第五章 液压原理图设计

第四节 两个液压系统实例设计计算
（2）流量压力参数的计算
可以根据负载8KN，并采用类比法，确定了液压系统 的最大工作压力为中压，如表1。初选为8MPa。 考虑到损失，可以在8MPa基础上乘以安全系数，如 1.1，得到系统需要达到的最高压力，为10MPa
表1 液压系统的压力分级（JB824-66） 压力分级 低压 中压 中高压 高压 超高压
关；a—单向阀；b—顺序阀；c—单向阀；d—压力继电器 液压回路的综合
第四节 两个液压系统实例设计计算
(1) 为了解决滑台工进时图中进油路、回油路相互接通，无法建立压力 的问题，必须在液动换向回路中串接一个单向阀a，将工进时的进油路、回 油路隔断。
(2) 为了解决滑台快速前进时回油路接通油箱，无法实现液压缸差动连 接的问题，必须在回油路上串接一个液控顺序阀b，以阻止油液在快进阶段 返回油箱。
30~50 >50 4.0~5.0 >5.0
设备类型 精加工 机床
工作压力 0.8~2 (MPa)
根据主机选择
半精加工 粗加工或
机床
者重型机
床
3~5
5~10
农业机械、 小型工程机 械
10~16
大中型 工程机 械
20~32
类比初选
第二节 压力和流量参数的计算
（2）工作流量的计算
速度比例 可以查表
v
第五章 液压原理图设计
目录
1 工况分析与执行元件选择
1.明确设计要求 2.工况分析 3.根据运动类型选择执行机构
2 压力和流量参数的计算
1.压力的初步选择 2.工作流量的计算
3 液压原理图拟定步骤
4 两个液压系统实例设计计算
实例1：多状态液压试验系统 实例2：机床液压系统图
第一节 工况分析与执行元件选择
1.明确设计要求
传动系统的动 作和性能要求
要求
运动方式、行程、速度范围、 载荷情况、运动平稳性、精 度、工作循环、动作周期、 同步、联锁、工作可靠性等。
内容
初步整体构 思液压系统
目的
传动系统的工 作环境
温度、湿度、尘埃、是否易 燃易爆、外界冲击振动的情 况及安装空间的大小。
确定液压系 统的类型
第一节 工况分析与执行元件选择
(5) 如果将顺序阀b和背压阀的位置对调一下，就可以将顺序阀与油源处 的卸荷阀合并。
经过修改、整理后的液压系统原理图如下图所示。
第四节 两个液压系统实例设计计算
1—双联叶片泵；2—换向阀；3—行程阀；4—调速阀；5—单向阀；6—单向阀； 7—顺序阀；8—背压阀；9—溢流阀；10—单向阀；11—过滤器；12—压力表开关；
2.工况分析
工况分析：查明每个执行元件在各自的工作过程中的速度和 负载的大小、方向及变化规律。必要时做出负载循环图和速度循 环图。
液压系统 一般承受6类 负载：工作负 载，摩擦负载， 惯性负载，重 力负载，密封 处负载和背压 负载
某液压缸的速度图和负载图
第一节 工况分析与执行元件选择
3.根据运动类型选择执行机构
1.压力的初步选择 2.工作流量的计算
3 液压原理图拟定步骤
4 两个液压系统实例设计计算
实例1：多状态液压试验系统 实例2：机床液压系统图
第三节 液压原理图拟定
确定油路的类型
开式系统（空间较大，节流调速系 闭式油路（容积调速系统，环境较
统）
好）
选择液压回路
根据主要控制参量，确定主要回路
然后再考虑辅助回路
由于液压系统选用了节流调速的方式，系统中油液的循环必然是开式 的。
从工况图中可以清楚地看到，在这个液压系统的工作循环内，液压缸 交替地要求油源提供低压大流量和高压小流量的油液。最大流量与最小流 量之比约为70，而快进、快退所需的时间比工进所需的时间少得多。因此 从提高系统效率、节省能量的角度来看，采用单个定量泵作为油源显然是 不合理的，宜采用双泵供油系统，或者采用限压式变量泵加调速阀组成的 容积节流调速系统。这里决定采用双泵供油回路，如下图(a)所示。
其次是选择快速运动和换向回路。系统中采用节流调速回路后，不管 采用什么油源形式都必须有单独的油路直接通向液压缸两腔，以实现快速 运动。在本系统中，单杆液压缸要作差动连接；而且当滑台由工进转为快
第四节 两个液压系统实例设计计算
退时，回路中通过的流量很大：进油路中通过的流量为31.34Ｌ/min，回油 路中通过的流量为31.34×(95/44.77)＝66.50Ｌ/min。为了保证换向平稳起见， 采用电液换向阀式换接回路，所以它的快进、快退换向回路应采用图(b)所 示的形式。
v2 v1
1 1 - (d / D 2)
无杆腔进油
有杆腔进油
v1
4q D 2
速度由执
行机构指 定
v2
4q (D 2 - d 2 )
得到所需要的
工作流量q
考虑损失得到所要的
泵提供流量q+Δq
目录
1 工况分析与执行元件选择
1.明确设计要求 2.工况分析 3.根据运动类型选择执行机构
2 压力和流量参数的计算
的稳定性
第四节 两个液压系统实例设计计算
4.绘制液压原理图
第四节 两个液压系统实例设计计算
实例2：机床液压系统图
要求设计出某机床的动力滑台的液压系统，以实现“快进→工进→ 快退→原位停止”的工作循环。
机床工况图
第四节 两个液压系统实例设计计算
1. 液压回路的选择
首先选择调速回路。这台机床液压系统的功率小，滑台运动速度低， 工作负载变化小，可采用进口节流的调速形式。为了解决进口节流调速回 路在孔钻通时的滑台突然前冲现象，回油路上要设置背压阀。
1.压力的初步选择 2.工作流量的计算
3 液压原理图拟定步骤
4 两个液压系统实例设计计算
实例1：多状态液压试验系统 实例2：机床液压系统图
第二节 压力和流量参数的计算
（1）压力的初步选择
查表初选
负载（KN) 工作压力（MPa)
根据负载选择
<10 10~20 0.8~1.2 1.5~2.5
20~30 3.0~4.0
选取额定流 量为14l/min
第四节 两个液压系统实例设计计算
3.回路的选择
通过比例换向 阀实现速度连
续可调
比例换向阀的阀 口面积可以连续变化， 可以控制进入液压缸 的流量，从而实现速 度改变。
第四节 两个液压系统实例设计计算
通过比例溢流阀 实现压力连续可 调，以实现负载
可调
双泵供油，互不 干扰，提高负载
(3) 为了解决机床停止工作时系统中的油液流回油箱，导致空气进入系 统，影响滑台运动平稳性的问题，另外考虑到电液换向阀的启动问题，必须 在电液换向阀的出口处增设一个单向阀c。在泵卸荷时，使电液换向阀的控 制油路中保持一个满足换向要求的压力。
(4) 为了便于系统自动发出快速退回信号，在调速阀输出端需增设一个 压力继电器d。
13—单向阀；14—压力继电器 液压回路的综合和整理
本章总结
关键知识点
➢ 液压系统原理图设计的步骤； ➢ 液压系统流量和压力参数的计算。
绘制液压传动系统原理图
将回路合并，整理，必要增加某些 细化，力求安全可靠，动作平稳，
回路
效率高，调整维护方便
目录
1 工况分析与执行元件选择
1.明确设计要求 2.工况分析 3.根据运动类型选择执行机构
2 压力和流量参数的计算
1.压力的初步选择 2.工作流量的计算
3 液压原理图拟定步骤
4 两个液压系统实例设计计算
液压回路的选择
(c) 速度换接回路
第四节 两个液压系统实例设计计算
2.液压回路的综合
把上面选择的各种回路 组合画在一起就可以得到右 图所示的未设置虚线圆框内 元件时的系统原理图。将此 图仔细检查一遍，可以发现， 这个原理图在工作中还存在 问题，必须进行如下的修改 和整理：
1—双联叶片泵；1A—小流量泵；1B—大流量泵；2—换向阀；3— 行程阀；4—调速阀；5—单向阀；6—液压缸；7—卸荷阀； 8— 背压阀；9—溢流阀；10—单向阀；11—过滤器 ；12—压力表开
实例1：多状态液压试验系统 实例2：机床液压系统图
第四节 两个液压系统实例设计计算
实例1：多状态液压试验系统
设计要求：某液压实验系统，要求完 成的 （1）模拟金属成型设备液压系统； （2）速度连续变化(最大0.1m/s）； （3）负载连续变化（最大8KN）。
1. 确定油路类型和执行装置
（1）实验室使用，环境较好，采用液压开式系统；由于不经常使用， 可以只采用风冷。 （2）由于模拟成型过程，可以采用液压缸做执行装置。 （3）负载可以采用机械形式也可以采用液压形式，由于载荷较大且变 化剧烈，宜采用液压系统，其负载形成采用压力控制，液压速度的变 化采用节流控制。
由于这一回路要实现液压缸的差动连接，换向阀必须是五通的。 再次是选择速度换接回路。由工况图中的q―l曲线可知，当滑台从快进 转为工进时，输入液压缸的流量由35.19Ｌ/min降为0.5Ｌ/min，滑台的速度 变化较大，宜选用行程阀来控制速度的换接，以减少液压冲击，如图(c)所 示。
(a) 泵源
(b) 换向回路
压力范围
>2.5~8
0~2.5
>8.0~16 >16~32 >32
Mpa
.0
第四节 两个液压系统实例设计计算
（2）流量压力参数的计算
ห้องสมุดไป่ตู้液压缸可以选择制造也可以直接购买。本项目选择购买
初选液压缸的尺寸为
第四节 两个液压系统实例设计计算
（2）流量压力参数的计算
（1）根据液压缸的尺寸 （2）最大的速度0.1m/s （3）流量泄漏损失
运动形式
建议采用的执 行元件形式
往复直线运动
短行程 长行程
活塞缸
齿轮齿条液 压马达、柱 塞缸液压马
达
回转运动
高速 低速
高速液压 马达
低速液压 马达、高 速马达和 减速机构
往复摆动
齿条油缸、齿轮摆 动马达
目录
1 工况分析与执行元件选择
1.明确设计要求 2.工况分析 3.根据运动类型选择执行机构
2 压力和流量参数的计算