液压传动系统与气动系统设计

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1、第8章液压传动系统与气动系统设计8.1液压传动系统设计8.2气动程序控制系统设计8.1液压传动系统设计液压传动系统设计主要包含液压传动系统的机械设计和电气控制设计。8.1.1液压传动系统的机械部分设计液压系统设计的步骤大体如下:①明确设计要求;②进行工况分析与初步确定系统的主要参数;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。下一页返回8.1液压传动系统设计1.明确液压系统的设计要求在开始设计液压系统时.首先要对机械设备主机的工作情况进行详细的分析.明确主机对液压系

2、统提出的要求.具体包括以下几方面。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、转动或摆动)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。上一页下一页返回8.1液压传动系统设计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.如周围介质、环境温度、湿度、尘埃情况、外界冲击振动等。⑦其他方面的要求.如液压

3、装置在重量、外形尺寸、经济性等方面的规定或限制。上一页下一页返回8.1液压传动系统设计2.分析系统工况及确定主要参数(1)工况分析工况分析就是分析主机在工作过程中各执行元件的运动速度和负载的变化规律。对于动作较复杂的机械设备.根据工艺要求.将各执行元件在各阶段所需克服的负载用图8-1(a)所示的负载一位移(F-l)曲线表示.称为负载图。将各执行元件在各阶段的速度用图8-1(b)所示的速度一位移(v-l)曲线表示.称为速度图。设计简单的液压系统时.这两种图可省略不画。上一页下一页返回8.1液压传动系统设计(2)确定

4、主要参数这里是指确定液压执行元件的工作压力和最大流量。执行元件的工作压力.可以根据负载图中的最大负载来选取(见表8-1).也可以根据主机的类型来选取(见表8-2);而最大流量则由执行元件速度图中的最大速度计算出来。这两者都与执行元件的结构参数(指液压缸的有效工作面积八或液压马达的排量VM)有关。一般的做法是.先选定工作压力p.再按最大负载和预估的执行元件机械效率求出A或VM.经过各种必要的验算、修正和圆整后定下这些结构参数.最后再算出最大流量qmax来。上一页下一页返回8.1液压传动系统设计3.拟定液压系统原理图

5、拟定液压系统原理图是整个设计工作中最主要的步骤.它对系统的性能以及设计方案的经济性、合理性具有决定性的作用。其一般方法是.根据动作和性能的要求先分别选择和拟定基本回路.然后将各个回路组合成一个完整的系统。选择液压回路是根据系统的设计要求和工况图从众多的成熟方案中(参见本书第7章和有关的设计手册、资料)评比挑选出来的。选择时.既要考虑调速、调压、换向、顺序动作、动作互锁等要求.也要考虑节省能源、减少发热、减少冲击、保证动作精度等问题。上一页下一页返回8.1液压传动系统设计组合液压系统是把挑选出来的各种液压回路综合在

6、一起.进行归并整理.增添必要的元件或辅助油路.使之成为完整的系统。4.液压元件的计算液压泵的最大工作压力必须不小于液压执行元件最大工作压力及进油路上总压力损失这两者之和。液压执行元件的最大工作压力可以从工况图中找到;进油路上的总压力损失可以通过估算求得.也可以按经验资料估计(见表8-3)。上一页下一页返回8.1液压传动系统设计液压泵的流量必须不小于几个同时工作的液压执行元件总流量的最大值以及回路中泄漏量这两者之和。液压执行元件总流量的最大值可以从工况图中找到(当系统中备有蓄能器时此值应为一个工作循环中液压执行元件

7、的平均流量);而回路中的泄漏量则可按总流量最大值的10%~30%估算。在参照产品样本选取液压泵时，泵的额定压力应选得比上述最大工作压力高20%~60%.以便留有压力储备;额定流量则只须选得能满足上述最大流量需要即可。液压泵在额定压力和额定流量下工作时.其驱动电机的功率一般可以直接从产品样本上查到电机功率也可以根据具体工况计算出来.有关的算式和数据见液压工程手册。上一页下一页返回8.1液压传动系统设计阀类元件的规格按液压系统的最大压力和通过该阀的实际流量从产品样本上选定。选择节流阀和调速阀时.还要考虑它的最小稳定流

8、量是否符合设计要求。各类阀都须选得使其实际通过流量最多不超过其公称流量的120%.以免引起发热、噪声和过大的压力损失。对于可靠性要求特别高的系统来说.阀类元件的额定压力应高出其工作压力较多。油管规格的选定和油箱容量的估算见本书6.1.5小节。上一页下一页返回8.1液压传动系统设计5.液压系统的性能验算液压系统性能验算的项目很多，常见的有回路压力损失验算和发热温升验算。(1