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第二节 液压系统设计计算实例
例：设计一卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压 系统。动力滑台的工作循环是：快进 工进 快退 停止。液压系统的主要参数与性能要求如下： 切削力Ft：20000N；移动部件总重力G＝10000N；快进 行程L1=100mm；工进行程L2＝50mm；快进快退的速度为 4m／min；工进速度为0．05m／min；加速、减速时间
第九章 液压系统设计计算 主讲 宋春华
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液压系统设计计算
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第八章 液压系统的设计计算
重点内容
1、负载分析 2、液压系统原理图拟定 3、液压元件的选择
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第一节 液压系统设计步骤
负载分析
确定主要参数 拟定液压系统原理图
选择液压元件 液压系统验算
N
满足要求？
Y 绘制工作图、编制技术文件
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启动加速阶段： F (Ff Fm Fg )/m
快进阶段： 工进阶段：
F (Ff Fg )/m
F (Ff Ft Fg )/m
制动减速阶段： F (Ff Ft Fg - Fm )/m
根据负载阻力（阻力矩），可以绘制液压执行 机构一个工作循环内的负载特性图。
如果计算出来的Δp比在初选系统工作压力时粗略选定的 压力损失大得多，应该重新调 整有关元件、辅件的规格，重新确定管道尺寸。
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（2）发热温升
系统单位时间的发热量：


1

(P1i
-
P2i )ti
系统单位时间的散热量： ' CTAT
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系统热平衡时的温升：
T

'
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验算温度：
T1 T2 T [T1]
式中：T1、［T1］— 分别为油箱温度和最高允许温度 T2— 油箱环境温度 △T--系统温升
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绘制工作图、编制技术文件
包括液压系统原理图、液压系统装配图、非标准元 件装配图及零件图、设计计算说明书、零部件目录表、 标准件、通用件、外购件汇总表等。
小结
①明确设计内容、方法、步骤，但步骤不是死的， 有时步骤间可穿插、交叉进行。特别是对于不同 的设计对象(例如机床液压系统、工程机械液压 系统、冶金设备液压系统、飞机液压系统等)， 其具体的设计步骤略有差别，而较简单的液压系 统有些步骤可以合并。
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②学会设计资料的查找方法、设计手册的合理使 用、产品样本的正确阅读。有些数据和资料并非通 用标准，而是些局部试验或经验材料，引用时应注 意使用条件和环境o
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③正确理解并学会设计思想。作为液压系统的 整体设计方案常通过分析、对比、选择和估算等 过程最后定下来。而某些具体参数的设计往往也 不是一次完成。常经过设计——检验——否定， 再设计——检验——否定等几个回合最后成功。 这都是正常现象，应正确理解并掌握。
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1、液压系统设计的一般步骤
负载分析：一个工作循环中的负载值，包括：
（1）工作阻力Ft（Mt）：重力、切削力、挤压力等
（2）摩擦阻力Ff （Mf） ：
Ff=f.FN
或
Mf=μGR
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（3）惯性力Fm （Mm） ： Fm=ma 或 Mm＝J.ε
（4）重力Fg： （5）密封阻力Fs： （6）背压力Fb （Mb） ：
1、液压泵
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2、驱动电动机
差动快进
工进
快退
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3、液压控制阀选择 4、辅助液压件（油管、油箱、接头、过滤器、冷却器等）选 择
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5、油箱 29 西华大学
五、验算液压系统性能
1、压力损失及泵压力调定值
工进 快退
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2、液压系统的发热和温升验算
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CTA


CTA

1 [1
CTA
(P1i
-
P2i)ti ]
式中：P1i、P2i— 分别为液压泵的输入功率和系统输出功率 ti、τ— 分别为第i工作阶段的持续时间和工作循环周期 A—油箱散热面积 △T－系统温升 CT－散热系数，自然冷却通风差，CT＝（8～9）x10－3 自然冷却通风良好，CT＝（15～17.5）x10－3 油箱加专用冷却器，CT＝（110～170）x10－3
调速回路等 （4）绘制液压系统原理图
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选择液压元件
（1）液压泵的选择: 最大工作压力pP:
pP p1 p
式中： p1——执行元件的最高工作压力 ∑Δp——执行元件进油路上的压力损失
最大工作流量qP: qP K qmax
式中： K——泄漏系数，一般取K＝1.1～1.3 ∑qmax——各执行元件同时动作时所需流量之和的最大值
△t＝0．2s；静摩擦系数fs=0．2；动摩擦系数fd=o．1。
该动力滑台采用水平放置的平导轨，动力滑台可在任意 位置停止。
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一、负载分析
液压缸负载的计算
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负载—速度图
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二、执行元件主要参数确定
1、选定液压缸工作压力
初选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=8×105Pa
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确定主要参数
（1）初选系统工作压力p:
（2）主要结构尺寸的确定： 对液压缸：油缸内径D、活塞杆直径d
D、d的计算值必须圆整到油缸直径标准系列， 可查GB2348－80。
（3）作执行元件工况图(速度、位置)
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拟定液压系统原理图
（1）执行元件类型：油缸、马达、摆动液压缸等 （2）系统类型：开式系统或闭式系统 （3）液压基本回路确定：卸荷回路、锁紧回路、
三、拟定液压系统图
1、供油方式、调速方式：开式 系统、双泵供油、调速阀进口节 流调速 2、快速运动回路和速度换接回 路：采用差动连接和双泵供油快 速回路；速度换接采用行程与压 力联合控制形式。 3、换向回路：三位五通换向阀、 挡块＋压力继电器行程终点控制 4、组成液压系统
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四、选择液压元件
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2、确定液压缸主要结构尺寸
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=8×105Pa。
由液压缸推力F=(p1A1-p2A2)ηcm 得
取标准直径：D＝90 mm 因为A1=2A2，所以d=≈63m力、流量和功率 24 西华大学
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（2）选择液压泵的型号和驱动电机 驱动电机功率P:
P pP.qP/p
式中： pP——液压泵的最高工作压力 qP——液压泵的最大输出流量
ηP——液压泵的总效率
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（3）控制阀的选择
原则：根据系统压力和工作流量，在液压元件 产品目录中选取。
（4）液压辅助元件 包括：过滤器、蓄能器、管道、接头、油箱等
查手册。
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（5）选用液压油 普通液压系统用矿油型液压油 室外设备选用抗磨液压油或低凝液压油 航空液压系统选用航空液压油
（6）油箱设计
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验算液压系统
（1）回路压力损失
∑Δp=∑ΔpL+∑Δpc+∑ΔpV
计算系统压力损失的目的，是为了正确确定系统的调整压 力和分析系统设计的好坏。