第9章液压系统设计与计算.ppt
《第9章液压系统设计与计算.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第9章液压系统设计与计算.ppt(45页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第九章 液压系统设计与计算 重点要求 液压系统的设计与计算的方法及步骤 具体要求 掌握液压系统的设计与计算的方法及步骤。,设计方法:经验法 具体步骤: 明确任务、工况分析拟定系统原理图计算、选择液压元件验算绘制工作图、编制技术文件, 液压系统设计流程 ,9.1明确任务、工况分析 一、明确设计任务 (1)液压系统的动作和性能要求,如:执行元件的运动方式、行程、速度范围、负载条件、运动的平稳性和精度、工作循环和动作周期、同步或联锁要求、工作可靠性要求等。 (2)液压系统的工作环境,如:环境温度、湿度尘埃、通风情况、是否易燃、外界冲击振动的情况及安装空间的大小等。 二、工况分析分析液压执行元件的工作
2、情况。 目的:了解其工作时的速度、负载变化的规律,并将此曲线表示出来,做为拟定液压系统方案确定系统主要参数(压力和流量)的依据。 注意:若动作简单,可不作图,只需找出最大负载和最大速度即可。,1. 运动速度分析 按设备的工艺要求,把所研究的执行元件在完成一个工作循环时的运动规律用图表示出来,称速度图。以图 9-1a) 所示的液压缸驱动的组合机床滑台为例 来说明。 图9-1a)是机床的动作循环图。 由图可见,工作循环为快进工进 快退; 图9-1b )是完成一个工作循环的 速度位移曲线,即速度图。 图9-1c)是该组合机床的负载图。,2. 负载分析 图9-1c)是该组合机床的负载图,按设备的工艺要
3、求,把执行元件在各阶段的负载用曲线表示出来,可直观地看出在运动过程中何时受力最大、最小等各种情况,作为以后的设计依据。 负载的具体分析 液压缸驱动执行机构进行直线往复运动时,所受到的外负载为:,式中FL工作负载; Ff摩擦阻力负载; Fa惯性负载; Fg执行元件重力负载(有时要考虑)。,(9-1),(1)工作负载 FL 工作负载与设备的工况有关。有效负载是在运动方向上的分力;垂直方向的负载与摩擦有关。 (2)摩擦阻力负载 Ff 摩擦阻力是指运动部件与支承面间的摩擦力,它与支承面的形状、放置情况、润滑条件以及运动状态有关,(9-2),式中 FN运动部件及外负载对支撑面的正压力; f摩擦系数,分静
4、摩擦系数( fS0.20.3)和动摩擦系数(fd 0.050.1)。,(3)惯性负载 Fa 惯性负载是运动部件的速度变化时,由其惯性而产生的负载,可用牛顿第二定律计算:,式中m 运动部件的质量(kg); a 运动部件的加速度(m/s2); G 运动部件的重力(N); g 重力加速度(m/s2); v速度的变化量(m/s); t速度变化所需的时间(s)。,(9-3),(4)执行元件重力负载Fg(有时要考虑) 当执行元件的重力不与运动方向垂直时,要考虑其作用力。 除上述的以外,液压缸的受力还有密封阻力(一般用效率 = 0.85 0.9来表示)、背压力(指液压缸回油腔压力所造成的阻力,在系统方案和缸
5、结构确定前无法计算,可在最后计算时确定)。 若执行机构为液压马达,其负载力矩计算方法与液压缸相类似。,液压缸各阶段中的负载计算公式,3. 执行元件的参数确定 (1)初算工作压力 当负载确定后,工作压力就决定了系统的经济性和合理性。 根据,(F为负载),若p,则执行元件的尺寸D,则密封要求就高,元件的制造精度也就更高,容积效率也就会降低; 若p,则执行元件的尺寸D,重量大,完成给定速度所需的流量也大。所以应根据实际情况选取适当的工作压力。执行元件工作压力可以根据总负载值或主机设备类型选取。见表9-1和表9-2。,表9-1 按负载选择执行元件工作压力,表9-2 各类液压设备常用工作压力,(2)确定
6、执行元件的几何参数 液压缸:它的几何参数就是有效工作面积A ,对液压马达来说就是排量V 。 液压缸有效面积A可由下式求得,式中F液压缸上的外负载(N); cm液压缸的机械效率; p液压缸的工作压力(Pa);A所求液压缸的有效工作面积(m2)。,(9-4),计算出的工作面积A还必须按液压缸的最低稳定速度vmin来验算,即,(9-5),qmin流量阀最小稳定流量。,液压马达:排量的计算式为,式中 T液压马达的总负载转矩,N.m; Mm液压马达的机械效率; p液压马达的工作压力,pa; V所求液压马达的排量,m3/r。,同样,上式所求的排量也必须满足液压马达最低稳定转速 nmin要求,即,式中 qm
7、in输入液压马达的最低稳定流量。,(9-7),(9-6),排量确定后,可从产品样本中选择液压马达的型号。,(3)执行元件最大流量的确定 对于液压缸,它所需的最大流量qmax 就等于液压缸有效工作面积A与液压缸最大移动速度vmax的乘积,即 qmax=A vmax (9-8) 对于液压马达,它所需的最大流量qmax应为马达的排量V与其最大转数nmax的乘积,即 qmax=V nmax (9-9),4. 绘制液压执行元件的工况图 工况三图:压力图、流量图、功率图。 (1)工况图的绘制(压力p,流量q,功率P均为时间t的函数)。 复算执行元件的工作压力(考虑背压pb,A1、A2分别为无、有杆腔有效面
8、积)。 快进时: 差动系统,非差动系统,工进时:,快退,压力图9-2a,流量图9-2b,功率图9-2c。,图9-2 组合机床执行元件工况图,(2)工况图的作用 直观、方便地找出 pmax、qmax、Pmax ,可选择泵、电动机的P和n。亦对选择液压元件具有指导意义。,9.2拟定液压系统原理图 一、执行元件(根据设备的工况选择执行元件) 1、往复直线运动液压缸(单、双出杆)、(差动)。 2、往复摆动摆动缸等。 3、旋转运动液压马达。 二、液压回路的选择(按主机工作特点及性能要求选择) 1、机床调速、速度换接要平稳; 2、压力机调压回路; 3、起重机平衡回路; 4、多缸动作顺序动作回路。,三、液压
9、回路的综合 把选出来的各种液压回路放在一起,进行归并、整理,再增加一些必要的元件或辅助油路,使之成为完整的液压传动系统,进行这项工作时还必须注意以下几点: (1)安全可靠加安全阀; (2)系统效率、发热、卸荷、差动、双泵供油; (3)经济合理,便于维修检测板式连接、集成块; (4)辅助元件油箱、滤油器、压力表等。,9.3液压元件的计算与选择 根据p、q选择元件的规格、型号。 一、液压泵的选择 1、液压泵的最高工作压力 在系统正常工作时泵所能提供的最高压力。 定量泵系统:由溢流阀调定; 变量泵系统:与泵的特征曲线上的流量相对应的。 分两种情况:(p1执行机构的最大压力) (1)执行机构在运动行程
10、终了,停止时才需最高工作压力:,(2)是执行机构的运动行程中出现的:,式中 为总压力损失,先估算,式中K泄漏系数,取1.11.3。,2、确定液压泵的最大供油量,同时动作各缸流量之和的最大值。,3、选择泵的规格 根据前面设计计算的pp、qp从产品样本中选择,压力要高出pp的2560%。流量与qp不要高出太多,基本相当。 4、电动机的功率 (1)在整个工作循环中,液压泵的功率变化较小时,可按下式计算液压泵所需驱动功率,即,(9-13),pp液压泵的最大工作压力,Pa; qp液压泵的输出流量,m3/s; p液压泵的总效率。,(2) 当在整个工作循环中,液压泵的功率变化较大,且在功率循环图中最高功率所
11、持续的时间很短时,按式(9-13)分别计算出工作循环各阶段的功率,然后用下式计算其所需电机的平均功率:,(9-14),式中:ti为一个工作循环中第i 阶段持续的时间。 求出了平均功率,还要验算每个阶段电机的超载量是否在允许的范围内,一般允许短期超载25%。在范围内时,可根据平均功率P和泵的转速n从产品样本中选择。,对于限压式变量泵系统,按(9-13)式分别计算快速与慢速两种工况时所需要的驱动功率,计算后按较大的作为选择电机的依据。由于限压式变量泵在快速与慢速转换过程中,必须经过泵流量特性曲线的最大功率点(拐点),为使其在经过Pmax点时不停转,需进行演算,即,(9-15),式中 pB拐点压力,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 液压 系统 设计 计算
链接地址:https://www.31doc.com/p-2567571.html