液压系统设计步骤

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1、本课题目的在于根据压装机整机要求，设计出与整机相匹配的液压系统。本课题将以压装机为研究对象，以液压传动系统设计为手段，设计出符合压装机整机性能要求的液压系统。液压系统设计的步骤大致如下：1.明确设计要求，进行工况分析。2.初定液压系统的主要参数。3.拟定液压系统原理图。4.计算和选择液压元件。5.估算液压系统性能。6.绘制工作图和编写技术文件。在设计液压系统时，首先应明确以下问题：1.主机的用途、工艺过程、总体布局以及对液压传动装置的位置和空间尺寸的要求。2.主机对液压系统的性能要求，如自动化程度、调速范围、运动平稳性、换向定

2、位精度以及对系统的效率、温升等的要求。3.液压系统的工作环境，如温度、湿度、振动冲击以及是否有腐蚀性和易燃物质存在等情况。位移循环图在上述工作的基础上，应对主机进行工况分析，工况分析包括运动分析和动力分析，对复杂的系统还需编制负载和动作循环图，由此了解液压缸或液压马达的负载和速度随时间变化的规律，以下对工况分析的内容作具体介绍。一、运动分析主机的执行元件按工艺要求的运动情况，可以用位移循环图(L—t)、速度循环图（v—t）表示，由此对运动规律进行分析。1.位移循环图L—t上图为液压机的液压缸位移循环图，纵坐标L表示滚动轴承位移

3、，横坐标t表示从启动到返回原位的时间，曲线斜率表示移动速度。该图清楚地表明液压机的工作循环分别由快速下行、减速下行、压制、保压、泄压慢回和快速回程六个阶段组成。2.速度循环图v—t(或v—L)工程中液压缸的运动特点可归纳为三种类型。下图为三种类型液压缸的v—t图，第一种如图中实线所示，液压缸开始作匀加速运动，然后匀速运动，速度循环图最后匀减速运动到终点；第二种，液压缸在总行程的前一半作匀加速运动，在另一半作匀减速运动，且加速度的数值相等；第三种，液压缸在总行程的一大半以上以较小的加速度作匀加速运动，然后匀减速至行程终点。v—t

4、图的三条速度曲线，不仅清楚地表明了三种类型液压缸的运动规律，也间接地表明了三种工况的动力特性。二动力分析，是研究机器在工作过程中，其执行机构的受力情况，对液压系统而言，就是研究液压缸或液压马达的负载情况。1.液压缸的负载及负载循环图(1)液压缸的负载力计算。工作机构作直线往复运动时，液压缸所受负载F包括三种类型，即F=Fw+Ff+Fa式中Fw为工作负载，即为沿活塞运动方向的切削力。Fa表示运动部件速度变化时的惯性负载。Ff为导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力，启动后为动摩擦阻力。Ff=f（G+Frn）。G为运动部件重力。Fr

5、n为垂直于导轨的工作负载f为导轨摩擦系数。(2)液压缸的负载循环图。对较为复杂的液压系统，为了更清楚的了解该系统内各液压缸(或液压马达)的速度和负载的 变化规律，应根据各阶段的总负载力和它所经历的工作时间t或位移L按相同的坐标绘制液压缸的负载时间(F—t)或负载位移(F—L)图，然后将各液压缸在同一时间t(或位移)的负载力叠加。负载循环图 上图为一部机器的F—t图，其中：0～t1为启动过程；t1～t2为加速过程；t2～t3为恒速过程；t3～t4为制动过程。它清楚地表明了液压缸在动作循环内负载的规律。图中最大负载是初选液压缸工作

6、压力和确定液压缸结构尺寸的依据。2.液压马达的负载工作机构作旋转运动时，液压马达必须克服的外负载为：M=Me+Mf+Mi(9-9)(1)工作负载力矩Me。工作负载力矩可能是定值，也可能随时间变化，应根据机器工作条件进行具体分析。(2)摩擦力矩Mf。为旋转部件轴颈处的摩擦力矩，其计算公式为：Mf=GfR(N·m)(9-10)式中：G为旋转部件的重量(N)；f为摩擦因数，启动时为静摩擦因数，启动后为动摩擦因数；R为轴颈半径(m)。(3)惯性力矩Mi。为旋转部件加速或减速时产生的惯性力矩，其计算公式为：Mi=Jε=J(N·m)(9

7、-11)式中：ε为角加速度(r/s2)；Δω为角速度的变化(r/s)；Δt为加速或减速时间(s)；J为旋转部件的转动惯量(kg·m2)，J=1GD2/4g。式中：GD2为回转部件的飞轮效应(Nm2)。各种回转体的GD2可查《机械设计手册》。根据式(9-9)，分别算出液压马达在一个工作循环内各阶段的负载大小，便可绘制液压马达的负载循环图。一、液压缸的设计计算1.初定液压缸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

8、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。如表9-2、表9-3所示。表9-2按负载选执行文件的工作压力负载/N＜5000500～100