文档介绍：液压传动
第10章液压传动系统的设计和计算
§ 明确设计要求、进行工况分析
§ 执行元件主要参数的确定
§ 液压传动系统原理图的拟定
§ 液压元件的计算和选择
§ 液压传动系统技术性能验算
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§ 绘制正式工作图和编制技术文件
§ 液压传动系统设计计算举例
§ 明确设计要求、进行工况分析
(1)明确液压传动系统的动作和性能要求
液压传动系统的动作和性能要求,主要包括有:运动方式、行程和速度范围、载荷情况、运动平稳性和精度、工作循环和动作周期、同步或联锁要求、工作可靠性等。
(2)明确液压传动系统的工作环境
液压传动系统的工作环境,主要是指:环境温度、湿度、尘埃、是否易燃、外界冲击振动的情况以及安装空间的大小等。
对执行元件的工况进行分析,就是查明每个执行元件在各自工作过程中的速度和负载的大小、方向及其变化规律。通常是用一个工作循环内各阶段的速度和负载值列表表示,必要时还应作出速度和负载随时间(或位移)变化的曲线图(称速度循环图和负载循环图)。
(1) 工作负载FW
不同的机器有不同的工作负载。对于金属切削机床来说,沿液压缸轴线方向的切削力即为工作负载;对液压机来说,工作的压制抗力即为工作负载。工作负载FW与液压缸运动方向相反时为正值,方向相同时为负值(如顺铣加工的切削力)。工作负载可能为恒值,也可能为变值,其大小要根据具体情况进行计算,有时还要由样机实测确定。
(2) 导轨摩擦负载Ff
导轨摩擦负载是指液压缸驱动运动部件时所受的导轨摩擦阻力,其值与运动部件的导轨型式、放置情况及运动状态有关。各种型式导轨的摩擦负载计算公式可查阅有关手册。机床上常用平导轨和V形导轨支承运动部件,其摩擦负载值的计算公式(导轨水平放置时)为:
平导轨
Ff = f (G + FN ) ()
V形导轨
()
式中:f ——摩擦系数;
G ——运动部件的重力;
FN ——垂直于导轨的工作负载;
—— V形导轨面的夹角,一般=90。
(3) 惯性负载Fa
惯性负载是运动部件在启动加速或制动减速时的惯性力,其值可按牛顿第二定律求出,即
()
式中:g ——重力加速度;
Δ——时间内的速度变化值;
Δt——启动、制动或速度转换时间。
(4) 重力负载Fg
重力负载是指垂直或倾斜放置的运动部件在没有平衡的情况下,其自身质量造成的一种负载力。倾斜放置时,只计算重力在运动方向上的分力。液压缸上行时重力取正值,反之取负值。
(5) 密封负载Fs
密封负载是指密封装置的摩擦力,其值与密封装置的类型和尺寸、液压缸的制造质量和油液的工作压力有关,Fs的计算公式详见有关手册。在未完成液压系统设计之前,不知道密封装置的参数,Fs无法计算,一般用液压缸的机械效率m加以考虑,常取m = ~。
(6) 背压负载Fb
背压负载是指液压缸回油腔背压所造成的阻力。在系统方案及液压缸结构尚未确定之前,Fb也无法计算,在负载计算时可暂不考虑。
液压缸各个主要工作阶段的机械总负载F可按下列公式计算:
启动加速阶段
()
快速阶段()
工进阶段
()
制动减速阶段
()
以液压马达为执行元件时,负载值的计算类同于液压缸。
§ 执行元件主要参数的确定
工作压力是确定执行元件结构参数的主要依据,它的大小影响执行元件的尺寸和成本,乃至整个系统的性能。工作压力选得高,执行元件和系统的结构紧凑,但对元件的强度、刚度及密封要求高,且要采用较高压力的液压泵;反之,如果工作压力选得低,就会增大执行元件及整个系统的尺寸,使结构变得庞大。所以应根据实际情况选取适当的工作压力。执行元件工作压力可以根据总负载的大小或主机设备类型选取。