第9章 液压传动系统的设计计算.ppt

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1、第9章液压传动系统的设计计算液压传动系统是机械设备的动力传动系统，它的设计也是整个机械设备设计的一部分，必须与主机设计联系在一起同时进行。一般在分析主机的工作循环、性能要求、动作特点等基础上，经过认真分析比较，在确定全部或局部采用液压传动方案之后，才会提出液压传动系统的设计任务。本章要解决的问题⒈液压系统的设计依据和工况分析⒉液压系统主要参数的确定⒊液压系统原理图的拟定和方案论证4计算和选择液压元件液压系统设计步骤⑴明确液压系统的设计要求及工况分析；⑵主要参数的确定；⑶拟定液压系统原理图，进行系统方案论证；⑷设计、计算、选择液压元件；⑸对液压系统主要性能进行验算；⑹设计液压装置，编制液压系统技

2、术文件。从实际出发，注重调查研究，吸收国内外先进技术，采用现代设计思想，在满足工作性能要求、工作可靠的前提下，力求使系统结构简单、成本低、效率高、操作维护方便、使用寿命长。设计原则液压系统的设计依据设计前，必须把主机对液压系统的设计要求和与设计相关的情况了解清楚明确下列主要问题⑴主机用途，总体布局与结构，主要技术参数与性能要求，工艺流程或工作循环，作业环境与条件等。⑵液压系统应完成哪些动作，各个动作的工作循环及循环时间；负载大小及性质、运动形式及速度快慢；各动作的顺序要求及互锁关系，各动作的同步要求及同步精度；液压系统的工作性能要求，如运动平稳性、调速范围、定位精度、转换精度，自动化程度、效

3、率与温升、振动与噪声、安全性与可靠性等。⑶液压系统的工作温度及其变化范围，湿度大小，风沙与粉尘情况，防火与防爆要求，安装空间的大小、外廓尺寸与质量限制等。⑷经济性与成本等方面的要求。液压系统的工况分析明确在工作循环中执行元件的负载和运动的变化规律，它包括运动分析和负载分析。就是研究工作机构根据工艺要求应以什么样的运动规律完成工作循环、运动速度的大小、加速度是恒定的还是变化的、行程大小及循环时间长短等。为此必须确定执行元件的类型，并绘制位移一时间循环图或速度一时间循环图。运动分析名称特点应用场合双杆活塞缸双向输出力、输出速度一样，杆受力状态一样双向工作的往复运动单杆活塞缸双向输出力、输出速度不

4、一样，杆受力状态不同。差动连接时可实现快速运动往复不对称直线运动柱塞缸结构简单长行程、单向工作摆动缸单叶片缸转角小于300°，双叶片缸转角小于150°往复摆动运动齿轮、叶片马达结构简单、体积小、惯性小高速小转矩回转运动轴向柱塞马达运动平稳、转大、转速范围宽大转矩回转运动径向柱塞马达结构复杂、转大、转速低低速大转矩回转运动通过计算，确定各液压执行元件的负载大小和方向，并分析各执行元件运动过程中的振动、冲击及过载能力等情况。负载分析液压系统的工况分析其方向与执行元件运动方向永远相反，对执行元件起阻止作用，而不会起驱动作用。例如库仑固体摩擦阻力、粘性摩擦阻力是约束性负载。约束性负载动力性负载其方向

5、与执行元件的运动方向无关，其数值由外界规律所决定。工作负载图对复杂的液压系统，如有若干个执行元件同时或分别完成不同的工作循环，则有必要按各阶段计算总负载力，并根据上述各阶段的总负载力和它所经历的工作时间t(或位移s)，按相同的坐标绘制液压缸的负载时间(F—t)或负载位移(F—s)图。图9.l所示为某机床主液压缸的速度图和负载图。最大负载值是初步确定执行元件工作压力和结构尺寸的依据。液压系统主要参数的确定执行元件的工作压力和流量是液压系统最主要的两个参数。这两个参数是计算和选择元件、辅件和原动机的规格型号的依据。要确定液压系统的压力和流量，首先必须根据各液压执行元件的负载循环图，选定系统工作压力

6、；再根据系统压力，确定液压缸有效工作面积A或液压马达的排量VM；最后，根据位移一时间循环图(或速度一时间循环图)确定其流量。系统工作压力的确定根据液压执行元件的负载循环图，可以确定系统的最大载荷点，在充分考虑系统所需流量、系统效率和性能要求等因素后，可参照表9.2或表9.3选择系统工作压力。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。在系统功率一定时，一般选用较高的工作压力，使执行元件和系统的结构紧凑、质量轻、经济性好。工作压力过高会提高对元件的强度、刚度及密封要求和制造精度要求，不但达不到预期的经济效果，反而会降低元件的容积效率、增加系统

7、发热、降低元件寿命和系统可靠性工作压力过低会增大执行元件及整个系统的尺寸，使结构变得庞大表9.2按负载选择系统工作压力负载／kN＜55～1010～2020～3030～50＞50系统压力／MPa＜0.8～l1.6～22.5～33～44～5＞5～7系统工作压力的确定表9.3按主机类型选择系统工作压力设备类型机床农业机械汽车工业小型工程机械及辅助机械工程机械重型机械锻压设备液压支架船用系统磨床组合机床