液压系统设计计算实例
液压系统设计计算实例
12.13，液压缸的工况图如图12.8所示。
➢ 设计内容与方法
4.拟定液压系统原理图
➢ 设计内容与方法 5.液压元件选择
（1）选择液压泵 ①液压泵最高工作压力 管路总压力损失ΣΔp初步按
0.6MPa估算，有Pp≥pmax+ΣΔp=(4.5+0.6)MPa=5.1MPa ②液压泵最大供油量 取K=1.1，有
➢ 设计内容与方法
3.液压缸参数确定
(5) 采最用低无稳杆定腔速进度油验，算单向最行低程速调度速为阀工调进速时，vm查in=得5最0m小m稳/m定in流，量工进时，
qmin=0.1×10-3m3/min，则
A1≥ qmin 0.1106
vm in
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
50
mm2=2 000mm2 满足最低速度要求。
(6) 绘制液压缸工况图 计算各工况下的压力、流量和功率汇总于表
液压与气动控制
F 33667 p 4.5106
4A 4 7482106
3.14
➢ 设计内容与方法
3.液压缸参数确定
（ （12） ）选 确4 定 定工 液作 压4压 缸力 有效p 工根作据面表积1A2.3和表12.4，初选工作压力p=4.5MPa。
4
4
A= 4 m24=7 482×10-6m2
（3）确定缸筒内径D、活塞杆直径d
➢ 设计内容与方法 5.液压元件选择
①油管 初步选取v=4m/s，则d=m=14.5×103m=14.5mm 查手册确定采用φ18×1.5的紫铜管。 ②滤油器 采用XU-J40×80型过滤器。 ③油箱容积的确定 V=(5~7)qP=(5~7)×20L=(100~140)L
➢ 设计内容与方法
200T液压机液压系统设计
摘要本设计为200T液压机液压系统。
液压系统主要由主缸运动、顶出缸运动等组成。
本文重点介绍了液压系统的设计。
通过具体的参数计算及工况分析，制定总体的控制方案。
经方案对比之后，拟定液压控制系统原理图。
液压系统选用插装阀集成控制系统，插装阀集成控制系统具有密封性好，通流能力大，压力损失小等特点。
为解决主缸快进时供油不足的问题，主机顶部设置补油油箱进行补油。
主缸的速度换接与安全行程限制通过行程开关来控制；为了保证工件的成型质量，液压系统中设置保压回路，通过保压使工件稳定成型；为了防止产生液压冲击，系统中设有泄压回路，确保设备安全稳定的工作；本系统应用的电气控制系统，便于对系统进行控制，可以实现半自动控制，可以实现过载保护，保证系统正常运行。
此外，本文对液压站进行了总体布局设计，对重要液压元件进行了结构、外形、工艺设计。
通过液压系统压力损失和温升的验算，本文液压系统的设计可以满足压力机顺序循环的动作要求，能够实现塑性材料的锻压、冲压、冷挤、校直、弯曲等成型加工工艺。
关键词：液压系统；液压机；毕业设计AbstractThis paper design for the bolster press of hydraulic machines. Mainframe mainly by the motion of master cylinder and the motion of cylinder head out of components etc. This paper focuses on the hydraulic system design.Through specific parameters and hydraulic mechanic situation analyzes, formulation of a master control program. By contrast,developed hydraulic control system diagram. Hydraulic systems use cartridge valve integrated control system,integrated cartridge valve control system has good sealing, flow capacity, small pressure loss characteristics etc.To solve the master cylinder express entered the shortage of oil supply in the top of the mainframe installed oil tank. Master cylinder for the speed of access restrictions and security through the trip exchanging to control switches. To ensure the quality of the work-piece molding, in the hydraulic system installed packing loop through packing work-piece stability molding; To prevent hydraulic shocks, pressure relief system with a loop to ensure that this equipment can be a safe and stable work. This system applicate electricity control system, to facilitate the system of control, we can achieve semi-automatic control and achieve overload protection, ensure normal operation system. In addition, the paper hydraulic station on the overall layout of the key components of the hydraulic structure、shape、technique for a specific design.By the loss of hydraulic system pressure and temperature checked. Hydraulic system is designed to meet the hydraulic action sequence and cycle requirements can be achieved by forging plastic materials, stamping, cold extrusion, straightening,bending, and other molding processes.KeyWords: hydraulic system, bolster press, graduation design目录摘要..................................................................................................................................................... Abstract (I)1 绪论 01.1 液压传动系统概况 01.1.1 液压传动技术的发展与研究动向 01.1.2 我国液压系统的发展历程 (1)1.1.3 液压传动技术的应用 (2)1.2 液压机的概况 (2)1.3 液压机的发展 (3)2 200T液压机液压系统设计 (5)2.1 液压系统设计要求 (5)2.1.1 液压机负载确定 (5)2.1.2 液压机主机工艺过程分析 (5)2.1.3 液压系统设计参数 (5)2.2 液压系统设计 (5)2.2.1 液压机主缸工况分析 (5)2.2.2 液压机顶出缸工况分析 (8)2.3 液压系统原理图拟定 (10)2.3.1 液压系统供油方式及调速回路选择 (10)2.3.2 液压系统速度换接方式的选择 (11)2.3.3 液压控制系统原理图 (11)2.3.4 液压系统控制过程分析 (12)2.3.5 液压机执行部件动作过程分析 (13)2.4 液压系统基本参数计算 (15)2.4.1 液压缸基本尺寸计算 (15)2.4.2 液压系统流量计算 (17)2.4.3 电动机的选择 (19)2.4.4 液压元件的选择 (21)2.5 液压系统零部件设计 (22)2.5.1 液压机主缸设计 (22)2.5.2 液压机顶出缸设计 (27)2.5.3 液压油管选择 (29)2.5.4 液压油箱设计 (31)2.6 液压系统安全稳定性验算 (32)2.6.1 液压系统压力损失验算 (32)2.6.2 液压系统温升验算 (36)3 200T液压机电气系统设计 (38)3.1 电气控制概述 (38)3.2 液压机电气控制方案设计 (38)3.2.1 液压机电气控制方式选择 (38)3.2.2 电气控制要求与总体控制方案 (38)3.3 液压机电气控制电路设计 (39)3.3.1 液压机主电路设计 (39)3.3.2 液压机控制电路设计 (39)3.3.3 电气控制过程分析 (40)结论 (42)参考文献 (43)致谢 (44)附录A 液压机使用说明书 (45)1 绪论1.1液压传动系统概况1.1.1液压传动技术的发展与研究动向液压传动是一种以液体作为工作介质，以静压和流量作为主要特性参数进行能量转换传递和分配的技术手段。
液压传动系统设计计算例题
液压传动系统设计计算例题1. 引言液压传动系统是一种常用的能量传递和控制系统，广泛应用于工程机械、航空航天、冶金、石油化工等领域。
本文将通过一个设计计算例题，介绍液压传动系统的设计过程和计算方法。
2. 设计要求设计一个液压传动系统，满足以下要求：•最大输出功率为100kW•最大工作压力为10MPa•最大转速为1500rpm•传动比为5:13. 功率计算根据设计要求，最大输出功率为100kW，转速为1500rpm，可以通过以下公式计算液压机的排量：功率（kW）= 排量（cm^3/rev） × 转速（rpm） × 压力（MPa） × 10^-6由于传动比为5:1，液压泵的排量为液压马达的5倍，因此液压泵的排量为：排量（cm^3/rev） = 功率（kW） / (转速（rpm） × 压力（MPa） × 10^-6 × 5)= 100 / (1500 × 10 × 10^-6 × 5)= 0.133 cm^3/rev4. 泵和马达的选择根据计算结果，液压泵的排量为0.133 cm^3/rev。
在实际中，可以选择一个接近或等于该排量的标准泵来满足需求。
假设我们选择了一台0.15 cm^3/rev的液压泵。
由于传动比为5:1，液压马达的排量为液压泵的1/5，因此液压马达的排量为：排量（cm^3/rev） = 液压泵排量 / 5= 0.15 / 5= 0.03 cm^3/rev同样地，我们可以选择一个接近或等于该排量的标准马达。
5. 油液流量计算油液流量可以通过以下公式计算：流量（L/min） = 排量（cm^3/rev） × 转速（rpm） / 1000液压泵的流量为：流量（L/min） = 0.15 × 1500 / 1000= 0.225 L/min液压马达的流量为：流量（L/min） = 0.03 × 1500 / 1000= 0.045 L/min6. 液压系统元件选择在设计液压传动系统时，除了液压泵和液压马达，还需要选择其他的液压元件，如油箱、油管、阀门等。
液压系统设计计算公式
液压系统设计计算举例某厂汽缸加工自动线上要求设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床，机床有主轴16根，钻14个φ13.9mm 的孔，2个φ8.5mm 的孔，要求的工作循环是：快速接近工件，然后以工 作速度钻孔，加工完毕后快速退回原始位置，最后自动停止；工件材料：铸铁，硬度HB 为240；假设运动部件重G ＝9800N ；快进快退速度v1＝0.1m/s ；动力滑台采用平导轨，静、动摩擦因数μs =0.2，μd =0.1；往复运动的加速、减速时间为0.2s ；快进行程L1=100mm ；工进行程L2=50mm 。
试设计计算其液压系统。
一、作F —t 与v —t 图1.计算切削阻力钻铸铁孔时，其轴向切削阻力可用以下公式计算：F c =25.5DS 0.8硬度0.6(N)式中：D 为钻头直径(mm)；S 为每转进给量(mm/r)。
选择切削用量：钻φ13.9mm 孔时，主轴转速n1＝360r/min ，每转进给量S1=0.147mm/r ；钻8.5mm 孔时，主轴转速n2＝550r/min ，每转进给量S2=0.096mm/r 。
则F c =14×25.5D 1S 0.81硬度0.6+2×25.5D 2S 0.82硬度0.6=14×25.5×13.9×0.1470.8×2400.6+2×25.5×8.5×0.0960.8×2400.6=30500(N) 2.计算摩擦阻力静摩擦阻力：Fs=f s G=0.2×9800=1960N 动摩擦阻力：F d =f d G=0.1×9800=980N 3.计算惯性阻力4.计算工进速度工进速度可按加工φ13.9的切削用量计算，即：v 2=n 1S 1=360/60×0.147=0.88mm/s=0.88×10-3m/s 5.根据以上分析计算各工况负载如表所示。
液压课程设计-卧式钻、镗组合机床液压系统
设计一台卧式钻、镗组合机床液压系统1.液压系统用途（包括工作环境和工作条件）及主要参数：1）工作循环：“快进—工进—死挡铁停留—快退—原位停止”。
组合机床动力滑台工作循环2）工作参数轴向切削力12000N，移动部件总重10000N，工作循环为：“快进——工进——死挡铁停留——决退——原位停止”。
行程长度为0.4m，工进行程为0.1，快进和快退速度为0.1m/s,工过速度范围为0.0003~0.005，采用平导轨，启动时间为0.2s。
要求动力部件可以手动调整，快进转工进平稳、可靠。
2.执行元件类型：液压油缸设计内容1. 拟订液压系统原理图；2. 选择系统所选用的液压元件及辅件；3. 验算液压系统性能；4. 编写计算说明书。
目录序言： (5)1 设计的技术要求和设计参数 (6)2 工况分析 (6)2.1确定执行元件 (6)2.2分析系统工况 (6)2.3负载循环图和速度循环图的绘制 (8)2.4确定系统主要参数2.4.1初选液压缸工作压力 (9)2.4.2确定液压缸主要尺寸 (9)2.4.3计算最大流量需求 (11)2.5拟定液压系统原理图2.5.1速度控制回路的选择 (12)2.5.2换向和速度换接回路的选择 (12)2.5.3油源的选择和能耗控制 (13)2.5.4压力控制回路的选择 (14)2.6液压元件的选择2.6.1确定液压泵和电机规格 (16)2.6.2阀类元件和辅助元件的选择 (17)2.6.3油管的选择 (19)2.6.4油箱的设计 (20)2.7液压系统性能的验算2.7.1回路压力损失验算 (22)2.7.2油液温升验算 (22)序言作为一种高效率的专用机床，组合机床在大批、大量机械加工生产中应用广泛。
本次课程设计将以组合机床动力滑台液压系统设计为例，介绍该组合机床液压系统的设计方法和设计步骤，其中包括组合机床动力滑台液压系统的工况分析、主要参数确定、液压系统原理图的拟定、液压元件的选择以及系统性能验算等。
液压系统设计计算实例(共18张PPT)优秀
3）计算液压缸在工作循环各阶段的压力、流量和功率 值
差动时液压缸有杆腔压力大于无杆腔压力，取两腔间回路及阀的压 力损失为0.5MPa，则p2= p1+0.5MPa。计算结果见表9.5。
由教材中9-5表即可画出液压缸的工况图（略）。
第七页，共18页。
表9-5：液压缸工作循环各阶段压力、流量和功率值
工作循环 计算公式 量 输入功率
负载
P kW
快 启动加速
p1=F+A2(p2－p1) 3289
A1 －A2
q1=(A1 －A2)v1
p2= p1+0.5
进恒速
P= p1 q1
2178
回油背进油压力 输入流
p1MPa
q110-3 m3/s
－
0.88
0.50
0.44
p1= F+ A2p2
20mm/min~120mm/min按上述分析可绘制出负载循环图和速度循环图（略）
。
第三页，共18页。
第四页，共18页。
2.确定参数
1）初选液压缸的工作压力
由最大负载值查教材中表9-3，取液压缸工作压力为4MPa。
2）计算液压缸结构参数
为使液压缸快进与快退速度相等，选用单出杆活塞缸差动连接的方式实现快进
采用平（导轨4，）其换摩擦向系回数f=路0. ：为了换向平稳，选用电液换向阀。为便于实现液压缸中位停止和
0大0流31量泵的输差入动功0率.连经接计算，为采70.用三位五通阀。
（5）压力控制回路：系统在工作状态时高压小流量泵的工作压力由溢 流阀调整，同时用外控顺序阀实现低压大流量泵卸荷。
第九页，共18页。
（3 据此选用Y112M—6—B5立式电动机，其额定功率为2.
液压系统的设计计算举例
作缸的小腔，即从泵的出口到缸小腔之间的压力损失 Δp = 5.5×105 MPa ，于是小泵出
口压力 pp1 = 21.56×105 MPa （小泵的总效率 η 1 = 0.5 ），大泵出口压力 pp2 =
23.06×105 MPa （大泵的总效率 η 2 = 0.5 ）。故电机功率为
P pp1q1 pp2q2 21.56 105 0.167 103 W 23.06 105 0.267 103 W 1 951.5 W
= 0.5 ，大泵出口压力 pp2 = 15.18×105 MPa （大泵的总效率 η 2 = 0.5 ）。故电机功率
为
P1
pp1q1 1
pp 2 q2 2
13.68 105 0.167 103 0.5
W 15.18 105 0.267 103 0.5
W
1 267.5 W
（2）工进
小泵的出口压力 pp1 = p1 +Δp1 = 32.19×105 MPa ，大泵卸载，卸载压力取 pp2 =
液压传动
液压系统的设计计算举例
1.1 分析工况及主机工作要求，拟定液压系统方案 1.2 参数设计 1.3 选择元件 1.4 液压系统性能验算
液压系统的设计计算举例
1.1 液分析工况及主机工作要求，拟定液压系统方案
（一） 确定执行元件类型
（二） 确定执行元件的负载、速度变化范围
Fw 18 000 N
1
2
0.5
0.5
综合比较，快退时所需功率最大。据此查产品样本选用Y112M—6型异步电机，
电机功率2.2 kW，额定转速为940 r/min。
（三） 选择液压阀
根据液压阀在系统中的最高工作压力与通过该阀的最大流量，可选出这些元件的 型号及规格。选定的元件列于表中。
液压系统设计计算与应用实例
自动化焊接设备中液压驱动方案设计
焊接机器人
采用液压驱动可实现高精 度、高速度的焊接作业， 提高生产效率和焊接质量。
焊接变位机
通过液压缸和马达的驱动， 实现工件的快速翻转和精 确定位，方便焊接操作。
焊接夹具
利用液压缸的夹紧力，保 证工件在焊接过程中的稳 定性和精度。
总装线上举升、翻转机构实现方式
举升机构
环保型液压油
使用生物可降解液压油，减少 对环境的影响和污染。
能量回收技术
利用液压蓄能器等元件回收系 统中的能量，提高能量利用率 。
智能化节能控制系统
通过传感器和控制系统实时监 测和调整液压系统的运行状态
，实现智能化节能控制。
06 故障诊断与维护保养策略
常见故障类型及诊断方法
液压泵故障
检查泵的运转声音、温度和输出压力，判断 是否需要更换或维修。
定期清洗液压油箱和滤网，保持油液的清 洁度。
检查液压泵和马达
校验压力和流量
定期检查液压泵和马达的运转情况，及时 发现并处理异常。
定期校验系统的压力和流量，确保系统工作 正常。
应急处理措施和备件库存管理建议
应急处理措施
制定针对不同故障的应急处理预案， 包括临时替代方案、现场快速维修方 法等。
备件库存管理建议
液压油缸故障
检查油缸的密封件是否损坏，活塞杆是否弯 曲或磨损。
液压阀故障
观察阀的工作状态和油液流动情况，检查阀 芯是否卡滞或磨损。
液压管路故障
检查管路的连接是否松动或泄漏，判断是否 需要更换或紧固。
预防性维护保养计划制定
定期更换液压油
清洗液压油箱和滤网
根据设备使用情况和厂家建议，制定合理 的液压油更换周期。
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（3）确定液压泵规格
对照产品样本可选用YB1—40/6.3双联叶片泵，额定转速960r/min，容 积效率ηv为0.9，大小泵的额定流量分别为34.56和5.43L/min，满足以上要 求。
（4）确定液压泵驱动功率 液压泵在快退阶段功率最大，取液压缸进油路上压力损失为0.5MPa，
2.确定参数
1）初选液压缸的工作压力
由最大负载值查教材中表9-3，取液压缸工作压力为4MPa。
2）计算液压缸结构参数
为使液压缸快进与快退速度相等，选用单出杆活塞缸差动连接的方 式实现快进，设液压缸两有效面积为A1和A2，且A1=2 A2，即 d=0.707D。为防止钻通时发生前冲现象，液压缸回油腔背压p2取 0.6MPa，而液压缸快退时背压取0.5MPa。
2）回路合成
对选定的基本回路在合成时，有必要进行整理、修改和归并。 具体方法为：
（1）防止工作进给时液压缸进油路、回油路相通，需接入单向阀7。 （2）要实现差动快进，必须在回油路上设置液控顺序阀9，以阻止油
液流回油箱。此阀通过位置调整后与低压大流量泵的卸荷阀合二为 一。
（3）为防止机床停止工作时系统中的油液回油箱，应增设单向阀。 （4）设置压力表开关及压力表。
则液压泵输出压力为2.05MPa。液压泵的总效率ηp=0.8，液压泵流量 40L/min，则液压泵驱动调集所需的功率为：
合并后完整的液压系统如图所示。
4、液压元件的选择
1）液压泵及驱动电机功率的确定
（1）液压泵的工作压力 已知液压缸最大工作压力为4.02MPa，取进油路上压力损失为
1MPa，则小流量泵最高工作压力为5.02MPa，选择泵的额定压力应 为pn=5.02+5.02×25%=6.27MPa。大流量泵在液压缸快退时工作压力 较高，取液压缸快退时进油路上压力损失为0.4MPa，则大流量泵的 最高工作压力为1.79+0.4=2.19MPa，卸荷阀的调整压力应高于此值。
（3）速度换接回路和快速回路：由于快进速度与工进速度相差很大， 为了换接平稳，选用行程阀控制的换接回路。快速运动通过差动回 路来实现。
（4）换向回路：为了换向平稳，选用电液换向阀。为便于实现液压缸 中位停止和差动连接，采用三位五通阀。
（5）压力控制回路：系统在工作状态时高压小流量泵的工作压力由溢 流阀调整，同时用外控顺序阀实现低压大流量泵卸荷。
q110-3 m3/s P kW
－
－
0.50
0.44
工进
p1= F+ A2p2 A1
q1=A1 v1 P= p1 q1
35511 0.6
0.0031
4.02 ～0.019
0.012 ～0.076
快 启动加速 p1= F+ A1p2 A2
q1=A2 v1 退 恒 速 P= p1 q1
3289
0.5 2178
1.79
－
－
1.55 0.448
0.69
3.拟定液压系统图
1）选择基本回路
（1）调速回路：因为液压系统功率较小，且只有正值负载，所以选用 进油节流调速回路。为有较好的低速平稳性和速度负载特性，可选 用调速阀调速，并在液压缸回路上设置背压。
（2）泵供油回路：由于系统最大流量与最小流量比为156，且在整个 工作循环过程中的绝大部分时间里泵在高压小流量状态下工作，为 此应采用双联泵（或限压式变量泵），以节省能源提高效率。
qmin=0.05L/min，设计要求最低工进速度 vmin=20mm/min，经验算可知满足教材中循环各阶段的压力、流量和功 率值
差动时液压缸有杆腔压力大于无杆腔压力，取两腔间回路及阀的压 力损失为0.5MPa，则p2= p1+0.5MPa。计算结果见表9.5。 由教材中9-5表即可画出液压缸的工况图（略）。
第二节 主讲老师:臧红彬
第二节 液压系统设计计算实例
1
负载分析与速度分析
2
确定参数
3
拟定液压系统图
4
液压元件的选择
5
系统油液温升验算
计算实例
例：设计一台卧式单面钻镗两用组合机床，其工作循环是“快进—— 工进——快退——原位停止”；工作时最大轴向力为30kN，运动部件重 为19.6kN；快进、快退速度为6m/min，工进速度为0.02~0.12m/min； 最大行程400mm，其中工进行程200mm；启动换向时间t=0.2s；采用 平导轨，其摩擦系数f=0.1。
由工进工况下液压缸的平衡力平衡方程p1 A1= p2 A2+F，可得：
A1=F/（p1－0.5p2）=35511/（4×106－0.5×0.6×106）cm2 ≈96cm2
液压缸内径D就为：D= 4 A= 1 4 ×=9161.06cm
对D圆整，取D=110mm。由dp=0.707Dp，经圆整得 d=80mm。计算出液压缸的有效工作面积A1=95cm2， A2=44.77 cm2。 工进时采用调速阀调速，其最小稳定流量
表9-5：液压缸工作循环各阶段压力、流量和功率值
工作循环 计算公式 负载 回油背压 进油压力 输入流量 输入功率
F kN
p2MPa
快 启动加速 p1=F+A2(p2－p1) 3289
A1 －A2
q1=(A1 －A2)v1
p2= p1+0.5
进 恒 速 P= p1 q1
2178
p1MPa 1.10
0.88
（2）液压泵流量 取系统的泄漏系数K=1.2，则泵的最小供油量为：
qp =Kq1max =1.2×0.5×10-3m3/s =0.6×10-3m3/s
=36L/min 由于工进时所需要的最大流量是1.9×10-5 m3/s，溢流阀最小稳 定流量为0.05×10-3 m3/s，小流量泵最小流量为：
qp1 =Kq1 +0.05×10-3m3/s =7.25×10-5m3/s
1.负载分析与速度分析
1）负载分析
由工作负载Fw =30kN，重力负载FG=0，按启动换向时间和 运动部件重量（F·t=m(v2–v1)）计算得到惯性负载Fa=1000N，摩擦 阻力Ff=1960N。
取液压缸机械效率ηm =0.9，则液压缸工作阶段的负载值见表 。
2）速度分析
由快进、快退速度为6m/min，工进速度范围为 20mm/min~120mm/min按上述分析可绘制出负载循环图和速度循环 图（略）。