液压系统设计步骤.doc

本课题目的在于根据压装机整机要求，设计出与整机相匹配的液压系统。本课题将以压装机为研究对象，以液压传动系统设计为手段，设计出符合压装机整机性能要求的液压系统。
液压系统设计的步骤大致如下：
，进行工况分析。
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在设计液压系统时，首先应明确以下问题：
、工艺过程、总体布局以及对液压传动装置的位置和空间尺寸的要求。
，如自动化程度、调速范围、运动平稳性、换向定位精度以及对系统的效率、温升等的要求。
，如温度、湿度、振动冲击以及是否有腐蚀性和易燃物质存在等情况。
位移循环图
在上述工作的基础上，应对主机进行工况分析，工况分析包括运动分析和动力分析，对复杂的系统还需编制负载和动作循环图，由此了解液压缸或液压马达的负载和速度随时间变化的规律，以下对工况分析的内容作具体介绍。
一、运动分析 主机的执行元件按工艺要求的运动情况，可以用位移循环图(L—t)、速度循环图（v—t）表示，由此对运动规律进行分析。
—t
上图为液压机的液压缸位移循环图，纵坐标L表示滚动轴承位移，横坐标t表示从启动到返回原位的时间，曲线斜率表示移动速度。该图清楚地表明液压机的工作循环分别由快速下行、减速下行、压制、保压、泄压慢回和快速回程六个阶段组成。
—t(或v—L)
工程中液压缸的运动特点可归纳为三种类型。下图为三种类型液压缸的v—t图，第一种如图中实线所示，液压缸开始作匀加速运动，然后匀速运动，
速度循环图
最后匀减速运动到终点；第二种，液压缸在总行程的前一半作匀加速运动，在另一半作匀减速运动，且加速度的数值相等；第三种，液压缸在总行程的一大半以上以较小的加速度作匀加速运动，然后匀减速至行程终点。v—t图的三条速度曲线，不仅清楚地表明了三种类型液压缸的运动规律，也间接地表明了三种工况的动力特性。
二 动力分析，是研究机器在工作过程中，其执行机构的受力情况，对液压系统而言，就是研究液压缸或液压马达的负载情况。

(1)液压缸的负载力计算。工作机构作直线往复运动时，液压缸所受负载F包括三种类型，即F=Fw+Ff+Fa
式中 Fw为工作负载，即为沿活塞运动方向的切削力。
Fa表示运动部件速度变化时的惯性负载。
Ff为导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力，启动后为动摩擦阻力。
Ff=f（G+Frn）。
G为运动部件重力。
Frn为垂直于导轨的工作负载
f为导轨摩擦系数。
(2)液压缸的负载循环图。
对较为复杂的液压系统，为了更清楚的了解该系统内各液压缸(或液压马达)的速度和负载的
 
变化规律，应根据各阶段的总负载力和它所经历的工作时间t或位移L按相同的坐标绘制液压缸的负载时间(F—t)或负载位移(F—L)图，然后将各液压缸在同一时间t(或位移)的负载力叠加。
负载循环图
 
上图为一部机器的F—t图，其中：0～t1为启动过程；t1～t2为加速过程；t2～t3为恒速过程； t3～t4为制动过程。它清楚地表明了液压缸在动作循环内负载的规律。图中最大负载是初选液压缸工作压力和确定液压缸结构尺寸的依据。

工作机构作旋转运动时，液压马达必须克服的外负载为：M=Me+Mf+Mi (9-9)
(1)工作负载力矩Me。工作负载力矩可能是定值，也可能随时间变化，应根据机器工作条件进行具体分析。
(2)摩擦力矩Mf。为旋转部件轴颈处的摩擦力矩，其计算公式为：
Mf=GfR(N·m) (9-10)
式中：G为旋转部件的重量(N)；f为摩擦因数，启动时为静摩擦因数，启动后为动摩擦因数；R为轴颈半径(m)。
(3)惯性力矩Mi。为旋转部件加速或减速时产生的惯性力矩，其计算公式为：
Mi=Jε=J(N·m) (9-11)
式中：ε为角加速度(r/s2)；Δω为角速度的变化(r/s)；Δt为加速或减速时间(s)；J为旋转部件的转动惯量(kg·m2)，J=1GD2/4g。
式中：GD2为回转部件的飞轮效应(Nm2)。
各种回转体的GD2可查《机械设计手册》。
根据式(9-9)，分别算出液压马达在一个工作循环内各阶段的负载大小，便可绘制液压马达的负载循环图。