11 液压传动系统的设计计算.ppt

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1、欢迎使用《液压与气压传动》多媒体授课系统燕山大学《液压与气压传动》课程组内容编辑：姚春东高殿荣设计制作：姚春东ysu-201010.1液压传动系统的设计计算10.2液压系统设计计算举例液压传动系统的设计和计算ysu-2010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、经济性好、使用维护方便等条件。液压系统的设计，根据系统的繁简、借鉴的资料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叉进行，甚至要经过多次反复才能完成。下面对液压系统的设计步骤予以介绍。10

2、.1液压传动系统的设计计算ysu-201010.1.1明确设计要求、工作环境，进行工况分析10.1.1.1明确设计要求及工作环境液压系统的动作和性能要求主要有:运动方式、行程、速度范围、负载条件、运动平稳性、精度、工作循环和动作周期、同步或连锁等，就工作环境而言，有环境温度、湿度、尘埃、防火要求及安装空间的大小等。只有明确了设计要求及工作环境，才能使设计的系统不仅满足性能要求，且具有较高的可靠性、良好的空间布局造型。ysu-201010.1.1.2执行元件的工况分析对执行元件的工况进行分析，就是查明每个执行元件在各自工作过程中的速度和负载的变化规律，通常是求出一个

3、工作循环内各阶段的速度和负载值。必要时还应作出速度、负载随时间或位移变化的曲线图。下面以液压缸为例予以说明，液压马达可作类似处理。就液压缸而言，承受的负载主要由六部分组成，即工作负载、导向摩擦负载、惯性负载、重力负载、密封负载和背压负载，现简述如下。ysu-2010(1)工作负载FW不同的机器有不同的工作负载，对于起重设备来说，为起吊重物的重量；对液压机来说，压制工件的轴向变形力为工作负载。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。工作负载既可以为定值，也可以为变量，其大小及性质要根据具体情况加以分析。ysu-2010(2)导向摩擦负载Ff导向摩擦负

4、载是指液压缸驱动运动部件时所受的导轨摩擦阻力，其值与运动部件的导轨形式、放置情况及运动状态有关，各种形式导轨的摩擦负载计算公式可查阅有关手册。例如，机床上常用平导轨和V形导轨，当其水平放置时，其导向摩擦负载计算公式为平导轨：Ff=f(G十FN)(10.1)V形导轨：Ff=f(G十FN)/sin(α/2)(10.2)式中G——运动部件的重力(N)；FN——垂直于导轨的工作负载(N)；α——V形导轨的夹角，一般α＝90º；f——摩擦系数，其值可查《机床设计手册}。ysu-2010(3)惯性负载Fa惯性负载是运动部件在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

5、出，即式中g——重力加速度(m／s2)；Δv——Δt时间内的速度变化值(m／s)；Δt——启动、制动或速度转换时间(s)。对机床主运动取0.25~0.5s，进给运动取0.1~0.5s，磨床取0.01~0.05s。ysu-2010(4)重力负载Fg垂直或倾斜放置的运动部件，其自重也成为一种负载，倾斜放置时，只计算重力在运动方向上的分力。液压缸上行时重力取正值，反之取负值。(5)密封负载Fs密封负载是指液压缸密封装置的摩擦力，其值与密封装置的类型、尺寸、液压缸的制造质量和油液的工作压力有关。在未完成液压系统设计之前，不知道密封装置的参数，其值无法计算，一般通过液压缸的

6、机械效率加以考虑，常取机械效率值为0.90～0.97。ysu-2010(6)背压负载Fb背压负载是指液压缸回油腔压力所造成的阻力。在系统方案及液压缸结构尚未确定之前也无法计算，在负载计算时可暂不考虑。液压泵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：F=(Ff+Fa+Fg)/ηm(10.4)快速阶段：F=(Ff+Fg)/ηm(10.5)工进阶段：F=(Ff+FW+Fg)/ηm(10.6)制动减速：F=(Ff+FW－Fa+Fg)/ηm(10.7)ysu-2010液压系统原理图是表示液压系统的组成和工作原理的重要技术文件。拟定液压系统原理图是设计液

7、压系统的第一步，它对系统的性能及设计方案的合理性、经济性具有决定性的影响。10.1.2液压系统原理图的拟定10.1.2.1确定油路类型一般具有较大空间可以存放油箱的系统，都采用开式油路；相反，凡允许采用辅助泵进行补油，并借此进行冷却交换来达到冷却目的的系统，可采用闭式油路。通常节流调速系统采用开式油路，容积调速系统采用闭式油路。ysu-201010.1.2.2选择液压回路在拟定液压系统原理图时，应根据各类主机的工作特点和性能要求，先确定对主机主要性能起决定性影响的主要回路，然后再考虑其它辅助回路。例如对于机床液压系统，调速和速度换接回路是主要回路；对于压力机液压系

8、统，调压回