第9章 液压传动系统的设计计算PPT课件

变化的、行程大小及循环时间长短等。为此必须确定执
行元件的类型，并绘制位移一时间循环图或速度一时间
循环图。
特点
应用场合
双向输出力、输出速度一样，杆受力状态一样
双向工作的往复运动
双向输出力、输出速度不一样，杆受力状态不同。 差动连接时可实现快速运动
结构简单
单叶片缸转角小于300°，双叶片缸转角小于150°
⒈液压系统的设计依据和工况分析
⒉液压系统主要参数的确定
⒊液压系统原理图的拟定和方案论证
4计算和选择液压元件
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整体概况
概况一
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01
概况二
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02
概况三
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液压系统设计步骤
⑴明确液压系统的设计要求及工况分析； ⑵主要参数的确定； ⑶拟定液压系统原理图，进行系统方案论证； ⑷设计、计算、选择液压元件； ⑸对液压系统主要性能进行验算； ⑹设计液压装置，编制液压系统技术文件。
约束性负载 动力性负载
其方向与执行元件运动方向永远相反，对执行元件起阻 止作用，而不会起驱动作用。例如库仑固体摩擦阻力、 粘性摩擦阻力是约束性负载。
其方向与执行元件的运动方向无关，其数值由外界规 律所决定。
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工作负载图
对复杂的液压系统，如有若干个执行元件同时或分别完成不同的工作循环， 则有必要按各阶段计算总负载力，并根据上述各阶段的总负载力和它所经
最小流量应该等于或大于流量控制阀或变量泵的最小稳定流量
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执行元件 的工况图
⑷经济性与成本等方面的要求。
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液压系统的 工况分析
明确在工作循环中执行元 件的负载和运动的变化规 律，它包括运动分析和负 载分析。
运动分析
名称 双杆活塞缸 单杆活塞缸
柱塞缸 摆动缸 齿轮、叶片马达 轴向柱塞马达 径向柱塞马达
就是研究工作机构根据工艺要求应以什么样的运动规律
完成工作循环、运动速度的大小、加速度是恒定的还是
历的工作时间t(或位移s)，按相同的坐标绘制液压缸的负载时间(F—t)或负 载位移(F—s)图。
图9.l所示为某机床主液压 缸的速度图和负载图。
最大负载值是初步确定执行 元件工作压力和结构尺寸的
依据。
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液压系统主要参数的确定
执行元件的工作压力和流量是液压系统最主要的两个参数。 这两个参数是计算和选择元件、辅件和原动机的规格型号的依据。 要确定液压系统的压力和流量，首先必须根据各液压执行元件的负载 循环图，选定系统工作压力；再根据系统压力，确定液压缸有效工作面
设计原则
从实际出发，注重调查研究，吸收国内外先进技术，采用现 代设计思想，在满足工作性能要求、工作可靠的前提下，力 求使系统结构简单、成本低、效率高、操作维护方便、使用 寿命长。
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液压系统的 设计依据
设计前，必须把主机对液压系统的 设计要求和与设计相关的情况了解 清楚
明确下列主要问题
⑴主机用途，总体布局与结构，主要技术参数与性能要求，工艺流 程或工作循环，作业环境与条件等。
⑵液压系统应完成哪些动作，各个动作的工作循环及循环时间； 负载大小及性质、运动形式及速度快慢；各动作的顺序要求及互锁关系， 各动作的同步要求及同步精度；液压系统的工作性能要求，如运动平稳 性、调速范围、定位精度、转换精度，自动化程度、效率与温升、振动 与噪声、安全性与可靠性等。
⑶液压系统的工作温度及其变化范围，湿度大小，风沙与粉尘情况， 防火与防爆要求，安装空间的大小、外廓尺寸与质量限制等。
即
q m a x A v m a x /V ( 或 q m a x V M n m a x /V )
式中 ηV——执行元件的容积效率。 当单杆液压缸作差动连接时，实际有效工作面积A＝A1－A2。 液压缸所需最小流量qmin按其实际有效工作面积A和所要求的最小速度 vmin来计算，即
qmin Am vi/n V
压力／MPa ＜2.5 ＜6.3
2.5～6.3
拉床 龙门 刨床
＜10
农业机械 汽车工业 小型工程 机械及辅
助机械
10—16
工程机械 重型机械 锻压设备 液压支架
船用 系统
16—32
14—25
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执行元件流量的确定
液压缸(液压马达)所需最大流量qmax按其实际有效工作面积A(或液压马 达的排量 VM)及所要求的最高速度vmax(或马达最高转速nmax)来计算，
第9章 液压传动系统的设计计算
液压传动系统是机械设备的动力传动系统，它的设计也是整个机械设 备设计的一部分，必须与主机设计联系在一起同时进行。
一般在分析主机的工作循环、性能要求、动作特点等基础上，经过认 真分析比较，在确定全部或局部采用液压传动方案之后，才会提出液压 传动系统的设计任务。
本章要解决的问题
积A或液压马达的排量VM；最后，根据位移一时间循环图(或速度一时间
循环图)确定其流量。
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系统工作 压力的确定
工作压力是确定执行元件结构参数的 主要依据。它的大小影响执行元件的 尺寸和成本，乃至整个系统的性能。
根据液压执行元件的负载循环图，可以确定系统的最大载荷点，在充分 考虑系统所需流量、系统效率和性能要求等因素后，可参照表9.2或表 9.3选择系统工作压力。
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系统工作 压力的确定
表9.2 按负载选择系统工作压力
负载／kN
＜5
5～10 10～20 20～30
系统压力／MPa ＜0.8～l 1.6～2
2.5～3
3～4
30～50Baidu Nhomakorabea4～5
＞50 ＞5～7
表9.3按主机类型选择系统工作压力
设备 类型
磨床
机床
组合机床 牛头刨床
插床 齿轮加工
机床
车床 铣床 镗床
珩磨 机床
往复不对称直线运动
长行程、单向工作 往复摆动运动
结构简单、体积小、惯性小
高速小转矩回转运动
运动平稳、转大、转速范围宽
大转矩回转运动
结构复杂、转大、转速低
低速大转矩回转运动 5
液压系统的 工况分析
负载分析
通过计算，确定各液压执行元件的负载大小和方向，并分析各 执行元件运动过程中的振动、冲击及过载能力等情况。
在系统功率一定时，一般选用较高的工作压力，使执行元件和系统的结构 紧凑、质量轻、经济性好。
工作压力 过高
会提高对元件的强度、刚度及密封要求和制造精度要求， 不但达不到预期的经济效果，反而会降低元件的容积效率、 增加系统发热、降低元件寿命和系统可靠性
工作压力 过低
会增大执行元件及整个系统的尺寸，使结构变得庞大