液压传动系统的设计计算解决方案.ppt

图9-1 液压传动系统的一般设计流程 9.1.2 明确液压系统的技术要求 设计者在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分设计之前，应进行调查研究，以求对下列技术要求达到定量了解和掌握： 1)主机的概况：用途(工艺目的)、结构布局 (卧式、立式等)、使用条件 (连续运转、间歇运转、特殊液体的使用)、技术特性 (工作负载的性质及大小；运动形式；位移、速度、加速度等运动参数的大小和范围)等。由此确定哪些机构需要采用液压传动，所需执行元件形式和数量及其工作范围、尺寸、质量和安装等限制条件； 2)机器的循环时间、执行元件的动作循环与周期及各机构运动之间的联锁和安全要求； 3 )主机对液压系统的工作性能(如调速范围、运动平稳性、转换精度、传动效率、控制方式及自动化程度等)的要求； 4 )原动机的类型 (内燃机还是电动机)及其功率、转速和转矩特性； 5 )工作环境条件，如室内或室外、温度、湿度、尘埃、冲击振动、易燃易爆及腐蚀情况等； 6 )限制条件，如压力脉动、冲击、振动噪声的允许值等； 7 )对防尘、防爆、防寒、躁声、安全可靠性的要求； 8 )经济性要求，如投资费用、运行能耗和维护保养费用等。 9.2 液压系统的功能设计 液压系统功能设计，就是根据技术要求配置液压执行元件，然后通过动力和运动分析，确定系统主要参数，编制执行元件的工况图，从而草拟液压系统原理图的过程。 9.2.1 配置液压执行元件 考虑液压设备的总体方案时，确定液压执行元件和确定主机整体结构布局是同时进行的，液压执行元件的选择由主机的动作要求、载荷大小及布置空间条件确定，液压执行机构的选择可参考表9-1。 表9-1 常用液压执行元件的类型、特点和应用 图9-2 典型执行元件动作周期顺序图(挖掘机) A.斗杆缸伸出；B.斗杆缸缩回；C.铲斗缸伸出；D.铲斗缸缩回；E.动臂缸伸出；F.动臂缸缩回；G.顺时针回转；H.逆时针回转 9.2.2 液压执行元件动力与运动分析 运动分析是确定液压系统主要参数的基本依据，包括每个液压执行元件的动力分析(负载循环图)和运动分析(运动循环图)。以了解运动过程的本质，查明每个执行器在其工作中的负载、位移及速度的变化规律，并找出最大负载点和最大速度点。 1. 动力分析(负载循环图) 液压执行元件的负载包括工作负载和摩擦负载两类，工作负载又分阻力负载、超越负载(负载)和惯性负载三种类型。 摩擦负载也分静摩擦负载和动摩擦负载两种类型。执行元件的负载大小可由主机规格确定，也可用实验方法或理论分析计算得到。 根据计算出的外负载和循环周期，即可绘制负载循环图(F-t)图，参见图9-4。 9.2.3 确定液压系统主要参数，绘制液压系统工况图 液压系统的主要参数包括压力、流量和功率。通常，首先选择系统工作压力，然后根据对执行元件的速度(或转速)要求，确定其流量。压力和流量一经确定，即可确定其功率，并做出液压系统的工况图。 1. 确定系统工作压力 液压系统工作压力由设备类型、载荷大小、结构要求和技术水平而定，还要考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件供应情况等的限制。 一般来说，对于固定的尺寸不太受限的设备，压力可以选低一些，而对于像行走机械等重载设备，压力要选得高一些。系统工作压力高，省材料，结构紧凑，重量轻，是液压系统的发展方向，但要注意治漏、噪声控制和可靠性等问题的妥善处理。具体选择参考表9-2，表9-3。 表9-2 按载荷选择工作压力 表9-4 执行元件的回油背压 2. 液压执行元件主要结构参数的计算 根据液压系统负载图、和己确定的系统工作压力，计算： (1)活塞缸的内径、活塞杆直径；柱塞缸的柱塞杆直径，计算方法见第四章第三节。 (2)液压马达的排量，计算方法见第三章第一节。计算时用到回油背压的数据，见表9-4。 (9-1) 当工作速度很低时，还需按最低速度要求验算液压执行元件 (1) 液压缸 (2) 液压马达 式中