液压传动系统的设计

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1、第九章液压系统的设计与计算苏州大学机电工程学院1本章主要介绍液压传动系统设计计算的主要内容、步骤和方法。本章是本课程液压传动部分的综合章节。重点：拟定液压系统原理图，选用液压元件。难点：液压系统选用限压式变量泵和节流阀的容积节流调速回路的功率计算。计划学时：2学时2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3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

2、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。4◆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

3、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。5设计的基本内容和一般流程如下：明确系统设计要求分析系统工况确定主要参数拟订液压系统草图选择液压元件验算液压系统性能绘制工作图，编制技术文件是否符合要求否是6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。74、主机各液压执行元件的

4、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。8二、执行元件工况分析对液压系统进行工况分析，就是要查明它的每个执行元件在各自工作过程中的运动速度和负载的变化规律。这是满足主机规定的动作要求和承载能力所必需具备的。分析系统工况的重要性9■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

5、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。10图9—2工作循环图图9—3速度循环图运动分析就是分析主机按其工艺要求，以何种运动规律完成一个工作循环。要求画出速度循环图。图9—2、9—3分别为一组合机床动力滑台的工作循环图和速度循环图。(一)运动分析11(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。12选最常见的两种

6、导轨型式（图9—4）为例:图9—4导轨的受力分析(b)对称V形导轨(a)平导轨13其摩擦阻力计算公式为：对平导轨：对V形导轨：式中：FG——运动部件的总重(N)；——对平导轨为垂直于导轨方向上的切削分力；对V型导轨为沿V形导轨横剖面中心线方向作用于导轨上的切削分力α——V型导轨的夹角，一般为90°；f——摩擦系数，它有静摩擦系数和动摩擦系数之分，在机床滑动导轨上，一般fj≤0.2～0.3，fd≤0.05～0.1。启动时按静摩擦系数计算，运动时按动摩擦系数计算。14(3)惯性阻力Fg——工作部件在启动和制动过程中的惯性力。式中：a——工

7、作部件的加速度；Δt——启动加速或减速制动的时间，对一般机床主运动Δt=0.25～0.5s,进给运动Δt＝0.1～0.5s，磨床Δt＝0.01～0.05s，低速轻载运动部件取较小值，反之取较大值。Δv——在Δt时间内的速度变化量。惯性阻力有正有负，启动时为正，制动时为负。15(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。16(1)启动阶段(2)加速阶段(3)快进阶段(4)工进阶段(5)制动阶段2.机床液压缸在各工作阶段总外负载FfΣ的计算

8、式中：Fmj——静摩擦阻力Fmd——动摩擦阻力17当液压执行元件为液压马达时，对其负载转矩M的分析和计算，思考方法与液压缸相同。图9—5液压缸负载图3.绘液压缸负载图18第三节、执行元件主要参数的确定一．确