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1、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算[原創(chuàng)2006-04-0912:49:44]發(fā)表者:yzc741229???液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟大致如下:1.明確設(shè)計(jì)要求,進(jìn)行工況分析。2.初定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)。3.擬定液壓系統(tǒng)原理圖。4.計(jì)算和選擇液壓元件。5.估算液壓系統(tǒng)性能。6.繪制工作圖和編寫技術(shù)文件。根據(jù)液壓系統(tǒng)的具體內(nèi)容,上述設(shè)計(jì)步驟可能會(huì)有所不同,下面對(duì)各步驟的具體內(nèi)容進(jìn)行介紹。第一節(jié)?明確設(shè)計(jì)要求進(jìn)行工況分析在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí),首先應(yīng)明確以下問題,并將其作為設(shè)計(jì)依據(jù)。1.主機(jī)的用途、工藝過程、總體布局以及對(duì)液壓傳動(dòng)裝置的位置和空間尺寸的要求。2.主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的性能要求,如自動(dòng)
2、化程度、調(diào)速范圍、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、換向定位精度以及對(duì)系統(tǒng)的效率、溫升等的要求。3.液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境,如溫度、濕度、振動(dòng)沖擊以及是否有腐蝕性和易燃物質(zhì)存在等情況。圖9-1位移循環(huán)圖?在上述工作的基礎(chǔ)上,應(yīng)對(duì)主機(jī)進(jìn)行工況分析,工況分析包括運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析,對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)還需編制負(fù)載和動(dòng)作循環(huán)圖,由此了解液壓缸或液壓馬達(dá)的負(fù)載和速度隨時(shí)間變化的規(guī)律,以下對(duì)工況分析的內(nèi)容作具體介紹。一、運(yùn)動(dòng)分析主機(jī)的執(zhí)行元件按工藝要求的運(yùn)動(dòng)情況,可以用位移循環(huán)圖(L—t),速度循環(huán)圖(v—t),或速度與位移循環(huán)圖表示,由此對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行分析。1.位移循環(huán)圖L—t圖9-1為液壓機(jī)的液壓缸位移循環(huán)圖,縱坐標(biāo)L表示活塞位
3、移,橫坐標(biāo)t表示從活塞啟動(dòng)到返回原位的時(shí)間,曲線斜率表示活塞移動(dòng)速度。該圖清楚地表明液壓機(jī)的工作循環(huán)分別由快速下行、減速下行、壓制、保壓、泄壓慢回和快速回程六個(gè)階段組成。2.速度循環(huán)圖v—t(或v—L)?工程中液壓缸的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)可歸納為三種類型。圖9-2為三種類型液壓缸的v—t圖,第一種如圖9-2中實(shí)線所示,液壓缸開始作勻加速運(yùn)動(dòng),然后勻速運(yùn)動(dòng),圖9-2速度循環(huán)圖?最后勻減速運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn);第二種,液壓缸在總行程的前一半作勻加速運(yùn)動(dòng),在另一半作勻減速運(yùn)動(dòng),且加速度的數(shù)值相等;第三種,液壓缸在總行程的一大半以上以較小的加速度作勻加速運(yùn)動(dòng),然后勻減速至行程終點(diǎn)。v—t圖的三條速度曲線,不僅清楚地表明
4、了三種類型液壓缸的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,也間接地表明了三種工況的動(dòng)力特性。二、動(dòng)力分析動(dòng)力分析,是研究機(jī)器在工作過程中,其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的受力情況,對(duì)液壓系統(tǒng)而言,就是研究液壓缸或液壓馬達(dá)的負(fù)載情況。1.液壓缸的負(fù)載及負(fù)載循環(huán)圖(1)液壓缸的負(fù)載力計(jì)算。工作機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),液壓缸必須克服的負(fù)載由六部分組成:F=Fc+Ff+Fi+FG+Fm+Fb??????????????????????????(9-1)式中:Fc為切削阻力;Ff為摩擦阻力;Fi為慣性阻力;FG為重力;Fm為密封阻力;Fb為排油阻力。?圖9-3導(dǎo)軌形式?①切削阻力Fc:為液壓缸運(yùn)動(dòng)方向的工作阻力,對(duì)于機(jī)床來說就是沿工作部件運(yùn)動(dòng)方向的切
5、削力,此作用力的方向如果與執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)方向相反為正值,兩者同向?yàn)樨?fù)值。該作用力可能是恒定的,也可能是變化的,其值要根據(jù)具體情況計(jì)算或由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。???????????????????????????????????????????????②摩擦阻力Ff:為液壓缸帶動(dòng)的運(yùn)動(dòng)部件所受的摩擦阻力,它與導(dǎo)軌的形狀、放置情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān),其計(jì)算方法可查有關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)。圖9-3為最常見的兩種導(dǎo)軌形式,其摩擦阻力的值為:平導(dǎo)軌:????????Ff=f∑Fn???????????????????????(9-2)V形導(dǎo)軌:??????Ff=f∑Fn/[sin(α/2)]???????????(9-3)
6、式中:f為摩擦因數(shù),參閱表9-1選取;∑Fn為作用在導(dǎo)軌上總的正壓力或沿V形導(dǎo)軌橫截面中心線方向的總作用力;α為V形角,一般為90°。?????????????③慣性阻力Fi。慣性阻力Fi為運(yùn)動(dòng)部件在啟動(dòng)和制動(dòng)過程中的慣性力,可按下式計(jì)算:???????????????????????????????????????????(9-4)?表9-1?????????摩擦因數(shù)f導(dǎo)軌類型導(dǎo)軌材料運(yùn)動(dòng)狀態(tài)摩擦因數(shù)(f)滑動(dòng)導(dǎo)軌鑄鐵對(duì)鑄鐵啟動(dòng)時(shí)低速(v<0.16m/s)高速(v>0.16m/s)0.15~0.200.1~0.120.05~0.08滾動(dòng)導(dǎo)軌鑄鐵對(duì)滾柱(珠)??淬火鋼導(dǎo)軌對(duì)滾柱(珠)?
7、0.005~0.020.003~0.006?靜壓導(dǎo)軌鑄鐵?0.005式中:m為運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量(kg);a為運(yùn)動(dòng)部件的加速度(m/s2);G為運(yùn)動(dòng)部件的重量(N);g為重力加速度,g=9.81(m/s2);Δv為速度變化值(m/s);Δt為啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間(s),一般機(jī)床Δt=0.1~0.5s,運(yùn)動(dòng)部件重量大的取大值。④重力FG:垂直放置和傾斜放置的移動(dòng)部件,其本身的重量也成為一種負(fù)載,當(dāng)上移時(shí),負(fù)載為正值,下移時(shí)為負(fù)值。