液压系统的设计

目录

摘要 (1)

前言 (2)

第1章液压传动概述 (3)

1.1 液压传动的工作原理及组成 (3)

1.2 液压传动的特点 (3)

1.3 液压工作的介质 (4)

第2章总评方案 (6)

2.1 工况分析 (6)

2.2 确定液压系统方案 (7)

第3章确定主要参数 (11)

3.1 计算液压缸的尺寸流量 (11)

3.2 计算液压泵的电机功率 (14)

3.3 液压泵的气穴、噪声 (17)

第4章选择液压元件 (19)

4.1 选择阀的类型 (19)

4.2 选择液压元件确定辅助装置 (20)

总结 (25)

致谢 (26)

参考文献 (27)

摘要

面对我国经济近年来的快速发展，机械制造工业的壮大，在国民经济中占重要地位的制造业领域得以健康快速的发展。制造装备的改进，使得作为制造工业重要设备的各类机加工艺装备也有了许多新的变化，尤其是孔加工，其在今天的液压系统的地位越来越重要。

镗床液压系统的设计，除了满足主机在动作和性能方面规定的要求外，还必须符合体积小、重量轻、成本低、效率高、结构简单、工作可靠、使用和维修方便等一些公认的普遍设计原则。液压系统的设计主要是根据已知的条件，来确定液压工作方案、液压流量、压力和液压泵及其它元件的设计。

综上所述，完成整个设计过程需要进行一系列艰巨的工作。设计者首先应树立正确的设计思想，努力掌握先进的科学技术知识和科学的辩证的思想方法。同时，还要坚持理论联系实际，并在实践中不断总结和积累设计经验，向有关领域的科技工作者和从事生产实践的工作者学习，不断发展和创新，才能较好地完成机械设计任务。

关键词：液压缸液压泵换向阀

前言

液压气动技术最早是19世纪末在西方发展起来的。我国从50年代后期开始起步。目前各国都非常重视液压气动技术的开发和应用。总的来看，美国在这一领域的技术、产值在世界上处于领先地位，但面临西欧和日本的激烈竞争。从行业上看，一段时间里，主机制造商倾向于用外购的元件自行设计液压气动系统。但由于技术日益复杂，使得用从各制造商购得的元件建立具有稳定市场效益的液压气动系统越来越困难。设计的任务正向元件制造商转移，由专业液压气动厂商供应成套系统，但只有大公司才能承担这项任务。基于此，全球性的跨国公司展开了竞争、合并。大量的资金用于研究开发和技术革新，较小的公司负担不了这样的开支，其中很大一部分被挤出市场。我国经过40多年的发展，液压气动行业已具有一定的独立开发能力，能生产出一批技术先进、质量较好的元件、系统和整机，随着我国加入WTO，向国际先进技术学习、与世界著名的大公司合作的机会越来越多，这将是这一行业的发展趋势。

近年来，液压传动由于应用了计算机技术、信息技术、自动控制技术、新材料等后取得了新的发展，使液压系统和元件正向高压、高速、高精度、高效率的方向发展，在完善比例控制、伺服控制、数字控制等技术上取得新的成就。液压系统的发展方向是：创制新型节能、微型元件﹑高度的组合化、集成化和模块化和微电子结合，走向智能化。

综上所述，液压工业在国民经济中的作用是很大的，它常常用来衡量一个国家工业水平的重要标志之一。与世界上主要的工业国家相比，我国的液压工业还有相当差距，标准化、优质化的工作有待于继续做好，智能化的工作刚刚起步，为此必须急起直追，才能迎头赶上。

第1章液压传动概述

液压气动技术是机械设备中发展最快的技术之一。特别是近年来与微电子、计算机技术相结合，使液压气动技术进入了一个新的发展阶段。目前，已广泛应用在工业各领域。由于近年来微电子、计算机技术的发展，液压、气动元器件制造技术的进一步提高，使液压气动技术不仅作为一种基本的传动形式上占有重要地位，而且以优良的静态、动态性能成为一种重要的控制手段。

1.1 液压传动的工作原理及组成

工业各部门使用液压传动的出发点是不尽相同的：如工程机械、压力机械是利用它们在传递动力上的长处；航空工业是利用其结构简单、体积小、重量轻、输出功率大的特点；机床是利用它们在操纵控制上的优点，利用其能在工作过程中实现无级变速，易于实现频繁的换向，易于实现自动化等。

液压传动的工作原理：液压传动是利用液体的压力能来传递动力的一种传动式，

液压传动的过程是将机械能转换和传递的过程。

1.1.1液压系统的组成

动力装置——液压泵；

执行装置——液压缸和液压马达；

控制调节装置——控制阀；

辅助装置——除上面以外的其他装置。

1.2 液压传动的特点

1.2.1液压传动的优点

1.液压传动装置运动平稳，反应快，惯性小，能高速启动，制动和换向。

2.在同等功率情况下，液压传动装置体积小，重量轻，结构紧凑。例如同功率液压马达的重量只有电动机的10%-20%。

3.液压传动装置能在运行中方便的实现无及调速，且调速范围最大可达1：2000（一般为1：1000）。

5.操作简单方便，易于实现自动化。当它电气联合控制时。能实现复杂的自动工作循环和远距离控制。

6.易于实现过载保护。液压元件能自行润滑，使用寿命较长。

7.液压元件实现了标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和使用。

1.2.2 液压传动的缺点

1.液压传动不能保证严格的传动比，这是由于液压油的可压缩性和泄露造成的。

2.液压传动对油温变化较敏感，这会影响它的工作稳定性。因此液压传动不宜在很高或很低的温度下工作，一般工作温度在-15℃～60℃范围内较合适。

3.为了减少泄露，液压元件在制造精度上要求较高，因此它的造价高，且对油液的污染比较敏感。

4.液压传动装置出现故障时不易查找原因。

5.液压传动在能量转换（机械能—压力能—机械能）的过程中，特别是在节流调速系统中，其压力、流量损失大，故系统效率低。

6.液压传动在能量转换的过程中，其压力、流量损失大，故系统效率低。

1.3 液压工作的介质

1.3.1物理性质

1.密度单位体积的液体质量称密度。矿物油型液压油在15℃时的密度为900㎏/m 3左右，在实际使用中可以认为不受温度和压力的影响。

2.可压缩性和膨胀性

液体受压力的作用而使体积发生变化的性质称为液体的可压缩性。液体受温度的影响而使体积发生变化的性质成为液体的膨胀性。

体积为V 的液体，当压力变化量为△p 时，体积的绝对变化量为△V ，液体在单位压力变化下的体积相对变化量为

ｋ=-v

v ??p 1 式中，k 称为液体的体积压缩系数。因为压力增大时液体的体积减少所以上式右边加一负号，以使ｋ为正值。

液体体积压缩系数的倒数称为液体的体积弹性模量，用K 表示。即

p v

v ??-==K κ1

体积弹性模量K 表示液体产生单位体积相对变化量时所需要的压力增量。在使用中，可用K 值来说明液体抵抗压缩能力的大小。液压油的可压缩性对液压传动系统的动态性能影响较大，但当液压传动系统在静态下工作时，一般可以不予考虑。

1.3.2对液压工作介质的要求

⑴.有适当的黏度和良好的黏温特性

⑵.氧化安定性和剪切安定性好

⑶.抗乳化性、抗泡沫性好

正确合理地选用工作介质，对于保证液压系统正常工作、延长使用寿命、提高工作可靠性、防止事故发生等都有非常重要的影响。液压油液的选用，首先根据液压传动系统的工作环境和工作条件来选择合适的液压油类型，然后再选用液压油的黏度。

第2章总评方案

2.1 工况分析

分析系统工况。

首先，根据已知条件，绘制运动部件速度循环图。如下图所示，然后计算各阶段的外负载并绘制负载图。

负载循环图

液压缸所受外负载F包括三种类型：

即：F=Fw+F f +Fa

式中：Fw----------工作负载对于金属切削机床来说，即为沿活塞运动方向的切削力。本系统中Fw为15000N。

Fa--------运动部件速度变化时的惯性负载。

Ff--------导轨摩擦阻力负载。启动时为静摩擦力，启动后为动摸擦力。对于平导轨Ff可由下式求：F f =f(G+F Rn )

G-------运动部件重力

F Rn -----垂值与导轨工作负载

f-------导轨摩擦系数。本系统中静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1。则求的：F fs =0.2×20000=4000N。

F fa =0.1×20000=2000N。

上式中Ffs为静摩擦阻力，F fa为动摩擦阻力。

F a=

200006

1019.4

9.810.260

G t

g v

?=?=

??

式中g----重力加速度

t-------加速度或减速度时间﹑本系统中t取0.2s

v------t时间内的速度变化量

根据上述计算结果，列出各工作阶段所受的外负载如下表，并画出上图所示的负载循环图。

工作循环各阶段的外负载

2.2 确定液压系统方案

2.2.1确定供油方式