻削缸的钻削轴向力可基本确定为3592N。3)计算夹紧缸受力夹紧缸夹紧时的受力图,如图7-29所示。图中，w为夹紧力，