液壓系統(tǒng)分與計(jì)算

液壓系統(tǒng)的分析液壓系統(tǒng)的分析與計(jì)算比例技術(shù)蒙漢科城大學(xué)1液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念2液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟3擬定系統(tǒng)方案4估算執(zhí)行元件的參數(shù)5建立液壓系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型確定系統(tǒng)主要參數(shù)6液壓系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能分析（見(jiàn)伺服系統(tǒng)）液壓系統(tǒng)的分析液壓系統(tǒng)在實(shí)際中的應(yīng)用舉例比例技術(shù)戴漢科城大學(xué)水利1:程：閘壩沒(méi)備、攔潮壩、孤門(mén)、活動(dòng)橋、船鬧、水利發(fā)電、升船機(jī)液壓系統(tǒng)的分析液壓系統(tǒng)在實(shí)際中的應(yīng)用舉例比例技術(shù)蒙漢科城大學(xué)港n機(jī)戒，船船謝啦I:裎：鉆汕臺(tái)，汗體沁it疏竣］:程、升船機(jī)、分體浞駁、n1板機(jī)械，n側(cè)推及推進(jìn)系統(tǒng)、舵機(jī)系統(tǒng)，波浪補(bǔ)償裝我、發(fā)動(dòng)機(jī)控削系統(tǒng)、頂升系統(tǒng)、槊裝機(jī)控制系統(tǒng)、滑動(dòng)系統(tǒng)，港n用起氓機(jī)、絞吸式挖呢船、船啪用卸找機(jī)液壓系統(tǒng)的分析液壓系統(tǒng)在實(shí)際中的應(yīng)用舉例冶金工業(yè):煉鐵，煉鋼，連鑄和軋鋼比例技術(shù)戴漢科城大學(xué)液壓系統(tǒng)的分析液壓系統(tǒng)在實(shí)際中的應(yīng)用舉例比例技術(shù)通用機(jī)械：環(huán)衛(wèi)工程、舞臺(tái)技術(shù)、模擬系統(tǒng)、試驗(yàn)臺(tái)、汔牟機(jī)擰制系統(tǒng)、機(jī)床、造紙?jiān)O(shè)備液壓系統(tǒng)的分析液壓系統(tǒng)在實(shí)際中的應(yīng)用舉例比例技術(shù)哦料機(jī)械:職注?成型機(jī)、中空成型機(jī)、金屬壓注機(jī)、聚氨脂塑料機(jī)、膠擠出成型機(jī)、橡膠機(jī)械液壓系統(tǒng)的分析液壓系統(tǒng)在實(shí)際中的應(yīng)用舉例比例技術(shù)戴漢科城大學(xué)壓機(jī)，折巧機(jī)、擠伍機(jī)、陶瓷壓機(jī)、深沖樂(lè)機(jī)、鍛壓機(jī)、高速?zèng)_床液壓系統(tǒng)的分析液壓系統(tǒng)在實(shí)際中的應(yīng)用舉例比例技術(shù)戴漢科城大學(xué)行山機(jī)慽：挖掘機(jī)、裝狨機(jī)、叉車、壓路機(jī)、路而機(jī)、浞凝土攪拌機(jī)、浞凝1:朵、起甫機(jī)、鉆機(jī)、閥帶裝載機(jī)、推土機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械，林收機(jī)械、收削機(jī)械、收別機(jī)、公務(wù)車、修路機(jī)液壓系統(tǒng)的分析液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念比例技術(shù)蒙漢科城大學(xué)1*用戶第一。2.技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、社會(huì)效益最優(yōu)化。3.產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化。4.可持續(xù)發(fā)展。液壓系統(tǒng)的分析液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟比例技術(shù)蒙漢科城大學(xué)1.明確產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程和工藝對(duì)液壓系統(tǒng)的要求。2.明確主機(jī)（設(shè)備）的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、布置方式、控制要求。3.確定液壓系統(tǒng)的工況及其特點(diǎn)。4.估算各執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。5.擬定系統(tǒng)方案，元件選型，繪制液壓系統(tǒng)原理圖,決定控制方案（開(kāi)環(huán)、閉環(huán)）。6.建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型（含靜態(tài)和動(dòng)態(tài)），計(jì)算系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型中的承要參數(shù)。7.系統(tǒng)靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能的校核。8.繪制系統(tǒng)裝配圖和非外購(gòu)件的零件圖。液壓系統(tǒng)的分析確定液壓系統(tǒng)的工況及其特點(diǎn)比例技術(shù)蒙漢科城大學(xué)液壓系統(tǒng)的工況：(1)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)量和型式(2)執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)的負(fù)載及其變化規(guī)律(3)多個(gè)執(zhí)行元件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系和每個(gè)執(zhí)行元件在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期中的動(dòng)作順序(4)每個(gè)執(zhí)行元件所要求的性能液壓系統(tǒng)的分析擬定系統(tǒng)方案比例技術(shù)敢漢科城大學(xué)1、確定液壓系統(tǒng)的控制方式（開(kāi)環(huán)、閉環(huán)J開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)不具備抗干擾能力，其控制精度取決于組成系統(tǒng)各元件或環(huán)節(jié)的精度，不存在穩(wěn)定性問(wèn)題。采用閉環(huán)控制主要考慮以下四個(gè)方面：控制參數(shù)（1）為了提高系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，保持設(shè)定值不受外部干擾的影響。（2）為了提高液壓的控制精度（3）為/提尚系統(tǒng)的動(dòng)志性能（快速響應(yīng)性）<4）提高阻尼，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性液壓系統(tǒng)的分析擬定系統(tǒng)方案比例技術(shù)蒙漢科城大學(xué)（1）為了提高系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，保持設(shè)定值不受外部干擾的影響。主要包括以下三種情形：1）在不同的負(fù)載壓力下，保持執(zhí)行元件速度的穩(wěn)定；2）在執(zhí)行元件輸出不同的力時(shí)，保持執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有確定的位置：3）在執(zhí)行元件承受偏載時(shí)（負(fù)載作用力的方向與執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方向不在一條直線上），保持兩個(gè)以上的液壓1作同步運(yùn)動(dòng)。液壓系統(tǒng)的分析比例技術(shù)擬定系統(tǒng)方案武漢科蠊大學(xué)（2）為了提高液壓的控制精度（3）為了提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能（快速響應(yīng)性）（4）提高阻尼，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性增加阻尼有以下兩個(gè)思路：1）耗能。①在執(zhí)行元件的進(jìn)油腔與回油腔之間加裝泄油通道②增加摩擦這種方法對(duì)增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性有一定效果（陷阱）2）采用負(fù)反饋增加系統(tǒng)阻尼液壓系統(tǒng)的分析繪制液壓系統(tǒng)原理圖比例技術(shù)蒙漢科城大學(xué)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)（綜合基本冋路）：調(diào)壓回路、調(diào)速回路、方向控制回路、順序回路、平衡回路、同步回路、保壓與卸荷回路。閉環(huán)系統(tǒng)：位置控制系統(tǒng)、速度控制系統(tǒng)、加速度控制系統(tǒng)、力（壓力）控制系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)的分析元件選型安裝方式壓力等級(jí)流量范圍信號(hào)類型比例技術(shù)戴漢科城大學(xué)液壓系統(tǒng)的分析確定系統(tǒng)的動(dòng)力源型式比例技術(shù)裁漢科城大學(xué)確定動(dòng)力源型式的原則：原則1:功率要滿足執(zhí)行元件最大功率要求，盡可能做到動(dòng)力源功率與執(zhí)行元件所需要的功率相適應(yīng)（節(jié)能）。1-動(dòng)力源的流曲線：2、3、4-執(zhí)行機(jī)構(gòu)換算成流俗力關(guān)系后的曲線液壓系統(tǒng)的分析確定系統(tǒng)的動(dòng)力源型式比例技術(shù)蒙漢科城大學(xué)原則2:動(dòng)力源輸出的參數(shù)要與控制元件的輸入?yún)?shù)相匹配：恒壓源的構(gòu)成方式:至系統(tǒng)液壓系統(tǒng)的分析確定系統(tǒng)的動(dòng)力源型式比例技術(shù)武漢科城大學(xué)記位泵+S能器+卸荷溢流閥液壓系統(tǒng)的分析確定系統(tǒng)的動(dòng)力源型式比例技術(shù)裁漢科城大學(xué)恒伍泵串聯(lián)減伍閥液壓系統(tǒng)的分析比例技術(shù)確定系統(tǒng)的動(dòng)力源型式武漢:科妓大學(xué)_3:液壓動(dòng)力源應(yīng)滿足控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性要求常見(jiàn)問(wèn)題和解決方案：1）

多缸系統(tǒng)中的各個(gè)執(zhí)行元件順序動(dòng)作，且對(duì)流量的：求差別很人。采用的辦法：①按耑耍最太流的執(zhí)行元件選擇液壓泵的流景。②采用單泵+蓄能器供油③采用將液壓泵分組的方案，將流fi相近的執(zhí)行元件分組，由相應(yīng)的液壓泵供汕。④采用比例流ft擰制泵供油，適應(yīng)執(zhí)行元件的不同流fi耑求，如注塑機(jī)液壓系統(tǒng)。2）多缸系統(tǒng)的執(zhí)行元件同時(shí)動(dòng)作和順序動(dòng)作相互組合，應(yīng)求出系統(tǒng)需嬰的最大流量，再依裾上述方法確定液壓泵的數(shù)蛩。3）多缸系統(tǒng)中，不同執(zhí)行元件的工作壓力相差大，其對(duì)的回路對(duì)液妖動(dòng)力源的壓力趙求差別也大。液壓系統(tǒng)的分析確定檢測(cè)元件及其所采用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式檢測(cè)環(huán)節(jié)包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳感器及其二次儀表比例技術(shù)裁漢科城大學(xué)定好系統(tǒng)方案，選好元件，可以繪制系統(tǒng)原理圖。通常情況下，系統(tǒng)原理圖不是一次完成的，還要結(jié)合系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算、系統(tǒng)性能校核、具體元件造型，甚至通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等多次反復(fù)，并在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成之后才能最終確定下來(lái)。液壓系統(tǒng)的分析閉環(huán)控制一閥控缸系統(tǒng)比例技術(shù)蒙漢科城大學(xué)JJ+不VT-HACDB玟7式抆制器?OjpK相關(guān)制動(dòng)而設(shè)計(jì)的軟付介面-液壓系統(tǒng)的分析估算執(zhí)行元件的參數(shù)比例技術(shù)蒙漢科城大學(xué)1、系統(tǒng)壓力的估算估算系統(tǒng)壓力的原則原則1系統(tǒng)壓力要滿足執(zhí)行元件克服最大負(fù)（含摩檫;和實(shí)現(xiàn)最大加速度的需要，即滿足系統(tǒng)拖動(dòng)的需要。原則2系統(tǒng)壓力等級(jí)在所打算選用液壓泵的額定壓力范圍內(nèi)。原則3系統(tǒng)壓力的大小有利于使系統(tǒng)采用的元件經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。原則4當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)有多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)又采用單泵集中供油時(shí)，系統(tǒng)壓力按要求最高壓力的執(zhí)行元件確定。max液壓系統(tǒng)的分析執(zhí)行元件主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的估算比例技術(shù)蒙漢科城大學(xué)1.液壓缸活塞面積的估算：方法1:根據(jù)執(zhí)行元件加、減速的需要計(jì)算活塞有效面積方法2:根據(jù)執(zhí)行元件恒速狀態(tài)下所要克服的最大穩(wěn)態(tài)負(fù)載計(jì)算活塞的面積m-P液壓系統(tǒng)的分析執(zhí)行元件主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的估算比例技術(shù)裁漢科城大學(xué)2.活塞桿徑的估算根椐液質(zhì)缸在一個(gè)工作循環(huán)過(guò)程屮，活塞桿的受力關(guān)系，按壓桿的穩(wěn)定性和推、拉桿的強(qiáng)度計(jì)算活塞桿直徑，參考標(biāo)準(zhǔn)系列取較大值即可。液壓系統(tǒng)的分析液壓缸一負(fù)載系統(tǒng)固有頻率的估算比例技術(shù)敢漢科城大學(xué)例8-1己知活塞直徑D=40mm,活塞桿直徑d=22mm?液壓缸行程L=50mm,負(fù)載質(zhì)量m=830kg。估算雙出桿液壓缸的固有頻率解：取液壓汕的弾性模量E=1.4X10°N/m2液壓缸的有效面積為4=^(D2

-J2)=-(402

-222)=8+76x10_4(m2)830x50x1CH4xL4x109

x8t76xIO"4=343,8(rad/s)fQ=cdq/2tt=343.3/2tt=54.75(Hz)液壓系統(tǒng)的分析液壓缸一負(fù)載系統(tǒng)固有頻率的估算比例技術(shù)裁漢科城大學(xué)例8-2仍采用例8-1參數(shù)，估算單出桿缸的固有頻率。解：無(wú)桿腔面積Ak=^d2

=jx402xlO6=1.256xIO-3(/n2)環(huán)形腔面積Ar=A=8.76x10^(m2)面積比a==876x10-AkL256x\0~3液壓系統(tǒng)的分析液壓缸一負(fù)載系統(tǒng)固有頻率的估算比例技術(shù)敢漢科城大學(xué)^18-2仍采用例8-1參數(shù)，估算單出桿缸的固有頻氣。_1j4EAK(

1+Va'4xL4x10^xL256x10-31+二602（Hz）830x5（）xIO-3丄2jt^Omin=2-^0min=2龍x60.2=378（mJ/^）發(fā)生時(shí)活塞所處的位置Lx

——().55x50—27.5(/z?/n)結(jié)論：在相同條件下，單出桿缸比雙出桿缸的最低固有頻率略高。液壓系統(tǒng)的分析液壓缸一負(fù)載系統(tǒng)固有頻率的估算比例技術(shù)武漢科城大學(xué)液壓馬達(dá)固有頻率的計(jì)算v0W]-液壓系統(tǒng)的分析比例技術(shù)固有頻率對(duì)執(zhí)行元件加（減〉速度過(guò)程的制約歃漢科妓大學(xué)例8-3液壓缸數(shù)據(jù)見(jiàn)例8-2,S液棖缸的速度變化景=，液壓缸的坡大允許:1:作壓力P=^Obar

，求域大的減加速度和烺小的制動(dòng)距離3mjn

o解：（1）先按岡右'頻求解Amin57；

=5x0.017=0.085(^)0.085對(duì)應(yīng)的最小制動(dòng)距離為液壓系統(tǒng)的分析比例技術(shù)固有頻率對(duì)執(zhí)行元件加(減)速度過(guò)程的制約歃漢科妓大學(xué)(2)冉按液AK缸的最大作用力求解tvrain83()0.52103

=5,5(w"n)2)=-x2x22.7=22.7(川/anm

=[fim人_150x105x1+256x10-3(M2v?—^min2amax液壓系統(tǒng)的分析擬定系統(tǒng)方案比例技術(shù)擬定系統(tǒng)方案就是決記系統(tǒng)屮的＜大問(wèn)題，K.主賢內(nèi)容包括確定電液比例控制系統(tǒng)的類切和控制方式（汗環(huán)或閉環(huán)）選擇控制元件、執(zhí)行元件、檢測(cè)元件的類型確定動(dòng)力源#式液壓系統(tǒng)的分析開(kāi)環(huán)比例控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型比例技術(shù)蒙漢科城大學(xué)1.根據(jù)所擬定的系統(tǒng)方案確定組成系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，如信號(hào)發(fā)生裝置、比例放大器、比例控制元件（閥和泵）、執(zhí)行元件（含負(fù)載）.2.按信號(hào)在系統(tǒng)中的流向?qū)⑸鲜龈鱾€(gè)環(huán)節(jié)依次聯(lián)接起來(lái)，構(gòu)成系統(tǒng)框圖。3.根據(jù)系統(tǒng)和選定元件的技術(shù)參數(shù)求出每個(gè)環(huán)節(jié)的增益，并填入對(duì)應(yīng)的框圖內(nèi)。液壓系統(tǒng)的分析開(kāi)環(huán)比例控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型比例技術(shù)蒙漢科城大學(xué)1、開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)回路增益的概念2、開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)回路增益的組成%開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的回路增益是組成系統(tǒng)的各個(gè)元件的增益之積。由上圖可得開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)回路增益為=Ka

xKv

xKh3、開(kāi)環(huán)掠制系統(tǒng)回路增益的分配液壓系統(tǒng)的分析閉環(huán)比例控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型比例技術(shù)裁漢科城大學(xué)2開(kāi)環(huán)增益的確定及對(duì)系統(tǒng)性能的影響2345-10-2020301050100200相位\j+90*flHz]-90?-1SO#-270*閉環(huán)控制系統(tǒng)的幵環(huán)波德圖液壓系統(tǒng)的分析開(kāi)環(huán)增益的確定比例技術(shù)武漢科城大學(xué)例心4:液JI(缸數(shù)據(jù)見(jiàn)例8-2,試報(bào)據(jù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求初步求解閉壞系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益的鉍大值K(

mu解：工程實(shí)踐中，0.05-0.2,本例取山式—2^^OminWj得:心觀=物論=2x0,1x378=75外-1)敲終位山調(diào)誠(chéng)結(jié)果確;匕液壓系統(tǒng)的分析閉環(huán)比例控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型比例技術(shù)裁漢科城大學(xué)3閉環(huán)控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益分配方法回路增益的分配可以遵循以下兩條技術(shù)路線:1).選用標(biāo)準(zhǔn)的拽制元件組成系統(tǒng)(1)

首先確定(2)選擇比例控制元件(3)確定(4)確定(5)設(shè)計(jì)PID調(diào)節(jié)裝置屮的比例環(huán)節(jié)2).為控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)特定環(huán)節(jié)的增益液壓系統(tǒng)的分析典型例題舉例比例技術(shù)敢漢科城大學(xué)rfii枳比么=丄ara(8—1)由活塞運(yùn)動(dòng)速度相等的關(guān)系得(8—2)g巾qPA-通過(guò)油口P、A的流蛩;咖-通過(guò)油nB、T的流采用對(duì)稱閥n時(shí)，根據(jù)qv二K何的關(guān)系和式（8—2）得邸PA

=爐2x

^PBT^Pbt~Pb~^pa/^2式中——油門(mén)p、A問(wèn)的壓差：LIB.T間的壓若.液壓系統(tǒng)的分析典型例題舉例比例技術(shù)蒙漢科城大學(xué)(8-4)式（8—3）代入式（8—4）得幣理上式得(8-5)所以,誠(chéng)大的進(jìn)汕流M:(8-6)式（9-25）代入式（9-26>得(8-7)液壓缸伸出的敁火速度（發(fā)生在空載條件K）為(8-8)=

^VN空載時(shí)，由活龍的受力T■衡方稈得PA

=PbI<P^PA

二Pp/O+】識(shí);)^PPA(p^伸nwxn

-知狄Pa--(p5^pa

=Pp

一Pa

=Pp^7/Mimx一VPA1Pp(r)l+]^PVNfl<PJPAmIX一~液壓系統(tǒng)的分析典型例題舉例比例技術(shù)蒙漢科城大學(xué)空載時(shí)^8二<PPa(8-10)式（8—9）代入式（8-10）得整理式（8-11）得進(jìn)汕閥口壓降(8-12)進(jìn)油的最大流量(8-13)液壓.缸縮進(jìn)時(shí)的