第九章液压与气压传动系统设计计算 922确定执行元件的主要结构参数 1.液压缸主要结构尺寸的确定 在这里,需要确定的主要结构尺寸是指液压缸的内径D和 活塞杆的直径d。计算和确定D和d的一般方法见4.1.1节。 例如,对于单杆液压缸,可按相应的公式及D、d之间的取值 关系计算活塞直径D和活塞杆直径d,并按系列标准值圆整到 相近的标准直径D和d。一般情况下,当活塞杆在受拉状态下 工作时,取d/D=0.3-0.5,工作压力高取大值;当活塞 杆在受压状态下工作时,取d/D=0.5-0.7。采用差动连 接并要求往返速度相等时,应取d=0.707D。液压缸的机械 效率一般取=0.9-0.97。 对有低速运动要求的系统(如精镗机床的进给液压系 统),尚需对液压缸的有效工作面积A进行验算,即应保证: A≥ nIn
第九章 液压与气压传动系统设计计算 9.2.2 确定执行元件的主要结构参数 1. 液压缸主要结构尺寸的确定 在这里，需要确定的主要结构尺寸是指液压缸的内径D和 活塞杆的直径d。计算和确定D和d的一般方法见4．1．1节。 例如，对于单杆液压缸，可按相应的公式及D、d之间的取值 关系计算活塞直径D和活塞杆直径d，并按系列标准值圆整到 相近的标准直径D和d。一般情况下，当活塞杆在受拉状态下 工作时，取d／D＝0．3--0．5，工作压力高取大值；当活塞 杆在受压状态下工作时，取d／D＝0．5－0．7。采用差动连 接并要求往返速度相等时，应取d=0．707D。液压缸的机械 效率一般取＝0．9—0．97。 对有低速运动要求的系统(如精镗机床的进给液压系 统)，尚需对液压缸的有效工作面积A进行验算，即应保证： min min v q A
第九章液压与气压传动系统设计计算 式中:qnm控制执行元件速度的流量阀的最小稳定流量,可以从液压阀 产品样本中查得一液压刚要求达到的最低工作转速 2液压马达主要参数的确定 液压马达所需的排量V可按下式计算: 2IT △Pr 式中:T 液压马达的负载扭矩; 液压马达的机械效率,一般7m=0.9-0.97 马达的两腔工作压差 求得排量值后,从产品样本中选择液压马达的型号。 计算出的液压马达的排量∨也需满足最低稳定速度的要求
第九章 液压与气压传动系统设计计算 式中： ——控制执行元件速度的流量阀的最小稳定流量，可以从液压阀 产品样本中查得； ——液压刚要求达到的最低工作转速。 2. 液压马达主要参数的确定 液压马达所需的排量V可按下式计算： min q min v P mm T V = 2 T mm mm P 式中： ————液压马达的负载扭矩； ——液压马达的机械效率，一般： ＝0.9－0.97 ——马达的两腔工作压差。 求得排量V值后，从产品样本中选择液压马达的型号。 计算出的液压马达的排量V也需满足最低稳定速度的要求
第九章液压与气压传动系统设计计算 923复算执行元件的工作压力 当液压缸的主要尺寸D、d和马达的排量y计算出来以后,要按各自的系 列标准圆整,经过圆整的标准值与计算值之间一般都存在一定的差别,因此 有必要根据圆整值对工作压力进行一次复算。 还需看到,在按上述方法确定工作压力的过程中,没有计算回油路的背 压,因此所确定的工作压力只是执行元件为了克服机械总负载所需的那部分 压力。在结构参数D、d及V确定之后,若选取适当的背压估算值如表9.5), 即可求出执行元件工作腔的压力p1,液压缸差动连接时另行考虑。 对于单杆液压缸,其工作压力p1,可按下列公式复算: 差动快进阶段 F十 A A1-A2 Ar-A (9.11) 无杆腔进油工近阶段 FA2 P1AAPI (9.12)
9.2.3 复算执行元件的工作压力 当液压缸的主要尺寸D、d和马达的排量y计算出来以后，要按各自的系 列标准圆整，经过圆整的标准值与计算值之间一般都存在一定的差别，因此 有必要根据圆整值对工作压力进行一次复算。 还需看到，在按上述方法确定工作压力的过程中，没有计算回油路的背 压，因此所确定的工作压力只是执行元件为了克服机械总负载所需的那部分 压力。在结构参数D、d及V确定之后，若选取适当的背压估算值(如表9．5)， 即可求出执行元件工作腔的压力p1，液压缸差动连接时另行考虑。 对于单杆液压缸，其工作压力p1，可按下列公式复算： 差动快进阶段 第九章 液压与气压传动系统设计计算 无杆腔进油工近阶段
第九章液压与气压传动系统设计计算 表95执行元件背压的估计值 系统类型 背压pb/MPa 简单系统,一般轻载节流调速系统 2~0.5 出口带调速阀的调速系统 0.5~0.8 中、低压系统0~8MPa 出口带背压阀 带补油泵的闭式回路 0.8~1.5 中、高压系统8~16MPa 比中低压系统高50%~100% 高压系统16~32MPa 如锻压机被等 初算时背压可忽略不计 有杆腔进油快退阶段 F A 十 2 A 式中:F—液压缸在各工作阶段的最大机械总负载 A1、A2——分别为液压缸无杆腔和有杆腔的有效工作面积; Pb——液压缸出口的背压,在系统设计完成之前无法准确计算, 可先按表9.5估计。 根据执行元件的运动速度v或转速n以及确定的液压缸有效工作面积 A或液压马达的排量v,计算出液压执行元件实际所需流量
第九章 液压与气压传动系统设计计算 有杆腔进油快退阶段 式中：F——液压缸在各工作阶段的最大机械总负载； A1、A2——分别为液压缸无杆腔和有杆腔的有效工作面积； Pb——液压缸出口的背压，在系统设计完成之前无法准确计算， 可先按表9．5估计。 根据执行元件的运动速度v或转速n以及确定的液压缸有效工作面积 A或液压马达的排量v，计算出液压执行元件实际所需流量
第九章液压与气压传动系统设计计算 9.2.4执行元件的工况图 各执行元件的主要参数确定之后,不但可以复算执行元件在工 作循环各阶段的工作压力,还可求出需要输入的流量和功率。这时 就可作出系统中各执行元件在其工作过程中的工况图,即执行元件 在一个工作循环中的压力、流量、功率与时间(域或位移)的变化曲线 图(图9.2为某一机床进给液压缸工况图)。将系统中各执行元件的 工况图加以合并,便得到整个系统的工况图。系统的工况图可以显 示整个工作循环中的系统压力、流量和功率的最大值及其分布情况 ,为后续设计步骤中选择元件、选择回路或修正设计提供合理的依 据 a)压力循环图 b)流量循环图 c)功率循环图 图9.2机床进给液压缸工况图 快进时间;t2工进时间;t3一快退时间
第九章 液压与气压传动系统设计计算 9．2．4 执行元件的工况图 各执行元件的主要参数确定之后，不但可以复算执行元件在工 作循环各阶段的工作压力，还可求出需要输入的流量和功率。这时 就可作出系统中各执行元件在其工作过程中的工况图，即执行元件 在一个工作循环中的压力、流量、功率与时间(或位移)的变化曲线 图(图9．2为某一机床进给液压缸工况图)。将系统中各执行元件的 工况图加以合并，便得到整个系统的工况图。系统的工况图可以显 示整个工作循环中的系统压力、流量和功率的最大值及其分布情况 ，为后续设计步骤中选择元件、选择回路或修正设计提供合理的依 据