第十章液压系统设计计算.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * 第十章　液压传动系统的设计计算 第十章 液压系统设计计算 10.1　概述 10.2　液压传动系统设计 液压系统设计的步骤大致如下： 1.明确设计要求，进行工况分析。 2.初定液压系统的主要参数。 3.拟定液压系统原理图。 4.计算和选择液压元件。 5.估算液压系统性能。 6.绘制工作图和编写技术文件。 §10.1 液压控制阀概述 在设计液压系统时，首先应明确以下问题，并将其作为设计依据。 1.主机的用途、工艺过程、总体布局以及对液压传动装置的位置和空间尺寸的要求。 2.主机对液压系统的性能要求，如自动化程度、调速范围、运动平稳性、换向定位精度以及对系统的效率、温升等的要求。 3.液压系统的工作环境，如温度、湿度、振动冲击以及是否有腐蚀性和易燃物质存在等情况。 在上述工作的基础上，应对主机进行工况分析，工况分析包括运动分析和动力分析，对复杂的系统还需编制负载和动作循环图， （一）、液压系统设计依据 §10.2 液压传动系统设计 工况分析就是分析主机在工作过程中速度和负载的变化规律，即进行运动分析和负载分析。对于动作复杂的机械需绘制速度循环图和负载循环图，简单的系统可以不绘图，但需要找出其最大负载和最大速度点。实际上，工况分析是进一步明确主机在性能方面的要求。 主机的执行元件按工艺要求的运动情况，可以用位移循环图(L—t)，速度循环图(v—t)，或速度与位移循环图表示，由此对运动规律进行分析。 （二）、液压系统工况分析 （1）.位移循环图L—t 图为液压机的液压缸位移循环图，纵坐标L表示活塞位移，横坐标t表示从活塞启动到返回原位的时间，曲线斜率表示活塞移动速度。该图清楚地表明液压机的工作循环分别由快速下行、减速下行、压制、保压、泄压慢回和快速回程六个阶段组成。 １、运动分析 （2）.速度循环图v—t(或v—L) 工程中液压缸的运动特点可归纳为三种类型。图示为三种类型液压缸的v—t图，第一种如图中实线所示，液压缸开始作匀加速运动，然后匀速运动 ，最后匀减速运动到终点；第二种，液压缸在总行程的前一半作匀加速运动，在另一半作匀减速运动，且加速度的数值相等；第三种，液压缸在总行程的一大半以上以较小的加速度作匀加速运动，然后匀减速至行程终点。 负载分析，是研究机器在工作过程中，其执行机构的受力情况，对液压系统而言，就是研究液压缸或液压马达的负载情况。 根据工况要求，将执行元件在各阶段所需 克服的负载用图表示出来。一般用负载—时间（F-t）或负载—位移（F-s）曲线表示，称为负载循环图。 (1) 液压缸的负载分析 用液压缸带动主机执行机构作直线往复运动时，所需克服的外负载动力为： FL=Fc+Ff + Fi 2、负载分析 a.工作负载Fｗ 不同机械的工作负载其形式各不同。对于金属切削机床，作用在运动部件运动方向上的切削力是工作负载；而对于提升机械，其重物的重量就是工作负载。工作负载可以是恒定的，也可以是变化的；可能是正值负载，也可能是负值负载。 b.摩擦阻力负载Ff 摩擦阻力负载是指主机执行机构在运动时所需克服的支承面上的摩擦力。 　　　　　　　　　　Ff=?Ni?i 式中 Ni—作用在第i个支承面上的法向力； ?i—该支承面的摩擦系数。 k i=1 平导轨： Ff= ? ∑Ni V形导轨： Ff= ? ∑Ni/[sin(α/2)] c. 惯性负载Fｍ 惯性负载是指运动部件启动或制动过程中的惯性力。可按牛顿第二定律计算： Fｍ=ma=(G/g).(?v/ ?t) 液压缸运动时还需克服密封装置的摩擦阻力，其大小与密封形式、液压缸的制造质量和工作压力有关。 式中：m为运动部件的质量(kg)；a为运动部件的加速度(m/s2)；G为运动部件的重量(N)；g为重力加速度，g=9.81 (m/s2)；Δv为速度变化值(m/s)； Δt为启动或制动时间(s)，一般机床Δt＝0.1～0.5s，运动部件重量大的取大值。 计算出工作循环中各阶段的外负载后，便可作出负载循环图。组合机床动力滑台的负载循环图如下。 液压缸的设计计算 1.初定液压缸工作压力 液压缸工作压力主要根据运动循环各阶段中的最大总负载力来确定，此外，还需要考虑以下因素： (1)各类设备的不同特点和使用场合。 (2)考虑经济和重量因素，压力选得低，则元件尺寸大，重量重；压力选得高一些，则元件尺寸小，重量轻，但对元件的制造精度，密封性能要求高