液壓傳動系統(tǒng)的設計與計算
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- 液壓傳動系統(tǒng)的設計與計算液壓傳動系統(tǒng)設計與計算
液壓系統(tǒng)設計的步驟大致如下：
1.明確設計要求，進行工況分析。
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，上述設計步驟可能會有所不同，下面對各步驟的具體內(nèi)容進行介紹。
第一節(jié) 明確設計要求進行工況分析
在設計液壓系統(tǒng)時，首先應明確以下問題，并將其作為設計依據(jù)。
1.主機的用途、工藝過程、總體布局以及對液壓傳動裝置的位置和空間尺寸的要求。
2.主機對液壓系統(tǒng)的性能要求，如自動化程度、調(diào)速范圍、運動平穩(wěn)性、換向定位精度以及對系統(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
在上述工作的基礎上，應對主機進行工況分析，工況分析包括運動分析和動力分析，對復雜的系統(tǒng)還需編制負載和動作循環(huán)圖，由此了解液壓缸或液壓馬達的負載和速度隨時間變化的規(guī)律，以下對工況分析的內(nèi)容作具體介紹。
一、運動分析
主機的執(zhí)行元件按工藝要求的運動情況，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，由此對運動規(guī)律進行分析。
1.位移循環(huán)圖L—t
圖9-1為液壓機的液壓缸位移循環(huán)圖，縱坐標L表示活塞位移，橫坐標t表示從活塞啟動到返回原位的時間，曲線斜率表示活塞移動速度。該圖清楚地表明液壓機的工作循環(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階段組成。
2.速度循環(huán)圖v—t(或v—L)
工程中液壓缸的運動特點可歸納為三種類型。圖9-2為三種類型液壓缸的v—t圖，第一種如圖9-2中實線所示，液壓缸開始作勻加速運動，然后勻速運動，
圖9-2 速度循環(huán)圖
最后勻減速運動到終點；第二種，液壓缸在總行程的前一半作勻加速運動，在另一半作勻減速運動，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動，然后勻減速至行程終點。v—t圖的三條速度曲線，不僅清楚地表明了三種類型液壓缸的運動規(guī)律，也間接地表明了三種工況的動力特性。
二、動力分析
動力分析，是研究機器在工作過程中，其執(zhí)行機構(gòu)的受力情況，對液壓系統(tǒng)而言，就是研究液壓缸或液壓馬達的負載情況。
1.液壓缸的負載及負載循環(huán)圖
(1)液壓缸的負載力計算。工作機構(gòu)作直線往復運動時，液壓缸必須克服的負載由六部分組成：
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導軌形式
①切削阻力Fc：為液壓缸運動方向的工作阻力，對于機床來說就是沿工作部件運動方向的切削力，此作用力的方向如果與執(zhí)行元件運動方向相反為正值，兩者同向為負值。該作用力可能是恒定的，也可能是變化的，其值要根據(jù)具體情況計算或由實驗測定。
②摩擦阻力Ff：
為液壓缸帶動的運動部件所受的摩擦阻力，它與導軌的形狀、放置情況和運動狀態(tài)有關(guān)，其
計算方法可查有關(guān)的設計手冊。圖9-3為最常見的兩種導軌形式，其摩擦阻力的值為：
平導軌： Ff=f∑Fn (9-2)
V形導軌： Ff=f∑Fn/[sin(α/2)] (9-3)
式中：f為摩擦因數(shù)，參閱表9-1選取；∑Fn為作用在導軌上總的正壓力或沿V形導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為運動部件在啟動和制動過程中的慣性力，可按下式計算： ...
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