液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
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液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟大致如下：
1.明確設(shè)計(jì)要求，進(jìn)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(jì)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(xiě)技術(shù)文件。
根據(jù)液壓系統(tǒng)的具體內(nèi)容，上述設(shè)計(jì)步驟可能會(huì)有所不同，下面對(duì)各步驟的具體內(nèi)容進(jìn)行介紹。
第一節(jié) 明確設(shè)計(jì)要求進(jìn)行工況分析
在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，首先應(yīng)明確以下問(wèn)題，并將其作為設(shè)計(jì)依據(jù)。
1.主機(jī)的用途、工藝過(guò)程、總體布局以及對(duì)液壓傳動(dòng)裝置的位置和空間尺寸的要求。
2.主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的性能要求，如自動(dòng)化程度、調(diào)速范圍、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、換向定位精度以及對(duì)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(dòng)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(chǔ)上，應(yīng)對(duì)主機(jī)進(jìn)行工況分析，工況分析包括運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析，對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)還需編制負(fù)載和動(dòng)作循環(huán)圖，由此了解液壓缸或液壓馬達(dá)的負(fù)載和速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，以下對(duì)工況分析的內(nèi)容作具體介紹。
一、運(yùn)動(dòng)分析
主機(jī)的執(zhí)行元件按工藝要求的運(yùn)動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行分析。
1.位移循環(huán)圖L—t
圖9-1為液壓機(jī)的液壓缸位移循環(huán)圖，縱坐標(biāo)L表示活塞位移，橫坐標(biāo)t表示從活塞啟動(dòng)到返回原位的時(shí)間，曲線斜率表示活塞移動(dòng)速度。該圖清楚地表明液壓機(jī)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(gè)階段組成。
2.速度循環(huán)圖v—t(或v—L)
工程中液壓缸的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)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(shí)線所示，液壓缸開(kāi)始作勻加速運(yùn)動(dòng)，然后勻速運(yùn)動(dòng)，
圖9-2 速度循環(huán)圖
最后勻減速運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)；第二種，液壓缸在總行程的前一半作勻加速運(yùn)動(dòng)，在另一半作勻減速運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)，然后勻減速至行程終點(diǎn)。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(yùn)動(dòng)規(guī)律，也間接地表明了三種工況的動(dòng)力特性。
二、動(dòng)力分析
動(dòng)力分析，是研究機(jī)器在工作過(guò)程中，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的受力情況，對(duì)液壓系統(tǒng)而言，就是研究液壓缸或液壓馬達(dá)的負(fù)載情況。
1.液壓缸的負(fù)載及負(fù)載循環(huán)圖
(1)液壓缸的負(fù)載力計(jì)算。工作機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓缸必須克服的負(fù)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(dǎo)軌形式
①切削阻力Fc：為液壓缸運(yùn)動(dòng)方向的工作阻力，對(duì)于機(jī)床來(lái)說(shuō)就是沿工作部件運(yùn)動(dòng)方向的切削力，此作用力的方向如果與執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)方向相反為正值，兩者同向?yàn)樨?fù)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(jì)算或由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。
②摩擦阻力Ff：
為液壓缸帶動(dòng)的運(yùn)動(dòng)部件所受的摩擦阻力，它與導(dǎo)軌的形狀、放置情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，其
計(jì)算方法可查有關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)。圖9-3為最常見(jiàn)的兩種導(dǎo)軌形式，其摩擦阻力的值為：
平導(dǎo)軌： Ff=f∑Fn (9-2)
V形導(dǎo)軌： Ff=f∑Fn/[sin(α/2)] (9-3)
式中：f為摩擦因數(shù)，參閱表9-1選��；∑Fn為作用在導(dǎo)軌上總的正壓力或沿V形導(dǎo)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(yùn)動(dòng)部件在啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中的慣性力，可按下式計(jì)算： ...
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