第九章挖掘机技术讲解_液压传动系统的设计计算.pptVIP

第9章 液压传动系统的设计计算 液压传动系统的设计计算 液压系统设计步骤如下： (1) 明确液压系统的设计要求及工况分析； (2) 主要参数的确定； (3) 拟定液压系统原理图，进行系统方案论证； (4) 设计、计算、选择液压元件； (5) 对液压系统主要性能进行验算； (6) 设计液压装置，编制液压系统技术文件。 　　　目录 9.1 液压系统的设计依据和工况分析 9.2 液压系统主要参数的确定 9.3 液压系统原理图的拟定和方案论证 9.4 计算和选择液压元件 9.5 液压系统性能验算 9.6 绘制正式工作图、编制技术文件 9.7 液压系统设计计算举例 9.1 液压系统的设计依据和工况分析 设计要求是进行工程设计的主要依据。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，一般要明确下列主要问题： (1) 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。 (2) 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、效率与温升、振动与噪声、安全性与可靠性等。 液压系统的设计依据 (3) 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。 (4) 经济性与成本等方面的要求。 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、良好的空间布局及造型。 液压系统的工况分析 工况分析的目的是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。 运动分析 负载分析 工作负载图 运动分析 运动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―时间循环图或速度―时间循环图。 运动分析 负载分析 负载分析就是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。 作用在执行元件上的负载有约束性负载和动力性负载两类。 约束性负载的特征是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，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。 负载分析 动力性负载的特征是其方向与执行元件的运动方向无关，其数值由外界规律所决定。执行元件承受动力性负载时可能会出现两种情况：一种情况是动力性负载方向与执行元件运动方向相反，起着阻止执行元件运动的作用，称为阻力负载(正负载)；另一种情况是动力性负载方向与执行元件运动方向一致，称为超越负载(负负载)。超越负载变成驱动执行元件的驱动力，执行元件要维持匀速运动，其中的流体要产生阻力功，形成足够的阻力来平衡超越负载产生的驱动力，这就要求系统应具有平衡和制动功能。重力是一种动力性负载，重力与执行元件运动方向相反时是阻力负载；与执行元件运动方向一致时是超越负载。对于负载变化规律复杂的系统必须画出负载循环图。不同工作目的的系统，负载分析的着重点不同。例如，对于工程机械的作业机构，着重点为重力在各个位置上的情况，负载图以位置为变量；机床工作台的着重点为负载与各工序的时间关系。 负载分析 液压缸的负载计算 ② 惯性负载Fm。惯性负载是运动部件在启动加速或减速制动过程中产生的惯性力，其值可按牛顿第二定律求出 (9.2) 式中 m——运动部件总质量； a——加速度； Δv——Δt时间内速度的变化量； Δt——启动或制动时间。一般机械系统取0.1s～0.5s ；行走机械系统取0.5s～1.5s；机床运动系统取0.25s～0.5s；机床进给系统取0.05s～0.2s。工作部件较轻或运动速度较低时取小值。 液压缸的负载计算 ③ 导向摩擦阻力Ff。摩擦阻力是指液压缸驱动工作机构所需克服的导轨摩擦阻力，其值与导轨形状、安放位置和工作部件的运动状态有关。 对于平导轨 (9.3) 对于V形导轨 (9.4) 式中 FN——作用在导轨上的垂直载荷； α——V形导轨夹角，通常取＝90°； f——导轨摩擦系数，其值可参阅相关设计手册。 ④ 重力负载Fg。当工作部件垂直或倾斜放置时，自重也是一种负载，当工作部件水平放置时，Fg＝0。 液压缸的负载计算 ⑤ 背压负载Fb。液压缸运动时还必须克服回油路压力形成的背压阻力Fb，其值为