第3章 液压系统的设计及参数选择

3.1 设计参数

    当决定采用液压传动时，其设计步骤大体可分以下几步：

1.明确设计依据进行工况分析。

2.确定液压系统的主要参数。

3.拟订液压系统原理图。

4.液压元件及液压油的选择。

5.液压系统性能验算。

6.绘制正式工作图和编制技术文件。

设计本台液压机，其工作循环为：快速下行，减速下压，快速退回。

由设计题目及已知参数可确定：

(2)主要技术指标

冲压钢筋力：100吨=100×1000×9.8=0.98×10N

生产率：4次/分=1次/15秒

工作行程：1000mm=1m

最大冲压厚度：500mm=0.5m

压头重量：G=9500Kg

根据工艺要求，快速下降所用的时间为4s，运行的距离为0.5m。工进所用的时间为7s，运行的距离为0.5m。快退返回的时间为4s，其运行的距离为1m。

得到各个工艺路线的速度参数如下：    

快速下行： 行程：500mm      速度：125mm/s

减速下压： 行程：500mm      速度：71.4mm/s

快    退： 行程：1000mm     速度：250mm/s

单次循环的总时间是：4+7+4=15s

液压缸采用Y型密封圈。其机械效率一般为0.9---0.95之间，本液压缸的效率取：η=0.95。

3.2 动力（负载）分析及负载循环图

动力分析就是一部机器在工作过程中执行机构的受力情况。由于工作机构作直线往复运动时，液压缸必须克服的外负载为：

                =++                    （3—1）

式中  -----工作负载

      -----摩擦负载

      ------惯性负载

3.1.1摩擦负载

    摩擦负载就是液压缸驱动工作时所需要克服的机械摩擦阻力。

    由于详细计算比较烦琐，一般将它算入液压缸的机械效率η中考虑。在这里不用考虑摩擦负载。

3.1.2惯性负载

    惯性负载即运动部件在启动和制动过程中的惯性力。

计算公式为：       ==·（N）              （3—2）

式中  ——运动部件的质量 （kg）

      ——运动部件的加速度 （m/s）

      ——运动部件的重量 （N）

      ——重力加速度 （m/s）

       ——速度变化值 （m/s）

       ——启动或制动时间，由经验可得=0.5s

冲头启动和制动的加速或减速都在0.5秒内完成。

则启动时：         = =·

=（9500/9.8）×（0.0714/0.5）

=138.4（N）

制动时：           ==·

=（9500/9.8）×（0.25/0.5）

=484.7（N）

3.1.3工作负载

压力机冲头上负载分为两个阶段：第一阶段负载力缓慢的线性增加，在达到最大钢筋压实力5%左右。第二阶段负载力急剧上升到最大钢筋压实力。因此工作负载为：

初压阶段上升到=×5%=9.8×10×5%=0.49×10N

终压阶段上升到=钢筋压实力=0.98×10N

3.1.4负载循环图

图3—1 压力机的负载循环图

3.3 运动分析及运动循环图

运动分析，就是研究一台机器按工艺要求以怎样的运动规律完成一个工作循环。

3.3.1位移循环图

根据已知条件，快速下行时，行程为0.5m，速度0.125m/s ，时间4s。慢速下降时行程0.5m，速度 0.0714m/s，时间7s。快退是行程为1m，速度0.25m/s，时间4s。

3.3.2速度循环图

图3—2 压力机的速度循环图