液压传动系统课程设计2014.docx

液压传动控制系统课程设计

指

导书

刘 辉等编

江西理工大学应用科学学院

液压传动控制系统课程设计步骤

一、设计依据及参数的提出

根据生产或加工对象工作要求选择液压传动机构的结构形式和规格；

分析机床或设备的工作循环和执行机构的工作范围；

对生产设备各种部件（电气、机械、液压）的工作顺序、转换方式和互锁要求等要详细说明或了解；

一些具体特殊要求的动作（如高速、高压、精度等）对液压传动执行机构的特殊要求；

液压执行机构的运动速度、载荷及变化范围（调节范围）；

对工作的可靠性、平稳性以及转换精度的要求；

其它要求（如检测、维修）。

二、负载分析

负载特性

液压执行机构在运动或加工的过程中所承受的负载有工作阻力、摩擦力、惯性力、重力，密封阻力和背压力。但是从负载角度归纳为三种负载，即阻力负载、负值负载、惯性负载。

阻力负载（或正值负载）——负载方向与进给方向相反，即机床切削力（如：铣、钻、镗等），摩擦力，背压力。

切削力+重力+惯性力 切削力+惯性力+摩擦力图2-1切削力分析图

负值负载（或超越负载）——负载方向与执行机构运动方向相同（如：顺铣、重力下降，制动减速等）。

惯性负载——机构运动转换过程中由惯性所形成的负载（如前冲和后冲，系统的爬行）。

执行机构负载分析

液压缸机械负载计算

液压缸机械负载计算

在设计选取功率匹配时，一般主要考虑工进阶段的驱动功率，即负载 F

为：

F?(F

f

?F ?F )?

t g m

（2-1）

Ff—摩擦力 Ft—负载 Fg—惯性力

? 一般取0.9～0.95

m

液压缸的工作循环图负载图(P-t)

液压马达的负载

图2-2执行机构工作负载循环图

2-2M?M ?M ?M （ ）

2-2

t f m

注意：液压马达的低速稳定性的问题；即为非常重要的性能参数

三、系统主要参数的确定

初定液压缸工作压力

液压缸的工作压力选择因素

液压缸的安装布局；分析驱动力的传递形式如压下力，举升力，斜推力(分力关系)等

系统效率

压力低，效率低

压力适中

负载刚度和密封性能（活塞及液压缸径大，负载刚度性能好）

切削机床一般选用压力在10MP 以下，小型机械在10-16MPa，大型重型机

a

械在20-30MPa以下。

液压缸主要结构尺寸

活塞杆与缸内径的选取

d——活塞杆直径，D——液压缸内径

注意：对于活塞杆

液压缸有效工作面积

压缩时d拉伸时d

D?0.3:0.5

D?0.5:0.7

液压缸的工作面积有很大程度上决定了执行机构的抗负载能力和工作的稳定性及平稳性，选取适中的活塞面积是至关重要的，从传统的选取方法为；

q

A? min

v

（3-1）

执行元件的工况图

四、液压系统原理图的拟定

开式回路与闭式回路

min

图3-1执行元件工况图

开式回路；结构简单，散热性好，但体积大，空气容易渗入介质中，效率低，用于不受体积限制的中小型功率系统中多为定量泵系统。

闭式回路；效率高，空气不易渗入系统中，用于功率较大且体积受限制（如行走机械）的液压系统中，多为变量泵系统。

定量系统与变量系统

定量系统；定量泵——节流阀——液压缸或定量马达，制造成本低，体积小，速度控制灵敏度高，但溢流及节流功率消耗大，发热量大，宜用于小功率及要求控制灵敏度高的场合。

变量泵——定量液压马达?

??变量系统；定量泵——变量液压马达?容积调速变量泵——变量液压马达?

?

?

调速范围大，效率高，但造价高，结构复杂。

执行机构的选取

液压缸：直线往复或转换旋转（液压缸与齿条组合）

液压马达：旋转运动或转换直线往复（液压马达与丝杆螺母）

绘制液压系统原理图1．尽可能减少液压元件（否则会带来压力损失增加，发热，故障环节增多）2．减少液压元件的品种规格（否则会使得安装复杂，处理事故困难增大且备件繁多）

实现所要求的功能，且操作简单，工作可靠、维修方便

设置测试点（不宜拐角处，上游5d,下游10d,易观查的地方）

五、液压元件选择

液压泵选择

液压泵最大工作压力p

p

p——执行元件最高工作压力

1

?p——含油路沿程、局部损失等

1

1简单系统??p 取（0.2～0.5Mp）

1

a

1复杂系统??p 取（0.5～1.5Mp）

1

a

液压泵最大工作流量q

p

q ?K?q （5-2）

p max

q

max

——同时作用的液压缸或马达的最大工作流量

注：在最大工作流量溢流时（定量系统）要求溢流量占系统供油总量的15％

K——油泵泄漏系数，一般取1.1～1.3，大流量取小值，小流量取大值。3．液压泵的规格选择

除流量、压力要满足