液壓機廠家如何設計液壓系統

液壓機廠家的液壓系統規劃的進程大致如下：

1.清晰規劃要求，進行工況剖析。
2.初定液壓體系的首要參數。
3.擬定液壓體系原理圖。
4.核算和挑選液壓元件。
5.預算液壓體系功能。
6.制作作業圖和編寫技術文件。

依據液壓體系的詳細內容，上述規劃進程可能會有所不同，下面對各進程的詳細內容進行介紹。




一 。 清晰規劃要求進行工況剖析
在規劃液壓體系時，首先應清晰以下問題，并將其作為規劃依據。
1.主機的用處、工藝進程、總體布局以及對液壓傳動設備的方位和空間尺度的要求。
2.主機對液壓體系的功能要求，如主動化程度、調速規模、運動平穩性、換向定位精度以及對體系的功率、溫升等的要求。
3.液壓體系的作業環境，如溫度、濕度、振蕩沖擊以及是否有腐蝕性和易燃物質存在等狀況。
圖9-1位移循環圖
在上述作業的基礎上，應對主機進行工況剖析，工況剖析包含運動剖析和動力剖析，對雜亂的體系還需編制負載和動作循環圖，由此了解液壓缸或液壓馬達的負載和速度隨時刻改變的規則，以下對工況剖析的內容作詳細介紹。
一、運動剖析
主機的履行元件按工藝要求的運動狀況，能夠用位移循環圖(L—t)，速度循環圖(v—t)，或速度與位移循環圖表明，由此對運動規則進行剖析。
1.位移循環圖L—t
圖9-1為液壓機的液壓缸位移循環圖，縱坐標L表明活塞位移，橫坐標t表明從活塞發動到回來原位的時刻，曲線斜率表明活塞移動速度。該圖清楚地表明液壓機的作業循環別離由快速下行、減速下行、限制、保壓、泄壓慢回和快速回程六個階段組成。
2.速度循環圖v—t(或v—L)
工程中液壓缸的運動特色可概括為三種類型。圖9-2為三種類型液壓缸的v—t圖，第一種如圖9-2中實線所示，液壓缸開端作勻加快運動，然后勻速運動，
圖9-2 速度循環圖
最終勻減速運動到結尾；第二種，液壓缸在總行程的前一半作勻加快運動，在另一半作勻減速運動，且加快度的數值持平；第三種，液壓缸在總行程的一大半以上以較小的加快度作勻加快運動，然后勻減速至行程結尾。v—t圖的三條速度曲線，不僅清楚地表明晰三種類型液壓缸的運動規則，也直接地表明晰三種工況的動力特性。
二、動力剖析
動力剖析，是研討機器在作業進程中，其履行組織的受力狀況，對液壓體系而言，就是研討液壓缸或液壓馬達的負載狀況。
1.液壓缸的負載及負載循環圖
(1)液壓缸的負載力核算。作業組織作直線往復運動時，液壓缸有必要戰勝的負載由六部分組成：
F=Fc+Ff+Fi+FG+Fm+Fb (9-1)
式中：Fc為切削阻力；Ff為沖突阻力；Fi為慣性阻力；FG為重力；Fm為密封阻力；Fb為排油阻力。
圖9-3導軌方法
①切削阻力Fc：為液壓缸運動方向的作業阻力，關于機床來說就是沿作業部件運動方向的切削力，此作用力的方向如果與履行元件運動方向相反為正值，兩者同向為負值。該作用力可能是恒定的，也可能是改變的，其值要依據詳細狀況核算或由實驗測定。
②沖突阻力Ff：
為液壓缸帶動的運動部件所受的沖突阻力，它與導軌的形狀、放置狀況和運動狀況有關，其
核算方法可查有關的規劃手冊。圖9-3為最常見的兩種導軌方法，其沖突阻力的值為：
平導軌： Ff=f∑Fn (9-2)
V形導軌： Ff=f∑Fn/[sin(α/2)] (9-3)式中：f為沖突因數，參看表9-1選取；∑Fn為作用在導軌上總的正壓力或沿V形導軌橫截面中心線方向的總作用力；α為V形角，一般為90°。
③慣性阻力Fi。慣性阻力Fi為運動部件在發動和制動進程中的慣性力，可按下式核算：9-4)
表9-1 沖突因數f
導軌類型
導軌資料
運動狀況
沖突因數(f)
滑動導軌
鑄鐵對鑄鐵
發動時
低速(v＜0.16m/s) 高速(v＞0.16m/s)
0.15～0.20 0.1～0.12 0.05～0.08
翻滾導軌
鑄鐵對滾柱(珠) 淬火鋼導軌對滾柱(珠)
0.005～0.020.003～0.006
靜壓導軌
鑄鐵
0.005式中：m為運動部件的質量(kg)；a為運動部件的加快度(m/s2)；G為運動部件的分量(N)；g為重力加快度，g=9.81 (m/s2)；Δv為速度改變值(m/s)；
Δt為發動或制動時刻(s)，一般機床Δt＝0.1～0.5s，運動部件分量大的取大值。
④重力FG：筆直放置和歪斜放置的移動部件，其自身的分量也成為一種負載，當上移時，負載為正值，下移時為負值。
⑤密封阻力Fm：密封阻力指裝有密封設備的零件在相對移動時的沖突力，其值與密封設備的類型、液壓缸的制作質量和油液的作業壓力有關。在初 算 時，可按缸的機械功率(ηm=0.9)考慮；驗算時，按密封設備沖突力的核算公式核算。
⑥排油阻力Fb：排油阻力為液壓缸回油路上的阻力，該值與調速計劃、體系所要求的安穩性、履行元件等要素有關，在體系計劃未斷定時無法核算，可放在液壓缸的規劃核算中考慮。
(2)液壓缸運動循環各階段的總負載力。液壓缸運動循環各階段的總負載力核算，一般包含發動加快、快進、工進、快退、減速制動等幾個階段，每個階段的總負載力是有差異的。 ①發動加快階段：這時液壓缸或活塞處于由中止到發動并加快到必定速度，其總負載力包含導軌的沖突力、密封設備的沖突力(按缸的機械功率ηm=0.9核算)、重力和慣性力等項，即：F=Ff+Fi±FG+Fm+Fb (9-5)
②快速階段：
F=Ff±FG+Fm+Fb (9-6)
③工進階段：
F=Ff+Fc±FG+Fm+Fb (9-7)
④減速：F=Ff±FG-Fi+Fm+Fb (9-8)
對簡略液壓體系，上述核算進程可簡化。例如選用單定量泵供油，只需核算工進階段的總負載力，若簡略體系選用限壓式變量泵或雙聯泵供油，則只需核算快速階段和工進階段的總負載力。
(3)液壓缸的負載循環圖。
對較為雜亂的液壓體系，為了更清楚的了解該體系內各液壓缸(或液壓馬達)的速度和負載的
改變規則，應依據各階段的總負載力和它所閱歷的作業時刻t或位移L按相同的坐標制作液壓缸的負載時刻(F—t)或負載位移(F—L)圖，然后將各液壓缸在同一時刻t(或位移)的負載力疊加。
圖9-4負載循環圖
圖9-4為一部機器的F—t圖，其間：0～t1為發動進程；t1～t2為加快進程；t2～t3為恒速進程； t3～t4為制動進程。它清楚地表明晰液壓缸在動作循環內負載的規則。圖中最大負載是初選液壓缸作業壓力和斷定液壓缸結構尺度的依據。
2.液壓馬達的負載
作業組織作旋轉運動時，液壓馬達有必要戰勝的外負載為：M=Me+Mf+Mi (9-9)
(1)作業負載力矩Me。作業負載力矩可能是定值，也可能隨時刻改變，應依據機器作業條件進行詳細剖析。
(2)沖突力矩Mf。為旋轉部件軸頸處的沖突力矩，其核算公式為：
Mf=GfR(N·m) (9-10)式中：G為旋轉部件的分量(N)；f為沖突因數，發動時為靜沖突因數，發動后為動沖突因數；R為軸頸半徑(m)。
(3)慣性力矩Mi。為旋轉部件加快或減速時發生的慣性力矩，其核算公式為：(9-11)
式中：ε為角加快度(r/s2)；Δω為角速度的改變(r/s)；Δt為加快或減速時刻(s)；J為旋轉部件的轉動慣量(kg·m2)，J=1GD2/4g。
式中：GD2為反轉部件的飛輪效應(Nm2)。
各種反轉體的GD2可查《機械規劃手冊》。
依據式(9-9)，別離算出液壓馬達在一個作業循環內各階段的負載大小，便可制作液壓馬達的負載循環圖。

二 斷定液壓體系首要參數
一、液壓缸的規劃核算
1.初定液壓缸作業壓力 液壓缸作業壓力首要依據運動循環各階段中的最大總負載力來斷定，此外，還需要考慮以下要素：
(1)各類設備的不同特色和運用場合。
(2)考慮經濟和分量要素，壓力選得低，則元件尺度大，分量重；壓力選得高一些，則元件尺度小，分量輕，但對元件的制作精度，密封功能要求高。
所以，液壓缸的作業壓力的挑選有兩種方法：一是依據機械類型選；二是依據切削負載選。
如表9-2、表9-3所示。
表9-2 按負載選履行文件的作業壓力
負載/N
＜5000
500～10000
10000～20000
20000～30000
30000～50000
＞50000
作業壓力/MPa
≤0.8～1
1.5～2
2.5～3
3～4
4～5
＞5
表9-3 按機械類型選履行文件的作業壓力
機械類型
機 床
農業機械
工程機械
磨床
組合機床
龍門刨床
拉床
作業壓力/MPa
a≤2
3～5
≤8
8～10
10～16
20～32
2.液壓缸首要尺度的核算
缸的有用面積和活塞桿直徑，可依據缸受力的平衡聯系詳細核算，詳見第四章第二節。
3.液壓缸的流量核算
液壓缸的最大流量：
qmax=A·vmax (m3/s) (9-12)
式中：A為液壓缸的有用面積A1或A2(m2)；vmax為液壓缸的最大速度(m/s)。

液壓缸的最小流量：
qmin=A·vmin(m3/s) (9-13)
式中：vmin為液壓缸的最小速度。
液壓缸的最小流量qmin，應等于或大于流量閥或變量泵的最小安穩流量。若不滿意此要求時，則需從頭選定液壓缸的作業壓力，使作業壓力低一些，缸的有用作業面積大一些，所需最小流量qmin也大一些，以滿意上述要求。流量閥和變量泵的最小安穩流量，可從產品樣本中查到。

二、液壓馬達的規劃核算

1.核算液壓馬達排量 液壓馬達排量依據下式決議：
vm=6.28T/Δpmηmin(m3/r) (9-14)
式中：T為液壓馬達的負載力矩(N·m)；Δpm為液壓馬達進出口壓力差(N/m3)；ηmin為液壓馬達的機械功率，一般齒輪和柱塞馬達取0.9～0.95，葉片馬達取0.8～0.9。
2.核算液壓馬達所需流量液壓馬達的最大流量：
qmax=vm·nmax(m3/s)
式中：vm為液壓馬達排量(m3/r)；nmax為液壓馬達的最高轉速(r/s)。
三 液壓機的液壓元件的挑選
一、液壓泵的斷定與所需功率的核算
1.液壓泵的斷定
(1)斷定液壓泵的最大作業壓力。液壓泵所需作業壓力的斷定，首要依據液壓缸在作業循環各階段所需最大壓力p1，再加上油泵的出油口到缸進油口處總的壓力丟失ΣΔp，即pB=p1+ΣΔp (9-15)
ΣΔp包含油液流經流量閥和其他元件的部分壓力丟失、管路沿程丟失等，在體系管路未規劃之前，可依據同類體系經歷估量，一般管路簡略的節省閥調速體系ΣΔp為(2～5)×105Pa，用調速閥及管路雜亂的體系ΣΔp為(5～15)×105Pa，ΣΔp也可只考慮流經各控制閥的壓力丟失，而將管路體系的沿程丟失忽略不計，各閥的額外壓力丟失可從液壓元件手冊或產品樣本中查找，也可參照表9-4選取。
表9-4 常用中、低壓各類閥的壓力丟失(Δpn)
閥名
Δpn(×105Pa)
閥名
Δpn(×105Pa)
閥名
Δpn(×105Pa)
閥名
Δpn(×105Pa)

單向閥
0.3～0.5
背壓閥
3～8
行程閥
1.5～2
轉閥
1.5～2

換向閥
1.5～3
節省閥
2～3
次序閥
1.5～3
調速閥
3～5
(2)斷定液壓泵的流量qB。泵的流量qB依據履行元件動作循環所需最大流量qmax和體系的走漏斷定。

①多液壓缸一起動作時，液壓泵的流量要大于一起動作的幾個液壓缸(或馬達)所需的最大流量，并應考慮體系的走漏和液壓泵磨損后容積功率的下降，即
qB≥K(Σq)max(m3/s) (9-16)式中：K為體系走漏系數，一般取1.1～1.3，大流量取小值，小流量取大值；(Σq)max為一起動作的液壓缸(或馬達)的最大總流量(m3/s)。
②選用差動液壓缸回路時，液壓泵所需流量為：qB≥K(A1-A2)vmax(m3/s) (9-17)
式中：A 1，A 2為別離為液壓缸無桿腔與有桿腔的有用面積(m2)；vmax為活塞的最大移動速度(m/s)。
③當體系運用蓄能器時，液壓泵流量按體系在一個循環周期中的均勻流量選取，即 (9-18)
式中：Vi為液壓缸在作業周期中的總耗油量(m3)；Ti為機器的作業周期(s)；Z為液壓缸的個數。
(3)挑選液壓泵的規范：依據上面所核算的最大壓力pB和流量qB，查液壓元件產品樣本，挑選與PB和qB恰當的液壓泵的規范類型。
上面所核算的最大壓力pB是體系靜態壓力，體系作業進程中存在著過渡進程的動態壓力，而動態壓力往往比靜態壓力高得多，所以泵的額外壓力pB應比體系最高壓力大25%～60%，使液壓泵有必定的壓力儲藏。若體系歸于高壓規模，壓力儲藏取小值；若體系歸于中低壓規模，壓力儲藏取大值。
(4)斷定驅動液壓泵的功率。
①當液壓泵的壓力和流量比較衡定時，所需功率為：p=pBqB/103ηB (kW) (9-19)
式中：pB為液壓泵的最大作業壓力(N/m2)；qB為液壓泵的流量(m3/s)；ηB為液壓泵的總功率，各種方法液壓泵的總功率可參看表9-5估取，液壓泵規范大，取大值，反之取小值，定量泵取大值，變量泵取小值。
表9-5 液壓泵的總功率

液壓泵類型
齒輪泵
螺桿泵
葉片泵
柱塞泵

總功率
0.6～0.7
0.65～0.80
0.60～0.75
0.80～0.85
②在作業循環中，泵的壓力和流量有明顯改變時，可別離核算出作業循環中各個階段所需的驅動功率，然后求其均勻值，即 (9-20)
式中：t1，t2，…，tn為一個作業循環中各階段所需的時刻(s)；P1，P2，…，Pn為一個作業循環中各階段所需的功率(kW)。
按上述功率和泵的轉速，能夠從產品樣本中選取規范電動機，再進行驗算，使電動機宣布最大功率時，其超載量在答應規模內。
二、閥類元件的挑選
1.挑選依據
挑選依據為：額外壓力，最大流量，動作方法，裝置固定方法，壓力丟失數值，作業功能參數和作業壽數等。
2.挑選閥類元件應留意的問題
(1)應盡量選用規范定型產品，除非不得已時才自行規劃專用件。
(2)閥類元件的規范首要依據流經該閥油液的最大壓力和最大流量選取。挑選溢流閥時，應按液壓泵的最大流量選?。惶暨x節省閥和調速閥時，應考慮其最小安穩流量滿意機器低速功能的要求。
(3)一般挑選控制閥的額外流量應比體系管路實踐通過的流量大一些，必要時，答應通過閥的最大流量超越其額外流量的20%。

三、蓄能器的挑選

1.蓄能器用于彌補液壓泵供油缺乏時，其有用容積為：V=ΣAiLiK-qBt(m3) (9-21)

式中：A為液壓缸有用面積(m2)；L為液壓缸行程(m)；K為液壓缸丟失系數，預算時可?。耍?.2；qB為液壓泵供油流量(m3/s)；t為動作時刻(s)。

2.蓄能器作應急能源時，其有用容積為：

V=ΣAiLiK(m3) (9-22)
當蓄能器用于吸收脈動平緩液壓沖擊時，應將其作為體系中的一個環節與其相關部分一起綜合考慮其有用容積。

依據求出的有用容積并考慮其他要求，即可挑選蓄能器的方法。

四、管道的挑選

1.油管類型的挑選
液壓體系中運用的油管分硬管和軟管，挑選的油管應有滿意的通流截面和承壓才能，一起，應盡量縮短管路，避免急轉彎和截面驟變。

(1)鋼管：中高壓體系選用無縫鋼管，低壓體系選用焊接鋼管，鋼管價格低，功能好，運用廣泛。
(2)銅管：紫銅管作業壓力在6.5～10MPa以下，易變曲，便于裝配；黃銅管承受壓力較高，達25MPa，不如紫銅管易曲折。銅管價格高，抗震才能弱，易使油液氧化，應盡量少用，只用于液壓設備配接不方便的部位。
(3)軟管：用于兩個相對運動件之間的銜接。高壓橡膠軟管中夾有鋼絲編織物；低壓橡膠軟管中夾有棉線或麻線編織物；尼龍管是乳白色半透明管，承壓才能為2.5～8MPa，多用于低壓管道。因軟管彈性變形大，簡單引起運動部件匍匐，所以軟管不宜裝在液壓缸和調速閥之間。

2.油管尺度的斷定

(1)油管內徑d按下式核算： (9-23)

式中：q為通過油管的最大流量(m3/s)；v為管道內答應的流速(m/s)。一般吸油管取0.5～5(m/s)；壓力油管取2.5～5(m/s)；回油管取1.5～2(m/s)。

(2)油管壁厚δ按下式核算：

δ≥p·d/2〔σ〕 (9-24)

式中：p為管內最大作業壓力；〔σ〕為油管資料的許用壓力，〔σ〕=σb/n；σb為資料的抗拉強度；n為安全系數，鋼管p＜7MPa時，取n=8；p＜17.5MPa時，取n=6；p＞17.5MPa時，取n=4。

依據核算出的油管內徑和壁厚，查手冊選取規范規范油管。

五、油箱的規劃

油箱的作用是儲油，散發油的熱量，沉積油中雜質，逸出油中的氣體。其方法有開式和閉式兩種：開式油箱油液液面與大氣相通；閉式油箱油液液面與大氣阻隔。開式油箱運用較多。

1.油箱規劃要點

(1)油箱應有滿意的容積以滿意散熱，一起其容積應確保體系中油液悉數流回油箱時不滲出，油液液面不該超越油箱高度的80%。

(2)吸箱管和回油管的距離應盡量大。

(3)油箱底部應有恰當斜度，泄油口置于最低處，以便排油。

(4)注油器上應裝濾網。

(5)油箱的箱壁應涂耐油防銹涂料。

2.油箱容量核算油箱的有用容量V可近似用液壓泵單位時刻內排出油液的體積斷定。

V=KΣq (9-25)

式中：K為系數，低壓體系取2～4，中、高壓體系取5～7；Σq為同一油箱供油的各液壓泵流量總和。

六、濾油器的挑選

挑選濾油器的依據有以下幾點：

(1)承載才能：按體系管路作業壓力斷定。

(2)過濾精度：按被保護元件的精度要求斷定，挑選時可參看表9-6。

(3)通流才能：按通過最大流量斷定。

(4)阻力壓降：應滿意過濾資料強度與系數要求。

表9-6 濾油器過濾精度的挑選

體系
過濾精度(μm)
元件
過濾精度(μm)

低壓體系
100～150
滑閥
1/3最小空隙

70×105Pa體系
50
節省孔
1/7孔徑(孔徑小于1.8mm)

100×105Pa體系
25
流量控制閥
2.5～30

140×105Pa體系
10～15
安全閥溢流閥
15～25

電液伺服體系
5



高精度伺服體系
2.5


四 液壓體系功能的驗算

為了判別液壓體系的規劃質量，需要對體系的壓力丟失、發熱溫升、功率和體系的動態特性等進行驗算。因為液壓體系的驗算較雜亂，只能選用一些簡化公式近似地驗算某些功能指標，如果規劃中有通過生產實踐考驗的同類型體系供參看或有較牢靠的實驗成果能夠選用時，能夠不進行驗算。

一、管路體系壓力丟失的驗算

當液壓元件規范類型和管道尺度斷定之后，就能夠較精確的核算體系的壓力丟失，壓力丟失包含：油液流經管道的沿程壓力丟失ΔpL、部分壓力丟失Δpc和流經閥類元件的壓力丟失ΔpV，即：

Δp=ΔpL+Δpc+ΔpV (9-26)

核算沿程壓力丟失時，如果管中為層流活動，可按下經歷公式核算：

ΔpL=4.3V·q·L×106/d4(Pa) (9-27)

式中：q為通過管道的流量(m3/s)；L為管道長度(m)；d為管道內徑(mm)；υ為油液的運動粘度(m2)。

部分壓力丟失可按下式預算：

Δpc=(0.05～0.15)ΔpL (9-28)

閥類元件的ΔpV值可按下式近似核算：

ΔpV=Δpn（qV/qVn）2(Pa) (9-29)

式中：qVn為閥的額外流量(m3/s)；qV為通過閥的實踐流量(m3/s)；Δpn為閥的額外壓力丟失(Pa)。

核算體系壓力丟失的意圖，是為了正確斷定體系的調整壓力和剖析體系規劃的好壞。

體系的調整壓力：p0≥p1+Δp (9-30)

式中：p0為液壓泵的作業壓力或支路的調整壓力；p1為履行件的作業壓力。

如果核算出來的Δp比在初選體系作業壓力時大略選定的壓力丟失大得多，應該從頭調

整有關元件、輔件的規范，從頭斷定管道尺度。

二、體系發熱溫升的驗算

體系發熱來源于體系內部的能量丟失，如液壓泵和履行元件的功率丟失、溢流閥的溢流丟失、液壓閥及管道的壓力丟失等。這些能量丟失轉換為熱能，使油液溫度升高。油液的溫升使粘度下降，走漏添加，一起，使油分子裂化或聚合，發生樹脂狀物質，堵塞液壓元件小孔，影響體系正常作業，因此有必要使體系中油溫保持在答應規模內。一般機床液壓體系正常作業油溫為30～50℃；礦山機械正常作業油溫50～70℃；最高答應油溫為70～90℃。

1.體系發熱功率P的核算

P＝PB(1-η) (W) (9-31)

式中：PB為液壓泵的輸入功率(W)；η為液壓泵的總功率。

若一個作業循環中有幾個工序，則可依據各個工序的發熱量，求出體系單位時刻的均勻發熱量： (9-32)

式中：T為作業循環周期(s)；ti為第i個工序的作業時刻(s)；Pi為循環中第i個工序的輸入功率(W)。

2.體系的散熱和溫升體系的散熱量可按下式核算： (9-33)

式中：Kj為散熱系數(W/m2℃)，當周圍通風很差時，K≈8～9；周圍通風杰出時，K≈15；用電扇冷卻時，K≈23；用循環水強制冷卻時的冷卻器外表K≈110～175；Aj為散熱面積(m2)，當油箱長、寬、高比例為1∶1∶1或1∶2∶3，油面高度為油箱高度的80%時，油箱散熱面積近似當作，式中V為油箱體積(L)；

Δt為液壓體系的溫升(℃)，即液壓體系比周圍環境溫度的升高值；

j為散熱面積的次序號。

當液壓體系作業一段時刻后，到達熱平衡狀況，則：

P＝P′

所以液壓體系的溫升為：

  (9-34)

核算所得的溫升Δt，加上環境溫度，不該超越油液的最高答應溫度。

當體系答應的溫升斷定后，也能運用上述公式來核算油箱的容量。

三、體系功率驗算

液壓體系的功率是由液壓泵、履行元件和液壓回路功率來斷定的。

液壓回路功率ηc一般可用下式核算： (9-35)

式中：p1，q1；p2，q2；……為每個履行元件的作業壓力和流量；pB1，qB1；pB2，qB2為每個液壓泵的供油壓力和流量。

液壓體系總功率：η＝ηBηCηm (9-36)

式中：ηB為液壓泵總功率；ηm為履行元件總功率；ηC為回路功率。


五 制作正式作業圖和編寫技術文件

通過對液壓體系功能的驗算和必要的修改之后，便可制作正式作業圖，它包含制作液壓體系原理圖、體系管路裝配圖和各種非規范元件規劃圖。

正式液壓體系原理圖上要標明各液壓元件的類型規范。關于主動化程度較高的機床，還應包

括運動部件的運動循環圖和電磁鐵、壓力繼電器的作業狀況。

管道裝配圖是正式施工圖，各種液壓部件和元件在機器中的方位、固定方法、尺度等應表明清楚。

自行規劃的非規范件，應繪出裝配圖和零件圖。

編寫的技術文件包含規劃核算書，運用保護說明書，專用件、通用件、規范件、外購件明細表，以及實驗綱要等。




六 液壓體系規劃核算舉例

某廠汽缸加工主動線上要求規劃一臺臥式單面多軸鉆孔組合機床，機床有主軸16根，鉆14個φ13.9mm的孔，2個φ8.5mm的孔，要求的作業循環是：快速挨近工件，然后以工

作速度鉆孔，加工結束后快速退回原始方位，最終主動中止；工件資料：鑄鐵，硬度HB為240；假定運動部件重G＝9800N；快進快退速度v1＝0.1m/s；動力滑臺選用平導軌，靜、動沖突因數μs=0.2，μd=0.1；往復運動的加快、減速時刻為0.2s；快進行程L1=100mm；工進行程L2=50mm。試規劃核算其液壓體系。

一、作F—t與v—t圖

1.核算切削阻力鉆鑄鐵孔時，其軸向切削阻力可用以下公式核算：

Fc=25.5DS0.8硬度0.6 (N)

式中：D為鉆頭直徑(mm)；S為每轉進給量(mm/r)。

挑選切削用量：鉆φ13.9mm孔時，主軸轉速n1＝360r/min，每轉進給量S1=0.147mm/r；鉆8.5mm孔時，主軸轉速n2＝550r/min，每轉進給量S2=0.096mm/r。則

Fc=14×25.5D1S0.81硬度0.6+2×25.5D2S0.82硬度0.6=14×25.5×13.9×0.1470.8×2400.6+2×25.5×8.5×0.0960.8×2400.6=30500(N)

2.核算沖突阻力

靜沖突阻力：Fs=fsG=0.2×9800=1960N

動沖突阻力：Fd=fdG=0.1×9800=980N

3.核算慣性阻力
4.核算工進速度

工進速度可按加工φ13.9的切削用量核算，即：

v2=n1S1=360/60×0.147=0.88mm/s=0.88×10-3m/s

5.依據以上剖析核算各工況負載如表9-7所示。

表9-7 液壓缸負載的核算

工 況
核算公式
液壓缸負載F/N
液壓缸驅動力F0/N

啟 動
F=faG
1960
2180

加 速
F=fdG+G/gΔv/Δt
1480
1650

快 進
F=fdG
980
1090

工 進
F=Fc+fdG
31480
35000

反向發動
F=fsG
1960
2180

加 速
F=fdG+G/gΔv/Δ
1480
1650

快 退
F=fdG
980
1090

制 動
F=fdG-G/gΔv/Δt
480
532


其間，取液壓缸機械功率ηcm=0.9。

6.核算快進、工進時刻和快退時刻

快進： t1=L1/v1=100×10-3/0.1=1s

工進： t2=L2/v2=50×10-3/0.88×10-3=56.6s

快退： t3=(L1+L2)/v1= (100+50)×10-3/0.1=1.5s

7.依據上述數據繪液壓缸F—t與v—t圖見圖9-5。




圖9-5 F—t與v—t圖

二、斷定液壓體系參數

1.初選液壓缸作業壓力
由工況剖析中可知，工進階段的負載力最大，所以，液壓缸的作業壓力按此負載力核算，依據液壓缸與負載的聯系，選p1=40×105Pa。本機床為鉆孔組合機床，為避免鉆通時發生前沖現象，液壓缸回油腔應有背壓，設背壓p2=6×105Pa，為使快進快退速度持平，選用A1=2A2差動油缸，假定快進、快退的回油壓力丟失為Δp=7×105Pa。
2.核算液壓缸尺度由式(p1A1-p2A2)ηcm=F得：
液壓缸直徑：
取規范直徑：D＝110 mm

因為A1=2A2，所以

則液壓缸有用面積：

A1=πD2/4=π×112/4=2375px2

A2=π/4 (D2-d2)=π/4 (112-82)=1175px2

3.核算液壓缸在作業循環中各階段的壓力、流量和功率液壓缸作業循環各階段壓力、流量和功率核算表。

表9-8 液壓缸作業循環各階段壓力、流量和功率核算表

工況
核算公式
F0/n
P2/pa
P1/pa
Q/(10-3m3/s)
P/kw

快進
發動
P1=F0/A+p2
2180
P2=0
4.6*105
0.5



加快
Q=av1
1650
P2=7x105
10.5*105


快進
P=10-3p1q
1090

9x105
0.5


工進

p1=F0/a1+p2/2

q=A1V1

p=10-3p1q
3500
P2=6x105
40x105
0.83x105
0.033
快退
反向發動
P1=F0/a1+2p2
2180
P2=0
4.6x105
加快

1650

17.5x105



快退
Q=A2V2
1090
P2=7*105
16.4x105
0.5
0.8

制動
P=10-3p1q
532

15.2x105

圖9—6 液壓缸工況圖

4.制作液壓缸工況圖見圖9-6。

三、擬定液壓體系圖

1.挑選液壓回路

(1)調速方法；由工況圖知，該液壓體系功率小，作業負載改變小，可選用進油路節省調速，為避免鉆通孔時的前沖現象，在回油路上加背壓閥。
(2)液壓泵方法的挑選；從q—t圖清楚的看出，體系作業循環首要由低壓大流量和高壓小流量兩個階段組成，最大流量與最小流量之比qmax/qmin=0.5/0.83×10-2≈60，其相應的時刻之比t2/t1=56。依據該狀況，選葉片泵較適合，在本計劃中，選用雙聯葉片泵。
(3)速度換接方法：因鉆孔工序對方位精度及作業平穩性要求不高，可選用行程調速閥或電磁換向閥。
(4)快速回路與工進轉快退控制方法的挑選：為使快進快退速度持平，選用差動回路作快速回路。

2.組成體系在所選定根本回路的基礎上，再考慮其他一些有關要素組成圖9-7所示液壓體系圖。

四、挑選液壓元件

1.挑選液壓泵和電動機

(1)斷定液壓泵的作業壓力。前面已斷定液壓缸的最大作業壓力為40×105Pa，選取進油管路壓力丟失Δp=8×105Pa，其調整壓力一般比體系最大作業壓力大5×105Pa，所以泵的作業壓力pB＝(40＋8＋5)×105＝53×105Pa
這是高壓小流量泵的作業壓力。
由圖9-7可知液壓缸快退時的作業壓力比快進時大，取其壓力丟失Δp′＝4×105Pa，則快退時泵的作業壓力為：
pB=(16.4＋4)×105＝20.4×105Pa
這是低壓大流量泵的作業壓力。

(2)液壓泵的流量。由圖9-7可知，快進時的流量最大，其值為30L/min，最小流量在工進時，其值為0.51L/min，依據式9-20，取K＝1.2，
則： qB＝1.2×0.5×10-3=36L/min因為溢流閥安穩作業時的最小溢流量為3L/min，故小泵流量取3.6L/min。
依據以上核算，選用YYB-AA36/6B型雙聯葉片泵。

(3)挑選電動機：
由P-t圖可知，最大功率出現在快退工況，其數值如下式核算：
式中：ηB為泵的總功率，取0.7；q1＝36L/min＝0.6×10-3m3/s，為大泵流量；q2＝6L/min＝0.1×10-3m3/s，為小泵流量。
依據以上核算成果，查電動機產品目錄，選與上述功率和泵的轉速相適應的電動機。

2.選其他元件 依據體系的作業壓力和通過閥的實踐流量挑選元、輔件，其類型和參數如表9-9所示。
表9-9 所選液壓元件的類型、規范
3.斷定管道尺度
依據作業壓力和流量，按式(9-27)、式(9-28)斷定管道內徑和壁厚。(從略)
4.斷定油箱容量油箱容量可按經歷公式預算，取V＝(5～7)q。
本例中：V＝6q＝6(6＋36)＝252L有關體系的功能驗算從略。