10液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計和計算匯總

10液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計和計算匯總10液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)

計和計算

10液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計和計算

本章提要：本章介紹設(shè)計液壓傳動系統(tǒng)的基本步驟和方法，對于一般的液壓系統(tǒng)，在設(shè)計過程中應(yīng)遵循以下幾個步驟：①明確設(shè)計要求，進行工況分析；

②擬定液壓系統(tǒng)原理圖；③計算和選擇液壓元件；④發(fā)熱及系統(tǒng)壓力損失的驗算；⑤繪制工作圖，編寫技術(shù)文件。上述工作大部分狀況下要穿插、交叉進行，對于比較簡單的系統(tǒng)，需經(jīng)過多次反復(fù)才能最終確定；在設(shè)計簡潔系統(tǒng)時，有些步驟可以合并或省略。通過本章學習，要求對液壓系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容、步驟、方法有一個基本的了解。

教學內(nèi)容：

本章介紹了液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容、基本步驟和方法。

教學重點：

1．液壓元件的計算和選擇；

2．液壓系統(tǒng)技術(shù)性能的驗算。

教學難點：

1．泵和閥以及輔件的計算和選擇；

2．液壓系統(tǒng)技術(shù)性能的驗算。

教學方法：

課堂教學為主，充分利用網(wǎng)絡(luò)課程中的多媒體素材來表示設(shè)計的步驟及方法。

教學要求：

初步把握液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容、基本步驟和方法。

10.1液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計步驟

液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計是整機設(shè)計的一部分，它除了應(yīng)符合主機動作循環(huán)和靜、動態(tài)性能等方面的要求外，還應(yīng)當滿意結(jié)構(gòu)簡潔，工作平安牢靠，效率高，經(jīng)濟性好，使用維護便利等條件。液壓系統(tǒng)的設(shè)計，依據(jù)系統(tǒng)的繁簡、借鑒的資料多少和設(shè)計人員閱歷的不同，在做法上有所差異。各部分的設(shè)計有時還要交替進行，甚至要經(jīng)過多次反復(fù)才能完成。下面對液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟予以介紹。

10.1.1明確設(shè)計要求、工作環(huán)境，進行工況分析

10.1.1.1明確設(shè)計要求及工作環(huán)境

液壓系統(tǒng)的動作和性能要求主要有：運動方式、行程、速度范圍、負載條件、運動平穩(wěn)性、精度、工作循環(huán)和動作周期、同步或聯(lián)鎖等。就工作環(huán)境而言，有環(huán)境溫度、濕度、塵埃、防火要求及安裝空間的大小等。要使所設(shè)計的系統(tǒng)不僅能滿意一般的性能要求，還應(yīng)具有較高的牢靠性、良好的空間布局及造型。

10.1.1.2執(zhí)行元件的工況分析

對執(zhí)行元件的工況進行分析，就是查明每個執(zhí)行元件在各自工作過程中的速度和負載的變化規(guī)律，通常是求出一個工作循環(huán)內(nèi)各階段的速度和負載值。必要時還應(yīng)作出速度、負載隨時間或位移變化的曲線圖。下面以液壓缸為例，液壓馬達可作類似處理。

就液壓缸而言，承受的負載主要由六部分組成，即工作負載，導(dǎo)向摩擦負載，慣性負載，重力負載，密封負載和背壓負載，現(xiàn)簡述如下。

(1)工作負載wF

不同的機器有不同的工作負載，對于起重設(shè)備來說，為起吊重物的重量；對液壓機來說，壓制工件的軸向變形力為工作負載。工作負載與液壓缸運動方向相反時為正值，方向相同時為負值。工作負載既可以為定值，也可以為變量，其大小及性質(zhì)要依據(jù)詳細狀況加以分析。

(2)導(dǎo)向摩擦負載f

F

導(dǎo)向摩擦負載是指液壓缸驅(qū)動運動部件時所受的導(dǎo)軌摩擦阻力，其值與運動部件的導(dǎo)軌形式，放置狀況及運動狀態(tài)有關(guān)，各種形式導(dǎo)軌的摩擦負載計算公式可查閱有關(guān)手冊。例如，機床上常用平導(dǎo)軌和V形導(dǎo)軌，當其水平放置時，其導(dǎo)向摩擦負載計算公式為

平導(dǎo)軌：)

(NfFGfF+=

（10.1）

V形導(dǎo)軌：

2sin

α

NfFGf

F+=

（10.2）

式中：G—運動部件的重力；

NF—垂直于導(dǎo)軌的工作負載；α—V形導(dǎo)軌的夾角，一般α=90?；

f—摩擦系數(shù)，其值可查《機床設(shè)計手冊》。(3)慣性負載aF

慣性負載是運動部件在啟動加速或制動減速時的慣性力，其值可按牛頓其次定律求出，即

tvgGmaFa??=

=

（10.3）

式中：g—重力加速度；t?

—啟動、制動或速度轉(zhuǎn)換時間。

v?—t?時間內(nèi)的速度變化值；

(4)重力負載g

F

垂直或斜放置的運動部件，其自重也成為一種負載，傾斜放置時，只計算重力在運動方向上的分力。液壓缸上行時重力取正值，反之取負值。

(5)密封負載sF

密封負載是指液壓缸密封裝置的摩擦力，其值與密封裝置的類型、尺寸、液壓缸的制造質(zhì)量和油液的工作壓力有關(guān)。在未完成液壓系統(tǒng)設(shè)計之前，不知道密封裝置的參數(shù)，其值無法計算，一般通過液壓缸的機械效率加以考慮，常取機械效率值為0.90~0.97。

(6)背壓負載bF

背壓負載是指液壓缸回油腔壓力所造成的阻力。在系統(tǒng)方案及液壓缸結(jié)構(gòu)尚未確定之前也無法計算，在負載計算時可暫不考慮。

液壓泵各個主要工作階段的機械負載F可按下列公式計算。

空載啟動加速階段；m

gafFFFFη/)(++=

（10.4）

快速階段；

m

gfFFFη/)(±=

（10.5）

工進階段；

m

gwfFFFFη/)(±±=（10.6）

制動減速；

m

gawfFFFFFη/)(±-±=（10.7）

10.1.2液壓系統(tǒng)原理圖的擬定

液壓系統(tǒng)原理圖是表示液壓系統(tǒng)的組成和工作原理的重要技術(shù)文件。擬定液壓系統(tǒng)原理圖是設(shè)計液壓系統(tǒng)的第一步，它對系統(tǒng)的性能及設(shè)計方案的合理性、經(jīng)濟性具有打算性的影響。

10.1.2.1確定油路類型

一般具有較大空間可以存放油箱的系統(tǒng)，都采納開式油路；相反，凡允許采納幫助泵進行補油，并借此進行冷卻交換來達到冷卻目的的系統(tǒng)，可采納閉式油路。通常節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)采納開式油路，容積調(diào)速系統(tǒng)采納閉式回路。

10.1.2.2選擇液壓回路

在擬定液壓系統(tǒng)原理圖時，應(yīng)依據(jù)各類主機的工作特點、負載性質(zhì)和性能要求，先確定對主機主要性能起打算性影響的主要回路，然后再考慮其它幫助回路。例如對于機床液壓系統(tǒng)，調(diào)速和速度換接回路是主要回路；對于壓力機液壓系統(tǒng)，調(diào)壓回路是主要回路；有垂直運動部件的系統(tǒng)要考慮平衡回路；慣性負載較大的系統(tǒng)要考慮緩沖制動回路。有多個執(zhí)行元件的系統(tǒng)要考慮挨次動作、同步或回路隔離；有空載運行要求的系統(tǒng)要考慮卸荷回路等。

10.1.2.3繪制液壓系統(tǒng)原理圖

將選擇出來的各典型回路合并、整理，增加必要的元件或幫助回路，加以綜合，構(gòu)成一個結(jié)構(gòu)簡潔，工作平安牢靠、動作平穩(wěn)、效率高、調(diào)整和維護保養(yǎng)便利的液壓系統(tǒng)，形成系統(tǒng)原理圖。

10.1.3液壓元件的計算和選擇

10.1.3.1執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)形式及參數(shù)的確定

結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定是指依據(jù)液壓執(zhí)行元件的工作壓力和最大流量確定執(zhí)行元件的幾何參數(shù)，液壓傳動系統(tǒng)采納的執(zhí)行元件形式，可視主機所要實現(xiàn)的運動種類和性質(zhì)而定。參見表10.1