液压元件和系统设计教案.docVIP

第1章 绪论 1.1液压系统的类型与特点 1.1.1分类方式 液压系统可以按多种方式进行分类，见图1-1。各种类型液压系统的特点、实例及应用场合见1.1.2节所述。 图1-1液压系统的分类 1.1.2各类液压系统的特点及应用 1.开式系统与闭式系统 (1)开式系统。这种系统液压泵从油箱吸油，执行器回油返回油箱。系统需要较大容积的油箱。这种系统应用最为普遍。 开式系统示例如图1-2(a)所示，液压泵3从油箱吸油，经节流阀7、换向阀8进入液压缸9(也可以是液压马达或摆动液压马达)，液压缸或液压马达的回油经阀8排回油箱，工作液在油箱中冷却及沉淀后再进行工作循环。 图1-2 采用图形符号绘制的液压系统原理 1，10一油箱，2，11一过滤器；3，12一单向定量液压泵；4一压力表开关，5一压力表，6，13一溢流阀；7一节流阀，8一二位四通电磁换向阀；9一活塞式单杆液压缸，14一双向变量液压泵，15，16一单向阀，17一双向定量液压马达 图1-3为自17世纪至19世纪，欧洲人对液体力学、液体传动、机构学及控制理论与机械制造做出了主要贡献，其中包括：1648年法国的B．帕斯卡(且Pascal)提出的液体中压力传递的基本定律；1681年D．帕潘(D．Papain)发明的带安全阀的压力釜；1850年英国工程师威廉姆．乔治．阿姆斯特朗(WilliamGeorgeArmstrong)关于液压蓄能器的发明；19世纪中叶英国工程师佛莱明·詹金(F．Jinken)所发明的世界上第一台差压补偿流量控制阀；1795英国人约瑟夫·布瑞玛(JosephBramah)登记的第一台液压机的英国专利；这些贡献与成就为20世纪液压传动与控制技术的发展奠定了科学与工艺基础。 液压阀及其全部制造加工和试验设备。同时引进30万美元的液压元件国外样机，组 织测绘仿制。1966—1968年以广州机床研究所(现广州机械科学研究院，下同)为主，联合开发设计了公称压力为MPa和MPa的中低压系列液压元件，包括方向、压力、流量三大类液压阀及液压泵、液压马达等共187个品种、1000余个规格，并相继批量投产。1966年，北京机床研究所研制成功了喷嘴挡板式电液伺服阀并用于电火花机床。1967年，济南铸锻机械研究所完成了32MPa的CYl4—1型轴向柱塞泵的系列设计。1968年，在公称压力21MPa液压阀系列基础上，有关科研院所和企业设计了我国第一套较为完整的公称压力MPa的高压液压阀系列图纸，并在有关液压元件制造厂陆续投入生产，在各行业获得广泛使用。到 第2章 液压泵的 2.1齿轮泵的设计与计算 设计齿轮泵时，应该在保证所需性能和寿命的前提下，尽可能使泵的尺寸小、重量轻、制造容易、成本低，以求技术上先进，经济上合理。因此，合理选择齿轮泵的各项参数及有关尺寸是非常关键的，设计时通常给出泵的工作压力p和排量V作为原始设计参数。现以两个齿轮基本参数相同的高压齿轮泵为例来说明其设计要点。 2.1.1齿轮泵各参数的选择原则 齿轮泵各参数的主要关系式是平均流量计算公式，即： () （2—1） () （2—2） 式中：——泵的理论流量； ——泵的实际流量； ——流量修正系数；值通常为1.05～1.15一般为13～19； 高压齿轮泵齿数一般为6～1； B——齿宽(mm)； Z——齿数； m——模数(mm)； n——转速(r/min)； ——容积效率，—般=0.85～0.95。 流量是设计参数，只要确定B、Z、m、n后泵的结构尺寸就大体确定了，然后参考有关结构进行设计，最后进行强度校验。下面来讨论如何确定B、Z、m、n这些参数。 1.确定转速n：从流量公式可知，齿轮泵的流量Q与转速n成正比，转速越高，则流量越大。但转速不能太高，因为转速太高时，油液在离心力的作用下，不能填满吸油腔的工作容积，并且对吸油腔的吸油也造成阻力，这时很容易产生气蚀现象，使泵的容积效率降低，特别是当油液粘度高时，齿轮节圆的线速度就受一定限制。在各种油液粘度下，允许最大节圆线速度见表2-1。 此外，液压泵的转速也不能太低，因为当工作压力一定时，液压泵的泄漏量也接近于一定值，它与转速的关系不大；但转速越低，流量越小，则液压泵的泄漏量与输油量的相对比值将越大，也就是液压泵的容积效率越低。当转速低至液压泵的理论流量和泄漏量相等时，则液压泵就不能出油。最低节圆圆周速度可按下列经验公式确定： （） （2—3） 式中：——液压泵的工作压力(bar)； —— 油液在50℃时的恩氏粘度。 当齿轮泵的转速低于200～300 r/min时，泵已不能正常工作了。若齿轮泵采用交流电动机拖动，转速一般为：750 r/min、1000 r/min 、1500 r/min，在航空上用到3000 r/min或更