《液压系统设计步骤》由会员分享，可在线阅读，更多相关《液压系统设计步骤（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、液压系统设计的步骤大致如下：1.明确设计要求，进行工况分析。2.初定液压系统的主要参数。3.拟定液压系统原理图。4.计算和选择液压元件。5.估算液压系统性能。6.绘制工作图和编写技术文件。一、工况分析本机主要用于剪切工件装配时可通过夹紧机构来剪切不同宽度的钢板。剪切机在剪切钢板时液压缸通过做弧形摆动提供推力。主机运动对液压系统运动的要求：剪切机在剪切钢板时要求液压装置能够实现无级调速，而且能够保证剪切运动的平稳性，并且效率要高，能够实现一定的自动化。该机构主要有两部分组成：机械系统和液压系统。机械机构主要起传递和支撑作用，液压系统主要提供动力，它们两者共同作用实现剪切机的功能。本次主要做液压系
2、统的设计。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。该系统的剪切力为400T剪切负载F=40010000=4106N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(Lt)，速度循环图(vt)，或速度与位移循环图表示，由此对运动规律进行分析。1.位移循环图Lt图（1）为液压机的液压缸位移循环图，纵坐标L表示活塞位移，横坐标t表示从活塞启动到返回原位的时间，曲线斜率表示活塞移动速度。该图清楚地表明液压机的工作循环分别由快速下行
3、、运行压制、保压、泄压和快速回程五个阶段组成。0图（1）位移循环图2.速度循环图vt(或vL) 工程中液压缸的运动特点可归纳为三种类型。图（2）为种液压缸的vt图，液压缸开始作匀加速运动，然后匀速运动， 速度循坏图液压缸在总行程的一大半以上以一定的加速度作匀加速运动，然后匀减速至行程终点。vt图速度曲线，不仅清楚地表明了液压缸的运动规律，也间接地表明了三种工况的动力特性。二、动力分析液压缸运动循环各阶段的总负载力。液压缸运动循环各阶段的总负载力计算，一般包括启动加速、工进、快退、减速制动等几个阶段，每个阶段的总负载力是有区别的。 启动加速阶段：这时液压缸或活塞处于由静止到启动并加速到一定速度，
4、其总负载力包括导轨的摩擦力、密封装置的摩擦力(按缸的机械效率m=0.9计算)、重力和惯性力等项。对与剪切机的液压系统，上述计算过程可简化。采用单定量泵供油，只需计算工进阶段的总负载力。F=4106N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(Ft)或负载位移(FL)图，然后将各液压缸在同一时间t(或位移)的负载力叠加。图（3）负载循环图图(3)是剪切机的Ft图，其中：0t1为启动过程；t1t2为加速过程；t2t3为恒速过程； t3t4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。图中最大负载是最大的剪切力。2.液压马达的负载工作机构
5、作旋转运动时，液压马达必须克服的外负载为：M=Me+Mf+Mi(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(Nm) (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=J=J(Nm) 式中：为角加速度(r/s2)；为角速度的变化(r/s)；t为加速或减速时间(s)；J为旋转部件的转动惯量(kgm2)，J=1GD2/4g。式中
6、：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。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。二、拟定液压系原理图（1）确定供油方式考虑到剪切机在工作进给时负载较大，速度较低。而在快进、快退时的负载小，速度较高。从节省能量、减少发热考虑，泵源系统应用定量泵，它将动力部分（电动机或其它远动机）所输出的机械能转换成液压能，给系统提供压力油液。（2) 调速方式的选择 在本剪切机的液压系统中，根据剪切机工作时对速度负载特性的一定要求选择定量泵与调速阀组成的容积调速。这种调速回路具有效率高、发热小和速度刚性好的特点，并且调速阀装在回油路上，具
7、有承受负切削的能力。 （3）速度换接方式 本系统采用电磁阀的快慢换接回路，它的特点是结构简单、调节行程比较方便，阀的安装也比较容易。确定液压系统主要参数2液压油路原理图液压剪切机的液压原理（4）阀的设计选取通过它们的控制和调节，使液流的压力、流速和方向得以改变，从而改变执行元件的力（或力矩）、速度和方向，根据本液压系统的需求，压力控制阀选用溢流阀，流量控制阀选用单向阀，方向控制阀包括液控单向阀，三位四通电磁换向阀。(5)辅助装置的选取油箱、管路、蓄能器、滤油器、管接头、压力表开关等.通过这些元件把系统联接起来，以实现各种工作循环。(6)工作介质（液压油） 本系统采用抗磨液压油，系统用它来传递能
8、量或信息。剪切机的基本原理介绍：剪切机液压传动系统采用液压泵7供油，用于提供系统的工作压力，系统工作压力可由压力表9显示，系统可通过溢流阀12卸荷。系统的执行元件为剪切液压缸和压紧液压缸，两缸的运动方向分别采用电磁换向阀13控制，压力液压缸可采用液控单向阀14组成的液压锁实现任意位置的锁紧。单向节流阀15用于剪切刀具液压缸活塞下降时的节流调速，蓄能器11可吸收系统的压力脉动并减少压力冲击。剪板机系统液压控制原理图如图所示：进油路：变量泵7单向阀8蓄能器11。剪刀下降 电磁铁1YA，5YA，3YA都得电。进油路：变量泵7单向阀8换向阀13左位液压缸伸出回油路：液压缸收回单向节流阀15换向阀13右
9、位油箱。剪刀上升电磁铁1YA,3YA得电进油路：变量泵7换向阀13左位单向节流阀15液压缸左腔回油路：液压缸右腔换向阀8左位油箱。系统卸荷：电磁铁全部失电。由于液控单向阀15的作用，液压缸停在原位不动。卸荷油路：变量泵7单向阀8先导式溢流阀11油箱。缸参数的初步确定1.初定液压缸工作压力 液压缸工作压力主要根据运动循环各阶段中的最大总负载力来确定，此外，还需要考虑以下因素：(1)各类设备的不同特点和使用场合。(2)考虑经济和重量因素，压力选得低，则元件尺寸大，重量重；压力选得高一些，则元件尺寸小，重量轻，但对元件的制造精度，密封性能要求高。在油缸系统设计中，根据已知得剪切液压缸活塞直径D1=4
10、50mm，活塞杆的直径d1=360mm。压紧缸活塞直径D2=125mm，活塞杆的直径d2=70mm，剪切负载F=4103KN由此求得剪切缸面积为：A1=3.14（0.45/2）2=0.16m2 A2=3.14（0.36/2）=0.1 m2压紧缸面积为：A3=3.14（0.125/2）2 =0.01 m2 A4=3.14（0.07/2）2=0.003 m2液压缸的流量与缸径和活塞的运动有关系，当液压缸的供油量Q不变时，除去在行程开始和结束时有一加速和减速阶段外，活塞在行程的中间大多数时间保持恒定速度V，液压缸的流量可以计算如下：Q=VA V快=V回=50mm/s=3m/min V运=40mm/s
11、=2.4m/min式中：A活塞有效工作面积hcv活塞的容积效率采用采用活塞cv=1代入得Q快=3（0.45/2）2=477L/min Q运=2.4（0.36/2）2=244L/min由于剪切缸伸出时在快进与运行两种速度所以选用差动连接回路可满足，此时缸所需实际流量Q实=1/2Q快=239 L/min由上知整个系统最大的流量Q实=239 L/min，估算系统的泄漏量，系统的流量Q=1.1Q实=1.1239=263 L/min液压缸活塞往复运动时的速度之比V快/V运=1.2m/min，计算速比主要是为了确定活塞杆的直径和要否设置缓冲装置。速比不宜过大或过小，以免产生过大的背压或造成活塞杆太细，稳定
12、性不好。对于该系统而言不需要设缓冲装置。二、液压马达的设计计算1确定液压泵规格和驱动电动机功率由前面工况分析，系统得到最高压力为25Mpa，考虑到进出油路上阀和管道的压力损失为1MPa（含回油路上的压力损失折算到进油腔），则液压泵的最高工作压力为Pp=P1+PPp 液压泵的最大工作压力;P1 执行元件最大工作压力;P进油管路中的压力损失，初算是简单系统可取0.20.6,复杂系统取0.51.5，本例取1.5 Mpa计算得Pp =2.14Mpa上述计算所得的Pp是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力，另外考虑到一定压力贮备量，并确保泵的寿命，其正常工作压力为
13、泵的额定压力的Pv应满足Pv（1.251.6）Pp。液压泵的最大流量应为：中低压系统取小值，高压系统取大值。本例中Pv=1.6 Pp=3.4Mpa泵的流量确定。液压泵的最大流量应为 qpKL(q)max式中qp液压泵的最大流量；qmax同时动作的各执行所需流量之和的最大值，如果这时的溢流阀正进行工作，尚须加溢流阀的最小溢流量23L/min。KL系统泄漏系数，一般取KL =1.1到1.3，现取KL =1.2算得：qpKL(q)max1.1293=263 L/min选择液压泵的规格，根据以上算得的qp和Pp再查阅有关手册选用，该泵的基本参数为：每转排量，泵的额定压力，电动机的转速，容积效率，总效率
14、与液压泵匹配的电动机的选择。首先分别算出快进与工进两种不同工况是的功率，取两者较大值作为选择电动机规格的已依据，应注意，为了使得所选的电动机在经过泵的流量特性曲线的最大功率点时不致停滞，需进行验算，即pnqp/2pa式中pn所选电动机额定功率；qa泵的限定压力；pp压力为时，泵的输出流量。首先计算快进时的功率，快进时的外负载为4000KN，进油路的压力损失定为0.3Mpa，计算液压马达排量 液压马达排量根据下式决定：vm=6.28T/pmmin(m3/r) (9-14)式中：T为液压马达的负载力矩(Nm)；pm为液压马达进出口压力差(N/m3)；min为液压马达的机械效率，一般齿轮和柱塞马达取0.90.95，叶片马达取0.80.9。2.计算液压马达所需流量液压马达的最大流量：qmax=vmnmax(m3/s)式中：vm为液压马达排量(m3/r)；nmax为液压马达的最高转速(r/s)。第三节 液压元件的选择一、液压泵的确定与所需功率的计算1.液压泵的确定(1)确定液压泵的最大工作压力。液压泵所需工作压力的确定，主要根据液压缸在工作循环各阶段所需最大压力p1，再加上油泵的出油口到缸进油口处总的压力损失p，即pB=p1+p
