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液压系统设计中执行元件速度和载荷分析案例综述

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TOC\o1-2\h\u9924液压系统设计中执行元件速度和载荷分析案例综述 1

240341.1执行元件类型、数量和安装位置 1

314021.2速度和载荷计算 2

227461.2.1速度计算及速度变化规律 2

286361.2.2执行元件的载荷计算及变化规 3

本举升台对液压系统的设计要求可以总结如下：

举升台的举升运动采用液压传动，可选用远程或无线控制，举升机的举升运动由液压缸的伸缩运动经转化而成为平台的起降，其工作负载变化范围为0~3000Kg，负载平稳，工作过程中无冲击载荷作用，运行速度较低，液压执行元件有四组液压缸实现同步运动，要求其工作平稳，结构合理，安全性优良，使用于各种不同场合，工作精度要求一般。

1.1执行元件类型、数量和安装位置

类型选择：

表4-1执行元件类型的选择

运动形式

往复直线运动

回转运动

往复摆动

短行程

长行程

高速

低速

执行元件的类型

柱塞缸

高速液压马达

低速液压马达

摆动液压马达

活塞缸

液压马达和丝杠螺母机构

根据上表选择执行元件类型为活塞缸，再根据其运动要求进一步选择液压缸类型为双作用单活塞杆无缓冲式液压缸。

数量：该举升平台为双单叉结构，故其采用的液压缸数量为4个完全相同的液压缸，其运动完全是同步的，但其精度要求不是很高。

安装位置：液压缸的安装方式为耳环型，尾部单耳环，气缸体可以在垂直面内摆动，其位置为前后两固定支架之间的横梁之上，横梁和支架组成为一体，通过横梁活塞的推力逐次向外传递，使举升机举升。

1.2速度和载荷计算

1.2.1速度计算及速度变化规律

参考国内举升机类产品的技术参数可知，最大起升高度为1500mm时，其平均起升时间为45s，就是从液压缸活塞开始运动到活塞行程末端所用时间大约为45s，设本举升台的最小气举升时间为40s，最大起升时间为50s，由此便可以计算执行元件的速度v：

v=

式中：v—执行元件的速度m/s；

l—液压缸的行程m；

t—时间s。

当t=40s时：

v

当t=50s时；

v

液压缸的速度在整个行程过程中都比较平稳，无明显变化，在起升的初始阶段到运行稳定阶段，其间有一段加速阶段，该加速阶段加速度表较小，因此速度变化不明显，形成终了时，有一个减速阶段，减速阶段加速度亦比较小，因此可以说举升机在整个工作过程中无明显的加减速阶段，其运动速度比较平稳如图所示1.2。

图1.2液压缸原理图

1.2.2执行元件的载荷计算及变化规

执行元件的载荷即为液压缸的总阻力，油缸要运动必须克服其阻力才能运行，因此在次计算油缸的总阻力即可，油缸的总阻力包括：阻碍工作运动的切削力，运动部件之间的摩擦阻力F磨，密封装置的摩擦阻力F密，起动制动或换向过程中的惯性力F惯，回油腔因被压作用而产生的阻力F背

F=

（1）切削力。根据其概念：阻碍工作运动的力，在本设计中即为额定负载的重力和支架以及上顶板的重力：

其计算式为：F

（2）摩擦力。各运动部件之间的相互摩擦力由于运动部件之间为无润滑的钢-钢之间的接触摩擦，取μ=0.

其具体计算式为：F

（3）密封装置的密封阻力。根据密封装置的不同，分别采用下式计算：

O—形密封圈：F

F—液压缸的推力

Y—形密封圈：F密

F—摩擦系数，取f=0.01

P—密封处的工作压力Pa；

P—密封处的直径m；

H1—密封圈有效高度m。

密封摩擦力也可以采用经验公式计算，一般取F

（4）运动部件的惯性力。

其计算式为：F

式中：G—运动部件的总重力N；

G—重力加速度m/s2

Δv—启动或制动时的速度变量

Δt—起动制动所需要的时间s。

对于行走机械取ΔvΔt=0.5?1.

（5）背压力。背压力在此次计算中忽略，而将其计入液压系统的效率之中，

由上述说明可以计算出液压缸的总阻力为：

F=

=(

F切

=(201.8+316+120+188+2500)x9.8+0.15(201.8+316+120)x9.8+(201.8+316+120+188+2500)x0.4+(201.8+316+120+188+2500)9.80.05

=40KN

液压缸的总负载为40KN，该系统中共有四个液压缸个液压缸，故每个液压缸需要克服的阻力为10KN。

该举升台的额定载荷为2