設計計算壓力機液壓系統(tǒng)A.ppt

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1、液壓傳動系統(tǒng)的設計計算,設計計算步驟 1 明確設計要求 2 進行工況分析 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)性能驗算 7 完成圖紙文件,一、明確設計要求、進行工況分析,1、明確設計要求 液壓傳動系統(tǒng)設計時要明確液壓傳動系統(tǒng)的工作環(huán)境、動作和性能要求，這里一般需要考慮以下幾個方面： 1）設備中液壓傳動的運動及各執(zhí)行機； 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)行機構的載荷形式和大小； 4）運動速度及其范圍、對平穩(wěn)性的要求； 5）各執(zhí)行機構的動作、相互關系及操作； 6）自動化程度、效率、溫升、安全保護、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,對于元件的工況進行分析，就是查明每個執(zhí)行元件在各自工作過程中的速度和負載的變化規(guī)律。通常是求出一個工作循環(huán)內各階段的速度和負載值列表表示。 一般情況下，液壓傳動系統(tǒng)中液壓缸承受的負載由六部分組成，即工作負載、導軌摩擦負載 、慣性負載、重力負載、密封負載、背壓負載，前五項構成了液壓缸所要克服的機械總負載。 1）工作負載 對于液壓機來說，工件的壓制抗力為工作負載。對于金屬切削機床來說，沿液壓缸軸線方向的切削力即為工作負載。 2）導軌摩擦負載 平導軌：、V形導軌： 式中： 摩擦系數 G運動部件的重力 垂直導軌的工作負載 V形導軌面的夾角，一般,3）慣性負載 4

3、）重力負載 垂直或傾斜放置的運動部件，在沒有平衡的情況下，自重也成為一種負載。 5）密封負載 密封負載是指密封裝置的摩擦力，其值與密封裝置的類型和尺寸、液壓缸的制造質量和油液的工作壓力有關，計算公式見有關手冊。 6）背壓負載,二、執(zhí)行元件主要參數的確定,執(zhí)行元件的主要參數是指其工作壓力和最大流量。液壓傳動系統(tǒng)采用的執(zhí)行元件形式可視主機所要實現的運動種類和性質而定，如下表,1、初選執(zhí)行元件的工作壓力,根據實際情況選取適當的工作壓力，執(zhí)行元件工作壓力可以根據總負載的大小或主機設備類型選取，可參照下表。氣壓傳動控制系統(tǒng)的工作壓力一般為0.5MPa左右。 按負載選擇工作壓力 各種設備常用系統(tǒng)工作壓力,

4、2、確定執(zhí)行元件的主要結構參數,1）液壓缸主要結構尺寸 2）液壓馬達主要參數的確定 3、復算執(zhí)行元件的工作壓力 執(zhí)行元件背壓的估計值,4、執(zhí)行元件的工況圖,機床進給液壓缸工況 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，它對系統(tǒng)的性能及設計方案的合理性、經濟性具有決定性的影響。擬定系統(tǒng)原理圖包含兩項內容：一是通過分析、對比選出合適的基本回路；二是把選出的基本回路進行有機組合，構成完整的系統(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：

5、制訂調速控制方案，制訂壓力 控制方案，制訂順序動作控制方案 4、編制整機的系統(tǒng)原理圖,四、元件的計算和選擇,1、動力元件的選擇 執(zhí)行元件的尺寸規(guī)格及其工作壓力與流量確定后，再結合所擬定的液壓系統(tǒng)原理圖，就可以對系統(tǒng)中的其它元件進行選擇或設計。 首先先根據設計要求和系統(tǒng)工況確定液壓泵的類型，然后根據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，一般應與其工作壓力和最大通過流量相接近，必要時，可允許其最大通過流量超過額定流量20%。,五、系統(tǒng)性能驗算,1、系統(tǒng)壓力損失的計算 管路總的壓力損失為： 2、系統(tǒng)發(fā)熱溫升的驗算 系統(tǒng)在工作時所水泵的能量多

6、數轉化為熱能。必須控制溫升在許可范圍內，如一般機床;數控機床;粗加工機械、工程機械和機車車輛 根據各階段的發(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文件,1、繪制正式工作圖 正式工作圖包括按國家標準繪制正規(guī)的系統(tǒng)原理圖，系統(tǒng)裝配圖，閥塊等非標準無、輔件的裝配圖及零件圖。 系統(tǒng)原理圖中應附有元件明細表，表中標明各元件的規(guī)格、型號和壓力、流量調速值。一般還應給出各執(zhí)行元件的工作循環(huán)圖和電磁鐵動作順序表。 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，對液壓系統(tǒng)應包括油箱裝配圖、液壓泵站裝配圖、集成油路塊裝配圖和管路安裝圖等。 2、編制技術文件 必須明確設計任務書，據此檢查、考核液

7、壓系統(tǒng)是否達到設計要求。技術文件包括系統(tǒng)設計計算說明書;系統(tǒng)使用及維護技術說明書; 零部件明細表及標準件、通用件及外購件明細表等;系統(tǒng)有關的其它注意事項。,系統(tǒng)設計計算舉例,以一臺鉆鏜兩用機床液壓系統(tǒng)的設計計算為例，對液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的設計計算進行說明，所要設計的液壓系統(tǒng)，要8個14mm孔的加工進給運動。其設計過程如下： 1、明確系統(tǒng)設計要求 該系統(tǒng)工作循環(huán)是：快速前進、工作進給、快速退回、原位停止，快進、快退速度約為4.5m/min,工進速度在20120mm/min內無級調速，最大行程為400mm（其中工進行程180mm），在進給方向最大切削力18kN，運動部件自重25kN，啟動換向時間0

8、.05s，采用水平放置的平導軌，靜、動摩擦系數0.2、0.1，油缸機械效率取0.9。 2、分析系統(tǒng)工況 液壓缸在工作過程各階段的負載經計算如下表,3、確定工作元件的工作壓力 初選液壓缸的工作壓力：由于負載值大小查表， 取p=3MPa。 確定液壓缸的主要結構參數： 圓整取D=100mm。為了實現快進速度與快退速度相等，采用差動連接，則d=0.707D，所以d=70mm。 計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)性能驗算,壓力機液壓系統(tǒng),,三梁四柱式壓力機,壓力機液壓系統(tǒng)概述,壓力機是鍛壓、沖壓、冷擠、校直、彎曲、粉末冶金、成型、打包等工藝中

9、廣泛應用的壓力加工機械。 上液壓缸驅動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作循環(huán)。 下液壓缸驅動下滑塊完成向上頂出向下退回停止的動作循環(huán)；在作薄板拉伸時，下液壓缸驅動下滑塊完成浮動壓邊下行停止頂出的動作循環(huán)。 壓力機液壓系統(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)對壓力要求的條件下，要注意提高系統(tǒng)效率和防止產生液壓沖擊。,3150KN通用液壓機液壓系統(tǒng)組成,上滑塊由主缸驅動實現加壓，下滑塊由下缸驅動實現頂出。 系統(tǒng)有兩個泵，主泵為恒功率變量泵，最高工作壓力由溢流閥4 的遠程調壓閥5 調定。輔助泵2是低壓小流量定量泵用于供應液動閥的控制油，

10、壓力由溢流閥3 調定。 主缸由中位機能為M型的電液換向閥6 實現換向；下缸的換向閥是中位機能為K型的電液換向閥21。兩換向閥為串聯油路，泵通過兩個換向閥中位壓力卸載。,3150KN通用液壓機液壓系統(tǒng)工作原理,1、啟動 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，控制油經閥8 使液控單向閥9 開啟。 進油路：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壓，上位油箱15 的油液經充液閥14 進入主缸上腔。

11、,,3、主缸慢速接近工件、加壓 當主缸滑塊降至一定位置觸動行程開關2S 后，5Y 失電，閥9 關閉，主缸下腔油液經背壓閥10、閥6 右位、閥21 中位回油箱。這時，主缸上腔壓力升高，閥14 關閉，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，壓力進一步提高，泵1 的輸出流量自動減小。 4、保壓 當主缸上腔壓力達到預定值時，壓力繼電器7發(fā)信號，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。保壓時間由時間繼電器調整。保壓期間，泵經閥6、21的中位卸載。,,5、泄壓，主缸回程 保壓結束，時間繼電器發(fā)出信號，2Y 得電，閥

12、6 處于左位。由于主缸上腔壓力很高，液動滑閥12 處于上位，壓力油使外控順序閥11 開啟，泵1輸出油液經閥11 回油箱。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，使主缸上腔油液經此卸載閥芯開口泄回上位油箱，壓力逐漸降低。 當主缸上腔壓力泄到一定值后，閥12 回到下位，閥11關閉，泵1 壓力升高，閥14完全打開，此時進油路：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。實現主缸快速回程。,,6、主缸原位停止 當主缸滑塊上升至觸動行程開關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。泵1 輸出油液經閥6、21

13、中位卸載。 7、下缸頂出及退回 3Y得電，閥21 處于左位。進油路：泵1閥6中位閥21左位下缸下腔?；赜吐罚合赂咨锨婚y21 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，主缸滑塊下壓時下缸活塞被迫隨之下行，下缸下腔油液經節(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，調整閥20 即可改變浮動壓邊壓力。下缸上腔則經閥21中位從油箱補油。溢流閥18 為下缸下腔安全閥。,通用液壓機液壓系統(tǒng)特點,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 補油的快速運

14、動回路，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，既滿足了主機對力和速度的要求，又節(jié)省了能量。 3、采用單向閥13 保壓，液動閥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 液壓機插裝閥集成系統(tǒng)原理,系統(tǒng)包括五個插裝閥集成塊 F1、F2組成進油調壓回路，F1為單向閥，用于防止系統(tǒng)油液倒流，F2 的壓力先導閥2用來調整系統(tǒng)壓力，壓力先導閥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，壓力先導閥6 為主缸上腔安全閥，緩沖閥7 與電

15、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，壓力先導閥11 用于調整主缸下腔平衡壓力，壓力先導閥10 為主缸下腔安全閥。 F7、F8 組成下缸上腔油液三通回路，壓力先導閥15 為下缸上腔安全閥，單向閥14 用于下缸作液壓墊時，活塞浮動下行上腔補油。 F9、F10 組成下缸下腔油液三通回路，壓力先導閥18 為下缸下腔安全閥。 F3、F5、F7、F9 的控制油路都有一個壓力選擇梭閥，用于保證錐閥關閉可靠，防止反壓時開啟。,3150KN液壓機插裝閥系統(tǒng)電磁鐵動作順序表,動作順序 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，在壓力機中得到廣泛應用。,,,謝謝觀賞！,