液压系统分与计算

液压系统的分析液压系统的分析与计算比例技术蒙汉科城大学1液压系统的设计理念2液压系统设计的内容与步骤3拟定系统方案4估算执行元件的参数5建立液压系统的数学模型确定系统主要参数6液压系统的静、动态性能分析（见伺服系统）液压系统的分析液压系统在实际中的应用举例比例技术戴汉科城大学水利1:程：闸坝没备、拦潮坝、孤门、活动桥、船闹、水利发电、升船机液压系统的分析液压系统在实际中的应用举例比例技术蒙汉科城大学港n机戒，船船谢啦I:裎：钻汕台，汗体沁it疏竣］:程、升船机、分体浞驳、n1板机械，n側推及推进系统、舵机系统，波浪补偿装我、发动机控削系统、顶升系统、槊装机控制系统、滑动系统，港n用起氓机、绞吸式挖呢船、船啪用卸找机液压系统的分析液压系统在实际中的应用举例冶金工业:炼铁，炼钢，连铸和轧钢比例技术戴汉科城大学液压系统的分析液压系统在实际中的应用举例比例技术通用机械：环卫工程、舞台技术、模拟系统、试验台、汔牟机拧制系统、机床、造纸设备液压系统的分析液压系统在实际中的应用举例比例技术哦料机械:職注®成型机、中空成型机、金属压注机、聚氨脂塑料机、胶挤出成型机、橡胶机械液压系统的分析液压系统在实际中的应用举例比例技术戴汉科城大学压机，折巧机、挤伍机、陶瓷压机、深冲乐机、锻压机、高速冲床液压系统的分析液压系统在实际中的应用举例比例技术戴汉科城大学行山机慽：挖掘机、装狨机、叉车、压路机、路而机、浞凝土搅拌机、浞凝1:朵、起甫机、钻机、阀带装载机、推土机、农业机械，林收机械、收削机械、收别机、公务车、修路机液压系统的分析液压系统的设计理念比例技术蒙汉科城大学1*用户第一。2.技术指标、经济指标、社会效益最优化。3.产品标准化。4.可持续发展。液压系统的分析液压系统设计的内容与步骤比例技术蒙汉科城大学1.明确产品生产过程和工艺对液压系统的要求。2.明确主机（设备）的结构特点、布置方式、控制要求。3.确定液压系统的工况及其特点。4.估算各执行元件运动参数和动力参数。5.拟定系统方案，元件选型，绘制液压系统原理图,决定控制方案（开环、闭环）。6.建立系统数学模型（含静态和动态），计算系统数学模型中的承要参数。7.系统静态性能和动态性能的校核。8.绘制系统装配图和非外购件的零件图。液压系统的分析确定液压系统的工况及其特点比例技术蒙汉科城大学液压系统的工况：(1)执行元件运动参数的数量和型式(2)执行元件驱动的负载及其变化规律(3)多个执行元件之间的运动关系和每个执行元件在一个运动周期中的动作顺序(4)每个执行元件所要求的性能液压系统的分析拟定系统方案比例技术敢汉科城大学1、确定液压系统的控制方式（开环、闭环J开环控制系统不具备抗干扰能力，其控制精度取决于组成系统各元件或环节的精度，不存在稳定性问题。采用闭环控制主要考虑以下四个方面：控制参数（1）为了提高系统的自动化水平，保持设定值不受外部干扰的影响。（2）为了提高液压的控制精度（3）为/提尚系统的动志性能（快速响应性）<4）提高阻尼，保证系统稳定性液压系统的分析拟定系统方案比例技术蒙汉科城大学（1）为了提高系统的自动化水平，保持设定值不受外部干扰的影响。主要包括以下三种情形：1）在不同的负载压力下，保持执行元件速度的稳定；2）在执行元件输出不同的力时，保持执行机构具有确定的位置：3）在执行元件承受偏载时（负载作用力的方向与执行元件的运动方向不在一条直线上），保持两个以上的液压1作同步运动。液压系统的分析比例技术拟定系统方案武汉科蠊大学（2）为了提高液压的控制精度（3）为了提高系统的动态性能（快速响应性）（4）提高阻尼，保证系统稳定性增加阻尼有以下两个思路：1）耗能。①在执行元件的进油腔与回油腔之间加装泄油通道②增加摩擦这种方法对增加系统的稳定性有一定效果（陷阱）2）采用负反馈增加系统阻尼液压系统的分析绘制液压系统原理图比例技术蒙汉科城大学开环系统（综合基本冋路）：调压回路、调速回路、方向控制回路、顺序回路、平衡回路、同步回路、保压与卸荷回路。闭环系统：位置控制系统、速度控制系统、加速度控制系统、力（压力）控制系统。液压系统的分析元件选型安装方式压力等级流量范围信号类型比例技术戴汉科城大学液压系统的分析确定系统的动力源型式比例技术裁汉科城大学确定动力源型式的原则：原则1:功率要满足执行元件最大功率要求，尽可能做到动力源功率与执行元件所需要的功率相适应（节能）。1-动力源的流曲线：2、3、4-执行机构换算成流俗力关系后的曲线液压系统的分析确定系统的动力源型式比例技术蒙汉科城大学原则2:动力源输出的参数要与控制元件的输入参数相匹配：恒压源的构成方式:至系统液压系统的分析确定系统的动力源型式比例技术武汉科城大学记位泵+S能器+卸荷溢流阀液压系统的分析确定系统的动力源型式比例技术裁汉科城大学恒伍泵串联减伍阀液压系统的分析比例技术确定系统的动力源型式武汉:科妓大学_3:液压动力源应满足控制系统的稳定性和快速性要求常见问题和解决方案：1）

多缸系统中的各个执行元件顺序动作，且对流量的：求差別很人。采用的办法：①按耑耍最太流的执行元件选择液压泵的流景。②采用单泵+蓄能器供油③采用将液压泵分组的方案，将流fi相近的执行元件分组，由相应的液压泵供汕。④采用比例流ft拧制泵供油，适应执行元件的不同流fi耑求，如注塑机液压系统。2）多缸系统的执行元件同时动作和顺序动作相互组合，应求出系统需嬰的最大流量，再依裾上述方法确定液压泵的数蛩。3）多缸系统中，不同执行元件的工作压力相差大，其对的回路对液妖动力源的压力赵求差别也大。液压系统的分析确定检测元件及其所采用的传动机构的形式检测环节包括传动机构、传感器及其二次仪表比例技术裁汉科城大学定好系统方案，选好元件，可以绘制系统原理图。通常情况下，系统原理图不是一次完成的，还要结合系统参数计算、系统性能校核、具体元件造型，甚至通过实验验证等多次反复，并在结构设计完成之后才能最终确定下来。液压系统的分析闭环控制一阀控缸系统比例技术蒙汉科城大学JJ+不VT-HACDB玟7式抆制器•OjpK相关制动而设计的软付介面-液压系统的分析估算执行元件的参数比例技术蒙汉科城大学1、系统压力的估算估算系统压力的原则原则1系统压力要满足执行元件克服最大负（含摩檫;和实现最大加速度的需要，即满足系统拖动的需要。原则2系统压力等级在所打算选用液压泵的额定压力范围内。原则3系统压力的大小有利于使系统采用的元件经济实惠。原则4当一个系统有多个执行机构，系统又采用单泵集中供油时，系统压力按要求最高压力的执行元件确定。max液压系统的分析执行元件主要结构参数的估算比例技术蒙汉科城大学1.液压缸活塞面积的估算：方法1:根据执行元件加、减速的需要计算活塞有效面积方法2:根据执行元件恒速状态下所要克服的最大稳态负载计算活塞的面积m-P液压系统的分析执行元件主要结构参数的估算比例技术裁汉科城大学2.活塞杆径的估算根椐液质缸在一个工作循环过程屮，活塞杆的受力关系，按压杆的稳定性和推、拉杆的强度计算活塞杆直径，参考标准系列取较大值即可。液压系统的分析液压缸一负载系统固有频率的估算比例技术敢汉科城大学例8-1己知活塞直径D=40mm,活塞杆直径d=22mm»液压缸行程L=50mm,负载质量m=830kg。估算双出杆液压缸的固有频率解：取液压汕的弾性模量E=1.4X10°N/m2液压缸的有效面积为4=^(D2

-J2)=-(402

-222)=8+76x10_4(m2)830x50x1CH4xL4x109

x8t76xIO"4=343,8(rad/s)fQ=cdq/2tt=343.3/2tt=54.75(Hz)液压系统的分析液压缸一负载系统固有频率的估算比例技术裁汉科城大学例8-2仍采用例8-1参数，估算单出杆缸的固有频率。解：无杆腔面积Ak=^d2

=jx402xlO6=1.256xIO-3(/n2)环形腔面积Ar=A=8.76x10^(m2)面积比a==876x10-AkL256x\0~3液压系统的分析液压缸一负载系统固有频率的估算比例技术敢汉科城大学^18-2仍采用例8-1参数，估算单出杆缸的固有频气。_1j4EAK(

1+Va'4xL4x10^xL256x10-31+二602（Hz）830x5（）xIO-3丄2jt^Omin=2-^0min=2龙x60.2=378（mJ/^）发生时活塞所处的位置Lx

——().55x50—27.5(/z?/n)结论：在相同条件下，单出杆缸比双出杆缸的最低固有频率略高。液压系统的分析液压缸一负载系统固有频率的估算比例技术武汉科城大学液压马达固有频率的计算v0W]-液压系统的分析比例技术固有頻率对执行元件加（减〉速度过程的制约歃汉科妓大学例8-3液压缸数据见例8-2,S液枨缸的速度变化景=，液压缸的坡大允许:1:作压力P=^Obar

，求域大的减加速度和烺小的制动距离3mjn

o解：（1）先按岡右'频求解Amin57；

=5x0.017=0.085(^)0.085对应的最小制动距离为液压系统的分析比例技术固有频率对执行元件加(减)速度过程的制约歃汉科妓大学(2)冉按液AK缸的最大作用力求解tvrain83()0.52103

=5,5(w"n)2)=-x2x22.7=22.7(川/anm

=[fim人_150x105x1+256x10-3(M2v•—^min2amax液压系统的分析拟定系统方案比例技术拟定系统方案就是决记系统屮的＜大问题，K.主贤内容包括确定电液比例控制系统的类切和控制方式（汗环或闭环）选择控制元件、执行元件、检测元件的类型确定动力源#式液压系统的分析开环比例控制系统的数学模型比例技术蒙汉科城大学1.根据所拟定的系统方案确定组成系统的各个环节，如信号发生装置、比例放大器、比例控制元件（阀和泵）、执行元件（含负载）.2.按信号在系统中的流向将上述各个环节依次联接起来，构成系统框图。3.根据系统和选定元件的技术参数求出每个环节的增益，并填入对应的框图内。液压系统的分析开环比例控制系统的数学模型比例技术蒙汉科城大学1、开环控制系统回路增益的概念2、开环控制系统回路增益的组成%开环控制系统的回路增益是组成系统的各个元件的增益之积。由上图可得开环控制系统回路增益为=Ka

xKv

xKh3、开环掠制系统回路增益的分配液压系统的分析闭环比例控制系统的数学模型比例技术裁汉科城大学2开环增益的确定及对系统性能的影响2345-10-2020301050100200相位\j+90*flHz]-90•-1SO#-270*闭环控制系统的幵环波德图液压系统的分析开环增益的确定比例技术武汉科城大学例心4:液JI(缸数据见例8-2,试报据系统的稳定性要求初步求解闭坏系统开环增益的鉍大值K(

mu解：工程实践中，0.05-0.2,本例取山式—2^^OminWj得:心觀=物論=2x0,1x378=75外-1)敲终位山调诚结果确;匕液压系统的分析闭环比例控制系统的数学模型比例技术裁汉科城大学3闭环控制系统的开环增益分配方法回路增益的分配可以遵循以下两条技术路线:1).选用标准的拽制元件组成系统(1)

首先确定(2)选择比例控制元件(3)确定(4)确定(5)设计PID调节装置屮的比例环节2).为控制系统设计特定环节的增益液压系统的分析典型例题举例比例技术敢汉科城大学rfii枳比么=丄ara(8—1)由活塞运动速度相等的关系得(8—2)g巾qPA-通过油口P、A的流蛩;咖-通过油nB、T的流采用对称阀n时，根据qv二K何的关系和式（8—2）得邸PA

=炉2x

^PBT^Pbt~Pb~^pa/^2式中——油门p、A问的压差：LIB.T间的压若.液压系统的分析典型例题举例比例技术蒙汉科城大学(8-4)式（8—3）代入式（8—4）得幣理上式得(8-5)所以,诚大的进汕流M:(8-6)式（9-25）代入式（9-26>得(8-7)液压缸伸出的敁火速度（发生在空载条件K）为(8-8)=

^VN空载时，由活龙的受力T■衡方稈得PA

=PbI<P^PA

二Pp/O+】识;)^PPA(p^伸nwxn

-知狄Pa--(p5^pa

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=Pp^7/Mimx一VPA1Pp(r)l+]^PVNfl<PJPAmIX一~液压系统的分析典型例题举例比例技术蒙汉科城大学空载时^8二<PPa(8-10)式（8—9）代入式（8-10）得整理式（8-11）得进汕阀口压降(8-12)进油的最大流量(8-13)液压.缸缩进时的