东北大学液压第九章

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1、液压传动系统的设计是整机设计的一部分,它除了应符合主机动作循环和静、动态性能等方面的要求外，还应当满足结构简单、工作安全可靠、效率高、寿命长、经济性好、使用维护方便等条件。液压传动系统的设计没有固定的统一步骤,根据系统的简繁、借鉴的多寡和设计人员经验的不同，在做法上有所差异。各部分的设计有时还要交替进行，甚至要经过多次反复才能完成。第九章液压系统的设计计算目录9.1明确设计要求和进行工况分析（一）明确液压系统的任务与要求：1、液压系统应该完成的运动方式（移动、转动或摆动）；2、液压执行元件承受负载的大小和性质、运动速度的大小和变化范围；

2、3、液压执行元件的动作顺序和联锁关系，各动作的同步要求；4、液压系统的自动化程度、运动平稳性、定位精度、工作效率、安全性和可维护性等；5、液压系统的工作环境（如环境的温度、湿度、尘埃和外界振动等）；6、液压系统的成本核算。液压缸承受的负载由六部分组成：（1）工作负载Fw（2）导轨摩擦负载Ff（3）惯性负载Fi（4）重力负载Fg（5）密封负载Fs（6）背压负载Fb（二）动力参数分析不同的机器有不同的工作负载。工作负载与液压缸运动方向相反时为正值，方向相同时为负值。导向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。惯性负载是运动部件在

3、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。（1）工作负载Fw（2）导轨摩擦负载Ff（3）惯性负载Fi密封负载是指液压缸密封装置的摩擦力，一般通过液压缸的机械效率加以考虑，常取机械效率值为0.90~0.97。背压负载是指液压缸回油腔压力所造成的阻力。（4）重力负载Fg（5）密封负载Fs（6）背压负载Fb液压缸上行时重力取正直，反之取负值。液压缸各个主要工作阶段的机械负载F可按下列公式计算空载启动加速阶段:快速阶段:工进阶段：制动减速：（三）运动参数分析结构参数的确定是指根据执行元件工作压力和最大流量确定执行元件的排量或油缸面

4、积。运动形式往复直线运动回转运动往复摆动短行程长行程高速低速建议采用的执行元件的形式活塞式液压缸柱塞式液压缸液压马达与齿轮/齿条或螺母/丝杠机构高速液压马达低速大扭矩液压马达高速液压马达带减速器摆动液压缸9.2执行元件主要参数的确定确定执行元件的主要结构参数：以缸为例，主要结构尺寸指缸的内径D和活塞杆的直径d，计算后按系列标准值确定D和d。对有低速运动要求的系统，尚需对液压缸有效工作面积进行验算，即应保证：（9.1）验算结果若不能满足式（9.1），则说明按所设计的结构尺寸和方案达不到所需要的最低速度，必须修改设计。式中：A—液压缸工作腔

5、的有效工作面积；—控制执行元件速度的流量阀最小稳定流量；—液压缸要求达到的最低工作速度。复算执行元件的工作压力：当液压缸的主要尺寸D、d计算出来以后，要按系列标准圆整，有必要根据圆整值对工作压力进行一次复算。在按上述方法确定的工作压力还没有计算回油路的背压，所确定的工作压力只是执行元件为了克服机械总负载所需要的那部分压力，在结构参数D、d确定之后，取适当的背压估算值，即可求出执行元件工作腔的压力。对于单杆液压缸，其工作压力P可按下列公式复算：有杆腔进油阶段式中：F—液压缸在各工作阶段的最大机械总负载；、—分别为缸无杆腔和有杆腔的有效面积

6、；—液压缸回油路的背压。无杆腔进油工进阶段9.3系统原理图的拟定在上述工作的基础上可以考虑拟定液压系统，其内容包括：油路循环方式的选择、调速方案的选择、液压基本回路的选择与合成、液压系统原理图的拟定。这项工作是设计过程中的重要一步。它涉及到设计者对液压传动基础知识的掌握程度和经验的多少，是液压系统的结构、功能、行为与最终设计要求之间的综合。因此应该明确下列问题：油路循环方式的选择主要取决于液压系统的调速方式和散热条件。一般来说，凡可安放较大油箱、要求系统结构简单、采用节流调速或容积-节流调速的系统，均宜采用开式系统；凡允许采用辅助泵进行

7、补油对工作效率有较高要求、采用容积调速的系统，均宜采用闭式系统。依据液压执行元件的负载特性、调速范围和经济性选择调速方案。调速方案对主机性能起着决定性的作用。3.根据液压系统的工况分析选择液压基本回路(1)液压系统普遍具有的基本回路：调压回路、换向回路、卸荷回路和安全回路；(2)根据负载性质考虑设置平衡回路、制动回路和缓冲回路等；(3)如果有多个执行元件，要考虑设置顺序动作回路、同步回路、互锁回路；(4)有些系统还需要设置速度换接回路、增速回路、增（减）压回路、锁紧回路、卸压回路等；(5)辅助油路是必要的，如控制油回路、润滑油回路、测压

8、回路等。4.拟定液压系统原理图时应该考虑下面一些问题：(1)整个系统合成后，各液压回路之间是否会产生干扰(2)合成后有无重复的元件或回路可以去掉或合并(3)拟定的系统能否实现所要求的各项功能(4)液压系统是