文档介绍：液压与气压传动课程设计指导书
液压系统的设计是整机设计的重要组成部分,主要任务是综合运用前面各章的基础知识,学****液压系统的设计步骤、内容和方法。通过学****能根据工作要求确定液压系统的主要参数、系统原理图,能进行必要的设计计算,合理地选择和确定液压元件,对所设计的液压系统性能进行校验算,为进一步进行液压系统结构设计打下基础。
液压系统的设计步骤和内容大致如下:
(1)明确设计要求,进行工况分析;
(2)确定液压系统的主要性能参数;
(3)拟订液压系统原理图;
(4)计算和选择液压元件;
(5)验算液压系统的性能;
(6)液压缸设计;
(7)绘制工作图,编写技术文件,并提出电气控制系统的设计任务书。
以上步骤中各项工作内容有时是互相穿插、交叉进行的。对某些复杂的问题,需要进行多次反复才能最后确定。在设计某些较简单的液压系统时,有些步骤可合并和简化处理。
1 明确设计要求,进行工况分析
明确设计要求
对液压系统的设计要求是设计液压系统的依据,设计前必须将它搞清楚。明确设计要求往往从以下几个方面考虑:

一般液压系统是为主机配套的,因此明确设计要求一般应从了解主机开始。了解主机概况一般从以下几方面着手:
1)主机的用途、总体布局、主要结构,主机对液压装置的位置和空间尺寸的限制。
2)主机的工艺流程或工作循环、技术参数与性能要求。
3)作业环境与条件等。

1)  主机要求液压系统完成的动作和功能,执行元件的运动方式(转动、移动或摆动)、动作循环及其工作范围。
2)    外界负载大小、性质及变化范围,执行元件运动速度大小及变化范围。
3)  各液压执行元件的动作顺序、转换及互锁要求。
4)  对液压系统的工作性能方面的要求,如运动平稳性、定位和转换精度、停留时间、自动化程度、工作效率、噪声等方面的要求,对于高精度、高生产率的自动化主机,不仅会对液压系统提出静态性能指标,往往还会提出动态性能指标。

1)  明确液压系统的工作条件和环境条件,如环境的温度、湿度、污染和振动冲击情况。有无腐蚀性和易燃性物质存在,这牵涉到液压元件和工作介质的选用,也牵涉到所需采用的防护措施等。
2)对液压系统的重量、外形尺寸、经济性等方面的要求。

工况分析就是要分析执行元件在整个工作过程中速度和负载的变化规律,求出工作循环中各动作阶段的速度和负载的大小,画出速度图和负载图(简单系统可不画)。从这两张图中可以方便地看出系统对液压执行元件作用的负载和速度的要求及它们的变化范围,还可方便地确定最大负载值、最大速度值,以及它们所在的工作阶段,这是确定液压系统方案、确定液压系统性能参数和执行元件结构参数的主要依据。

速度分析就是对执行元件在整个工作循环中各阶段所要求的速度进行分析,速度图即是用图形将这种分析结果表示出来的图形。速度图一般用速度—时间(v—t)或速度—位移(v—l)曲线表示。图1(a)为一机床进给油缸的动作循环图例,及图1(b)是其相应的速度图例。
            

负载分析就是对执行元件在整个工作循环中各阶段所要求克服的负载大小及其性质进行分析,负载图即是用图形将这种分析结果表示出来的图形。负载图一般用负载—时间(F—t)或负载—位移(F—l)曲线表示。
1)液压缸的负载分析
液压缸在做直线往复运动时,要克服以下负载:工作负载、摩擦负载阻力、惯性阻力、重力、密封阻力和背压力。前四种属于外负载,后两种属于内负载。在不同的动作阶段,负载的类型和大小是不同的。下面分别予以讨论。
(1)    启动阶段
启动阶段的液压缸活塞或缸体及其与它们相连的运动部件处于要动而未动状态,其负载F由以下2项组成
式中 Ffs——静摩擦力;
Fn——作用在摩擦面(如导轨面或支承面)上的正压力;
fs——摩擦面的静摩擦系数,其数值与润滑条件、导轨的种类和材料有关(见表1);
FG——垂直或倾斜放置的运动工作部件重量在油缸运动方向的分量,工作部件向上运动时为正负载,向下运动时为负负载。若工作部件是水平放置时,则FG=0。
(2) 加速阶段
加速阶段的液压缸活塞或缸体及其与它们相连的运动部件从速度为零到恒速(一般为非工作阶段的快速运动)阶段,这时的负载F由下式计算
式中 Ffd——动摩擦力;
fd——动摩擦系数(见表1);
Fm——惯性阻力,这是液压缸活塞或缸体及其与它们相连的运动部件在加速(或制动减速)过程中得到惯性阻力, 其值可按牛顿第二定律求出,加速时阻力为正,制动减速时为负;
△v——