液压系统设计计算与实例.pdfVIP

液压系统的设计计算 液压传动系统的设计是整机设计的一部分，在目前液压系统 的设计主要还是经验法，即使使用计算机辅助设计，也是在专家 的经验指导下进行的。因而就其设计步骤而言，往往随设计的实 际情况，设计者的经验不同而各有差异，但是，从总体上看，其 基本内容是一致的，具体为： 1) 明确设计要求、进行工况分析 （第一节） 2) 拟定液压系统原理图 （第二节） 3) 液压元件的计算和选择 （第三节） 4) 液压系统的性能验算 （第四节） 5) 绘制工作图和编制技术文件 （第五节） 第一节 明确设计要求、进行工况分析 一.明确设计要求 设计要求是做任何设计的依据。液压传动系统的设计通常要考虑以下几 方面的问题： （一）了解主机的基本情况 液压传动系统设计通常是主机设计的一部分，设计要求主要是由主机根 据工艺过程提出的。因此要了解下列基本情况： 主机的工艺流程、作业环境和主要技术参数； 主机的总体布局和对液压系统在空间尺寸上的限制。 （二）明确液压系统的任务与要求 液压系统应该完成的运动方式 （移动、转动或摆动）； 液压执行元件承受负载的大小和性质、运动速度的大小和变化范围； 液压执行元件的动作顺序和联锁关系，各动作的同步要求； 液压系统的自动化程度、运动平稳性、定位精度、工作效率、安全性和 可维护性等； 液压系统的工作环境 （如环境的温度、湿度、尘埃和外界振动等）； 液压系统的成本核算。 二.工况分析 这里所指的工况分析主要指对液压执行 元件的工作情况的分析，分析的目的式了解 再工作过程中执行元件的速度、负载变化的 规律，并将此规律用曲线表示出来，作为拟 定液压系统方案确定系统主要参数 （压力和 流量）的依据。若液压执行元件动作比较简 单，也可不作图，只需找出最大负载和最大 速度即可。 1.运动分析 按设备的工艺要求，把所研究的执行元 件在完成一 个工作循环时的运动规律用图表 示出来，这个图称为速度图。现以右图 所示 的液压缸驱动的组合机床滑台为例说明，图 a 是机床的动作 循环图，由图可见，工作 循 环为快进 →工进 →快退；图b 是完成一个工 作循环的速度——位移曲线，即速度图。 2.负载分析 前图c所示是该组合机床的负载图，这个图是按设备的工艺要求，把 执行元件在各阶段的负载用曲线表示出来，由此图可直观地看出在运动 过程中何时受力最大，何时最小等各种情况，以此作为以后的设计依据。 现具体分析 液压缸所承受的负载，液压缸 驱 动 执行机构进行直线 往复 运动时，所受到的外负载为 F = FL + Ff + Fa （9－1） （1）工作负载FL 工作负载与设备的工作情况有关，在机床上，与运 动的方向同轴的切削力的分量是工作负载，而对于提升机、千斤顶等来 说所移动的物体的重量就是工作负载，工作负载可以是定量，也可以是 变量，可以是正值，也可是负值，有时还可以是交变的。 （2 ）摩擦阻力负载Ff 摩擦阻力是指运动部件与支承面间的摩擦力，它与 支承面的形状、放置情况、润滑条件以及运动状态有关 Ff = f FN （9－2 ） 式中FN 为运动部件及外负载对支承面的正压力；f为摩擦系数，分为静摩擦系 数 （fs ≤0.2~0.3 ）和动摩擦系数 （fd ≤0.05~0.1 ）。 （3 ）惯性负载Fa 惯性负载式运动部件的速度变化时，由其惯性而产生的 负载，可用牛顿第二定律计算 Fa = ma = G △v / g △t （9－3 ） 式中m为运