液压与气压传动 第二版课件 教学课件 ppt 作者 刘忠伟 主编第16次课.pptVIP

/13 第九章 液压系统的设计计算 概述 液压系统的设计与计算是液压机械总体设计的一部分，也 是对前面各章内容的综合运用。设计液压系统时应首先明确主 机对液压系统在动作、性能、工作环境等方面的要求，如运动 方式、行程、调速范围、负载条件、运动平稳性和精度、工作 循环及周期、工作环境的温度和相对湿度、安装空间大小等等 。此外，还应该满足结构简单、工作安全可靠、效率高、寿命 长、经济性好、使用维修方便等设计原则。 液压系统的设计步骤 液压系统的种类很多，用途和设计要求也不尽相同，因此液压系统的设计步骤没有固定统一的格式，图8—1所示液压系统设计的基本内容和一般流程只作参考，而不是设计准则。这些步骤相互关联，彼此影响，设计中常常交叉进行，甚至要经过多次反复才能完成。 一.?了解对主机的工作要求，明确设计依据 (1)??了解主机的结构、工作循环及周期。 (2)??了解主机对液压系统的性能要求，包括执行元件的运 动方式和行程、运动速度及其调整范围；运动平稳性及定位精 度；执行元件的负载条件、动作顺序和连锁要求；传感元件的 安装位置；信号转换、紧急停车、操作距离；自动化程度等。 (3)??了解主机的工作环境和安装空间大小，如温度及其变 化范围、湿度、振动、冲击、粉尘度、腐蚀、防爆等要求。 (4)??确定是否需要液压、气动、电气等系统相配合，了解 对配合装置的要求。 二.参数设计 参数设计的任务是在初定系统方案和系统工作压力的基础上，根据主机所 需操作力、执行元件的运动速度和方向、工作环境等要求，确定执行元件的结 构尺寸(如活塞杆直径、缸筒壁厚、行程长度等)及安装方法。 ?1.?初定系统压力 液压系统压力，即泵的出口压力与液压设备的工作环境、精度要求等有 关，常用的液压设备的工作压力推荐值如下表所示. 2.?计算执行元件主要尺寸 根据主机所需操作力或力矩，由缸的活塞受力平衡方程或马达转子的 力矩平衡方程，求出缸径（活塞直径）或马达排量。 计算液压执行元件尺寸时，需先选取缸或马达的回油腔压力(背压)和 杆径比d/D。背压值应该根据回路特点参考经验数据在0.2～1.5MPa范围中 选定。杆径比d/D按液压缸的往返速比的要求来选取，或按活塞杆受力状况 来确定：当活塞杆受拉时一般取d/D=0.3～0.5；当活塞杆受压时，一般取 d/D=0.5～0.7 （D、d的计算结果需按国标圆整）。 3.?计算执行元件各工作阶段的工作压力、输入流量和功率 根据执行元件的负载和速度以及结构参数(如缸的活塞有效作用面积、 马达的排量)，计算出执行元件在一个工作循环中各阶段的工作压力、输入 流量和功率，以此作选择液压泵的依据。 三.拟订系统方案(原理图) 1.?根据主机动作要求，确定执行元件类型 要求实现连续回转运动，选用液压马达；要求实现往复摆动，选用摆动 液压缸或者齿轮齿条液压缸；要求实现直线往复运动，选用活塞缸。若负载 为双向等值负载且要求双向运动速度相等，则选用双活塞杆缸；若活塞为单 向负载，则选用单活塞杆缸；若在缸径大行程长的场合，则不宜选用活塞缸， 而应选用柱塞缸。 2.?分析系统工况，确定执行元件的工作顺序及其速度、负载变化范围 由执行元件数目、工作要求和循环动作过程，拟订执行元件的工作顺序， 并分析各执行元件在整个工作循环的速度、负载变化规律，确定各执行元件的 最大负载、最低和最高运动速度、工作行程及最大行程，列表备用。 3.?确定油源的类型 液压泵的结构形式依据初定系统压力来选择，当p21MPa时，选用齿轮泵 和叶片泵；当p21MPa时，选用柱塞泵。为节省投资，方便运行，在大多数场 合中选用定量泵；若系统要求高效节能，则应选用变量泵；若系统有多个执行 元件，各工作循环所需流量相差很大，则应选多泵供油，实现分级调节。 4.?确定调速方式 液压系统定量泵节流调速回路的调节方式简单，广泛地应用在中小型液 压设备上。在速度稳定性要求较高的场合，可用调速阀或旁通型调速阀替代 普通节流阀，这样提高了系统速度刚性，但增加了功率损失。行走机械的液 压系统可通过改变柴油机或汽油机的转速达到调速目的。大功率的液压设备， 应采用容积调速方式。 5.?确定调压方式 液压系统中，一般选用弹簧加载的先导型溢流阀作安全阀或稳压阀，或卸 载阀。为方便调节系统最高工作压力，往往采用远程调压阀遥控。如果系统在 一个工作循环中的不同阶段工作压力相差很大，则应考虑采用多级调压。如果 需要自动控制，则应选用电液比例溢流阀。 6.?选择换向回路 若液压设备要求自动化程度较高，则应选用电控换向，在小流量 (100L/min)时