邵阳学院毕业设计（论文）17液压传动系统设计与计算1明确设计要求进行工况分析在设计液压系统时，首先应明确以下问题，并将其作为设计依据。主机的用途、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；主机对液压系统的性能要求，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；液压系统的工作环境，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。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***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。1/1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。1/1/1位移循环图Lt图1/1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。图1/1位移循环图1/1/2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1/2为三种类型液压缸的vt图，第一种如图1/2中实线所示，液压缸开始作匀加速运动，然后匀速运动，邵阳学院毕业设计（论文）18图1/2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。vt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。1/2动力分析动力分析，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***的负载情况。1/2/1液压缸的负载及负载循环图1/2/1/1液压缸的负载力计算工作机构作直线往复运动时，液压缸必须克服的负载由六部分组成：bmgifcFFFFFFF(1/1)式中：Fc为切削阻力；Ff为摩擦阻力；Fi为惯性阻力；Fg为重力；Fm为密封阻力；Fb为排油阻力。1/2/1/2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、快进、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。(1)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，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，即：bmgifFFFFFF(1/2)(2)快速阶段：bmgfFFFFF(1/3)邵阳学院毕业设计（论文）19(3)工进阶段：bmgfcFFFFFF(1/4)(4)减速：bmgifFFFFFF(1/5)对简单液压系统，上述计算过程可简化。例如采用单定量泵供油，只需计算工进阶段的总负载力，若简单系统采用限压式变量泵或双联泵供油，则只需计算快速阶段和工进阶段的总负载力。1/2/2***的负载工作机构作旋转运动时，***必须克服的外负载为：ifeMMMM(1/6)1/2/2/1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。1/2/2/2摩擦力矩Mf。为旋转部件轴颈处的摩擦力矩，其计算公式为：)(MNGFRMf(1/7)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)。1/2/2/3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：)(MNtJMi(1/8)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(2mKg)，。GGDJ412式中：2GD为回转部件的飞轮效应(2MN)。各种回转体的2GD可查机械设计手册。根据式(1/6)，分别算出***在一个工作循环内各阶段的负载大小，便可绘制***的负载循环图邵阳学院毕业设计（论文）202确定液压系统主要参数2/1液压缸的设计计算2/1/1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：2/1/1/1各类设备的不同特点和使用场合。2/1/1/2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。所以，液压缸的工作压力的选择有两种方式：一是根据机械类型选；二是根据切削负载选。如表2/1、表2/2所示。表2/1按负载选执行文件的工作压力负载/N50005001000010000200002000030000300005000050000工作压力/MPa0/811/522/5334455表2/2按机械类型选执行文件的工作压力机械类型机***农业机械工程机械磨***组合机***龙门刨***拉***工作压力/MPaa2358810101620322/2***的设计计算2/2/1计算***排量***排量根据下式决定：)(28/63minrmPTVmm(2/1)式中：T为***的负载力矩(Nm)；mP为***进出口压力差(3mN)；min为***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。2/2/2计算***所需流量***的最大流量
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