液壓傳動講義第10章液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計和計算-預(yù)覽頁
【正文】 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。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。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。 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。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。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。下面以液壓缸為例，液壓馬達(dá)可作類似處理。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。 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。 (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。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。例如對于機(jī)床液壓系統(tǒng)，調(diào)速和速度換接回路是主要回路；對于壓力機(jī)液壓系統(tǒng)，調(diào)壓回路是主要回路；有垂直運動部件的系統(tǒng) 要考慮平衡回路；慣性負(fù)載較大的系統(tǒng)要考慮緩沖制動回路。參見表 。 表 按負(fù)載選擇執(zhí)行元件的工作壓力 負(fù)載 (KN) 10 10~20 20~30 30~50 50 工作壓力 (MPa) ~ ~ ~ ~ （ 2）確定執(zhí)行元件的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 在這里仍然以 液壓缸為例，需要確定的主要結(jié)構(gòu)尺寸是指缸的內(nèi)徑 D 和活塞桿的直徑 d，計算和確定 D 和 d 的一般方法見液壓缸部分，并按系列標(biāo)準(zhǔn)值確定 D 和 d。還須看到，在按上述方法確定工作壓力的過程中，沒有計算回油路的背壓，因此所確定的工作壓力只是執(zhí)行元件為了克服機(jī)械總負(fù)載所需要的那部分壓力，在結(jié)構(gòu)參數(shù) D、 d 確定之后，若取適當(dāng)?shù)谋硥汗浪阒担纯汕蟪鰣?zhí)行元件工作腔的壓力。將系統(tǒng)中各執(zhí)行元件的工況 圖加以合并，便得到整個系統(tǒng)的工況圖。 （ 1） 液壓泵的最高供油壓力 ???? lp ppp （ ） 式中 : p — 執(zhí)行元件的最高工作壓力； lp? — 進(jìn)油路上總的壓力損失。 （ 3）選擇液壓泵的規(guī)格型號 液壓泵的規(guī)格型號按計算值在產(chǎn)品樣本選取，為了使液壓泵工作安全可靠，液壓泵應(yīng)有一定的壓力儲備量，通常泵的額定壓力可比工作壓力高 25%— 60%。 限壓式變量葉片 泵的驅(qū)動功率，可按泵的實際壓力流量特性曲線拐點處的功率來計算。 具體選擇時，應(yīng)注意溢流閥按液壓泵的最大流量來選?。涣髁块y還需考慮最小穩(wěn)定流量，以滿足低速穩(wěn)定性要求；單桿液壓缸系統(tǒng)，若無桿腔有效作用面積為有桿腔有效作用面積的幾倍，當(dāng)有桿腔進(jìn)油時，則回油流量為進(jìn)油流量的幾倍，此時，應(yīng)以幾倍的流量來選擇通過的閥類元件。而閥類元件在液壓站上的配置也有多種形式，配置形式不同，液壓系統(tǒng)的壓力損失和元件的連接、安裝結(jié)構(gòu)也有所不同。 在系統(tǒng)的具體管道布置情況沒有明確之前，沿程損失和局部損失仍無法計算。 系統(tǒng)發(fā)熱溫升的驗算 液壓系統(tǒng)在工作時，有壓力損失，容積損失和機(jī)械損失，這些損耗能量的大部分轉(zhuǎn)化為熱能，使油溫升高從而導(dǎo)致油的粘度下降，油液變質(zhì)，機(jī)器零件變形，影響正常工作。 當(dāng)液壓系統(tǒng)的散熱量等于發(fā)熱量時，系統(tǒng)達(dá)到了熱平衡，這時系統(tǒng)的溫升為 Akt h??? （ ） 按式（ ）算出的溫升值如果超過允許數(shù)值時，系統(tǒng)必須采取適當(dāng)?shù)睦鋮s措施或修改液壓系 統(tǒng)的設(shè)計。 液壓系統(tǒng)裝配圖是液壓系統(tǒng)的安裝施工圖，包括油箱裝配圖，集成油路裝配圖和管路安裝圖等，在管路安裝圖中應(yīng)畫出各油管的走向，固定裝置結(jié)構(gòu)，各種管接頭的形式、規(guī)格等。其加工動作循環(huán)是快進(jìn) — 工進(jìn) — 快退 — 停止。 圖 雙頭車床外形示意圖 確定對液壓系統(tǒng)的工作要求 根據(jù)加工要求，刀具旋轉(zhuǎn)由機(jī)械傳動來實現(xiàn)；主軸頭沿導(dǎo)軌中心線方向的“快進(jìn)一工進(jìn) — 快退 — 停止”工作循環(huán)擬采用液壓傳動方式來實現(xiàn)。 擬定液壓系統(tǒng)工作原理圖 該系統(tǒng)同時驅(qū)動兩個車削頭，且動作循環(huán)完全相同。工進(jìn)終了時。此處放置背壓閥使工進(jìn)時運動平穩(wěn)，且因系統(tǒng)壓力升高，變量泵自動減少輸出流量。由此擬定的液壓系統(tǒng)原理圖如圖 所示。即應(yīng)保證油缸有效工作面積 1A 為： minmin1 vqA? 式中： minq — 流量閥最小穩(wěn)定 流量，在此取調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量為 50ml/min； minv — 活塞最低進(jìn)繪速度，本題給定為 20mm／ min； 根據(jù)上面確定的液壓缸直徑，油缸有效工作面積為： 23221 mDA ?????? ?? 234m inm in mvq ?? ???? 驗算說明活塞面積能滿足最小穩(wěn)定速度要求。 選擇控制元件 控制元件的規(guī)格應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)最高工作壓力和通過該閥的最大流量，在標(biāo)準(zhǔn)元件的產(chǎn)品樣本中選取。 對于一般低壓系統(tǒng)，油箱的容量一般取泵流量的 3～ 5 倍，本題取 4 倍，其有效容積： )(1 1 lqV pt ???? 在繪制液壓系統(tǒng)裝配管路圖后，可進(jìn)行壓力損失
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