液压系统的设计与计算..ppt

苏州大学机电工程学院 第一节 概述 在前几章中，对液压传动的基本原理，液压元件的结构、工作原理和基本回路等进行了分析. 本章的任务是应用已学基本知识来讨论液压传动系统设计、计算的步骤和方法。 液压系统的设计必须重视调查研究，注意借鉴前人的经验。 液压系统设计应着重解决的主要问题是满足工作部件对力和运动两方面的要求，在满足工作性能和工作可靠性的前提下，应力求系统简单、经济且维修方便。 设计一个液压传动系统，应按下列步骤进行： 1．明确设计依据，进行工况分析 2．初步确定液压系统参数 3．拟定液压系统图 4．计算、选择或设计液压元件 5．液压系统的性能验算和绘制工作图、编写技术文件 ◆ 性能验算包括系统压力损失验算和液压系统的发热与温升验算。 正式工作图一般包括正式的液压系统工作原理图、系统管路装配图和各种非标准液压元件的装配图和零件图。 应该指出，在实际设计过程中，根据所设计机器的用途和掌握的资料情况，上述步骤有的可以省略，有的可以合并。同时，各设计步骤是相互联系、相互影响的。设计中往往是互相穿插，交叉进行，有时还要经过多次反复才能完成。 设计的基本内容和一般流程如下： 第二节 明确系统设计要求、进行工况分析 一、明确系统设计要求 1、主机的用途、主要结构、总体布局；主机对液压系统执行元件在位置布置和空间尺寸上的限制。 2、主机的工作循环，液压执行元件的运动方式(移动、摆动或转动)及其工作范围。 3、液压执行元件的负载和运动速度的大小及其变化范围。 4、主机各液压执行元件的动作顺序或互锁要求。 5、对液压系统工作性能(如工作平稳性、转换精度等)、工作效率、自动化程度等方面的要求。 6、液压系统的工作环境和工作条件。 7、其它方面的要求。 二、执行元件工况分析 ■ 液压系统承受的负载 ①、可由主机的规格规定； ②、可由样机通过实验测定； ③、可由理论分析确定。 当用理论分析确定系统的实际负载时，必须仔细考虑它所有的组成项目，例如：工作负载（切削力、挤压力、弹性塑性变形拉力、重力等），惯性负载和阻力负载（摩擦力、背压力）等，并把它们绘成图形。 (二)动力分析 1．液压缸的负载分析 (1) 工作阻力Ft——沿液压缸运动方向的切削分力、重力、挤压力等。 (2) 摩擦阻力Fm——液压缸工作机构工作时所要克服的机械摩擦力。对于机床来说，既导轨摩擦阻力，它与导轨形状、放置情况以及运动状态有关。 选最常见的两种导轨型式（图9—4）为例: (3)惯性阻力Fg——工作部件在启动和制动过程中的惯性力。 (4) 重力FG——垂直或倾斜放置的工作部件。 (5) 密封阻力Fmm——密封件在相对运动中产生的摩擦阻力。 (6) 背压阻力Fb——液压缸回油路上的阻力。 第三节、执行元件主要参数的确定 一．确定执行元件的类型 根据工作部件所需的运动形式、速度、负载的性质和工作环境参考表 9—1，确定执行元件的类型。 二、初选执行元件的工作压力 液压缸工作压力主要根据运动循环各阶段中的最大总负载力来确定，此外，还需要考虑以下因素： (1)各类设备的不同特点和使用场合。 (2)考虑经济和重量因素，压力选得低，则元件尺寸大，重量重；压力选得高一些，则元件尺寸小，重量轻，但对元件的制造精度，密封性能要求高。 所以，液压缸的工作压力的选择有两种方式：一是根据机械类型选；二是根据切削负载选。 三、 执行元件主要结构参数的确定 1. 液压缸主要结构尺寸的确定 当液压缸工作速度很低时，尚须按速度要求验算缸的有效工作面积。以满足最低稳定速度的要求，即A应满足下式： 式中：A—— 液压缸有效工作面积； qmin —— 流量阀或变量泵的最小稳定量(由产品样本查得)； Vmin —— 主机要求的最低工作速度。 2、执行元件的工况图 工况图是在执行元件结构参数确定之后，根据设计任务要求，算出不同阶段中的实际工作压力、流量和功率之后作出的。 工况图的作用是： 1）通过工况图找出最大压力、最大流量点和最大功率点,分析各工作阶段中压力、流量变化的规律,作为选择液压泵和控制阀的依据。 2）验算各工作阶段所确定参数的合理性。例如当功率图上各阶段的功率相差太大时,可在工艺情况允许的条件下,调整有关阶段的速度,以减小系统需用的功率。当系统有多个液压缸工作时，应把各液压缸的功率图按循环要求叠加后进行分析,若最大功率点互相重合,功率分布很不均衡,则同样应在工艺条件允许情况下,适当调整参数,避开或削减功率“高峰”,增加功率利用的合理性,以提高系统的效率。 3）通过对工况图的分析,可以合理地选择系统主要回路。油源形式和油路循环形式等,如果在一个循环内流量变化很大,则不适宜