液压与气压传动第8章+液压传动系统的设计计算概要.ppt

图8-1 液压传动系统的一般设计流程 8.1.2 明确液压系统的技术要求 设计者在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分设计之前，应进行调查研究，以求对下列技术要求达到定量了解和掌握： 1) 主机的概况：用途(工艺目的)、结构布局 (卧式、立式等)、使用条件 (连续运转、间歇运转、特殊液体的使用)、技术特性 (工作负载的性质及大小；运动形式；位移、速度、加速度等运动参数的大小和范围)等。由此确定哪些机构需要采用液压传动，所需执行元件形式和数量及其工作范围、尺寸、质量和安装等限制条件； 2) 机器的循环时间、执行元件的动作循环与周期及各机构运动之间的联锁和安全要求； 3) 主机对液压系统的工作性能（如调速范围、运动平稳性、转换精度、传动效率、控制方式及自动化程度等）的要求； 4 ) 原动机的类型 (内燃机还是电动机)及其功率、转速和转矩特性； 5 ) 工作环境条件，如室内或室外、温度、湿度、尘埃、冲击振动、易燃易爆及腐蚀情况等； 6 ) 限制条件，如压力脉动、冲击、振动噪声的允许值等； 7 ) 对防尘、防爆、防寒、躁声、安全可靠性的要求； 8 ) 经济性要求，如投资费用、运行能耗和维护保养费用等。 8.2 液压系统的功能设计 液压系统功能设计，就是根据技术要求配置液压执行元件，然后通过动力和运动分析，确定系统主要参数，编制执行元件的工况图，从而草拟液压系统原理图的过程。 8.2.1 配置液压执行元件 考虑液压设备的总体方案时，确定液压执行元件和确定主机整体结构布局是同时进行的，液压执行元件的选择由主机的动作要求、载荷大小及布置空间条件确定，液压执行机构的选择可参考表8-1。 图8-3 典型动作循环 8.2.2 液压执行元件动力与运动分析 运动分析是确定液压系统主要参数的基本依据，包括每个液压执行元件的动力分析(负载循环图)和运动分析(运动循环图)。以了解运动过程的本质，查明每个执行器在其工作中的负载、位移及速度的变化规律，并找出最大负载点和最大速度点。 1. 动力分析（负载循环图） 液压执行元件的负载包括工作负载和摩擦负载两类，工作负载又分阻力负载、超越负载（负载） 和惯性负载三种类型。 摩擦负载也分静摩擦负载和动摩擦负载两种类型。执行元件的负载大小可由主机规格确定，也可用实验方法或理论分析计算得到。 2. 运动分析（运动循环图） 液压执行元件在工作过程中，一般要经历启动 (工作循环的起点)加速、恒速(稳态)和减速制动等工况，执行机构在一个工作循环中的运动规律用运动循环图即速度循环图（ 图）表示，参见图 8-４。 绘制速度循环图是为了计算液压执行元件的惯性负载及绘制其负载循环图，因而速度循环图的绘制通常与负载循环图同时进行。 8.2.3 确定液压系统主要参数，绘制液压系统工况图 液压系统的主要参数包括压力、流量和功率。通常，首先选择系统工作压力，然后根据对执行元件的速度（或转速）要求，确定其流量。压力和流量一经确定，即可确定其功率，并做出液压系统的工况图。 1. 确定系统工作压力 液压系统工作压力由设备类型、载荷大小、结构要求和技术水平而定，还要考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件供应情况等的限制。在载荷一定的情况下，工作压力低，势必要加大执行元件的结构尺寸对某些设备来说尺寸要受到限制， 从材料消耗角度看也不经济；反之，压力选得太高，对泵、缸、阀等元件的材质、密封、制造精度也要求很高，必然要提高设备成本。一般来说，对于固定的尺寸不太受限的设备，压力可以选低一些，而对于像行走机械等重载设备，压力要选得高一些。系统工作压力高，省材料，结构紧凑，重量轻，是液压系统的发展方向，但要注意治漏、噪声控制和可靠性等问题的妥善处理。具体选择参考表。 2. 液压执行元件主要结构参数的计算 根据液压系统负载图、和己确定的系统工作压力，计算：（1）活塞缸的内径、活塞杆直径；柱塞缸的柱塞杆直径，计算方