液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、1第九章第九章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算2本章主要介紹液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的本章主要介紹液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的主要內(nèi)容、步驟和方法。本章是本課程主要內(nèi)容、步驟和方法。本章是本課程液壓傳動(dòng)部分的綜合章節(jié)。液壓傳動(dòng)部分的綜合章節(jié)。重點(diǎn)：重點(diǎn)：擬定液壓系統(tǒng)原理圖，選用液壓元件。擬定液壓系統(tǒng)原理圖，選用液壓元件。難點(diǎn)：難點(diǎn)：液壓系統(tǒng)選用限壓式變量泵和節(jié)流閥的液壓系統(tǒng)選用限壓式變量泵和節(jié)流閥的容積節(jié)流調(diào)容積節(jié)流調(diào)速回路的功率計(jì)算。速回路的功率計(jì)算。計(jì)劃學(xué)時(shí)：計(jì)劃學(xué)時(shí)：2 2學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)3第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 在前幾章中，對(duì)液壓傳動(dòng)的基本原理，在前幾章中，對(duì)液壓傳動(dòng)的基本原理，液壓元件的結(jié)構(gòu)

2、、工作原理和基本回路液壓元件的結(jié)構(gòu)、工作原理和基本回路等進(jìn)行了分析等進(jìn)行了分析. 本章的任務(wù)是應(yīng)用已學(xué)基本知識(shí)來(lái)討論本章的任務(wù)是應(yīng)用已學(xué)基本知識(shí)來(lái)討論液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、計(jì)算的步驟和方法。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、計(jì)算的步驟和方法。 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須重視調(diào)查研究，注液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須重視調(diào)查研究，注意借鑒前人的經(jīng)驗(yàn)。意借鑒前人的經(jīng)驗(yàn)。 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)著重解決的主要問(wèn)題是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)著重解決的主要問(wèn)題是滿足工作部件對(duì)力和運(yùn)動(dòng)兩方面的要求，滿足工作部件對(duì)力和運(yùn)動(dòng)兩方面的要求，在滿足工作性能和工作可靠性的前提下，在滿足工作性能和工作可靠性的前提下，應(yīng)力求系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)且維修方便。應(yīng)力求系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)且維修

3、方便。4 設(shè)計(jì)一個(gè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：按下列步驟進(jìn)行： 1 1明確設(shè)計(jì)依據(jù)，進(jìn)行工況分析明確設(shè)計(jì)依據(jù)，進(jìn)行工況分析 2 2初步確定液壓系統(tǒng)參數(shù)初步確定液壓系統(tǒng)參數(shù) 3 3擬定液壓系統(tǒng)圖擬定液壓系統(tǒng)圖 4 4計(jì)算、選擇或設(shè)計(jì)液壓元件計(jì)算、選擇或設(shè)計(jì)液壓元件 5 5液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算和繪制工液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算和繪制工作圖、編寫技術(shù)文件作圖、編寫技術(shù)文件5 性能驗(yàn)算包括系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算和液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算包括系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算和液壓系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升驗(yàn)算。發(fā)熱與溫升驗(yàn)算。 正式工作圖一般包括正式的液壓系統(tǒng)工作原理正式工作圖一般包括正式的液壓系統(tǒng)工作原理圖、系統(tǒng)管路裝配

4、圖和各種非標(biāo)準(zhǔn)液壓元件的圖、系統(tǒng)管路裝配圖和各種非標(biāo)準(zhǔn)液壓元件的裝配圖和零件圖。裝配圖和零件圖。 應(yīng)該指出，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)所設(shè)計(jì)機(jī)應(yīng)該指出，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)所設(shè)計(jì)機(jī)器的用途和掌握的資料情況，上述步驟有的可器的用途和掌握的資料情況，上述步驟有的可以省略，有的可以合并。同時(shí)，各設(shè)計(jì)步驟是以省略，有的可以合并。同時(shí)，各設(shè)計(jì)步驟是相互聯(lián)系、相互影響的。設(shè)計(jì)中往往是互相穿相互聯(lián)系、相互影響的。設(shè)計(jì)中往往是互相穿插，交叉進(jìn)行，有時(shí)還要經(jīng)過(guò)多次反復(fù)才能完插，交叉進(jìn)行，有時(shí)還要經(jīng)過(guò)多次反復(fù)才能完成。成。6 設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和一般流程如下：設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和一般流程如下：明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求分析系統(tǒng)工況確

5、定主要參數(shù)擬訂液壓系統(tǒng)草圖選擇液壓元件驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能繪制工作圖，編制技術(shù)文件是否符合要求否否是是7第二節(jié)第二節(jié) 明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求、進(jìn)行工況分析明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求、進(jìn)行工況分析一、明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求一、明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求1 1、主機(jī)的用途、主要結(jié)構(gòu)、總體布局；主機(jī)對(duì)液、主機(jī)的用途、主要結(jié)構(gòu)、總體布局；主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件在位置布置和空間尺寸上的限制。壓系統(tǒng)執(zhí)行元件在位置布置和空間尺寸上的限制。2 2、主機(jī)的工作循環(huán)，液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方式、主機(jī)的工作循環(huán)，液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方式( (移移動(dòng)、擺動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)、擺動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)) )及其工作范圍。及其工作范圍。3 3、液壓執(zhí)行元件的負(fù)載和運(yùn)動(dòng)速度的大小及其變、

6、液壓執(zhí)行元件的負(fù)載和運(yùn)動(dòng)速度的大小及其變化范圍?；秶?。84 4、主機(jī)各液壓執(zhí)行元件的動(dòng)作順序、主機(jī)各液壓執(zhí)行元件的動(dòng)作順序或互鎖要求?；蚧ユi要求。5 5、對(duì)液壓系統(tǒng)工作性能、對(duì)液壓系統(tǒng)工作性能( (如工作平如工作平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度等穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度等) )、工作效率、工作效率、自動(dòng)化程度等方面的要求。自動(dòng)化程度等方面的要求。6 6、液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件。、液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件。7 7、其它方面的要求。、其它方面的要求。9二、執(zhí)行元件工況分析二、執(zhí)行元件工況分析 對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行工況分析，就是要查明它的每個(gè)執(zhí)行元件在各自工作過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)速度和負(fù)載的變化規(guī)律。這是滿足主機(jī)規(guī)定的動(dòng)作要求

7、和承載能力所必需具備的。分析系統(tǒng)工況的重要性分析系統(tǒng)工況的重要性10 液壓系統(tǒng)承受的負(fù)載液壓系統(tǒng)承受的負(fù)載 當(dāng)用理論分析確定系統(tǒng)的實(shí)際負(fù)載時(shí)，當(dāng)用理論分析確定系統(tǒng)的實(shí)際負(fù)載時(shí)，必須仔細(xì)考慮它所有的組成項(xiàng)目，例如：必須仔細(xì)考慮它所有的組成項(xiàng)目，例如：工作負(fù)載（切削力、擠壓力、彈性塑性工作負(fù)載（切削力、擠壓力、彈性塑性變形拉力、重力等），慣性負(fù)載和阻力變形拉力、重力等），慣性負(fù)載和阻力負(fù)載（摩擦力、背壓力）等，并把它們負(fù)載（摩擦力、背壓力）等，并把它們繪成圖形。繪成圖形。11工進(jìn)快進(jìn)原位快進(jìn)圖圖92 92 工作循環(huán)圖工作循環(huán)圖反 向 啟 動(dòng)減 速制 動(dòng)快 退啟 動(dòng)快 進(jìn)制 動(dòng)工 進(jìn)圖圖93 93

8、速度循環(huán)圖速度循環(huán)圖 運(yùn)動(dòng)分析就是分析主機(jī)按其工藝要求，以何種運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)分析就是分析主機(jī)按其工藝要求，以何種運(yùn)動(dòng)規(guī)律完成一個(gè)工作循環(huán)。要求畫出速度循環(huán)圖。圖規(guī)律完成一個(gè)工作循環(huán)。要求畫出速度循環(huán)圖。圖9292、9393分別為一組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)的工作循環(huán)分別為一組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)的工作循環(huán)圖和速度循環(huán)圖。圖和速度循環(huán)圖。 ( (一一) )運(yùn)動(dòng)分析運(yùn)動(dòng)分析12 ( (二二) )動(dòng)力分析動(dòng)力分析1 1液壓缸的負(fù)載分析液壓缸的負(fù)載分析(1) (1) 工作阻力工作阻力FtFt沿液壓缸運(yùn)動(dòng)方向沿液壓缸運(yùn)動(dòng)方向的切削分力、重力、擠壓力等。的切削分力、重力、擠壓力等。(2) (2) 摩擦阻力摩擦阻力FmFm液壓缸

9、工作機(jī)構(gòu)工液壓缸工作機(jī)構(gòu)工作時(shí)所要克服的機(jī)械摩擦力。對(duì)于機(jī)作時(shí)所要克服的機(jī)械摩擦力。對(duì)于機(jī)床來(lái)說(shuō)，既導(dǎo)軌摩擦阻力，它與導(dǎo)軌床來(lái)說(shuō)，既導(dǎo)軌摩擦阻力，它與導(dǎo)軌形狀、放置情況以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。形狀、放置情況以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。13選最常見(jiàn)的兩種導(dǎo)軌型式選最常見(jiàn)的兩種導(dǎo)軌型式（圖（圖9494）為例）為例: :圖圖94 94 導(dǎo)軌的受力分析導(dǎo)軌的受力分析 (b) (b)對(duì)稱對(duì)稱V V形導(dǎo)軌形導(dǎo)軌(a)(a)平導(dǎo)軌平導(dǎo)軌F重F重F切切F14其摩擦阻力計(jì)算公式為：其摩擦阻力計(jì)算公式為：對(duì)平導(dǎo)軌：對(duì)平導(dǎo)軌： 對(duì)對(duì)V V形導(dǎo)軌：形導(dǎo)軌： 式中：式中： F FG G運(yùn)動(dòng)部件的總重運(yùn)動(dòng)部件的總重(N)(N)； 對(duì)平導(dǎo)

10、軌為垂直于導(dǎo)軌方向上的切對(duì)平導(dǎo)軌為垂直于導(dǎo)軌方向上的切削分力；對(duì)削分力；對(duì)V V型導(dǎo)軌為沿型導(dǎo)軌為沿V V形導(dǎo)軌橫剖面中心線方向作用形導(dǎo)軌橫剖面中心線方向作用于導(dǎo)軌上的切削分力于導(dǎo)軌上的切削分力 V V型導(dǎo)軌的夾角，一般為型導(dǎo)軌的夾角，一般為9090； ff摩擦系數(shù)，它有靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)，它有靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)之分，在機(jī)床滑動(dòng)導(dǎo)軌上，一般之分，在機(jī)床滑動(dòng)導(dǎo)軌上，一般f fj j0.20.20.30.3，f fd d0.050.050.10.1。啟動(dòng)時(shí)按靜摩擦系數(shù)計(jì)算，運(yùn)動(dòng)時(shí)按。啟動(dòng)時(shí)按靜摩擦系數(shù)計(jì)算，運(yùn)動(dòng)時(shí)按動(dòng)摩擦系數(shù)計(jì)算動(dòng)摩擦系數(shù)計(jì)算。 )(GGmFFfF2sin)(aFF

11、fFGGmGF15(3)(3)慣性阻力慣性阻力FgFg工作部件在工作部件在啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中的慣性力。啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中的慣性力。tgvFmaFGg式中：式中：aa工作部件的加速度；工作部件的加速度；tt啟動(dòng)加速或減速制動(dòng)的時(shí)間，啟動(dòng)加速或減速制動(dòng)的時(shí)間，對(duì)一般機(jī)床主運(yùn)動(dòng)對(duì)一般機(jī)床主運(yùn)動(dòng)t =0.25t =0.250.5s,0.5s,進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)tt0.10.10.5s0.5s，磨床磨床tt0.010.010.05s0.05s，低速輕載運(yùn)動(dòng)部件取較小值，反，低速輕載運(yùn)動(dòng)部件取較小值，反之取較大值。之取較大值。 v v 在在tt時(shí)間內(nèi)的速度變化量。時(shí)間內(nèi)的速度變化量。 慣性阻力有正有負(fù)，啟動(dòng)時(shí)為

12、正，制動(dòng)時(shí)為負(fù)。慣性阻力有正有負(fù)，啟動(dòng)時(shí)為正，制動(dòng)時(shí)為負(fù)。16(4) (4) 重力重力FGFG垂直或傾斜放置的工作垂直或傾斜放置的工作部件。部件。(5) (5) 密封阻力密封阻力FmmFmm密封件在相對(duì)運(yùn)動(dòng)密封件在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的摩擦阻力。中產(chǎn)生的摩擦阻力。(6) (6) 背壓阻力背壓阻力FbFb液壓缸回油路上的液壓缸回油路上的阻力。阻力。17(1) (1) 啟動(dòng)階段啟動(dòng)階段 (2) (2) 加速階段加速階段(3) (3) 快進(jìn)階段快進(jìn)階段(4) (4) 工進(jìn)階段工進(jìn)階段(5) (5) 制動(dòng)階段制動(dòng)階段GmjfFFFGgmdfFFFFGmdfFFFGmdtfFFFFGgmdfFFFFFt 2.

13、2.機(jī)床液壓缸在各工作階段總機(jī)床液壓缸在各工作階段總外負(fù)載外負(fù)載FfFf的計(jì)算的計(jì)算式中：式中：F Fmjmj靜摩擦阻力靜摩擦阻力 F Fmdmd動(dòng)摩擦阻力動(dòng)摩擦阻力 18 當(dāng)液壓當(dāng)液壓執(zhí)行元件為執(zhí)行元件為液壓馬達(dá)時(shí)，液壓馬達(dá)時(shí)，對(duì)其負(fù)載轉(zhuǎn)對(duì)其負(fù)載轉(zhuǎn)矩矩M M的分析和的分析和計(jì)算，思考計(jì)算，思考方法與液壓方法與液壓缸相同。缸相同。 圖圖 95 95 液壓缸負(fù)載圖液壓缸負(fù)載圖FGt,sF制 動(dòng)工 進(jìn)快 進(jìn)啟 動(dòng)加 速Fm+FGFmd+FGFg3.3.繪液壓缸負(fù)載圖繪液壓缸負(fù)載圖19第三節(jié)、執(zhí)行元件主要參數(shù)的確定第三節(jié)、執(zhí)行元件主要參數(shù)的確定一確定執(zhí)行元件的類型一確定執(zhí)行元件的類型 根據(jù)工作部件所

14、需的運(yùn)動(dòng)形式、速度、根據(jù)工作部件所需的運(yùn)動(dòng)形式、速度、負(fù)載的性質(zhì)和工作環(huán)境參考表負(fù)載的性質(zhì)和工作環(huán)境參考表 9191，確定執(zhí)行元件的類型。，確定執(zhí)行元件的類型。20 執(zhí)行元件適用工作狀況應(yīng)用實(shí)例液壓缸單活塞桿缸雙向工作、往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度不同、承受負(fù)載范圍大組合機(jī)床、拉床、農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械、建筑機(jī)械、液壓機(jī)等雙活塞桿缸雙向工作、往復(fù)運(yùn)動(dòng)相等、承受負(fù)載較小磨床工作臺(tái)柱塞缸行程較長(zhǎng)時(shí)，成對(duì)使用或單向回程靠外力、負(fù)載大龍門刨床、工程機(jī)械升降機(jī)、自卸汽車等齒條活塞缸負(fù)載不大的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)械手、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、轉(zhuǎn)位夾具等液壓馬達(dá) 齒輪式馬達(dá)速度平穩(wěn)性要求較低、工作環(huán)境差、負(fù)載力矩不大攻絲、鉆床、風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)。對(duì)體積受

15、限制時(shí)選擺線齒輪式葉片式馬達(dá)噪聲要求較小的場(chǎng)合、負(fù)載力矩較低磨床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、機(jī)床操縱機(jī)構(gòu)柱塞式馬達(dá)有變速和邊力矩要求、低速平穩(wěn)性要求高、負(fù)載力矩較大的場(chǎng)合數(shù)控機(jī)床、鉸車、鏟車、內(nèi)燃機(jī)、起重機(jī)等低速大扭矩馬達(dá)轉(zhuǎn)速底、平穩(wěn)性高、負(fù)載力矩大的場(chǎng)合農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械等擺動(dòng)型馬達(dá)往復(fù)擺動(dòng)角的運(yùn)動(dòng)。比齒條活塞缸的體積要小石油機(jī)械、機(jī)械手、料斗等表表91 91 常用執(zhí)行元件的應(yīng)用常用執(zhí)行元件的應(yīng)用 21二、初選執(zhí)行元件的工作壓力二、初選執(zhí)行元件的工作壓力 液壓缸工作壓力主要根據(jù)運(yùn)動(dòng)循環(huán)各階段中的最大總負(fù)液壓缸工作壓力主要根據(jù)運(yùn)動(dòng)循環(huán)各階段中的最大總負(fù)載力來(lái)確定，此外，還需要考慮以下因素：載力來(lái)確定，此外，還

16、需要考慮以下因素： (1)(1)各類設(shè)備的不同特點(diǎn)和使用場(chǎng)合。各類設(shè)備的不同特點(diǎn)和使用場(chǎng)合。 (2)(2)考慮經(jīng)濟(jì)和重量因素，壓力選得低，則元件尺寸大，考慮經(jīng)濟(jì)和重量因素，壓力選得低，則元件尺寸大，重量重；壓力選得高一些，則元件尺寸小，重量輕，但重量重；壓力選得高一些，則元件尺寸小，重量輕，但對(duì)元件的制造精度，密封性能要求高。對(duì)元件的制造精度，密封性能要求高。 所以，液壓缸的工作壓力的選擇有兩種方式：一是根據(jù)所以，液壓缸的工作壓力的選擇有兩種方式：一是根據(jù)機(jī)械類型選；二是根據(jù)切削負(fù)載選。機(jī)械類型選；二是根據(jù)切削負(fù)載選。22表表92 92 按負(fù)載大小選擇液壓缸工作壓力按負(fù)載大小選擇液壓缸工作壓力

17、負(fù)載F （KN）551010202030304050液壓缸工作壓力（MPa）0.81.01.52.02.53.03.04.04.05.05.07.0表表93 93 設(shè)備常用的工作壓力設(shè)備常用的工作壓力設(shè)備類型磨床組合機(jī)床車床銑床鏜床衍磨機(jī)床龍門刨床拉床農(nóng)業(yè)機(jī)械、小型工程機(jī)械輔助機(jī)構(gòu)液壓機(jī)、重型機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械系統(tǒng)工作壓力(MPa)0.82.03.05.02.04.02.05.02.08.08.010.010.016.016.032.023三、三、 執(zhí)行元件主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定執(zhí)行元件主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定1. 1. 液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定 當(dāng)液壓缸工作速度很低時(shí)，尚須按速

18、度要求驗(yàn)算缸當(dāng)液壓缸工作速度很低時(shí)，尚須按速度要求驗(yàn)算缸的有效工作面積。以滿足最低穩(wěn)定速度的要求，即的有效工作面積。以滿足最低穩(wěn)定速度的要求，即A A應(yīng)滿足下式：應(yīng)滿足下式： 式中：式中：A A 液壓缸有效工作面積；液壓缸有效工作面積； qmin qmin 流量閥或變量泵的最小穩(wěn)定量流量閥或變量泵的最小穩(wěn)定量( (由由產(chǎn)品樣本查得產(chǎn)品樣本查得) )； Vmin Vmin 主機(jī)要求的最低工作速度。主機(jī)要求的最低工作速度。 minminvQA 24式中式中 A AjGjG 液壓缸進(jìn)油腔的有效工作面積液壓缸進(jìn)油腔的有效工作面積 V V maxmax液壓缸的最大運(yùn)動(dòng)速度液壓缸的最大運(yùn)動(dòng)速度 maxma

19、xvAqjG液壓缸所需的最大流量液壓缸所需的最大流量252 2、執(zhí)行元件的工況圖、執(zhí)行元件的工況圖 工況圖是在執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)參數(shù)確定之后，工況圖是在執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)參數(shù)確定之后，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，算出不同階段中的實(shí)際工根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，算出不同階段中的實(shí)際工作壓力、流量和功率之后作出的。作壓力、流量和功率之后作出的。26ot1t2t3ot1t2t3ttot1t2t3ta)b)c)pqP圖圖96 96 執(zhí)行元件工況圖執(zhí)行元件工況圖 a a）壓力圖）壓力圖 b b）流量圖）流量圖 c c）功率圖）功率圖 t t1 1快進(jìn)時(shí)間快進(jìn)時(shí)間 t t2 2共進(jìn)時(shí)間共進(jìn)時(shí)間 t t3 3快退時(shí)間快退時(shí)間 27工況圖

20、的作用是：工況圖的作用是：1 1）通過(guò)工況圖找出最大壓力、最大流量點(diǎn)和最）通過(guò)工況圖找出最大壓力、最大流量點(diǎn)和最大功率點(diǎn)大功率點(diǎn), ,分析各工作階段中壓力、流量變化分析各工作階段中壓力、流量變化的規(guī)律的規(guī)律, ,作為選擇液壓泵和控制閥的依據(jù)。作為選擇液壓泵和控制閥的依據(jù)。2 2）驗(yàn)算各工作階段所確定參數(shù)的合理性。例如）驗(yàn)算各工作階段所確定參數(shù)的合理性。例如當(dāng)功率圖上各階段的功率相差太大時(shí)當(dāng)功率圖上各階段的功率相差太大時(shí), ,可在工可在工藝情況允許的條件下藝情況允許的條件下, ,調(diào)整有關(guān)階段的速度調(diào)整有關(guān)階段的速度, ,以以減小系統(tǒng)需用的功率。當(dāng)系統(tǒng)有多個(gè)液壓缸工減小系統(tǒng)需用的功率。當(dāng)系統(tǒng)有多個(gè)

21、液壓缸工作時(shí)，應(yīng)把各液壓缸的功率圖按循環(huán)要求疊加作時(shí)，應(yīng)把各液壓缸的功率圖按循環(huán)要求疊加后進(jìn)行分析后進(jìn)行分析, ,若最大功率點(diǎn)互相重合若最大功率點(diǎn)互相重合, ,功率分布功率分布很不均衡很不均衡, ,則同樣應(yīng)在工藝條件允許情況下則同樣應(yīng)在工藝條件允許情況下, ,適適當(dāng)調(diào)整參數(shù)當(dāng)調(diào)整參數(shù), ,避開(kāi)或削減功率避開(kāi)或削減功率“高峰高峰”, ,增加功增加功率利用的合理性率利用的合理性, ,以提高系統(tǒng)的效率。以提高系統(tǒng)的效率。28 3 3）通過(guò)對(duì)工況圖的分析）通過(guò)對(duì)工況圖的分析, ,可以合理地選擇可以合理地選擇系統(tǒng)主要回路。油源形式和油路循環(huán)形系統(tǒng)主要回路。油源形式和油路循環(huán)形式等式等, ,如果在一個(gè)循環(huán)

22、內(nèi)流量變化很大如果在一個(gè)循環(huán)內(nèi)流量變化很大, ,則不適宜采用單定量泵則不適宜采用單定量泵, ,也不宜采用蓄能也不宜采用蓄能器器, ,而適宜采用而適宜采用“大小泵大小泵”的雙泵供油回的雙泵供油回路或限壓式變量泵供油回。路或限壓式變量泵供油回。 以上分析、計(jì)算和調(diào)整以上分析、計(jì)算和調(diào)整, ,有利于擬定有利于擬定出較為合理、完善的液壓系統(tǒng)方案。出較為合理、完善的液壓系統(tǒng)方案。29 第四節(jié)第四節(jié) 系統(tǒng)原理圖的擬定系統(tǒng)原理圖的擬定一、調(diào)速方案的確定一、調(diào)速方案的確定1 1）在小壓力、小功率）在小壓力、小功率 (2(23kW3kW以下以下) )、工作平穩(wěn)性、工作平穩(wěn)性要求不高的系統(tǒng)，宜采用節(jié)流閥節(jié)流調(diào)速回

23、路；要求不高的系統(tǒng)，宜采用節(jié)流閥節(jié)流調(diào)速回路；2 2）負(fù)載變化較大、速度穩(wěn)定性要求較高的系統(tǒng)，）負(fù)載變化較大、速度穩(wěn)定性要求較高的系統(tǒng)，宜采用調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速回路；宜采用調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速回路；3 3）中等功率）中等功率 (3(35kW)5kW)、溫升小的系統(tǒng)，可采用節(jié)、溫升小的系統(tǒng)，可采用節(jié)流調(diào)速回路或容積調(diào)速回路或采用容積流調(diào)速回路或容積調(diào)速回路或采用容積節(jié)流節(jié)流調(diào)速回路調(diào)速回路( (要求工作平穩(wěn)性好要求工作平穩(wěn)性好) )；4 4）高壓大功率）高壓大功率 (5kW(5kW以上以上) )系統(tǒng)，宜采用容積調(diào)速系統(tǒng)，宜采用容積調(diào)速回路，以提高液壓系統(tǒng)效率。在調(diào)速回路確定后，回路，以提高液壓系統(tǒng)效率。在

24、調(diào)速回路確定后，油路的循環(huán)形式基本上也就確定了。油路的循環(huán)形式基本上也就確定了。30二、快速回路和速度換接方式的選擇二、快速回路和速度換接方式的選擇三、油源的選擇三、油源的選擇四、其它回路的選擇四、其它回路的選擇31 在擬定液壓系統(tǒng)原理圖時(shí)，應(yīng)盡量避免回路之間在擬定液壓系統(tǒng)原理圖時(shí)，應(yīng)盡量避免回路之間互相干擾或采用防干擾回路；在液壓基本回路中，互相干擾或采用防干擾回路；在液壓基本回路中，盡可能去掉相同作用的元件，力求系統(tǒng)簡(jiǎn)單、工盡可能去掉相同作用的元件，力求系統(tǒng)簡(jiǎn)單、工作可靠，元件品種規(guī)格要少，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件；作可靠，元件品種規(guī)格要少，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件；力求提高液壓系統(tǒng)的工作效率，防止系統(tǒng)過(guò)熱；

25、力求提高液壓系統(tǒng)的工作效率，防止系統(tǒng)過(guò)熱；防止液壓沖擊，采用蓄能器消除液壓沖擊，或在防止液壓沖擊，采用蓄能器消除液壓沖擊，或在油缸進(jìn)口處安裝過(guò)載溢流閥及設(shè)計(jì)緩沖裝置，還油缸進(jìn)口處安裝過(guò)載溢流閥及設(shè)計(jì)緩沖裝置，還可以增設(shè)緩沖回路等。為了調(diào)整和檢修上的方便，可以增設(shè)緩沖回路等。為了調(diào)整和檢修上的方便，擬定液壓系統(tǒng)原理圖時(shí)，應(yīng)在泵源出口、系統(tǒng)中擬定液壓系統(tǒng)原理圖時(shí)，應(yīng)在泵源出口、系統(tǒng)中壓力閥等處設(shè)置必要的測(cè)壓點(diǎn)，可由測(cè)壓點(diǎn)處壓壓力閥等處設(shè)置必要的測(cè)壓點(diǎn)，可由測(cè)壓點(diǎn)處壓力表觀察系統(tǒng)是否正常工作。力表觀察系統(tǒng)是否正常工作。 五、液壓系統(tǒng)的組合五、液壓系統(tǒng)的組合32 第五節(jié)第五節(jié) 液壓系統(tǒng)元件的選擇液壓系

26、統(tǒng)元件的選擇一、液壓泵的選定一、液壓泵的選定（一）確定液壓泵的最高工作壓力（一）確定液壓泵的最高工作壓力pp pp ppp1+p ppp1+p 式中：式中：p1p1執(zhí)行元件的最高工作壓力；執(zhí)行元件的最高工作壓力； pp進(jìn)油路上管路壓力損失的總和。進(jìn)油路上管路壓力損失的總和。 初算時(shí)，簡(jiǎn)單系統(tǒng)初算時(shí)，簡(jiǎn)單系統(tǒng)pp?。ㄈ。? 25 5）105Pa105Pa，復(fù)，復(fù)雜系統(tǒng)雜系統(tǒng)pp取（?。? 51515）105Pa105Pa。33 （二）確定液壓泵的最大流量（二）確定液壓泵的最大流量qpqp qpK(q)max qpK(q)max 式中：式中： KK系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般K=1.1K=

27、1.11.3;1.3; (q)max(q)max執(zhí)行元件同時(shí)工作時(shí)，系統(tǒng)所需最大執(zhí)行元件同時(shí)工作時(shí)，系統(tǒng)所需最大流量。流量。 當(dāng)采用蓄能器的系統(tǒng)時(shí)，泵的最大流量當(dāng)采用蓄能器的系統(tǒng)時(shí)，泵的最大流量qp,qp,根據(jù)系根據(jù)系統(tǒng)在一個(gè)工作循環(huán)中執(zhí)行元件的平均流量與回路統(tǒng)在一個(gè)工作循環(huán)中執(zhí)行元件的平均流量與回路泄漏量之和。泄漏量之和。 采用差動(dòng)回路時(shí)，應(yīng)按差動(dòng)連接的最大流量進(jìn)行采用差動(dòng)回路時(shí)，應(yīng)按差動(dòng)連接的最大流量進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算。34 （三）選擇液壓泵規(guī)格型號(hào)（三）選擇液壓泵規(guī)格型號(hào) 液壓泵的主要參數(shù)為額定壓液壓泵的主要參數(shù)為額定壓力和流量，選取額定壓力比力和流量，選取額定壓力比pppp高高252550

28、%50%、流量與系統(tǒng)所、流量與系統(tǒng)所需的需的qpqp相當(dāng)?shù)谋?。相?dāng)?shù)谋谩?5 （四）確定液壓泵電動(dòng)機(jī)功率（四）確定液壓泵電動(dòng)機(jī)功率 ppiqPpp36二、液壓控制閥的選擇二、液壓控制閥的選擇 根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過(guò)該閥的最根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過(guò)該閥的最大流量由產(chǎn)品樣本選擇液壓控制閥的規(guī)格大流量由產(chǎn)品樣本選擇液壓控制閥的規(guī)格型號(hào)。特殊需要時(shí)才自行設(shè)計(jì)專用控制閥。型號(hào)。特殊需要時(shí)才自行設(shè)計(jì)專用控制閥。37 三、液壓輔件的選擇三、液壓輔件的選擇 液壓輔件如油箱、蓄能器、濾油液壓輔件如油箱、蓄能器、濾油器、管件和密封件的選擇，可按器、管件和密封件的選擇，可按照第六章中有關(guān)論述選用。照第六章

29、中有關(guān)論述選用。38. .板式配置板式配置 四四 、液壓裝置結(jié)構(gòu)形式的選擇、液壓裝置結(jié)構(gòu)形式的選擇 392 2 集成塊式配置集成塊式配置 3 3 疊加閥式配置疊加閥式配置 40第六節(jié)第六節(jié) 液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算及技術(shù)文件的編制液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算及技術(shù)文件的編制一、液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算一、液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算( (一一) ) 壓力損失的計(jì)算和確定壓力閥的調(diào)整壓力壓力損失的計(jì)算和確定壓力閥的調(diào)整壓力1 1管路系統(tǒng)的壓力損失管路系統(tǒng)的壓力損失 管路系統(tǒng)的壓力損失計(jì)算，一般要根據(jù)管路裝配草圖管路系統(tǒng)的壓力損失計(jì)算，一般要根據(jù)管路裝配草圖的進(jìn)油管路和回油管路分別進(jìn)行，公式為：的進(jìn)油管路和回油管路分別進(jìn)行，公式為： p = p

30、p = pL L+p+pJ J+p+pF F （MPaMPa）41 p = pp = pL L+p+pJ J+p+pF F （MPaMPa）式中：式中：p p 油液流經(jīng)管路時(shí)的總壓力損失；油液流經(jīng)管路時(shí)的總壓力損失；ppL L 油液流經(jīng)管路時(shí)的沿程壓力損失；油液流經(jīng)管路時(shí)的沿程壓力損失；ppJ J 油液流經(jīng)管接頭、變徑管等處的油液流經(jīng)管接頭、變徑管等處的 局部壓力損失；局部壓力損失；ppF F 油液流經(jīng)管路上閥類元件時(shí)的油液流經(jīng)管路上閥類元件時(shí)的 壓力損失壓力損失( (主要是局部壓力損失主要是局部壓力損失) )。42沿程壓力損失除可按液壓流體力學(xué)中的公式計(jì)沿程壓力損失除可按液壓流體力學(xué)中的公式

31、計(jì)算外，還可在管流為層流時(shí)，用下式估算：算外，還可在管流為層流時(shí)，用下式估算： ppL L = = 105 105 （MPaMPa）式中：式中：油的運(yùn)動(dòng)粘度油的運(yùn)動(dòng)粘度(cst)(cst) q q通過(guò)管道的流量通過(guò)管道的流量(1(1min)min) 1 1管道長(zhǎng)度管道長(zhǎng)度(m) (m) d d管道內(nèi)徑管道內(nèi)徑(mm)(mm)418dvq43 管道上的局部壓力損失可按管道上的局部壓力損失可按pJ pJ (0.05(0.050.15)pL 0.15)pL 進(jìn)行估算。進(jìn)行估算。 閥類元件額定流量下的壓力損失閥類元件額定流量下的壓力損失PePe，可，可查產(chǎn)品樣本。在實(shí)際流量不為閥的額定流查產(chǎn)品樣本。在

32、實(shí)際流量不為閥的額定流量時(shí)，其壓力損失可按下式估算。量時(shí)，其壓力損失可按下式估算。 pF = pe pF = pe （MPaMPa）2nqq44式中：式中：pnpn閥在額定流量下的壓力損失（閥在額定流量下的壓力損失（MPaMPa）；）； qq通過(guò)閥的實(shí)際流量通過(guò)閥的實(shí)際流量(m3(m3s)s)； qnqn閥的額定流量閥的額定流量(m3(m3s)s)。 2 2確定溢流閥的調(diào)整壓力確定溢流閥的調(diào)整壓力pypy py pjG+pj py pjG+pj （MPaMPa） 式中：式中： pjG pjG 液壓缸進(jìn)口的壓力液壓缸進(jìn)口的壓力(Pa)(Pa)； pj pj 液壓缸進(jìn)油路上的液壓缸進(jìn)油路上的 總壓

33、力損失總壓力損失(Pa)(Pa)。45 ( (二二) )系統(tǒng)發(fā)熱量的估算系統(tǒng)發(fā)熱量的估算 各種液壓機(jī)械油溫升高的溫度在允許值應(yīng)各種液壓機(jī)械油溫升高的溫度在允許值應(yīng)在在( (表表95)95)中的范圍內(nèi)，才能保證系統(tǒng)正常工中的范圍內(nèi)，才能保證系統(tǒng)正常工作。作。液壓設(shè)備名稱正常工作溫度最高允許溫度油及油箱的溫升機(jī) 床工程機(jī)械、礦山機(jī)械數(shù) 控 機(jī) 床金屬粗加工機(jī)械、無(wú)屑加工機(jī)械機(jī) 車 車 輛船 舶3055508030504070 406030605570709055706090 708080903050354025表表95 95 各種機(jī)械允許油溫各種機(jī)械允許油溫 （） 46 1 1系統(tǒng)發(fā)熱量的計(jì)算系統(tǒng)

34、發(fā)熱量的計(jì)算油泵、油馬達(dá)能量損失所轉(zhuǎn)換的熱量油泵、油馬達(dá)能量損失所轉(zhuǎn)換的熱量H1H1為為 H1=NH1=N（1 1 ）860 860 （kcal/hkcal/h） 式中：式中：NN驅(qū)動(dòng)油泵或油馬達(dá)的功率驅(qū)動(dòng)油泵或油馬達(dá)的功率(kw(kw）；）； 油泵或油馬達(dá)的總效率。油泵或油馬達(dá)的總效率。其中：其中： 1 kw=860kcal / h1 kw=860kcal / h47 若在整個(gè)過(guò)程中有功率變化，則根若在整個(gè)過(guò)程中有功率變化，則根據(jù)各工作階段的發(fā)熱量求出總的平均據(jù)各工作階段的發(fā)熱量求出總的平均發(fā)熱量，即發(fā)熱量，即: : （kcal / hkcal / h）式中：式中：TT工作循環(huán)的周期工作循環(huán)的周期 （h h）；）； t1t1某一工作階段所需時(shí)間（某一工作階段所需時(shí)間（h h）；）； i i 在在t1t1所對(duì)應(yīng)的工作階段中所對(duì)應(yīng)的工作階段中 油泵或油馬達(dá)的總效率；油泵或油馬達(dá)的總效率； N1t1N1t1所對(duì)應(yīng)的工作階段中油泵或油所對(duì)應(yīng)的工作階段中油泵或油馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)效率