液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)資料PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)資料液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)資料 2 本章主要介紹液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的本章主要介紹液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的 主要內(nèi)容、步驟和方法。本章是本課程主要內(nèi)容、步驟和方法。本章是本課程 液壓傳動(dòng)部分的綜合章節(jié)。液壓傳動(dòng)部分的綜合章節(jié)。 重點(diǎn)：重點(diǎn)： 擬定液壓系統(tǒng)原理圖，選用液壓元件。擬定液壓系統(tǒng)原理圖，選用液壓元件。 難點(diǎn)：難點(diǎn)： 液壓系統(tǒng)選用限壓式變量泵和節(jié)流閥的液壓系統(tǒng)選用限壓式變量泵和節(jié)流閥的 容積節(jié)流調(diào)容積節(jié)流調(diào) 速回路的功率計(jì)算。速回路的功率計(jì)算。 計(jì)劃學(xué)時(shí)：計(jì)劃學(xué)時(shí)：2 2學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 第1頁(yè)/共55頁(yè) 3 第2頁(yè)/共55頁(yè) 4 第3頁(yè)/共55頁(yè) 5 第4頁(yè)/共55頁(yè) 6

2、 明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 分析系統(tǒng)工況 確定主要參數(shù) 擬訂液壓系統(tǒng)草圖 選擇液壓元件 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能 繪制工作圖，編制技術(shù)文件 是否符合 要求 否否 是是 第5頁(yè)/共55頁(yè) 7 第6頁(yè)/共55頁(yè) 8 第7頁(yè)/共55頁(yè) 9 對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行工況分析，就是 要查明它的每個(gè)執(zhí)行元件在各自工作 過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)速度和負(fù)載的變化規(guī)律 。這是滿足主機(jī)規(guī)定的動(dòng)作要求和承 載能力所必需具備的。 分析系統(tǒng)工況的重要性分析系統(tǒng)工況的重要性 第8頁(yè)/共55頁(yè) 10 把它們繪成圖形。把它們繪成圖形。 第9頁(yè)/共55頁(yè) 11 工 進(jìn) 快 進(jìn) 原 位 快 進(jìn) 圖圖9 92 2 工作循環(huán)圖工作循環(huán)圖 反向啟動(dòng) 減速 制動(dòng) 快退 啟動(dòng)

3、 快進(jìn) 制動(dòng) 工進(jìn) 圖圖9 93 3 速度循環(huán)圖速度循環(huán)圖 運(yùn)動(dòng)分析就是分析主機(jī)按其工藝要求，以何種運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)分析就是分析主機(jī)按其工藝要求，以何種運(yùn)動(dòng) 規(guī)律完成一個(gè)工作循環(huán)。要求畫(huà)出速度循環(huán)圖。圖規(guī)律完成一個(gè)工作循環(huán)。要求畫(huà)出速度循環(huán)圖。圖 9 92 2、9 93 3分別為一組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)的工作循環(huán)分別為一組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)的工作循環(huán) 圖和速度循環(huán)圖。圖和速度循環(huán)圖。 ( (一一) )運(yùn)動(dòng)分析運(yùn)動(dòng)分析 第10頁(yè)/共55頁(yè) 12 第11頁(yè)/共55頁(yè) 13 圖圖9 94 4 導(dǎo)軌的受力分析導(dǎo)軌的受力分析 (b) (b)對(duì)稱(chēng)對(duì)稱(chēng)V V形導(dǎo)軌形導(dǎo)軌(a)(a)平導(dǎo)軌平導(dǎo)軌 F重 F重 F切 切 F 第1

4、2頁(yè)/共55頁(yè) 14 其摩擦阻力計(jì)算公式為：其摩擦阻力計(jì)算公式為： 對(duì)平導(dǎo)軌：對(duì)平導(dǎo)軌： 對(duì)對(duì)V V形導(dǎo)軌：形導(dǎo)軌： 式中：式中： F FG G運(yùn)動(dòng)部件的總重運(yùn)動(dòng)部件的總重(N)(N)； 對(duì)平導(dǎo)軌為垂直于導(dǎo)軌方向上的切對(duì)平導(dǎo)軌為垂直于導(dǎo)軌方向上的切 削分力；對(duì)削分力；對(duì)V V型導(dǎo)軌為沿型導(dǎo)軌為沿V V形導(dǎo)軌橫剖面中心線方向作形導(dǎo)軌橫剖面中心線方向作 用于導(dǎo)軌上的切削分力用于導(dǎo)軌上的切削分力 V V型導(dǎo)軌的夾角，一般為型導(dǎo)軌的夾角，一般為9090； f f摩擦系數(shù)，它有靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系摩擦系數(shù)，它有靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系 數(shù)之分，在機(jī)床滑動(dòng)導(dǎo)軌上，一般數(shù)之分，在機(jī)床滑動(dòng)導(dǎo)軌上，一般f fj j

5、0.20.20.30.3， f fd d0.050.050.10.1。啟動(dòng)時(shí)按靜摩擦系數(shù)計(jì)算，運(yùn)動(dòng)時(shí)按。啟動(dòng)時(shí)按靜摩擦系數(shù)計(jì)算，運(yùn)動(dòng)時(shí)按 動(dòng)摩擦系數(shù)計(jì)算動(dòng)摩擦系數(shù)計(jì)算。 )( GGm FFfF 2 sin )( a FFf F GG m G F 第13頁(yè)/共55頁(yè) 15 tg vF maF G g 式中：式中：a a工作部件的加速度；工作部件的加速度； tt啟動(dòng)加速或減速制動(dòng)的時(shí)間，啟動(dòng)加速或減速制動(dòng)的時(shí)間， 對(duì)一般機(jī)床主運(yùn)動(dòng)對(duì)一般機(jī)床主運(yùn)動(dòng)t =0.25t =0.250.5s,0.5s, 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)tt0.10.10.5s0.5s， 磨床磨床tt0.010.010.05s0.05s，低

6、速輕載運(yùn)動(dòng)部件取較小值，反，低速輕載運(yùn)動(dòng)部件取較小值，反 之取較大值。之取較大值。 v v 在在tt時(shí)間內(nèi)的速度變化量。時(shí)間內(nèi)的速度變化量。 慣性阻力有正有負(fù)，啟動(dòng)時(shí)為正，制動(dòng)時(shí)為負(fù)。慣性阻力有正有負(fù)，啟動(dòng)時(shí)為正，制動(dòng)時(shí)為負(fù)。 第14頁(yè)/共55頁(yè) 16 第15頁(yè)/共55頁(yè) 17 (1) (1) 啟動(dòng)階段啟動(dòng)階段 (2) (2) 加速階段加速階段 (3) (3) 快進(jìn)階段快進(jìn)階段 (4) (4) 工進(jìn)階段工進(jìn)階段 (5) (5) 制動(dòng)階段制動(dòng)階段 Gmjf FFF Ggmdf FFFF Gmdf FFF Gmdtf FFFF Ggmdf FFFFF t 2.2.機(jī)床液壓缸在各工作階段總機(jī)床液壓缸

7、在各工作階段總 外負(fù)載外負(fù)載FfFf的計(jì)算的計(jì)算 式中：式中：F Fmj mj靜摩擦阻力 靜摩擦阻力 F Fmd md動(dòng)摩擦阻力 動(dòng)摩擦阻力 第16頁(yè)/共55頁(yè) 18 當(dāng)液壓當(dāng)液壓 執(zhí)行元件為執(zhí)行元件為 液壓馬達(dá)時(shí)液壓馬達(dá)時(shí) ，對(duì)其負(fù)載，對(duì)其負(fù)載 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩M M的分析的分析 和計(jì)算，思和計(jì)算，思 考方法與液考方法與液 壓缸相同。壓缸相同。 圖圖 9 95 5 液壓缸負(fù)載圖液壓缸負(fù)載圖 FG t,s F 制 動(dòng) 工 進(jìn)快 進(jìn) 啟 動(dòng) 加 速 Fm+FGFmd+FG Fg 3.3.繪液壓缸負(fù)載圖繪液壓缸負(fù)載圖 第17頁(yè)/共55頁(yè) 19 第18頁(yè)/共55頁(yè) 20 執(zhí)行元件適用工作狀況應(yīng)用實(shí)例 液 壓

8、 缸 單活塞桿缸雙向工作、往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度不同、 承受負(fù)載范圍大 組合機(jī)床、拉床、農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程 機(jī)械、建筑機(jī)械、液壓機(jī)等 雙活塞桿缸雙向工作、往復(fù)運(yùn)動(dòng)相等、承受 負(fù)載較小 磨床工作臺(tái) 柱塞缸 行程較長(zhǎng)時(shí)，成對(duì)使用或單向回 程靠外力、負(fù)載大 龍門(mén)刨床、工程機(jī)械升降機(jī)、自卸 汽車(chē)等 齒條活塞缸負(fù)載不大的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng) 機(jī)械手、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、轉(zhuǎn)位夾具等 液 壓 馬 達(dá) 齒輪式馬達(dá)速度平穩(wěn)性要求較低、工作環(huán)境 差、負(fù)載力矩不大 攻絲、鉆床、風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)。對(duì)體積受 限制時(shí)選擺線齒輪式 葉片式馬達(dá)噪聲要求較小的場(chǎng)合、負(fù)載力矩 較低 磨床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、機(jī)床操縱機(jī)構(gòu) 柱塞式馬達(dá)有變速和邊力矩要求、低速平穩(wěn) 性要求高、負(fù)載力矩

9、較大的場(chǎng)合 數(shù)控機(jī)床、鉸車(chē)、鏟車(chē)、內(nèi)燃機(jī)、 起重機(jī)等 低速大扭矩馬達(dá)轉(zhuǎn)速底、平穩(wěn)性高、負(fù)載力矩大 的場(chǎng)合 農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械等 擺動(dòng)型馬達(dá) 往復(fù)擺動(dòng)角的運(yùn)動(dòng)。比齒條活 塞缸的體積要小 石油機(jī)械、機(jī)械手、料斗等 表表9 91 1 常用執(zhí)行元件的應(yīng)用常用執(zhí)行元件的應(yīng)用 第19頁(yè)/共55頁(yè) 21 第20頁(yè)/共55頁(yè) 22 表表9 92 2 按負(fù)載大小選擇液壓缸工作壓力按負(fù)載大小選擇液壓缸工作壓力 負(fù)載F （ KN） 5510 1020 2030304050 液 壓 缸 工 作 壓 力 （ MPa） 0.81. 0 1.52. 0 2.53. 0 3.04.0 4.05. 0 5.07.0 表表9 9

10、3 3 設(shè)備常用的工作壓力設(shè)備常用的工作壓力 設(shè)備 類(lèi)型 磨 床 組合 機(jī)床 車(chē)床 銑床 鏜床 衍磨機(jī)床 龍門(mén) 刨床 拉床農(nóng)業(yè)機(jī)械、小型工程機(jī)械輔助機(jī)構(gòu) 液壓機(jī)、 重型機(jī)械 、起重運(yùn) 輸機(jī)械 系統(tǒng)工作壓力(MPa)0.82.0 3.0 5.0 2.0 4.0 2.0 5.0 2.0 8.0 8.01 0.0 10.016. 0 16.032. 0 第21頁(yè)/共55頁(yè) 23 min min v Q A 第22頁(yè)/共55頁(yè) 24 式中式中 A AjG jG 液壓缸進(jìn)油腔的有效工作面積液壓缸進(jìn)油腔的有效工作面積 V V max max液壓缸的最大運(yùn)動(dòng)速度 液壓缸的最大運(yùn)動(dòng)速度 maxmax vAq

11、jG 液壓缸所需的最大流量液壓缸所需的最大流量 第23頁(yè)/共55頁(yè) 25 第24頁(yè)/共55頁(yè) 26 o t1 t2t3 o t1 t2t3 t t o t1t2t3 t a ) b ) c ) p q P 圖圖9 96 6 執(zhí)行元件工況圖執(zhí)行元件工況圖 a a）壓力圖）壓力圖 b b）流量圖）流量圖 c c）功率圖）功率圖 t t1 1快進(jìn)時(shí)間快進(jìn)時(shí)間 t t2 2共進(jìn)時(shí)間共進(jìn)時(shí)間 t t3 3快退時(shí)間快退時(shí)間 第25頁(yè)/共55頁(yè) 27 第26頁(yè)/共55頁(yè) 28 第27頁(yè)/共55頁(yè) 29 第28頁(yè)/共55頁(yè) 30 第29頁(yè)/共55頁(yè) 31 在擬定液壓系統(tǒng)原理圖時(shí)，應(yīng)盡量避免回路之在擬定液壓系統(tǒng)

12、原理圖時(shí)，應(yīng)盡量避免回路之 間互相干擾或采用防干擾回路；在液壓基本回路間互相干擾或采用防干擾回路；在液壓基本回路 中，盡可能去掉相同作用的元件，力求系統(tǒng)簡(jiǎn)單中，盡可能去掉相同作用的元件，力求系統(tǒng)簡(jiǎn)單 、工作可靠，元件品種規(guī)格要少，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)、工作可靠，元件品種規(guī)格要少，盡量選用標(biāo)準(zhǔn) 件；力求提高液壓系統(tǒng)的工作效率，防止系統(tǒng)過(guò)件；力求提高液壓系統(tǒng)的工作效率，防止系統(tǒng)過(guò) 熱；防止液壓沖擊，采用蓄能器消除液壓沖擊，熱；防止液壓沖擊，采用蓄能器消除液壓沖擊， 或在油缸進(jìn)口處安裝過(guò)載溢流閥及設(shè)計(jì)緩沖裝置或在油缸進(jìn)口處安裝過(guò)載溢流閥及設(shè)計(jì)緩沖裝置 ，還可以增設(shè)緩沖回路等。為了調(diào)整和檢修上的，還可以增設(shè)緩

13、沖回路等。為了調(diào)整和檢修上的 方便，擬定液壓系統(tǒng)原理圖時(shí)，應(yīng)在泵源出口、方便，擬定液壓系統(tǒng)原理圖時(shí)，應(yīng)在泵源出口、 系統(tǒng)中壓力閥等處設(shè)置必要的測(cè)壓點(diǎn)，可由測(cè)壓系統(tǒng)中壓力閥等處設(shè)置必要的測(cè)壓點(diǎn)，可由測(cè)壓 點(diǎn)處壓力表觀察系統(tǒng)是否正常工作。點(diǎn)處壓力表觀察系統(tǒng)是否正常工作。 五、液壓系統(tǒng)的組合五、液壓系統(tǒng)的組合 第30頁(yè)/共55頁(yè) 32 第31頁(yè)/共55頁(yè) 33 第32頁(yè)/共55頁(yè) 34 第33頁(yè)/共55頁(yè) 35 （四）確定液壓泵電動(dòng)機(jī)功率（四）確定液壓泵電動(dòng)機(jī)功率 p p i q P p p 第34頁(yè)/共55頁(yè) 36 第35頁(yè)/共55頁(yè) 37 第36頁(yè)/共55頁(yè) 38 . .板式配置板式配置 四四

14、、液壓裝置結(jié)構(gòu)形式的選擇、液壓裝置結(jié)構(gòu)形式的選擇 第37頁(yè)/共55頁(yè) 39 第38頁(yè)/共55頁(yè) 40 第39頁(yè)/共55頁(yè) 41 第40頁(yè)/共55頁(yè) 42 沿程壓力損失除可按液壓流體力學(xué)中的公式計(jì)沿程壓力損失除可按液壓流體力學(xué)中的公式計(jì) 算外，還可在管流為層流時(shí)，用下式估算：算外，還可在管流為層流時(shí)，用下式估算： ppL L = = 105 105 （MPaMPa） 式中：式中：油的運(yùn)動(dòng)粘度油的運(yùn)動(dòng)粘度(cst)(cst) q q通過(guò)管道的流量通過(guò)管道的流量(1(1min)min) 1 1管道長(zhǎng)度管道長(zhǎng)度(m) (m) d d管道內(nèi)徑管道內(nèi)徑(mm)(mm) 4 18 d vq 第41頁(yè)/共55

15、頁(yè) 43 2 n q q 第42頁(yè)/共55頁(yè) 44 第43頁(yè)/共55頁(yè) 45 ( (二二) )系統(tǒng)發(fā)熱量的估算系統(tǒng)發(fā)熱量的估算 各種液壓機(jī)械油溫升高的溫度在允許值各種液壓機(jī)械油溫升高的溫度在允許值 應(yīng)在應(yīng)在( (表表9 95)5)中的范圍內(nèi)，才能保證系統(tǒng)正中的范圍內(nèi)，才能保證系統(tǒng)正 常工作。常工作。 液壓設(shè)備名稱(chēng)正常工作溫度最高允許溫度油及油箱的溫升 機(jī) 床 工程機(jī)械、礦山機(jī)械 數(shù) 控 機(jī) 床 金屬粗加工機(jī)械、無(wú) 屑加工機(jī)械 機(jī) 車(chē) 車(chē) 輛 船 舶 3055 5080 3050 4070 4060 3060 5570 7090 5570 6090 7080 8090 3050 3540 25

16、表表9 95 5 各種機(jī)械允許油溫各種機(jī)械允許油溫 （） 第44頁(yè)/共55頁(yè) 46 第45頁(yè)/共55頁(yè) 47 n i iii tN T H 1 1 1 860 第46頁(yè)/共55頁(yè) 48 溢流閥溢流損失所轉(zhuǎn)換的熱量溢流閥溢流損失所轉(zhuǎn)換的熱量H H2 2為為 （kcal / hkcal / h） 式中：式中： 1 kcal = 4271 kcal = 42710N10Nm m p py y溢流閥的調(diào)整壓力；溢流閥的調(diào)整壓力； q qy y溢流閥的溢流流量。溢流閥的溢流流量。 yy yy qp qp H41. 1 427 6010 2 第47頁(yè)/共55頁(yè) 49 qp qp H 41. 1 427 6

17、010 3 321 HHHH 第48頁(yè)/共55頁(yè) 50 （kcal / hkcal / h） 式中：式中：K K油液的散熱系數(shù)（油液的散熱系數(shù)（kcal / mkcal / m2 2h h） 見(jiàn)表見(jiàn)表11116 6； A A油箱散熱面積油箱散熱面積 （m m2 2）；）； T T1 1允許的最高油溫允許的最高油溫 （） T T2 2環(huán)境溫度（環(huán)境溫度（）；）； TT油溫與環(huán)境溫度之差油溫與環(huán)境溫度之差 （）。）。 TAKTTKAH 21 2 2系統(tǒng)散熱量的計(jì)算系統(tǒng)散熱量的計(jì)算 （油液散熱量（油液散熱量H H的近似計(jì)算）的近似計(jì)算） 第49頁(yè)/共55頁(yè) 51 表表11116 6 油油 箱箱 的的 散散 熱熱 系系 數(shù)數(shù) K K 冷卻條件K 通風(fēng)很差78 通風(fēng)良好13 用風(fēng)扇冷卻20 用循環(huán)水強(qiáng)制冷卻95150 第50頁(yè)/共55頁(yè) 52 當(dāng)油箱長(zhǎng)、寬、高的比例為當(dāng)油箱長(zhǎng)、寬、高的比例為1 11 11 11 12 23 3 ， 而油面高度為油箱高度的而油面高度為油箱高度的8080，油箱散熱面積，油箱散熱面積A A近近 似為：似為： （m m2 2） 若若K = 15K = 15，將式（，將式（11112828）代入式（）代入式（11112727），）， 則得油箱的總?cè)莘e則得油箱的總?cè)莘eV V近似為近似為 ： （m m3 3） 式中：式中： H H系統(tǒng)的總功率發(fā)熱量（系統(tǒng)的總功率發(fā)熱量（