第十一章液壓系統(tǒng)的設計與計算

1、1第十一章液壓系統(tǒng)的設計與計算211-1 11-1 概述概述 液壓系統(tǒng)有液壓傳動系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)之分，一般所說液壓系統(tǒng)的設計是泛指液壓傳動系統(tǒng)的設計。但從結構組成和工作原理上看，這兩類系統(tǒng)并無本質上的差別。因此，傳動系統(tǒng)的設計內(nèi)容和方法只需略作調整，即可直接用來控制系統(tǒng)的設計。 液壓傳動系統(tǒng)包括液壓開關系統(tǒng)、液壓伺服系統(tǒng)、液壓比例傳動系統(tǒng)等多種類型。液壓開關系統(tǒng)的設計不但出現(xiàn)得最早，油路結構亦最復雜，考慮方方面面也最多，因此也就最具有典型性。本章著重用它來作為說明液壓系統(tǒng)設計的內(nèi)容。3設計的基本內(nèi)容和一般流程如下：設計的基本內(nèi)容和一般流程如下：明確系統(tǒng)設計要求明確系統(tǒng)設計要求分析系統(tǒng)工況分析

2、系統(tǒng)工況確定主要參數(shù)確定主要參數(shù)擬訂液壓系統(tǒng)草圖擬訂液壓系統(tǒng)草圖選擇液壓元件選擇液壓元件驗算液壓系統(tǒng)性能驗算液壓系統(tǒng)性能繪制工作圖，編制技術文件繪制工作圖，編制技術文件是否符合是否符合要求要求否否是是411-2 11-2 液壓傳動系統(tǒng)的設計液壓傳動系統(tǒng)的設計一、明確系統(tǒng)設計要求一、明確系統(tǒng)設計要求1、主機的用途、主要結構、總體布局；主機對液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件在位置布置和空間尺寸上的限制。2、主機的工作循環(huán)，液壓執(zhí)行元件的運動方式(移動、擺動或轉動)及其工作范圍。3、液壓執(zhí)行元件的負載和運動速度的大小及其變化范圍。54、主機各液壓執(zhí)行元件的動作順序或互鎖要求。5、對液壓系統(tǒng)工作性能(如工作平穩(wěn)性、轉

3、換精度等)、工作效率、自動化程度等方面的要求。6、液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件。7、其它方面的要求。6二、分析系統(tǒng)工況，確定主要參數(shù)二、分析系統(tǒng)工況，確定主要參數(shù)、分析系統(tǒng)工況、分析系統(tǒng)工況 對液壓系統(tǒng)進行工況分析，就是要查明它的每個執(zhí)行元件在各自工作過程中的運動速度和負載的變化規(guī)律。這是滿足主機規(guī)定的動作要求和承載能力所必需具備的。71、液壓系統(tǒng)承受的負載、液壓系統(tǒng)承受的負載 當用理論分析確定系統(tǒng)的實際負載時，必須仔細考慮它所有的組成項目，例如：工作負載（切削力、擠壓力、彈性塑性變形拉力、重力等），慣性負載和阻力負載（摩擦力、背壓力）等，并把它們繪成圖形。82、速度圖：、速度圖：將液壓執(zhí)行元

4、件在各動作階段內(nèi)的運動速度繪制出來。注意：設計簡單的液壓系統(tǒng)時，這兩種圖可以省略不畫。a)b)a)、負載圖 b)、速度圖9、確定主要參數(shù)：、確定主要參數(shù)：指確定液壓執(zhí)行元件的工作壓力和最大流量。1 1、液壓系統(tǒng)采用執(zhí)行元件的形式，視主機、液壓系統(tǒng)采用執(zhí)行元件的形式，視主機所要實現(xiàn)的運動種類和性質而定。所要實現(xiàn)的運動種類和性質而定。運動運動形式形式往復直線運動往復直線運動回轉運動回轉運動往復往復擺動擺動短行程短行程長行程長行程高高 速速 低低 速速建議采用建議采用的執(zhí)行元的執(zhí)行元件形式件形式活塞缸活塞缸柱塞缸；柱塞缸；液壓馬達與齒液壓馬達與齒輪齒條；輪齒條；液壓馬達與絲液壓馬達與絲杠螺母機構。杠

5、螺母機構。高速液高速液壓馬達壓馬達低速液壓馬達；低速液壓馬達；高速液壓馬達與高速液壓馬達與減速機構。減速機構。擺動馬達擺動馬達表表11-1 11-1 執(zhí)行元件形式的選擇執(zhí)行元件形式的選擇102 2、執(zhí)行元件的工作壓力可以根據(jù)負載圖中、執(zhí)行元件的工作壓力可以根據(jù)負載圖中的最大負載選取或根據(jù)主機的類型選取。的最大負載選取或根據(jù)主機的類型選取。負載負載F(N)50000工作壓力工作壓力p(Mpa)5 7表表11-2 11-2 按負載選擇執(zhí)行元件工作壓力按負載選擇執(zhí)行元件工作壓力主機主機類型類型機床機床農(nóng)用機械；農(nóng)用機械；小型工程機械；小型工程機械；工程機械輔助機構；工程機械輔助機構；液壓機；液壓機；

6、中、大型挖掘機；中、大型挖掘機；重型機械；重型機械；起重運輸機械起重運輸機械磨床磨床組合組合機床機床龍門龍門刨床刨床拉床拉床工作壓力工作壓力p(Mpa)23 588 1010 1620 32表表11-3 11-3 按主機類型選擇執(zhí)行元件工作壓力按主機類型選擇執(zhí)行元件工作壓力113 3、最大流量則由執(zhí)行元件速度圖中的最大、最大流量則由執(zhí)行元件速度圖中的最大速度計算出來。速度計算出來。 先選定執(zhí)行元件的運動形式及其工作壓力p再按最大負載和預估的執(zhí)行元件的m求出A或Vm 進行各種必要的驗算、修正、園整后確定這些結構參數(shù)最后算出qmax。12 、液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的工況圖、液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的工況圖 工況

7、圖是在執(zhí)行元件結構參數(shù)確定之后，根據(jù)設計任務要求，算出不同階段中的實際工作壓力、流量和功率之后作出的。13三、擬定液壓系統(tǒng)草圖三、擬定液壓系統(tǒng)草圖 包含三項內(nèi)容：確定系統(tǒng)類型、選擇液壓回路和拼搭液壓系統(tǒng)。1、液壓系統(tǒng)在類型上究竟采用開式還是閉式，主要取決于它的調速方式和散熱要求。2、選擇液壓回路是根據(jù)系統(tǒng)的設計要求和工況圖從眾多的成熟方案中評比挑選出來的。3、拼搭液壓系統(tǒng)是把挑選出來的各種液壓回路綜合在一起，進行歸并整理，增添必要的元件或輔助油路，使之成為完整的系統(tǒng)。14四、選擇液壓元件四、選擇液壓元件 、液壓泵、液壓泵1、液壓泵的最大工作壓力必須等于或超過液壓執(zhí)行元件最大工作壓力及進油路上總

8、壓力損失這二者之和。表表11-4 進油路總壓力損失經(jīng)驗值進油路總壓力損失經(jīng)驗值系統(tǒng)結構情況系統(tǒng)結構情況總壓力損失總壓力損失p1一般節(jié)流閥及管路簡單的系統(tǒng)一般節(jié)流閥及管路簡單的系統(tǒng)0.20.5進油路有調速閥及管路復雜的系統(tǒng)進油路有調速閥及管路復雜的系統(tǒng)0.5 1.5152、液壓泵的流量必須等于或超過幾個同 時工作的液壓執(zhí)行元件總流量的最大值以及回路中泄漏量這二者之和。3、在參照產(chǎn)品樣本選取液壓泵時，泵的額定壓力應選得比最大工作壓力高25%60%，以便留有壓力儲備；額定流量只須選得能滿足上述最大流量需要即可。16、閥類元件、閥類元件 閥類元件的規(guī)格按液壓系統(tǒng)的最大壓力和通過該閥的實際流量從產(chǎn)品樣本上選定。1、選擇節(jié)流閥、調速閥時還要考慮最小穩(wěn)定流量。2、各類閥都需選得使其實際流量最多不超過公稱流量的120%，以免引起發(fā)熱、噪聲和過大的壓力損失。3、對于可靠性要求特別高的系統(tǒng)，閥類元件的額定壓力應高出其工作壓力較多。17、油管：、油管： 油管規(guī)格的確定見第七章。而許多油管的規(guī)格是由它所連接的液壓件接口處的尺寸決定的。、油箱、油箱 油箱容量的估算見第七章。五、驗算液壓系統(tǒng)性能五、驗算液壓系統(tǒng)性能、回路壓力損失驗算、回路壓力損失驗算 壓力損失包括管道內(nèi)的沿程