第八章液壓與氣壓系統設計液壓系統設計

一氣壓系統設計二任務一液壓系統設計液壓傳動系統是機械設備動力傳動系統，因此，它的設計是整個機械設備設計的一部分，必須與主機設計聯系在一起同時進行。一般在分析主機的工作循環、性能要求、動作特點等基礎上，經過認真分析比較，在確定全部或局部采用液壓傳動方案之后才會提出液壓傳動系統的設計任務。階段一液壓系統設計步驟液壓系統設計必須從實際出發，注重調查研究，吸收國內外先進技術，采用現代設計思想，在滿足工作性能要求、工作可靠要求的前提下，力求使系統結構簡單、成本低、效率高、操作維護方便、使用壽命長。液壓系統設計步驟大致為：（1）明確系統設計要求；（2）分析系統工況，確定主要參數；（3）擬訂液壓系統原理圖；（4）計算并選擇液壓元件；（5）估算液壓系統的性能；（6）繪制工作圖，編寫技術文件。1.明確系統設計要求設計要求是進行工程設計的主要依據。設計前必須把主機對液壓系統的設計要求和與設計相關的情況了解清楚，一般要明確下列主要問題：（1）主機用途、總體布局與結構、主要技術參數與性能要求、工藝流程或工作循環、作業環境與條件等。（2）液壓系統應完成哪些動作，各個動作的工作循環及循環時問;負載大小及性質、運動形式及速度快慢;各動作的順序要求及互鎖關系，各動作的同步要求及同步精度;液壓系統的工作性能要求，如運動平穩性、調速范圍、定位精度、轉換精度，自動化程度、效率與溫升、振動與噪聲、安全性與可靠性等。（3）液壓系統的工作溫度及其變化范圍，濕度大小，風沙與粉塵情況，防火與防爆要求，安裝空問的大小、外廓尺寸與質量限制等。（4）經濟性與成本等方面的要求，只有明確了設計要求及工作環境，才能使設計的系統不僅滿足性能要求，目_具有較高的可靠性、良好的空問布局及造型。2.分析系統工況并確定主要參數

（1）分析系統工況對液壓系統進行工況分析，就是要查明它的每個執行元件在各自工作過程中的運動速度和負載的變化規律，這是滿足主機規定的動作要求和承載能力所必須具備的。液壓系統承受的負載可由主機的規格規定，可由樣機通過實驗測定，也可由理論分析確定。當用理論分析系統的實際負載時，必須仔細考慮它所有的組成項目。（2）確定主要參數這里是指確定液壓執行元件的工作壓力和最大流量。負載/KN<55~1010~2020~3030~50>50系統壓力/MPa<0.8~11.6~22.5~33~44~5>5~7設備類型機床農業機械汽車工業小型工程機械及輔助機械工程機械重型機械鍛壓設備液壓支架船用系統磨床組合機床牛頭刨床插床齒輪加工機床車床銑床鏜床珩磨機床拉床龍門刨床壓力/MPa<2.5<6.32.5~6.3<1010~1616~3214~25執行元件的工況圖3.擬定液壓系統圖擬訂液壓系統草圖是從作用原理上和結構組成上具體體現設計任務中提出的各項要求。它包含三項內容：確定系統類型，選擇液壓回路和拼搭液壓系統。4.選擇液壓元件液壓泵的最大工作壓力必須大于或等于液壓執行元件最大工作壓力和進油路上總壓力損失這兩者之和。液壓執行元件的最大工作壓力可以從工況圖中查到。進油路上的總壓力損失可以按經驗資料選取：一般節流調速及簡單系統取ΔP=0.2Mpa～0.5MPa；對于進油路上有調速閥及管路復雜的系統取ΔP=0.5Mpa～1.5MPa。5．液壓系統的性能驗算在確定了各個液壓元件之后，有時還要根據需要對整個液壓系統的某些技術性能進行必要驗算，以便對所選液壓元件和液壓系統參數作進一步調整。液壓系統性能驗算的項目很多，常見的有回路壓力損失驗算和發熱溫升驗算。(1)回路壓力損失驗算(2)發熱溫升驗算階段二液壓系統設計舉例【設計任務】設計一臺臥式組合機床液壓動力滑臺的液壓系統。要求：液壓系統完成工作循環：快進→工進→快退→停止。切削阻力F=15kN，滑臺自重G=22kN，平面導軌，靜摩擦系數0.2，動摩擦系數0.1，快進/退速度5m/min，工進速度100mm/min，最大行程350mm，其中工進行程200mm，啟動換向時間0.1s，液壓缸機械效率0.9。任務分析1.工況分析（1）工作負載FW（2）慣性負載（3）阻力負載任務分析2.計算液壓缸尺寸和所需流量（1）確定工作壓力（2）確定液壓缸主要尺寸（3）確定液壓缸所需的流量任務分析3.確定液壓系統方案，擬定液壓系統原理圖（1）速度控制回路的選擇（2）換向和速度換接回路的選擇a.換向回路b.速度換接回路任務分析（3）油源的選擇和能耗控制任務分析

（4）壓力控制回路的選擇4.選擇液壓泵（1）選擇液壓泵根據液壓泵的最大工作壓力計算方法，液壓泵的最大工作壓力可表示為液壓缸最大工作壓力與液壓泵到液壓缸之間壓力損失之和。（2）計算總流量在整個工作循環過程中，液壓油源應向液壓缸提供的最大流量出現在快進工作階段，為25.1L/min，若整個回路中總的泄漏量按液壓缸輸入流量的10%計算5.閥類元件和輔助元件的選擇液壓系統原理圖中包括調速閥、換向閥、單項閥等閥類元件以及濾油器、空氣濾清器等輔助元件。序號元件名稱估計流量規格額定流量

額定壓力MPa型號1三位五通電磁閥66/821006.335D-100B2行程閥49.5/61.5636.322C-63BH3調速閥<166.3Q-6B4單向閥66/821006.3I-100B5單向閥816.5/20.5256.3I-25B6背壓閥90.475/0.6106.3B-10B7溢流閥4.13/5106.3Y-10B8單向閥1166/821006.3I-100B9單向閥327.92/34.7636.3I-63B10單向閥45.1/5.1106.3I-10B11順序閥28.4/35.2636.3XY-63B任務分析（2）過濾器的選擇按照過濾器的流量至少是液壓泵總流量的兩倍的原則，取過濾器的流量為泵流量的2.5倍。（3）油管的選擇（4）油箱的容量本設計為中壓系統，油箱的有效容量可按泵每分鐘內公稱流量的5～7倍來確定7液壓系統性能的驗算本例所設計系統屬壓力不高的中低壓系統，無迅速起動、制動需求，而且設計中已考慮了防沖擊可調節環節及相關防沖擊措施，因此不必進行沖擊驗算。這里僅對系統油液的溫升進行驗算。任務二氣壓傳動系統設計氣壓傳動系統的設計是根機械設備的用途、特點和要求明確機械設備對氣壓系統設計的