液压传动 第3版 教学课件 作者 丁树模 第九章液压传动系统设计计算.ppt

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1、第九章液压传动系统的设计与计算本章学习要求1.掌握液压传动系统的设计步骤。2.学会对液压执行元件进行工况分析，会作液压工况图。3.学会拟定液压传动系统图。4.掌握液压元件的计算与选择。5.学会液压系统技术性能的验算。6.了解绘制工作图和编制技术文件的内容。第一节液压传动系统的设计步骤和内容可见图9-1液压系统的一般流程图。一、明确设计要求明确液压系统的动作和性能要求，明确液压系统的工作环境。二、确定执行元件参见表9-1。三、执行元件的工况分析主要是进行负载分析和计算：1.工作负载Fw2.导轨摩擦负载Ff平导轨V型导轨3.惯性负载Fa4.重力负载Fg5.密封负载Fs6.背压负载Fb启动加速

2、阶段快速阶段工进阶段制动减速阶段四、执行元件主要参数的确定(一)初选执行元件的工作压力执行元件工作压力可以根据总负载值或主机设备类型选取，见表9—3和表9—4。(二)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，需要确定的主要结构尺寸是指缸的内径D和活塞杆的直径d。计算和确定D和d的一般方法见第四章第三节。对有低速运动要求的系统(如精镗机床韵进给液压系统，尚需对液压缸的有效工作面积进行验算，即应保证2．液压马达主要参数的确定液压马达所需排量V可按下式计算求得排量V值后，从产品样本中选择液压马达的型号。(三)复算执行元件的工作压力当液压缸的主要尺寸D、d和马达的排量V计算出来

3、以后，都按各自的系列标准作了圆整，经过圆整的标准值与计算值之间一般都存在一定的差别，因此有必要根据圆整值对工作压力进行一次复算。在结构参数D、d及V确定之后，若选取适当的背压估算值pb，即可求出执行元件工作腔的压力p1。对于单杆液压缸，其工作压力p1可按下列公式复算：差动快进阶段无杆腔进油工进阶段有杆腔进油快退阶段在系统设计完成之前，回油路的总压力损失pb无法准确计算，可先按表9-5估计。(四)作液压工况图(图9-2)注意：对于单执行元件系统或某些简单系统，其液压工况图的绘制可以省略，而仅将计算出的各阶段压力、流量和功率值列表表示。五、液压系统原理图的拟订1.确定油路类型2．选择液压回路3

4、．绘制液压系统原理图六、液压元件的计算和选择(一)选择液压泵先根据设计要求和系统工况确定泵的类型，然后根据液压泵的最大工作压力和最大供油量来选择液压泵的规格。1．确定液压泵的最大工作压力pP2．确定液压泵的最大供油量qVPqVP≥k∑qVmax3．选择液压泵的规格型号按pP、qVP在产品样本中选取。4．选择驱动掖压泵的电动机驱动液压泵的电动机根据驱动功率和泵的转速来选择。(1)在整个工作循环中，泵的压力和流量在较多时间内皆达到最大工作数值时，驱动泵的电动机功率P为：(2)限压式变量叶片泵的驱动功率，可按泵的实际压力流量特性曲线拐点处功率来计算。(3)在工作循环中，泵的压力和流量变化较大时。

5、可分别计算出工作循环中各个阶段所需的驱动功率，然后求其平均值P：(二)选择阀类元件各种阀类元件的规格型号按液压系统原理图和系统工况图中提供的情况从产品样本中选取。(三)选择液压辅助元件油管的规格尺寸大多由它所连接的液压元件接口处尺寸决定。(四)阀类元件配置形式的选择对于机床等固定式的液压设备，常将液压系统的动力源、阀类元件(包括某些辅助元件)集中安装在主机外的液压站上。阀类元件的配置形式目前广泛采用集成化配置，具体有下列三种：1．油路板式(图9-3)2.集成块式(图9-4)3.叠加阀式(图9-5)七、液压系统技术性能的验算液压系统初步设计完成之后，需要对它的主要技术性能加以验算。下面说明系

6、统压力损失及发热温升的验算方法。(一)系统压力损失的验算在系统方案初步确定之后，通常用阀类局部损失∑ΔpV来对管路的压力损失进行概略的估算，因为这部分损失在系统的整个压力损失中往往占很大的比重。部分阀类的压力损失ΔpV见表9-6。需要指出，实践证明，对于较简单的液压系统，压力损失验算可以省略。(二)系统发热温升的验算必须控制系统温升在许可范围内，如一般机床[ΔT]＝25～30℃；数控机床[ΔT]≤25℃；粗加工机械、工程机械和机车车辆[ΔT]＝35～40℃。功率损失使系统发热，单位时间的发热量一般可按下式计算：式中P1——系统的辅入功率(即泵的输入功率)，单位为kW；P2——系统的输出功率

7、(即缸的输出功率)，单位为kW。油箱在单位时间的散热量式中A——油箱的散热面积，单位为m2；ΔT——液压系统的温升，单位为℃；h——油箱的散热系数(不同冷却情况的数值见课本)。当液压系统的散热量等于发热量时，’＝，系统达到了热平衡，这时液压系统的温升为：如果油箱三个边长的比例在1∶1∶1到1∶2∶3范围内，且油面高度为油箱高度的80％，其散热面积A近似为：式中V--－油箱有效容积，单位为L。按上式算出的温升ΔT值如果