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【毕业设计】液压系统设计方法 【毕业设计】液压系统设计方法

格式:word 上传:2025-07-20 23:01:03
图图通过最后确定的液压执行元件的结构尺寸,再根据实际载荷的大小,倒求出液压执行元件在其动作循环各阶段的工作压力,然后把它们绘制成图。流量循环图图根据已确定的液压缸有效工作面积或液压马达的排量,结合其运动速度算出它在工作循环中每阶段的实际流量,把它绘制成图。若系统中有多个液压执行元件同时工作,要把各自的流量图叠加起来绘出总的流量循环图。功率循环图图绘出压力循环图和总流量循环图后,根据,即可绘出系统的功率循环图。制定基本方案和绘制液压系统图制定基本方案制定调速方案液压执行元件确定之后,其运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问题。方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。对于般中小流量的液压系统,大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。对高压大流量的液压系统,现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现相应的调速方式有节流调速容积调速以及二者的结合容积节流调速。节流调速般采用定量泵供油,配以溢流阀,用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度。此种调速方式结构简单。由于这种系统必须用溢流阀溢流恒压,有节流损失和溢流损失,故效率低,发热量大,用于功率不大的场合。容积调速是靠改变变量泵或变量马达的排量来达到调速的目的。其优点是没有溢流损失和节流损失,效率较高。但为了散热和补充泄漏,需要有辅助泵。此种调速方式适用于功率大运动速度高的液压系统。容积节流调速般是用变量泵供油,用流量控制阀调节输入或输出液压执行元件的流量,流量控制阀是泵的负载,使泵的供油量与需油量相适应。此种调速回路效率也较高,速度稳定性较好,但其结构比较复杂。节流调速又分别有进油节流回油节流和旁路节流三种形式。进油节流起动冲击较小,回油节流常用于有负值负载的场合,旁路节流多用于高速。调速回路经确定,回路的循环形式也就随之确定了。节流调速般采用开式循环形式。在开式系统中,液压泵从油箱吸油,压力油流经系统释放能量后,再排回油箱。开式回路结构简单,散热性好,但油箱体积大,容易混入空气。容积调速大多采用闭式循环形式。闭式系统中,液压泵的吸油口直接与执行元件的排油口相通,形成个封闭的循环回路。其结构紧凑,但散热条件差。制定压力控制方案液压执行元件工作时,要求系统保持定的工作压力或在定压力范围内工作,也有的需要多级或无级连续地调节压力,般在节流调速系统中,通常由定量泵供油,用溢流阀调节所需压力,并保持恒定。在容积调速系统中,用变量泵供油,用安全阀起安全保护作用。需要无级连续地调节压力时,可用比例溢流阀。在有些液压系统中,有时需要流量不大的高压油,这时可考虑用增压回路得到高压,而不用单设高压泵。液压执行元件在工作循环中,段时间不需要供油,而又不便停泵的情况下,需考虑选择卸荷回路。在系统的个局部,工作压力需低于主油源压力时,要考虑采用减压回路来获得所需的工作压力。制定顺序动作方案主机各执行机构的顺序动作,根据设备类型不同,有的按固定程序运行,有的则是随机的或人为的。工程机械的操纵机构多为手动,般用手动多路换向阀控制。加工机械的各执行机构的顺序动作多采用行程控制,当工作部件移动到定位置时,通过电气行程开关发出电信号给电磁铁推动电磁阀或直接压下行程阀来控制接续的动作。行程开关安装比较方便,而用行程阀需连接相应的油路,因此只适用于管路联接比较方便的场合。另外还有时间控制压力控制等。例如液压泵无载启动,经过段时间,当泵正常运转后,延时继电器发出电信号使卸荷阀关闭,建立起正常的工作压力。压力控制多用在带有液压夹具的机床,挤压机压力机等场合。当执行元件完成预定动作时,回路中的压力达到定的数值,通过压力继电器发出电信号或打开顺序阀使压力油通过,来启动下个动作。选择液压动力源液压系统的工作介质完全由液压源来提供,液压源的核心是液压泵。节流调速系统般用定量泵供油,在无其他辅助油源的情况下,液压泵的供油量要大于系统的需油量,多余的油经溢流阀流回油箱,溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。容积调速系统多数是用变量泵供油,用安全阀限定系统的最高压力。为节省能源提高效率,液压泵的供油量要尽量与系统所需流量相匹配。对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况,般采用多泵供油或变量泵供油。对长时间所需流量较小的情况,可增设蓄能器做辅助油源。油液的净化装置是液压源中不可缺少的。般泵的入口要装有粗过滤器,进入系统的油液根据被保护元件的要求,通过相应的精过滤器再次过滤。为防止系统中杂质流回油箱,可在回油路上设置磁性过滤器或其他型式的过滤器。根据液压设备所处环境及对温升的要求,还要考虑加热冷却等措施。绘制液压系统原理图整机压传动系统来说,主要是进步确切地计算液压回路各段压力损失容积损失及系统效率,压力冲击和发热温升等。根据分析计算发现问题,对些不合理的设计要进行重新调整,或采取其他必要的措施。液压系统压力损失压力损失包括管路的沿程损失,管路的局部压力损失和阀类元件的局部损失,总的压力损失为,,式中管道的长度管道内径液流平均速度油密度沿程阻力系数局部阻力系数。的具体值可参考液压流体力学有关内容。阀的额定流量通过阀的实际流量阀的额定压力损失,可从产品样本中查到。对于泵到执行元件间的压力损失,如果计算出的比选泵时估计的管路损失大得多时,应该重新调整泵及其他有关元件的规格尺寸等参数。系统的调整压力式中液压泵的工作压力或支路的调整压力。液压系统的发热温升计算计算液压系统的发热功率液压系统工作时,除执行元件驱动外载荷输出有效功率外,其余功率损失全部转化为热量,使油温升高。液压系统的功率损失主要有以下几种形式液压泵的功率损失式中工作循环周期投入工作液压泵的台数液压泵的输入功率η各台液压泵的总效率第台泵工作时间。液压执行元件的功率损失式中液压执行元件的数量液压执行元件的输人功率η液压执行元件的效率第个执行元件工作时间。溢流阀的功率损失式中溢流阀的调整压力经溢流阀流回油箱的流量。油液流经阀或管路的功率损失式中通过阀或管路的压力损失通过阀或管路的流量。由以上各种损失构成了整个系统的功率损失,即液压系统的发热功率上式适用于回路比较简单的液压系统,对于复杂系统,由于功率损失的环节太多,计算较麻烦,通常用下式计算液压系统的发热功率式中是液压系统的总输入功率,是输出的有效功率。式中工作周期分别为液压泵液压缸液压马达的数量η第台泵的实际输出压力流量效率第台泵工作时间液压马达的外载转矩转速工作时间液压缸外载荷及驱动此载荷的行程。计算液压系统的散热功率液压系统的散热渠道主要是油箱表面,但如果系统外接管路较长,而且计算发热功率时,也应考虑管路表面散热。式中油箱散热系数,见表管路散热系数,见表分别为油箱管道的散热面积油温与环境温度之差。若系统达到热平衡,则,油温不再升高,此时,最大温差环境温度为,则油温。如果计算出的油温超过该液压设备允许的最高油温各种机械允许油温见表,就要设法增大散热面积,如果油箱的散热面积不能加大,或加大些也无济于事时,则需要装设冷却器。冷却器的散热面积为式中,冷却器的散热系数,见液压设计手册有关散热器的散热系数平均温升液压油入口和出口温度冷却水或风的入口和出口温度。根据散热要求计算油箱容量最大温差是在初步确定油箱容积的情况下,验算其散热面积是否满足要求。当系统的发热量求出之后,可根据散热的要求确定油箱的容量。由公式可得油箱的散热面积为如不考虑管路的散热,上式可简化为油箱主要设计参数如图所示。般油面的高度为油箱高的倍,与油直接接触的表面算全散热面,与油不直接接触的表面算半散热面,图示油箱的有效容积和散热面积分别为若求出,再根据结构要求确定的比例关系,即可确定油箱的主要结构尺寸。如按散热要求求出的油箱容积过大,远超出用油量的需要,且又受空间尺寸的限制,则应适当缩小油箱尺寸,增设其他散热措施。计算液压系统冲击压力压力冲击是由于管道液流速度急剧改变或管道液流方向急剧改变而形成的。例如液压执行元件在高速运动中突然停止,换向阀的迅速开启和关闭,都会产生高于静态值的冲击压力。它不仅伴随产生振动和噪声,而且会因过高的冲击压力而使管路液压元件遭到破坏对系统影响较大的压力冲击常为以下两种形式当迅速打开或关闭液流通路时,在系统中产生的冲击压力。直接冲击,即η时,管道内压力增大值间接冲击即η时,管道内压力增大值式中液体密度关闭或开启液流通道前后管道内流速之差关闭或打开液流通道的时间η管道长度为时,冲击波往返所需的时间管道内液流中冲击波的传播速度。若不考虑粘性和管径变化的影响,冲击波在管内的传播速度式中液压油的体积弹性模量,其推荐值为管道的壁厚和内径管道材料的弹性模量,常用管道材料弹性模量钢,紫铜。急剧改变液压缸运动速度时,由于液体及运动机构的惯性作用而引起的压力冲击,其压力的增大值为式中液流第段管道的长度第段管道的截面积液压缸活塞面积与活塞连动的运动部件质量液压缸的速度变化量液压缸速度变化所需时间。计算出冲击压力后,此压力与管道的静态压力之和即为此时管道的实际压力。实际压力若比初始设计压力大得多时,要重新校核下相应部位管道的强度及阀件的承压能力,如不满足,要重新调整。设计液压装置,编制技术文件液压装置总体布局液压系统总体布局有集中式分散式。集中式结构是将整个设备液压系统的油源控制阀部分设置于主机之外或安装在地下,组成液压站。如冷轧机锻压机电弧炉等有强烈热源和烟尘污染的冶金设备,般都是采用集中供油方式。分散式结构是把液压系统中液压泵控制调节装置分别安装在设备上适当的地方。机床工程机械等可移动式设备般都采用这种结构。液压阀的配置形式板式配置板式配置是把板式液压元件用螺钉固定在平板上,板上钻有与阀口对应的孔,通过管接头联接油管而将各阀按系统图接通。这种配置可根据需要灵活改变回路形式。液压实验台等普遍采用这种配置。集成式配置目前液压
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