第八章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .習(xí)題及參考答案

   8.1 一臺(tái)加工鑄鐵變速箱箱體的多軸鉆孔組合機(jī)床，動(dòng)力滑臺(tái)的動(dòng)作順序?yàn)榭焖仝呥M(jìn)工件→Ⅰ工進(jìn)→Ⅱ工進(jìn)→加工結(jié)束塊退→原位停止。滑臺(tái)移動(dòng)部件的總重量為5000N，加減速時(shí)間為0.2S。采用平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)為0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)為0.1。快進(jìn)行程為200MM，快進(jìn)與快退速度相等均為。Ⅰ工進(jìn)行程為100mm，工進(jìn)速度為，軸向工作負(fù)載為1400N。Ⅱ工進(jìn)行程為0.5mm，工進(jìn)速度為，軸向工作負(fù)載為800N。工作性能要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，試設(shè)計(jì)動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)。

      [參考答案]：

  8.1 解：

  一、工況分析：

 工作循環(huán)各階段外載荷與運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)算結(jié)果列于表1.

              表1 外載荷與運(yùn)動(dòng)時(shí)間

 液壓缸的速度、負(fù)載循環(huán)圖見(jiàn)圖1.

   二、液壓缸主要參數(shù)的確定:

 采用大、小腔活塞面積相差一倍（即A1=2A2）單桿式液壓缸差動(dòng)聯(lián)接來(lái)達(dá)到快速進(jìn)退速度相等的目的。為了使工作運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，采用回油路節(jié)流調(diào)速閥調(diào)速回路。液壓缸主要參數(shù)的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

                     表2 液壓缸主要參數(shù)

  按最低工進(jìn)速度驗(yàn)算液壓缸尺寸

  三、液壓缸壓力與流量的確定：

  因?yàn)榭焱藭r(shí)的管道壓力損失比快進(jìn)時(shí)大，故只需對(duì)工進(jìn)與快退兩個(gè)階段進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.

         表3 液壓缸的壓力與流量

   四、液壓系統(tǒng)原理圖的擬定:

   1.選擇液壓回路:
     (1) 調(diào)速回路與油壓源
  前已確定采用回油路節(jié)流調(diào)速閥調(diào)速回路。為了減少溢流損失與簡(jiǎn)化油路，故采用限壓式變量葉片泵.
    (2) 快速運(yùn)動(dòng)回路
  采用液壓缸差動(dòng)聯(lián)接與變量泵輸出最大流量來(lái)實(shí)現(xiàn).
    (3)速度換接回路
  用兩個(gè)調(diào)速閥串聯(lián)來(lái)聯(lián)接二次工進(jìn)速度，以防止工作臺(tái)前沖.

   2.組成液壓系統(tǒng)圖（見(jiàn)圖2）

                  電磁鐵動(dòng)作表

    電動(dòng)機(jī)停止工作時(shí)，為了防止系統(tǒng)中的壓力油經(jīng)液壓泵倒流回油箱，以免空氣進(jìn)入系統(tǒng)，在液壓泵出口處加一個(gè)單向閥。

   五、液壓元件規(guī)格的選擇
   1.選擇液壓泵

   液壓泵的工作壓力與流量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4.

            表4 液壓泵的工作壓力與流量

   查產(chǎn)品樣本，選用YBX-16限壓式變量葉片泵，pr=6.3MPa, q=16mL/r,np=1450r/min,。它的特性曲線如圖3所示。

   工作點(diǎn)①為快退，此時(shí)pp=2.38MPa,Qp=9.9L/min;工作點(diǎn)②為Ⅰ工進(jìn)，此時(shí)pp=3.28MPa,Qp=0.55L/min；工作點(diǎn)③為Ⅱ工進(jìn)，此時(shí)pp=2.19MPa,Qp=0.28L/min。實(shí)際工作曲線如圖3中虛線所示，由于工作點(diǎn)②的壓力大于工作點(diǎn)③，故實(shí)際工作曲線按工作點(diǎn)②調(diào)整。

   2.選擇電動(dòng)機(jī)

  (1) 計(jì)算電動(dòng)機(jī)的功率

    快退時(shí) 

   Ⅰ工進(jìn) 

   Ⅱ工進(jìn) 

  (2) 選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)

  根據(jù)快退時(shí)功率0.514KW，選用Y802-4型電動(dòng)機(jī)，功率Pr =0.75KW,轉(zhuǎn)速nr=1390r/min

  驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)功率

   3.選擇液壓閥

   液壓系統(tǒng)中的最高工作壓力為，通過(guò)閥的最大流量為9.9L/min，故選用的中低壓閥類。液控順序閥因沒(méi)有10L/min規(guī)格，故選用25L/min規(guī)格。濾油器按兩倍液壓泵流量選取吸油用線隙式濾油器。所有液壓元件的型號(hào)見(jiàn)表5。

                 表5 液壓元件明細(xì)表

    六、輔助元件的選擇
   1.確定管道尺寸

   查產(chǎn)品樣本，三位與二位電磁閥的油口尺寸均為φ8，故取管道內(nèi)徑，選用紫銅管

   2.確定油箱容量

     油箱容量取6倍泵的額定流量

   3.確定液壓元件配量形式

    選用最小規(guī)格JK25系列集成塊，采用標(biāo)準(zhǔn)液壓文件

    七、液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算
  1.確定限壓式變量泵與卸荷閥的調(diào)整壓力
  (1) Ⅰ工進(jìn)時(shí)

    只需考慮一個(gè)調(diào)速閥7的壓力損失，與表3種假設(shè)的背壓p2相符，故限壓式變量泵的工作點(diǎn)②準(zhǔn)確。

  (2) Ⅱ工進(jìn)時(shí)

   只需考慮二個(gè)調(diào)速閥7與8的壓力損失，由于前面調(diào)速閥7的開(kāi)口面積比后面調(diào)速閥8大，故調(diào)速閥7實(shí)際上只起節(jié)流閥作用，故壓力損失，與表3中假設(shè)的背壓相符，限壓式變量泵三工作點(diǎn)③準(zhǔn)確。

快退時(shí)

  (3) 快退時(shí)，流量大，管路中的壓力損失較大。沿程壓力損失、局部壓力損失和集成塊壓力損失的計(jì)算分別見(jiàn)表6、表7、表8。

                  表6 沿程壓力損失的計(jì)算

                     表7 局部壓力損失計(jì)算

              表8 集成塊壓力損失的計(jì)算

      快退時(shí)泵的調(diào)節(jié)壓力

   式中：

   ——快退時(shí)，進(jìn)油路的壓力損失，由表6.7.8可得

  ——快退時(shí)，回油路的壓力損失，由表6.7.8可得
              

  由上面計(jì)算可知：

   (1) 快退時(shí)，進(jìn)油路壓力損失與表4中的假定值0.6MPa相符合�；赜吐穳毫�損失與表3中的假定值0.8MPa基本符合，故計(jì)算有效。

  (2) 變量泵的最大流量調(diào)節(jié)值為快退時(shí)的流量，限定壓力調(diào)節(jié)值為，截止壓力為。

  (3) 卸荷閥調(diào)節(jié)壓力為

  (4) 快退時(shí)泵的工作壓力為

  2、驗(yàn)算系統(tǒng)熱平衡溫度

       系統(tǒng)單位時(shí)間的平均發(fā)熱量

   快速時(shí)：

      輸入功率

     持續(xù)時(shí)間

  系統(tǒng)總效率

     Ⅰ工進(jìn)時(shí)：

    輸入功率

    持續(xù)時(shí)間

    系統(tǒng)總效率

    Ⅱ 工進(jìn)時(shí)：

    輸入功率

    持續(xù)時(shí)間

    系統(tǒng)總效率

    工作循環(huán)周期

    設(shè)油箱三個(gè)邊長(zhǎng)的比例近似為1：1：1，則

    散熱面積

  假定通風(fēng)良好，取油箱散熱系數(shù)

    系統(tǒng)溫升為

    設(shè)室溫，則熱平衡溫度為