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        第10章 液壓系統的設計與計算
              第10章  液壓系統的設計與計算

         10.1 概述

        設計液壓系統的出發點,可以是充分發揮其組成元件的工作性能,也可以是著重追求其工作狀態的可靠性。前者著眼于安全,實際的設計工作則常常是這兩種觀點不同程度的組合。

        設計步驟不盡相同,但每步相互關聯,彼此影響,常需穿插進行,交叉展開。

        一、明確系統設計要求

        1、要明確的具體內容主要有:

      1)主機對液壓系統要求(主機的用途、主要結構、總體布局);主機對液壓系統執行元件在位置布置和空間尺寸以及質量上的限制。

      2)主機的工藝流程或工作循環;液壓執行元件的運動方式(移動、轉動或擺動)及其工作范圍。

      3)液壓執行元件的負載和運動速度的大小及其變化范圍。

      4)主機各液壓執行元件的動作順序或互鎖要求,各動作的同步要求及同步精度。

      5)對液壓系統工作性能(如平穩性、轉換精度等)、工作效率、調速、平穩性、溫升、自動化程度等方面的要求。

      6)液壓系統的工作環境和工作條件,如周圍介質、溫度、濕度、塵埃,外界沖擊等.

      7)其他方面的要求,如液壓裝置在外觀、色彩、經濟性等方面的規定或限制。

        二、需完成的設計任務

       1.系統原理圖

       2.元件明細表

       3.系統計算書

       4.非標準件結構設計

      1 )油缸參數設計

      2)閥板設計

      3)油箱及泵裝置設計

        三、設計步驟:

       1、明確要求,工況分析

       2、選擇方案,確定參數

       3、擬定草圖,選擇元件

       4、系統驗算,元件參數調節

       5、結構設計,編寫技術文件

        10.2、分析系統工況,確定主要參數,進行系統設計

        一、工況分析

        執行元件負載分析與運動分析

      1)運動行程,工況要求

      2)負載分析:工作負載、慣性負載、摩擦負載和背壓負載等

      3)運動(速度)分析:運動速度(快)、工進速度、速度差

      4)分析法:工況圖

        二、選擇方案,確定參數

       1、選擇方案:

        根據系統對動作的要求及負載的性質(輸出力或轉矩),確定執行元件種類及工作形式,從而確定執行元件的工作狀態,為參數確定提供依據。

       2、確定參數:

        系統參數主要是壓力和流量,這是系統計算、元件選擇、系統驗算的依據。而無論哪種參數均以保證執行元件輸出工況需要為前提的,因此,參數確定主要是執行元件的參數確定。

      1)系統的壓力:

        液壓缸的壓力,可用初步選取的方法;可根據系統最大負載選取,也可參考同類設備選取。

      2)液壓缸的直徑:

        由結構分析確定液壓缸工作腔和液壓缸的型式。按選取的壓力可以確定液壓缸直徑:

               

        例:無桿腔工作,以傳力為主時,

        以運動為主時要考慮D的選取情況。

        但d、D確定后要圓整為整數。

      3)馬達排量:

            

      4)液壓缸、馬達流量:

        液壓缸:≥A·≤A·

        馬達:≥V·≤V·

        三、擬定系統草圖,選擇基本回路

       1、選擇回路:

        根據動作(速度或壓力)要求及其他各項要求,選擇液壓基本回路。

       2、擬定草圖:

        將上述回路合并擬合后形成系統圖,在擬合時注意:減少元件重復,防止干擾,分析性能,保證效率,發熱少。

        四、動力源計算,選擇元件

       1、液壓泵選擇:

        泵類型按工況要求及經濟性選擇

           

       2、閥選擇

        按閥實際承載的壓力和實際通過的流量來選擇閥的規格;按閥的動作要求和性能要求選擇閥的種類。

       3、油箱容量確定

        按泵每分鐘流量選擇油箱容量:

        一般油箱容量:

       低壓系統為:2~4倍

       中壓系統為:5~7倍

       高壓系統為:6~12倍

       4、油管及管接頭:

        油管按內徑和壁厚選擇:

            

         :吸油管。0.5~1.5m/s

       壓油管。1.5~ 5m/s

       回油管。1.5~2.5m/s

       管型式按承壓情況選擇。

       接頭按管型式選擇。

        五、系統驗算:

       1、壓力損失驗算

         

        驗算后確定泵規格是否合適,然后確定各壓力閥調整壓力。

       2、系統發熱驗算:

        按系統散熱計算發熱是:按系統的功率損失乘以系數。

        按油箱面積計算油箱散熱;

        有些系統要設置冷卻裝置來散熱。

        10.3 液壓系統設計計算實例

        以臥式單面多軸鉆孔組合機床為例,見教材P242—P250頁。

                                                                  [編著:曾保國]

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