液压传动系统的设计和计算

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1、第10章液压传动系统的设计和计算§10.1明确设计要求、进行工况分析§10.2执行元件主要参数的确定§10.3液压传动系统原理图的拟定§10.4液压元件的计算和选择§10.5液压传动系统技术性能验算返回§10.6绘制正式工作图和编制技术文件§10.7液压传动系统设计计算举例§10.1明确设计要求、进行工况分析1.明确设计要求（1）明确液压传动系统的动作和性能要求液压传动系统的动作和性能要求，主要包括有：运动方式、行程和速度范围、载荷情况、运动平稳性和精度、工作循环和动作周期、同步或联锁要求、工作可靠性等。（2）明确液压传动系统的工作环境液压传

2、动系统的工作环境，主要是指：环境温度、湿度、尘埃、是否易燃、外界冲击振动的情况以及安装空间的大小等。2.执行元件的工况分析对执行元件的工况进行分析，就是查明每个执行元件在各自工作过程中的速度和负载的大小、方向及其变化规律。通常是用一个工作循环内各阶段的速度和负载值列表表示，必要时还应作出速度和负载随时间（或位移）变化的曲线图（称速度循环图和负载循环图）。(1)工作负载FW不同的机器有不同的工作负载。对于金属切削机床来说，沿液压缸轴线方向的切削力即为工作负载；对液压机来说，工作的压制抗力即为工作负载。工作负载FW与液压缸运动方向相反时为正值，方

3、向相同时为负值（如顺铣加工的切削力）。工作负载可能为恒值，也可能为变值，其大小要根据具体情况进行计算，有时还要由样机实测确定。执行元件的工况分析(2/6)(2)导轨摩擦负载Ff导轨摩擦负载是指液压缸驱动运动部件时所受的导轨摩擦阻力，其值与运动部件的导轨型式、放置情况及运动状态有关。各种型式导轨的摩擦负载计算公式可查阅有关手册。机床上常用平导轨和V形导轨支承运动部件，其摩擦负载值的计算公式（导轨水平放置时）为：平导轨Ff=f(G+FN)（10.1）V形导轨（10.2）式中：f——摩擦系数；G——运动部件的重力；FN——垂直于导轨的工作负载；—

4、—V形导轨面的夹角，一般=90。(3)惯性负载Fa惯性负载是运动部件在启动加速或制动减速时的惯性力，其值可按牛顿第二定律求出，即（10.3）式中：g——重力加速度；Δ——时间内的速度变化值；Δt——启动、制动或速度转换时间。(4)重力负载Fg重力负载是指垂直或倾斜放置的运动部件在没有平衡的情况下，其自身质量造成的一种负载力。倾斜放置时，只计算重力在运动方向上的分力。液压缸上行时重力取正值，反之取负值。执行元件的工况分析(3/6)(5)密封负载Fs密封负载是指密封装置的摩擦力，其值与密封装置的类型和尺寸、液压缸的制造质量和油液的工作压力有

5、关，Fs的计算公式详见有关手册。在未完成液压系统设计之前，不知道密封装置的参数，Fs无法计算，一般用液压缸的机械效率m加以考虑，常取m=0.90～0.97。执行元件的工况分析(4/6)(6)背压负载Fb背压负载是指液压缸回油腔背压所造成的阻力。在系统方案及液压缸结构尚未确定之前，Fb也无法计算，在负载计算时可暂不考虑。液压缸各个主要工作阶段的机械总负载F可按下列公式计算：启动加速阶段（10.4）快速阶段（10.5）执行元件的工况分析(5/6)工进阶段（10.7）制动减速阶段（10.8）以液压马达为执行元件时，负载值的计算类同于液压缸。执行

6、元件的工况分析(6/6)§10.2执行元件主要参数的确定1.初选执行元件的工作压力工作压力是确定执行元件结构参数的主要依据，它的大小影响执行元件的尺寸和成本，乃至整个系统的性能。工作压力选得高，执行元件和系统的结构紧凑，但对元件的强度、刚度及密封要求高，且要采用较高压力的液压泵；反之，如果工作压力选得低，就会增大执行元件及整个系统的尺寸，使结构变得庞大。所以应根据实际情况选取适当的工作压力。执行元件工作压力可以根据总负载的大小或主机设备类型选取。2.确定执行元件的主要结构参数(1)液压缸主要结构尺寸的确定在这里，液压缸的主要结构尺寸是指缸的内

7、径D和活塞杆的直径d。计算和确定D和d的一般方法见5.1节，例如，对于单杆液压缸，可按式（5.3）、（5.4）、（5.7）及D、d之间的取值关系计算D和d，并按系列标准值确定D和d。对有低速运动要求的系统（如精镗机床的进给液压系统），尚需对液压缸的有效工作面积A进行验算，即应保证（10.8）式中：qmin——控制执行元件速度的流量阀的最小稳定流量；min——液压缸要求达到的最低工作速度。验算结果若不能满足式（10.8），则说明按所设计的结构尺寸和方案达不到所需的低速，必须修改设计。(2)液压马达主要参数的确定液压马达所需排量V可按下式计算（

8、10.9）式中：T——液压马达的负载转矩；Δp——马达的两腔工作压差；mm——液压马达的机械效率求得排量V值后，从产品样本中选择液压马达的型号。确定执行元件的主要