液压控制技术液压系统设计计算
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
液压系统设计计算实例
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
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：
P=ppqp/ηp=2.05×106×40×10-3W=1708W 据此选用Y112M—6—B5立式电动机，其额定功率为2.2kW，转速为 940r/min，液压泵输出流量为33.84L/min、5.33L/min，仍能满足系统要求 。
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）。
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。
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
液压系统设计计算液压系统设计是指在机械设计中，通过使用液压技术来传递动力和控制目标的设计过程。
液压系统设计需要考虑多个因素，包括流体力学原理、液压元件的选择和配置、系统的工作参数等。
下面将介绍液压系统设计的一些基本计算。
首先，液压系统设计需要确定系统的工作参数，包括工作压力、流量和工作温度等。
工作压力是指系统中液体传递动力时所施加的压力，一般以帕斯卡为单位。
流量是指单位时间内通过液压系统的液体体积，一般以升/分钟为单位。
工作温度是指系统正常工作时液体的温度，一般以摄氏度为单位。
确定了工作参数后，液压系统设计还需要选择适当的液压元件。
液压元件包括液压泵、液压马达、液压阀等。
液压泵负责将机械能转换成液压能，并提供系统的流量和压力。
常用的液压泵有齿轮泵、柱塞泵和螺杆泵等。
液压马达则将液压能转换成机械能，常用的液压马达有齿轮马达、柱塞马达和液压缸等。
液压阀则用于控制液压系统的流量、压力和方向等。
常用的液压阀有溢流阀、换向阀和节流阀等。
功率（千瓦）=流量（升/分钟）x压力（帕）/600液压泵的选型还需要根据系统的工作压力和流量来确定。
一般来说，液压泵的压力和流量应该略大于系统的工作压力和流量，以确保系统正常工作。
液压泵的选择要考虑到工作环境的温度、液体的粘度和成本等因素。
液压缸的选择也需要进行一些计算。
输出力（牛顿）=压力（帕）x断面积（平方米）液压缸的选择要根据所需的输出力和工作压力来确定。
液压缸的密封性能和机械结构等因素也需要考虑。
另外，液压系统设计中还需要考虑管道的设计和安装。
管道的设计要根据系统的工作温度、压力和流量来确定。
管道的材料和尺寸选择要满足系统的需要，并保持良好的连接和密封性能。
综上所述，液压系统设计涉及到多个方面的计算和选择。
通过合理的设计和计算，可以确保液压系统的性能和可靠性。
因此，在液压系统的设计过程中，需要充分考虑各个因素，并进行适当的计算和分析。
液压计算公式单位换算方法
液压计算公式单位换算方法液压系统是一种利用液体传递能量的技术，广泛应用于各种工业和机械设备中。
在液压系统中，液体的压力是一个重要的参数，需要进行精确的计算和控制。
在进行液压计算时，常常需要进行单位换算，以确保计算结果的准确性。
本文将介绍液压计算公式中常用的单位换算方法。
一、压力单位换算。
在液压系统中，常用的压力单位有帕斯卡（Pa）、兆帕（MPa）、巴（bar）、千克力/平方厘米（kgf/cm²）等。
进行不同单位之间的换算时，可以使用以下公式：1兆帕（MPa）= 1000千帕（kPa）= 1000000帕斯卡（Pa）。
1兆帕（MPa）= 10巴（bar）。
1巴（bar）= 100千帕（kPa）= 100000帕斯卡（Pa）。
1巴（bar）= 0.1兆帕（MPa）。
例如，如果需要将5兆帕（MPa）转换为巴（bar），可以使用以下公式进行计算：5 MPa = 5 10 bar = 50 bar。
二、流量单位换算。
在液压系统中，流量是液体通过管道或阀门的速度，常用的流量单位有升/分钟（l/min）、立方米/小时（m³/h）、加仑/分钟（gpm）等。
进行不同单位之间的换算时，可以使用以下公式：1立方米/小时（m³/h）= 1000升/分钟（l/min）。
1升/分钟（l/min）= 0.06立方米/小时（m³/h）。
1加仑/分钟（gpm）= 3.785升/分钟（l/min）。
例如，如果需要将200升/分钟（l/min）转换为立方米/小时（m³/h），可以使用以下公式进行计算：200 l/min = 200 0.06 m³/h = 12 m³/h。
三、功率单位换算。
在液压系统中，功率是指单位时间内所做的功，常用的功率单位有千瓦（kW）、马力（hp）等。
进行不同单位之间的换算时，可以使用以下公式：1千瓦（kW）= 1.36马力（hp）。
1马力（hp）= 0.74千瓦（kW）。
液压系统设计篇
液压系统设计篇----4ffaa03a-7161-11ec-876d-7cb59b590d7d液压传动系统设计，除了应符合其主机在动作循环和静、动态性能等方面所提出的要求外，还必须满足结构简单、使用维护方便、工作安全可靠、性能好、成本低、效率高、寿命长等条件。
液压传动系统的设计一般依据流程图见图4-1的步骤进行设计。
图4-1液压传动系统设计流程图第一节明确设计要求要设计一个新的液压系统，首先必须明确机器对液压系统的动作和性能要求，并将这些技术要求作为设计的出发点和基础。
需要掌握的技术要求可能包括：1．机器的特性（1）充分了解主机的结构和总体布置，机构与从动件之间的连接条件和安装限制，以及其用途和工作目的。
(2)负载种类（恒定负载、变化负载及冲击负载）及大小和变化范围；运动方式（直线运动、回转运动、摆动）及运动量（位移、速度、加速度）的大小和要求的调节范围；惯性力、摩擦力、动作特性、动作时间和精度要求（定位精度、跟踪精度、同步精度）。
（3）原动机类型（电机、内燃机等）、容量（功率、速度、扭矩）和稳定性。
(4)操作方式（手动、自动）、信号处理方式（继电器控制、逻辑电路、可编程控制器、微机程序控制）。
（5）系统中每个执行器的动作顺序和动作时间之间的关系。
2.使用条件（1）设置地点。
(2)环境温度、湿度（高温、寒带、热带），粉尘种类和浓度（防护、净化等），腐蚀性气体（所有元件的结构、材质、表面处理、涂覆等），易爆气体（防爆措施），机械振动（机械强度、耐振结构），噪声限制（降低噪声措施）。
（3）维护程度和周期；维修人员的技术水平；保持空间、可操作性和互换性。
3.适用的标准和规则根据用户要求采用相关标准、法则。
4．安全性、可靠性（1）用户在安全方面是否有特殊要求。
（2）指定保修期和条件。
5.经济不能只考虑投资费用，还要考虑能源消耗、维护保养等运行费用。
6．工况分析液压系统的工况分析是为了找出各执行机构在各自工作过程中的速度和负载变化规律。
液压系统设计计算
液压系统设计计算有的液压系统简单，有的液压系统复杂。
这是由负载的工艺要求决定的。
我们在这里介绍的液压系统是简单的开关型液压系统，也即普通液压系统，不是伺服或者电液比例液压系统。
关于伺服或者电液比例液压系统，我们以后再研究。
我公司原有一台工程油缸试验台，采用的是高低压泵合流。
额定流量为100升，系统额定最高压力为31.5MPa。
为了突出重点，便于叙述，适当做了一些简化。
一液压基本回路一个实用的液压系统原理图都是由液压基本回路组成的。
液压基本回路可以在机械设计手册，或者其他液压设计资料中查到。
1 液压基本回路的分类设计资料中介绍的液压基本回路分类很详细。
但总括起来无非是，泵-电机组，压力控制回路，流量控制回路，方向控制回路和执行机构。
参看图1油缸试验台液压原理图。
在图1中，电机M1 Y112M-4和斜盘柱塞泵10YCY14-1B，电机Y160M-4和叶片泵YB1-80，组成泵-电机组，为系统提供动力；先导卸荷阀③,安全溢流阀④，电磁溢流阀⑤，组成压力控制回路；电液换向阀⑥和先导式液控单向阀⑦，组成方向控制回路。
一般说来，流量控制往往会伴随着压力的损失。
例如，在薄壁节流小孔中，流量d Q C A = （1） 此公式的使用条件为0.5l d≤。
式中Q —经过薄壁小孔的流量，3/m s ；d C —薄壁小孔流量系数，对于紊流，0.600.61d C = ； 0A —孔口面积，2m ； ρ—流体的密度，3/kg m ； p ∆—压力差，12p p p ∆=−，Pa ；d —小孔的直径，m ； l —小孔的长度，m 。
这种压力能损失往往转化为热能，使液压系统升温。
在理论上，变量泵不会因为流量或压力的变量产生能量损失。
2 液压基本回路的联结液压基本回路，特别是液压元件，在液压原理图中的联结，要么是并联，要么是串联。
二 液压系统原理图1 液压系统原理图应该包括的的基本内容一个符合要求的液压原理图除了表示系统外，还应该包括两个基本内容：液压元件明细表和电磁铁动作顺序表。
液压系统设计与控制技术
液压系统设计与控制技术液压系统设计与控制技术是一门涉及工程机械、航空航天、冶金、化工等领域的重要学科。
液压系统以液体为工作介质，通过压力传递与控制，实现机械传动与控制的一种技术手段。
本文将从液压系统的基本原理、设计要点以及控制技术等角度进行探讨。
1.液压系统基本原理液压系统基于Pascal定律，即液体在封闭容器中传递的压力是均匀的。
该原理保证了液体的压力可以传递到任何一个封闭容器内。
液压系统通常由液压泵、液压阀、液压缸等组成。
通过液压泵产生的压力，液压阀调控液压系统内液体的流动，驱动液压缸完成工作。
液压系统具有承载力大、定位精度高、响应快等优点，因此被广泛应用于各个领域。
2.液压系统设计要点在设计液压系统时，需要考虑以下几个要点：2.1 功率匹配：液压系统的功率匹配是指液压泵、液压缸等元件之间功率的匹配。
通过合理选择液压元件的工作压力和流量，以及合适的泵大小，可以确保液压系统的正常工作。
2.2 控制精度：液压系统作为一种传动与控制技术，需要具备较高的控制精度。
在设计液压系统时，需要选择合适的液压阀，确保系统能够实现精确的位置控制、速度控制、力控制等功能。
2.3 安全可靠：液压系统工作原理决定了其在工作时承受较大的压力。
因此，在设计液压系统时，需要考虑系统的安全性，选择合适的液压元件和安全阀，以避免系统发生故障或压力超限等情况。
3.液压系统控制技术液压系统的控制技术是液压系统设计与应用的关键。
目前，常用的液压系统控制技术主要包括开环控制和闭环控制。
3.1 开环控制：开环控制是指液压系统中，液压泵、液压阀等元件的工作状态由人工操作或预设的控制策略确定，无反馈调节的一种控制方法。
该方法简单、成本低，广泛应用于一些简单的液压系统中。
3.2 闭环控制：闭环控制是对液压系统进行反馈调控的一种方法。
通过传感器等设备获取液压系统的工作参数，与设定值进行比较，通过控制阀调整液压系统的压力、流量等参数，达到闭环控制的目的。
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第二节 液压系统设计计算实例
例：设计一卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压 系统。动力滑台的工作循环是：快进 工进 快退 停止。液压系统的主要参数与性能要求如下： 切削力Ft：20000N；移动部件总重力G＝10000N；快进 行程L1=100mm；工进行程L2＝50mm；快进快退的速度为 4m／min；工进速度为0．05m／min；加速、减速时间
第九章 液压系统设计计算 主讲 宋春华
1 西华大学
液压系统设计计算
2 西华大学
第八章 液压系统的设计计算
重点内容
1、负载分析 2、液压系统原理图拟定 3、液压元件的选择
3 西华大学
第一节 液压系统设计步骤
负载分析
确定主要参数 拟定液压系统原理图
选择液压元件 液压系统验算
N
满足要求？
Y 绘制工作图、编制技术文件
35 西华大学
6 西华大学
启动加速阶段： F (Ff Fm Fg )/m
快进阶段： 工进阶段：
F (Ff Fg )/m
F (Ff Ft Fg )/m
制动减速阶段： F (Ff Ft Fg - Fm )/m
根据负载阻力（阻力矩），可以绘制液压执行 机构一个工作循环内的负载特性图。
如果计算出来的Δp比在初选系统工作压力时粗略选定的 压力损失大得多，应该重新调 整有关元件、辅件的规格，重新确定管道尺寸。
14 西华大学
（2）发热温升
系统单位时间的发热量：
1
(P1i
-
P2i )ti
系统单位时间的散热量： ' CTAT
15 西华大学
系统热平衡时的温升：
T
'
16 西华大学
验算温度：
T1 T2 T [T1]
式中：T1、［T1］— 分别为油箱温度和最高允许温度 T2— 油箱环境温度 △T--系统温升
17 西华大学
绘制工作图、编制技术文件
包括液压系统原理图、液压系统装配图、非标准元 件装配图及零件图、设计计算说明书、零部件目录表、 标准件、通用件、外购件汇总表等。
小结
①明确设计内容、方法、步骤，但步骤不是死的， 有时步骤间可穿插、交叉进行。特别是对于不同 的设计对象(例如机床液压系统、工程机械液压 系统、冶金设备液压系统、飞机液压系统等)， 其具体的设计步骤略有差别，而较简单的液压系 统有些步骤可以合并。
32 西华大学
②学会设计资料的查找方法、设计手册的合理使 用、产品样本的正确阅读。有些数据和资料并非通 用标准，而是些局部试验或经验材料，引用时应注 意使用条件和环境o
33 西华大学
③正确理解并学会设计思想。作为液压系统的 整体设计方案常通过分析、对比、选择和估算等 过程最后定下来。而某些具体参数的设计往往也 不是一次完成。常经过设计——检验——否定， 再设计——检验——否定等几个回合最后成功。 这都是正常现象，应正确理解并掌握。
34 西华大学
Thank You！
4 西华大学
1、液压系统设计的一般步骤
负载分析：一个工作循环中的负载值，包括：
（1）工作阻力Ft（Mt）：重力、切削力、挤压力等
（2）摩擦阻力Ff （Mf） ：
Ff=f.FN
或
Mf=μGR
5 西华大学
（3）惯性力Fm （Mm） ： Fm=ma 或 Mm＝J.ε
（4）重力Fg： （5）密封阻力Fs： （6）背压力Fb （Mb） ：
1、液压泵
26 西华大学
2、驱动电动机
差动快进
工进
快退
27 西华大学
3、液压控制阀选择 4、辅助液压件（油管、油箱、接头、过滤器、冷却器等）选 择
28 西华大学
5、油箱 29 西华大学
五、验算液压系统性能
1、压力损失及泵压力调定值
工进 快退
30 西华大学
2、液压系统的发热和温升验算
31 西华大学
CTA
CTA
1 [1
CTA
(P1i
-
P2i)ti ]
式中：P1i、P2i— 分别为液压泵的输入功率和系统输出功率 ti、τ— 分别为第i工作阶段的持续时间和工作循环周期 A—油箱散热面积 △T－系统温升 CT－散热系数，自然冷却通风差，CT＝（8～9）x10－3 自然冷却通风良好，CT＝（15～17.5）x10－3 油箱加专用冷却器，CT＝（110～170）x10－3
调速回路等 （4）绘制液压系统原理图
9 西华大学
选择液压元件
（1）液压泵的选择: 最大工作压力pP:
pP p1 p
式中： p1——执行元件的最高工作压力 ∑Δp——执行元件进油路上的压力损失
最大工作流量qP: qP K qmax
式中： K——泄漏系数，一般取K＝1.1～1.3 ∑qmax——各执行元件同时动作时所需流量之和的最大值
△t＝0．2s；静摩擦系数fs=0．2；动摩擦系数fd=o．1。
该动力滑台采用水平放置的平导轨，动力滑台可在任意 位置停止。
19 西华大学
一、负载分析
液压缸负载的计算
20 西华大学
负载—速度图
21 西华大学
二、执行元件主要参数确定
1、选定液压缸工作压力
初选p1=40×105Pa。本机床为钻孔组合机床，为 防止钻通时发生前冲现象，液压缸回油腔应有背压， 设背压p2=8×105Pa
7 西华大学
确定主要参数
（1）初选系统工作压力p:
（2）主要结构尺寸的确定： 对液压缸：油缸内径D、活塞杆直径d
D、d的计算值必须圆整到油缸直径标准系列， 可查GB2348－80。
（3）作执行元件工况图(速度、位置)
8 西华大学
拟定液压系统原理图
（1）执行元件类型：油缸、马达、摆动液压缸等 （2）系统类型：开式系统或闭式系统 （3）液压基本回路确定：卸荷回路、锁紧回路、
三、拟定液压系统图
1、供油方式、调速方式：开式 系统、双泵供油、调速阀进口节 流调速 2、快速运动回路和速度换接回 路：采用差动连接和双泵供油快 速回路；速度换接采用行程与压 力联合控制形式。 3、换向回路：三位五通换向阀、 挡块＋压力继电器行程终点控制 4、组成液压系统
25 西华大学
四、选择液压元件
22 西华大学
2、确定液压缸主要结构尺寸
为使快进快退速度相等，选用A1=2A2差动油缸，假定快进、快退 的回油压力损失为Δp=8×105Pa。
由液压缸推力F=(p1A1-p2A2)ηcm 得
取标准直径：D＝90 mm 因为A1=2A2，所以d=≈63m力、流量和功率 24 西华大学
10 西华大学
（2）选择液压泵的型号和驱动电机 驱动电机功率P:
P pP.qP/p
式中： pP——液压泵的最高工作压力 qP——液压泵的最大输出流量
ηP——液压泵的总效率
11 西华大学
（3）控制阀的选择
原则：根据系统压力和工作流量，在液压元件 产品目录中选取。
（4）液压辅助元件 包括：过滤器、蓄能器、管道、接头、油箱等
查手册。
12 西华大学
（5）选用液压油 普通液压系统用矿油型液压油 室外设备选用抗磨液压油或低凝液压油 航空液压系统选用航空液压油
（6）油箱设计
13 西华大学
验算液压系统
（1）回路压力损失
∑Δp=∑ΔpL+∑Δpc+∑ΔpV
计算系统压力损失的目的，是为了正确确定系统的调整压 力和分析系统设计的好坏。