液压系统设计计算举例

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1、液压系统设计计算举例某厂汽缸加工自动线上要求设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床，机床有主轴16根，钻14个φ13.9mm的孔，2个φ8.5mm的孔，要求的工作循环是：快速接近工件，然后以工作速度钻孔，加工完毕后快速退回原始位置，最后自动停止；工件材料：铸铁，硬度HBS为240；假设运动部件重G＝9800N；快进快退速度v1＝0.1m/s；动力滑台采用平导轨，静、动摩擦因数μs=0.2，μd=0.1；往复运动的加速、减速时间为0.2s；快进行程L1=100mm；工进行程L2=50mm。试设计计算其液压系统。一、作F—t与v—t图1.计

2、算切削阻力钻铸铁孔时，其轴向切削阻力可用以下公式计算：Fc=25.5DS0.8硬度0.6(N)式中：D为钻头直径(mm)；S为每转进给量(mm/r)。选择切削用量：钻φ13.9mm孔时，主轴转速n1＝360r/min，每转进给量S1=0.147mm/r；钻8.5mm孔时，主轴转速n2＝550r/min，每转进给量S2=0.096mm/r。则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=

3、30500(N)2.计算摩擦阻力静摩擦阻力：Fs=fsG=0.2×9800=1960N动摩擦阻力：Fd=fdG=0.1×9800=980N3.计算惯性阻力4.计算工进速度工进速度可按加工φ13.9的切削用量计算，即：v2=n1S1=360/60×0.147=0.88mm/s=0.88×10-3m/s5.根据以上分析计算各工况负载如表9-7所示。表9-7液压缸负载的计算工况计算公式液压缸负载F/N液压缸驱动力F0/N启动F=faG19602180加速F=fdG+G/gΔv/Δt14801650快进F=fdG9801090工进F=Fc+

4、fdG3148035000反向启动F=fsG19602180加速F=fdG+G/gΔv/Δ14801650快退F=fdG9801090制动F=fdG-G/gΔv/Δt480532其中，取液压缸机械效率ηcm=0.9。6.计算快进、工进时间和快退时间快进：t1=L1/v1=100×10-3/0.1=1s工进：t2=L2/v2=50×10-3/0.88×10-3=56.6s快退：t3=(L1+L2)/v1=(100+50)×10-3/0.1=1.5s7.根据上述数据绘液压缸F—t与v—t图见图9-5。 图9-5F—t与v—t图二、确定液

5、压系统参数1.初选液压缸工作压力由工况分析中可知，工进阶段的负载力最大，所以，液压缸的工作压力按此负载力计算，根据液压缸与负载的关系，选p1=40×105Pa。本机床为钻孔组合机床，为防止钻通时发生前冲现象，液压缸回油腔应有背压，设背压p2=6×105Pa，为使快进快退速度相等，选用A1=2A2差动油缸，假定快进、快退的回油压力损失为Δp=7×105Pa。2.计算液压缸尺寸由式(p1A1-p2A2)ηcm=F得：液压缸直径：D= 取标准直径：D＝110mm因为A1=2A2，所以d=≈80mm则液压缸有效面积：A1=πD2/4=π×1

6、12/4=95cm2A2=π/4(D2-d2)=π/4(112-82)=47cm23.计算液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量和功率液压缸工作循环各阶段压力、流量和功率计算表。表9-8液压缸工作循环各阶段压力、流量和功率计算表工况计算公式F0/nP2/paP1/paQ/(10-3m3/s)P/kw快进启动P1=F0/A+p22180P2=04.6*1050.5  加速Q=av11650P2=7x10510.5*105 快进P=10-3p1q1090 9x1050.5 工进 p1=F0/a1+p2/2q=A1V1p=10-3p1q35

7、00P2=6x10540x1050.83x1050.033  快退反向启动P1=F0/a1+2p22180P2=04.6x105  加速 1650 17.5x105  快退Q=A2V21090P2=7*10516.4x1050.50.8制动P=10-3p1q532 15.2x105  图9—6液压缸工况图4.绘制液压缸工况图见图9-6。三、拟定液压系统图1.选择液压回路(1)调速方式；由工况图知，该液压系统功率小，工作负载变化小，可选用进油路节流调速，为防止钻通孔时的前冲现象，在回油路上加背压阀。(2)液压泵形式的选择；从q—t图清

8、楚的看出，系统工作循环主要由低压大流量和高压小流量两个阶段组成，最大流量与最小流量之比qmax/qmin=0.5/0.83×10-2≈60，其相应的时间之比t2/t1=56。根据该情况，选叶片泵较适宜，在本方案中，选用双联叶片泵。(3