一个同学的计算

2.1进行工况分析液压缸负载主要包括：切削阻力，惯性阻力，重力，密封阻力和背压阀阻力等（1）切削阻力F切F切=24000N（2），摩擦阻力F静，F动F静=F法×f静=1500×0.21=315NF动=F法×f动=1500×0.11=165N式中:F法－运动部件作用在导轨上的法向力f静－静摩擦系数f动－动摩擦系数（3）惯性阻力F惯=G·Δv/（g·Δt）=1500×5/（9.8×0.5×60）=25.5N式中:g－重力加速度G－运动部件重力Δv－在t时间内变化值Δt－启动加速度或减速制动时间（4）重力F：因运动部件是水平位置，故重力在水平方向的分力为零。（5）密封阻力F阻一般按经验取F阻=0.1F总(F为总负载）。（6）背压阻力这是液压缸回油路上的阻力，初算时，其数值待系统确定以后才可以定下来。根据以上分析，可以计算出液压缸各动作中的负载表如下：表1工况计算公式液压缸的负载N启动F启=F静＋F密F启=315/0.9=350加速F加=F动＋F贯＋F密F加=（165+25.5）/0.9=211.67快进F快=F动＋F密F快=165/0.9=183工进F工=F切＋F动＋F密F工=(24000+165)/0.9=26850快退F快=F动＋F密F快=165/0.9=1832.2绘制液压缸的负载图和速度图根据上表数值，绘制出液压缸的负载图和转速图，这样便于计算几分析液压系统。液压缸的负载图及转速图如下：图2.12.3拟订液压系统原理图（1）调速回路的选择根据液压系统要求是进给速度平稳，孔钻透时不前冲，可选用调速阀的进口节流调速回路，出口加背压。（2）快速回路的选择根据设计要求v快进=3.55m/min,v快退=5m/min,而尽量采用较小规格的液压泵，可以选择差动连接回路。（3）速度换接回路的选择根据设计要求，速度换接要平稳可靠，另外是专业设备，所以可采用行程阀的速度换接回路。若采用电磁阀的速度换接回路，调节行程比较方便，阀的安装也较容易，但速度换接的平稳性较差。（4）换向回路的选择由速度图可知，快进时流量不大，运动部件的重量也较小，在换向方面又无特殊要求，所以可选择电磁阀控制的换向回路。为方便连接，选择三位五通电磁换向阀。（5）油源方式的选择由设计要求可知，工进时负载大速度较低，而快进、快退时负载较小，速度较高。为节约能源减少发热。油源宜采用双泵供油或变量泵供油。选用双泵供油方式，在快进、快退时，双泵同时向系统供油，当转为共进时，大流量泵通过顺序阀卸荷，小流量泵单独向系统供油，小泵的供油压力由溢流阀来调定。若采用限压变量泵叶片泵油源，此油源无溢流损失，一般可不装溢流阀，但有时为了保证液压安全，仍可在泵的出口处并联一个溢流阀起安全作用。（6）定位夹紧回路的选择按先定位后夹紧的要求，可选择单向顺序阀的顺序动作回路。通常夹紧缸的工作压力低于进给缸的工作，并由同一液压泵供油，所以在夹紧回路中应设减压阀减压，同时还需满足：夹紧时间可调，在进给回路压力下降时能保持夹紧力，所以要接入节流阀调速和单向阀保压。换向阀可连接成断电夹紧方式，也可以采用带定位的电磁换向阀，以免工作时突然断电而松开。（7）动作转换的控制方式选择为了确保夹紧后才进行切削，夹紧与进给的顺序动作应采用压力继电器控制。当工作进给结束转为快退时，，由于加工零件是通孔，位置精度不高，转换控制方式可采用行程开关控制。（8）液压基本回路的组成将已选择的液压回路，组成符合设计要求的液压系统并绘制液压系统原理图。此原理图除应用了回路原有的元件外，又增加了液压顺序阀5和单向阀等，其目的是防止回路间干扰及连锁反应。从原理图中进行简要分析：1)快进时，阀2左位工作，由于系统压力低，液控顺序阀5关闭，液压缸有杆腔的回油只能经换向阀2、单向阀4和泵流量合流经单向行程调速阀3中的行程阀进入无杆腔而实现差动快进，显然不增加阀5，那么液压缸回油通过阀6回油箱而不能实现差动。2)工进时，系统压力升高，液控顺序阀5被打开，回油腔油液经液控顺序阀5和背压阀6流回油箱，此时，单向阀4关闭，将进、回油路隔开，使液压缸实现工进。3)系统组合后，应合理安排几个测压点，这些测压点通过压力表开关与压力表相接，可分别观察各点的压力，用于检查和调试液压系统[10]-[11]-[12]。液压系统原理图如下：图2.22.4确定执行元件主要参数(1)工作压力的确定工作压力可根据负载大小及设备类型来初步确定，现参阅表2－1，根据F工=26850N,选P工=4MPa。（2）确定液压缸的内径D和活塞竿直径d按P2=0，油缸的机械效率η=1，将数据代入下式：D=（4F工/πP工）1/2=（4×26850/(π×106））1/2=0.092m根据液压缸尺寸系列表2－5，将直径圆整成标准直径D=100mm根据液压缸快进快退速度相近，取d/D=0.7，则活塞杆直径d=0.7×100mm=70mm。按活塞杆系列表，取d=70mm。根据已取缸径和活塞竿内径，计算出液压缸实际有效工作面积，无竿腔面积A1和有竿腔面积A2分别为A1=πD2/4=3.14×0.12/4=78.5×10-4㎡A2=π（D2-d2）/4=3.14×（0.12-0.72）/4=40×10-4㎡则液压缸的实际计算工作压力为：P=4F/πD=4×26850/（π×0.12）=3.42MPa则实际选取的工作压力P=4MP满足要求按最低工作速度验算液压缸的最小稳定速度。若验算后不能获得最小的稳定速度时，还需要响应加大液压缸的直径，直至满足稳定速度为止。q/v=（50/5）×10-4=10×10-4㎡由于Aq/v,所以能满足最小稳定速度的要求。（3）确定夹紧缸的内径和活塞杆直径根据夹紧缸的夹紧力夹F=2000N，选夹紧缸工作压力夹P=1.0MPa可以认为回油压力为零，夹紧缸的机械效率η=1，按公式可得：D=（4F夹/πP夹）1/2=（4×2000/(π×106））1/2=0.050m根据表2－5取D=50mm根据活塞杆工作受压，活塞杆直径适当取大时，活塞杆直径d为：d=0.5D=0.5×50=25mm根据表2－6取d=25mm（4）计算液压缸各运动阶段的压力，流量和功率根据上述所确定的液压缸的内径D和活塞竿直径d，以及差动快进时的压力损失时ΔP=0.5MPa，工进时的背压力P=0.8MPa，快进快退时是P=0.5MPa，则可以计算出液压缸各工作阶段的压力，流量和功率。工况负载F（N）回油腔压力P2(MPa)进油腔压力P1(MPa)输入流量q×10-4(m3/s)输出功率p(Kw)计算公式快进启动350—0.61——P1=(F＋A2△P)/（A1-A2）q=（A1-A2）v快P=p1q快进加速2121.070.57变化值变化值根据上表可以用坐标法绘制出“液压工况图”，此图可以直观看出液压缸各运动阶段的主要参数变化情况。液压工况图如下：图2.3液压缸结构如下：快进恒速1831.0670.5672.250.128工进268500.83.8280.260.995p1=(F＋A2P2)/A1；；q=A1vI；p=p1q快退启动350—0.088——p1=（F＋A1P2）/A2q=A2v快P=P1q快退加速2120.51.034变化值变化值快退恒速1830.51.0272.30.24123456789101112131415161718192021222324251-缸底2-带放气孔的单向阀3-法兰4-格末圈密封5-导向环6-缓冲套7-缸筒8-活塞杆形密封圈11-缓冲节流阀12-导向套10-法兰形密封圈形密封圈14-缸盖15-断滑圈鼓订16-防土圈型密封圈18-缸头19-护环密封圈21-活塞22-导向环24-子杆紧固套25-沉头螺钉图2.4（5）计算夹紧缸的压力进油腔压力p1=F夹/A1=2000/0.00785Pa=0.25MPa2.5确定液压泵的规格和电动机功率及型号2.5.1计算液压泵的压力液压泵的工作压力应当考虑液压缸最高有效工作压力和管路系统的压力损失。所以泵的工作压力为：P泵=P1+ΣΔP式中：P泵----液压泵最大工作压力P1----液压缸最大有效工作压力ΣΔP----管路系统的压力损失，由于进口节流，出口加背压阀的调速方式，取ΣΔP=1MPa。P泵=P1+ΣΔP=F1/A1+1MPa=26850N/0.00785m2+1MPa=4.4MPa。上述计算所得的P泵是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力，另外考虑到一定的压力储蓄量，提高泵的寿命，所以选泵的额定压力应满足P额=1.25～1.6P泵。本系统为中低压系统应取小值，故取P额=1.25P泵=5.5MPa2.5.2计算液压泵的流量液压泵的最大流量q泵应为q泵K(∑q)max式中：(∑q)max----同时动作各液压缸所需流量之和的最大值K----系统的泄露系数，一般取K=1.1～1.3，现取K=1.2。q泵=K(∑q)max=1.2×2.3=2.8×10-4m3/s2.5.3选用液压泵规格和型号根据P额、P泵值查阅有关手册，选用YBX-16型单级叶片泵。该泵的基本参数为：排量16L/min,额定压力P额=6.3MPa,电动机转速960r/min,容积效率ηc=0.9,总效率η=0.7单泵分块图如下：图2.52.5.4确定电动机功率及型号由工况图可知，液压缸最大输入功率在快退阶段，可按此阶段估算电动机功率，由于工况图中压力值不包括由泵到液压缸这段管路的压力损失，在快退时这段管路的压力损失若取△P=0.2MPa,液压泵总效率η=0.7，则电机功率P电为：P电=P泵q泵/η=5.5×106×2.8×10-4/0.7=2.2KW查阅电动机样本，选用Y132S-4电动机，其额定功率为3.0KW，额定转速为960r/min.2.6液压元件及辅助元件的选择2.6.1液压元件的选择根据所拟订的液压原理图，进行计算和分析通过各液压元件的最大流量和最高工作压力选择液压元件规格。2.6.2油管的计算和选择油管内径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定，也可以按管路允许流速进行计算，流量q=30L/min，压油管的允许流速取v=4m/s则压油管内径d为：d=(4q/πv)1/2=(4×0.0005/3.14×4)1/2=1.2cm可选内径为d=12mm的油管。流量q=12l/min，吸油管的允许流速取v=1.5m/s则吸油管内径d为：d=(4q/πv)1/2=(4×0.0002/3.14×1.5)1/2=1.303cm可选内径为d=14mm的油管。关于定位夹紧油路的管径，可按元件接口尺寸选择。2.6.2油箱容量的确定该方案为中压系统，液压油箱的有效容量按泵的流量5～7倍来确定，油箱的容量V为:V=(5～7)q泵=(5～7)×16.8=(84～120)L按GB2876-81规定，且考虑散热因素，取靠近的标准值V=160L。2.7验算液压系统性能2.7.1回路压力损失验算主要验算液压缸在各运动阶段中的压力损失。若验算后与原估算值相差较大，就要进行修改。压力算出后，可以确定液压泵各运动阶段的输出压力机某些元件调整压力的参考值。具体计算可将液压系统按工作阶段进行，例如快进，工进，快退等，按这些阶段，将管路划分成各条油流进液压缸，而后液压油从液压缸流回油箱的路线的管路，则每条管路的压力损失可由下式计算：12AAPPPPPPP阀回局回沿回阀进局进沿进式中：P——某工作阶段总的压力损失；沿进P——液压油沿等径直管进入液压缸沿程压力损失值之和；沿回P——液压油沿等径直管从液压缸流回油箱的沿程压力损失值之和；局进P——液压油进入液压缸所经过液压阀以外的各局部的压力损失值之总和，例如液压油流进弯头，变径等；局回P——液压油从液压缸流回油箱所经过的除液压阀之外的各个局部压力损失之总和；阀进P——液压油进入液压缸时所经过各阀类元件的局部压力损失总和；阀回P——液压油从液压缸流回油箱所经过各阀类元件局部压力损失总和；1A——液压油进入液压缸时液压缸的面积；2A—