液壓傳動講義第10章液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計和計算(已修改)
2025-05-23 21:28 本頁面
【正文】 10 液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計和計算 液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計步驟 液壓系統(tǒng)設(shè)計舉例 本章提要 ：本章介紹設(shè)計液壓傳動系統(tǒng)的基本步驟和方法，對于一般的液壓系統(tǒng)，在設(shè)計過程中應(yīng)遵循以下幾個步驟： ① 明確設(shè)計要求，進(jìn)行工況分析； ② 擬定液壓系統(tǒng)原理圖； ③ 計算和選擇液壓元件； ④ 發(fā)熱及系統(tǒng)壓力損失的驗算； ⑤繪制工作圖，編寫技術(shù)文件。上述工作大部分情況下要穿插、交叉進(jìn)行，對于比較復(fù)雜的系統(tǒng)，需經(jīng)過多次反復(fù)才能最后確定；在設(shè)計簡單系統(tǒng)時，有 些步驟可以合并或省略。通過本章學(xué)習(xí)，要求對液壓系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容、步驟、方法有一個基本的了解。 教學(xué)內(nèi)容： 本章介紹了液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容、基本步驟和方法。 教學(xué)重點： 1．液壓元件的計算和選擇； 2．液壓系統(tǒng)技術(shù)性能的驗算。 教學(xué)難點： 1．泵和閥以及輔件的計算和選擇； 2．液壓系統(tǒng)技術(shù)性能的驗算。 教學(xué)方法： 課堂教學(xué)為主，充分利用網(wǎng)絡(luò)課程中的多媒體素材來表示設(shè)計的步驟及方法。 教學(xué)要求： 初步掌握液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容、基本步驟和方法。 液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計步驟 液壓傳動系統(tǒng)的設(shè) 計是整機(jī)設(shè)計的一部分，它除了應(yīng)符合主機(jī)動作循環(huán)和靜、動態(tài)性能等方面的要求外，還應(yīng)當(dāng)滿足結(jié)構(gòu)簡單，工作安全可靠，效率高，經(jīng)濟(jì)性好，使用維護(hù)方便等條件。液壓系統(tǒng)的設(shè)計，根據(jù)系統(tǒng)的繁簡、借鑒的資料多少和設(shè)計人員經(jīng)驗的不同，在做法上有所差異。各部分的設(shè)計有時還要交替進(jìn)行，甚至要經(jīng)過多次反復(fù)才能完成。下面對液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟予以介紹。 明確設(shè)計要求、工作環(huán)境，進(jìn)行工況分析 明確設(shè)計要求及工作環(huán)境 液壓系統(tǒng)的動作和性能要求主要有：運動方式、行程、速度范圍、負(fù)載條件、運動平穩(wěn)性、精度、工作 循環(huán)和動作周期、同步或聯(lián)鎖等。就工作環(huán)境而言，有環(huán)境溫度、濕度、塵埃、防火要求及安裝空間的大小等。要使所設(shè)計的系統(tǒng)不僅能滿足一般的性能要求，還應(yīng)具有較高的可靠性、良好的空間布局及造型。 執(zhí)行元件的工況分析 對執(zhí)行元件的工況進(jìn)行分析，就是查明每個執(zhí)行元件在各自工作過程中的速度和負(fù)載的變化規(guī)律，通常是求出一個工作循環(huán)內(nèi)各階段的速度和負(fù)載值。必要時還應(yīng)作出速度、負(fù)載隨時間或位移變化的曲線圖。下面以液壓缸為例，液壓馬達(dá)可作類似處理。 就液壓缸而言，承受的負(fù)載主要由六部分組成，即工作負(fù)載，導(dǎo)向摩擦負(fù) 載，慣性負(fù)載，重力負(fù)載，密封負(fù)載和背壓負(fù)載，現(xiàn)簡述如下。 (1)工作負(fù)載 wF 不同的機(jī)器有不同的工作負(fù)載，對于起重設(shè)備來說，為起吊重物的重量；對液壓機(jī)來說，壓制工件的軸向變形力為工作負(fù)載。工作負(fù)載與液壓缸運動方向相反時為正值，方向相同時為負(fù)值。工作負(fù)載既可以為定值，也可以為變量，其大小及性質(zhì)要根據(jù)具體情況加以分析。 (2)導(dǎo)向摩擦負(fù)載 fF 導(dǎo)向摩擦負(fù)載是指液壓缸驅(qū)動運動部件時所受的導(dǎo)軌摩擦阻力，其值與運動部件的導(dǎo)軌形式，放置情況及運動狀態(tài)有關(guān)，各種形式導(dǎo)軌的摩擦負(fù)載計算公式可查閱有關(guān)手冊。例如，機(jī)床上常用平導(dǎo)軌 和 V形導(dǎo)軌，當(dāng)其水平放置時，其導(dǎo)向摩擦負(fù)載計算公式為 平導(dǎo)軌： )( Nf FGfF ?? （ ） V 形導(dǎo)軌： 2sin?Nf FGfF ?? （ ） 式中： G— 運動部件的重力； NF — 垂直于導(dǎo)軌的工作負(fù)載； ?— V形導(dǎo)軌的夾角，一般 ?=90?； f — 摩擦系數(shù)，其值可查《機(jī)床設(shè)計手冊》。 (3)慣性負(fù)載 aF 慣性負(fù)載是運動部件在啟動加速或制動減速時的慣性力，其值可按牛頓第二定律求出，即 tvgGmaFa ???? （ ） 式中： g— 重力加速度； t? — 啟動、制動或速度轉(zhuǎn)換時間。 v? — t? 時 間內(nèi)的速度變化值； (4)重力負(fù)載 gF 垂直或斜放置的運動部件，其自重也成為一種負(fù)載，傾斜放置時，只計算重力在運動方向上的分力。液壓缸上行時重力取正值，反之取負(fù)值。 (5)密封負(fù)載 sF 密封負(fù)載是指液壓缸密封裝置的摩擦力，其值與密封裝置的類型、尺寸、液壓缸的制造質(zhì)量和油液的工作壓力有關(guān)。在未完成液壓系統(tǒng)設(shè)計之前，不知道密封裝置的參數(shù)，其值無法計算，一般通過液壓缸的機(jī)械效率加以考慮，常取機(jī)械效率值為 ~。 (6)背壓負(fù)載 bF 背壓負(fù)載是指液壓缸回油腔壓力所造成的阻力。在系統(tǒng)方案及液壓缸結(jié)構(gòu)尚未確定之前 也無法計算，在負(fù)載計算時可暫不考慮。 液壓泵各個主要工作階段的機(jī)械負(fù)載 F 可按下列公式計算。 空載啟動加速階段； mgaf FFFF ?/)( ??? （ ） 快速階段； mgf FFF ?/)( ?? （ ） 工進(jìn)階段； mgwf FFFF ?/)( ??? （ ） 制動減速； mgawf FFFFF ?/)( ???? （ ） 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定 液壓系統(tǒng)原理圖是表示液壓系統(tǒng)的組成和工作原理的重要技術(shù)文件。擬定液壓系統(tǒng)原理圖是設(shè)計液壓系統(tǒng)的第一步，它對系統(tǒng)的性能及設(shè)計方案的合理性、經(jīng)濟(jì)性具有決定性的影響。 確定油
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