经典液压系统设计实例

实例二液压专用铣床液压系统设计设计要求：设计一台成型加工的液压专用铣床，要求机床工作台上一次可安装两只工件，并能同时加工。

工件的上料、卸料由手工完成，工件的夹紧及工作台进给由液压系统完成。

机床的工作循环为：手工上料→工件自动夹紧→工作台快进→铣削进给(工进) →工作台快退→夹具松开→手动卸料。

参数要求：运动部件总重力G=25000N切削力F w=18000N快进行程l1=300mm工进行程l2=80mm快进、快退速度v1=v3=5m/min工进速度v2=100～600mm/min启动时间△t=0.5s夹紧力F j=30000N行程l j=15mm夹紧时间△t j=1s工作台采用平导轨，导轨间静摩擦系数fs=0.2,动摩擦系数f d=0.1，要求工作台能在任意位置上停留一.分析工况及主机工作要求，拟订液压系统方案1.确定执行元件类型夹紧工件，由液压缸完成。

因要求同时安装、加工两只工件，故设置两个并联的、缸筒固定的单活塞杆液压缸。

其动作为：工作台要完成单向进给运动，先采用固定的单活塞杆液压缸。

其动作为：2. 确定执行元件的负载、速度变化范围(1)夹紧缸 惯性力和摩擦力可以忽略不计，夹紧力F =300000N 。

(2)工作缸 工作负载F w =18000N 运动部件惯性负载)(2.4245.006058.925000N t v g G F a =-⨯=∆∆⨯=导轨静摩擦阻力F fs =f s G =0.2×25000N=5000N 导轨动摩擦阻力F fd =f d G =0.1×25000N=2500N根据已知条件计算出执行元件各工作阶段的负载及速度要求，列入下表：表2 工作循环各阶段的负载及速度要求二 1.初定系统压力根据机器类型和负载大小，参考，初定系统压力p 1=3MPa 。

2.计算液压缸的主要尺寸(1)夹紧缸按工作要求，夹紧力由两并联的液压缸提供，则m p F D 0798.010314.323000042461=⨯⨯⨯⨯==π根据国标，取夹紧缸内径D =80mm ，活塞杆直径d =0.6D =50mm 。

某厂要设计制造一台双头车床，加工压缩机拖车上一根长轴两端的轴颈。

由于零件较长，拟采用零件固定，刀具旋转和进给的加工方式。

其加工动作循环是快进(Fast Feed)一工进(Working Feed)—快退(Fast Return)—停止(Stop)。

同时要求各个车削头能单独调整。

其最大切削力在导轨中心线方向估计为12kN，所要移动的总重量估计为15kN，工作进给要求能在0.020～1.2m/min范围内进行无级调速，快速进、退速度一致，为 4 m/min，试设计该液压传动系统。

图10.1为该机床的外形示意图。

图10.1双头车床外形示意图10.2.1 确定对液压系统的工作要求Define the Work Requirement of the Hydraulic System根据加工要求，刀具旋转由机械传动来实现；主轴头沿导轨中心线方向的“快进(Fast Feed)一工进(Working Feed)—快退(Fast Return)—停止(Stop)”工作循环拟采用液压传动方式来实现。

故拟选定液压缸作执行机构。

考虑到车削进给系统传动功率不大，且要求低速稳定性好，粗加工时负载有较大变化，故拟选用调速阀、变量泵组成的容积节流调速方式。

为了自动实现上述工作循环，并保证零件一定的加工长度（该长度并无过高的精度要求），拟采用行程开关及电磁换向阀实现顺序动作。

10.2.2 拟定液压系统工作原理图Draw up the Work Schematic Circuit of Hydraulic System该系统同时驱动两个车削头，且动作循环完全相同。

为了保证快速进、退速度相等，并减小液压泵的流量规格，拟选用差动连接回路。

在行程控制中，由快进转工进时，采用机动滑阀。

使速度转换平稳，且工作安全可靠。

工进终了时。

压下电器行程开关返回。

快退到终点，压下电器行程开关，运动停止。

快进转工进后，因系统压力升高，遥控顺序阀打开，回油经背压阀回油箱，系统不再为差动连接。

6. 液压元件的选择9.2.6 液压元件的选择9.2.6 液压元件的选择一、液压泵液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为4.054 MPa，如取进油路上的压力损失为0.8 MPa，压力继电器调整压力高出系统最大工作压力之值为0.5 MPa，则小流量泵的最大工作压力应为:p Pl＝（4.054＋0.8＋0.5） MPa＝5.354 MPa大流量泵是在快速运动时才向液压缸输油的，由图9.2.2可知，快退时液压缸中的工作压力比快进时大，如取进油路上的压力损失为0.5 MPa，则大流量泵的最高工作压力为: p P2＝（1.305＋0.5）MPa＝1.805 MPa两个液压泵应向液压缸提供的最大流量为35.19L／min（见图9.2.2）。

若回路中的泄漏按液压缸输入流量的10％估计，则两个泵的总流量应为q P＝1.1×35.19L/min＝38.71L ／min。

由于溢流阀的最小稳定溢流量为3L/min，而工进时输入流压缸的流量为0.5L/mln，所以小流量泵的流量规格最少应为3.5L/mln。

根据以上压力和流量的数值查阅产品目录，最后确定选取PV2R12型双联叶片泵。

由于液压缸在快退时输入功率最大，这相当于液压泵输出压力1.805 MPa、流量40L/min时的情况。

如取双联叶片泵的总效率为ηP＝0.75，则液压泵驱动电机所需的功率为:P＝p P V P/ηP＝1.805×（40/60×10-3）/（0.75×103）kW＝1.6kW根据此数值查阅电机产品目录，最后选定JO2－32－6型电动机，其额定功率为2.2kW。

二、阀类元件及辅助元件根据液压系统的工作压力和通过各个阀类元件和辅助元件的实际流量，可选出这些元件的型号及规格。

表9.2.3所示为选出的一种方案。

三、油管各元件间连接管道的规格按元件接口处尺寸决定，液压缸进、出油管则按输入、排出的最大流量计算。

由于液压泵具体选定之后液压缸在各个阶段的进、出流量已与原定数值不同，所以要重新计算，如表9．2．4所示。

4. 液压回路的选择9.2.4 液压回路的选择9.2.4 液压回路的选择首先选择调速回路。

由图9.2.2中的一些曲线得知，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。

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t l 和工进所需的时间t 2分别为：t 1＝（l 1/υ1）＋（l 2/υ3）＝[（60×100）/7×1000＋（60×150）/（7×1000）] s＝2.14st 2＝l 2/υ2＝（60×50）/（0.053×1000）s ＝56.6s亦即是t 2/t 1≈26。

因此从提高系统效率、节省能量的角度上来看，采用单个定量泵作为油源显然是不合适的，宜选用国内比较成熟的产品——双联式定量叶片泵作为油源，如图9.2.3（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，所以它的快进快退换向回路应采用图9．2．3（b ）所示的形式。

再次是选择速度换接回路。

由工况图（图9．2．2）中的q －l 曲线得知，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9．2．3（c ）。

当滑台由工进转为快退时，回路中通过的流量很大——进油路中通过31.34L/min ，回油路中通过31.34×（95/44.77）L ／min ＝66．50L/min 。

典型液压系统实例分析液压系统是一种通过液体传递能量的系统，广泛应用于各个领域，例如工程机械、冶金设备、矿山机械等。

下面将分析一个典型的液压系统实例，以诠释液压系统的工作原理和应用。

汽车制动系统是应用液压技术的重要实例之一、它主要由制动器、制动辅助装置和制动液压系统组成。

在汽车制动系统中，制动液压系统负责实现制动效果。

其主要由液压油箱、液压泵、制动主缸、制动助力器、制动分泵、制动分泵阀、制动器和高压油管等组成。

当驾驶员将脚踩在制动踏板上时，通过制动助力器传递给制动主缸。

制动主缸内的活塞随即被推动，将制动压力传递给制动分泵，再通过制动分泵阀分配给各个制动器。

制动器内的活塞随后也被推动，使刹车片或刹车鼓与车轮接触。

当刹车片与刹车鼓接触时，液压系统内的液体被压缩，产生高压，将制动力传递给车轮，从而实现制动效果。

液压泵在制动液压系统中起到增压的作用。

它通过驱动液压油，使液体具有足够的压力来实现制动效果。

液压泵的工作原理是通过驱动机构，例如发动机，使泵内的活塞来回运动，从而形成液体的脉动流动。

制动液压系统中的液压油起到传递压力、润滑和冷却的作用。

液压油具有不可压缩性，使得液压系统能够稳定地传递压力。

液压油还能在制动过程中起到润滑和冷却的作用，以保证制动器正常工作。

制动助力器在汽车制动系统中起到辅助制动的作用。

通过增大驾驶员踏板的作用力，实现制动效果的提升。

制动助力器通常采用真空助力器或液压助力器。

总之，汽车制动系统是典型的液压系统实例之一、液压系统通过液体传递能量，具有高压、高参数的特点，能够为汽车制动器提供充足的制动力，保证汽车行驶的安全性。

通过液压泵、制动主缸、制动助力器等组件的协调工作，实现了制动效果的提升。

液压油在制动液压系统中发挥着关键作用，保障了制动器的正常工作。