第八章 液压系统的设计计算 .习题及参考答案

   8.1 一台加工铸铁变速箱箱体的多轴钻孔组合机床，动力滑台的动作顺序为快速趋进工件→Ⅰ工进→Ⅱ工进→加工结束块退→原位停止。滑台移动部件的总重量为5000N，加减速时间为0.2S。采用平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1。快进行程为200MM，快进与快退速度相等均为。Ⅰ工进行程为100mm，工进速度为，轴向工作负载为1400N。Ⅱ工进行程为0.5mm，工进速度为，轴向工作负载为800N。工作性能要求运动平稳，试设计动力滑台的液压系统。

      [参考答案]：

  8.1 解：

  一、工况分析：

 工作循环各阶段外载荷与运动时间的计算结果列于表1.

              表1 外载荷与运动时间

 液压缸的速度、负载循环图见图1.

   二、液压缸主要参数的确定:

 采用大、小腔活塞面积相差一倍（即A1=2A2）单杆式液压缸差动联接来达到快速进退速度相等的目的。为了使工作运动平稳，采用回油路节流调速阀调速回路。液压缸主要参数的计算结果见表2。

                     表2 液压缸主要参数

  按最低工进速度验算液压缸尺寸

  三、液压缸压力与流量的确定：

  因为快退时的管道压力损失比快进时大，故只需对工进与快退两个阶段进行计算。计算结果见表3.

         表3 液压缸的压力与流量

   四、液压系统原理图的拟定:

   1.选择液压回路:
     (1) 调速回路与油压源
  前已确定采用回油路节流调速阀调速回路。为了减少溢流损失与简化油路，故采用限压式变量叶片泵.
    (2) 快速运动回路
  采用液压缸差动联接与变量泵输出最大流量来实现.
    (3)速度换接回路
  用两个调速阀串联来联接二次工进速度，以防止工作台前冲.

   2.组成液压系统图（见图2）

                  电磁铁动作表

    电动机停止工作时，为了防止系统中的压力油经液压泵倒流回油箱，以免空气进入系统，在液压泵出口处加一个单向阀。

   五、液压元件规格的选择
   1.选择液压泵

   液压泵的工作压力与流量计算结果见表4.

            表4 液压泵的工作压力与流量

   查产品样本，选用YBX-16限压式变量叶片泵，pr=6.3MPa, q=16mL/r,np=1450r/min,。它的特性曲线如图3所示。

   工作点①为快退，此时pp=2.38MPa,Qp=9.9L/min;工作点②为Ⅰ工进，此时pp=3.28MPa,Qp=0.55L/min；工作点③为Ⅱ工进，此时pp=2.19MPa,Qp=0.28L/min。实际工作曲线如图3中虚线所示，由于工作点②的压力大于工作点③，故实际工作曲线按工作点②调整。

   2.选择电动机

  (1) 计算电动机的功率

    快退时 

   Ⅰ工进 

   Ⅱ工进 

  (2) 选择电动机型号

  根据快退时功率0.514KW，选用Y802-4型电动机，功率Pr =0.75KW,转速nr=1390r/min

  验算电动机功率

   3.选择液压阀

   液压系统中的最高工作压力为，通过阀的最大流量为9.9L/min，故选用的中低压阀类。液控顺序阀因没有10L/min规格，故选用25L/min规格。滤油器按两倍液压泵流量选取吸油用线隙式滤油器。所有液压元件的型号见表5。

                 表5 液压元件明细表

    六、辅助元件的选择
   1.确定管道尺寸

   查产品样本，三位与二位电磁阀的油口尺寸均为φ8，故取管道内径，选用紫铜管

   2.确定油箱容量

     油箱容量取6倍泵的额定流量

   3.确定液压元件配量形式

    选用最小规格JK25系列集成块，采用标准液压文件

    七、液压系统的验算
  1.确定限压式变量泵与卸荷阀的调整压力
  (1) Ⅰ工进时

    只需考虑一个调速阀7的压力损失，与表3种假设的背压p2相符，故限压式变量泵的工作点②准确。

  (2) Ⅱ工进时

   只需考虑二个调速阀7与8的压力损失，由于前面调速阀7的开口面积比后面调速阀8大，故调速阀7实际上只起节流阀作用，故压力损失，与表3中假设的背压相符，限压式变量泵三工作点③准确。

快退时

  (3) 快退时，流量大，管路中的压力损失较大。沿程压力损失、局部压力损失和集成块压力损失的计算分别见表6、表7、表8。

                  表6 沿程压力损失的计算

                     表7 局部压力损失计算

              表8 集成块压力损失的计算

      快退时泵的调节压力

   式中：

   ——快退时，进油路的压力损失，由表6.7.8可得

  ——快退时，回油路的压力损失，由表6.7.8可得
              

  由上面计算可知：

   (1) 快退时，进油路压力损失与表4中的假定值0.6MPa相符合。回油路压力损失与表3中的假定值0.8MPa基本符合，故计算有效。

  (2) 变量泵的最大流量调节值为快退时的流量，限定压力调节值为，截止压力为。

  (3) 卸荷阀调节压力为

  (4) 快退时泵的工作压力为

  2、验算系统热平衡温度

       系统单位时间的平均发热量

   快速时：

      输入功率

     持续时间

  系统总效率

     Ⅰ工进时：

    输入功率

    持续时间

    系统总效率

    Ⅱ 工进时：

    输入功率

    持续时间

    系统总效率

    工作循环周期

    设油箱三个边长的比例近似为1：1：1，则

    散热面积

  假定通风良好，取油箱散热系数

    系统温升为

    设室温，则热平衡温度为