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液壓元件的選擇與專用件設計

關注:2276發表時間:2019-08-07 10:11:56

液壓元件的計算,是要計算該元件在工作中承受的壓力和通過的流量,以便確定元件的規格和型號。

一、液壓泵的選擇

1)確定液壓泵的最大工作壓力p p

p p p 1 +Σ△p (21)

式中 p 1 ——液壓缸或液壓馬達最大工作壓力;

Σ△p——從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達入口之間總的管路損失。 Σ△p的準確計算要待元件選定並繪出管路圖時才能進行,初算時可按經驗數據選取:管路簡單、流速不大的,取Σ△p=(0.2~0.5)MPa;管路複雜,進口有調閥的,取Σ△p=(0.5~1.5)MPa。

2)確定液壓泵的流量Q P  多液壓缸或液壓馬達同時工作時,液壓泵的輸出流量應為

Q P K(ΣQ max  (22)

式中 K——係統泄漏係數,一般取K=1.1~1.3;

ΣQ max ——同時動作的液壓缸或液壓馬達的最大總流量,可從(Q-t)圖上查得。對於在工作過程中用節流調速的係統,還須加上溢流閥的最小溢流量,一般取0.5×10 -4 m 3 /s。

係統使用蓄能器作輔助動力源時

式中 K——係統泄漏係數,一般取K=1.2;

T t ——液壓設備工作周期(s);

V i ——每一個液壓缸或液壓馬達在工作周期中的總耗油量(m 3 );

z——液壓缸或液壓馬達的個數。

3)選擇液壓泵的規格 根據以上求得的p p 和Q p 值,按係統中擬定的液壓泵的形式,從產品樣本或本手冊中選擇相應的液壓泵。為使液壓泵有一定的壓力儲備,所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大25%~60%。

4)確定液壓泵的驅動功率 在工作循環中,如果液壓泵的壓力和流量比較恒定,即(p-t)、(Q-t)圖變化較平緩,則

式中 p p ——液壓泵的最大工作壓力(Pa);

Q P ——液壓泵的流量(m 3 /s);

η P ——液壓泵的總效率,參考表1選擇。


1液壓泵的總效率


液壓泵類型

齒輪泵

螺杆泵

葉片泵

柱塞泵

總效率

0.6~0.7

0.65~0.80

0.60~0.75

0.80~0.85

限壓式變量葉片泵的驅動功率,可按流量特性曲線拐點處的流量、壓力值計算。一般情況下,可取p P =0.8p Pmax ,Q P =Q n ,則


式中 

——液壓泵的最大工作壓力(Pa);

——液壓泵的額定流量(m 3 /s)。

在工作循環中,如果液壓泵的流量和壓力變化較大,即(Q-t),(p-t)曲線起伏變化較大,則須分別計算出各個動作階段內所需功率,驅動功率取其平均功率


式中 t 1 、t 2 、t n ——一個循環中每一動作階段內所需的時間(s);

P 1 、P 2 、P n ——一個循環中每一動作階段內所需的功率(W)。

按平均功率選出電動機功率後,還要驗算一下每一階段內電動機超載量是否都在允許範圍內。電動機允許的短時間超載量一般為25%。

二、液壓閥的選擇

1)閥的規格,根據係統的工作壓力和實際通過該閥的最大流量,選擇有定型產品的閥件。溢流閥按液壓泵的最大流量選取;選擇節流閥和調速閥時,要考慮最小穩定流量應滿足執行機構最低穩定速度的要求。

控製閥的流量一般要選得比實際通過的流量大一些,必要時也允許有20%以內的短時間過流量。

2)閥的型式,按安裝和操作方式選擇。

三、蓄能器的選擇

根據蓄能器在液壓係統中的功用,確定其類型和主要參數。

1)液壓執行元件短時間快速運動,由蓄能器來補充供油,其有效工作容積為

式中 A——液壓缸有效作用麵積(m 2 );

l——液壓缸行程(m);

K——油液損失係數,一般取K=1.2;

Q P ——液壓泵流量(m 3 /s);

t——動作時間(s)

2)作應急能源,其有效工作容積為:

式中 ——要求應急動作液壓缸總的工作容積(m 3 )。

有效工作容積算出後,根據第8章中有關蓄能器的相應計算公式,求出蓄能器的容積,再根據其他性能要求,即可確定所需蓄能器。

四、管道尺寸的確定

1)管道內徑計算

式中 Q——通過管道內的流量(m 3 /s);

υ——管內允許流速(m/s),見表2。

計算出內徑d後,按標準係列選取相應的管子。

2)管道壁厚δ的計算

2允許流速推薦值

管道

推薦流速/(m/s)

液壓泵吸油管道

0.5~1.5,一般常取1以下

液壓係統壓油管道

3~6,壓力高,管道短,粘度小取大值

液壓係統回油管道

1.5~2.6

式中 p——管道內最高工作壓力(Pa);

d——管道內徑(m);

[σ]——管道材料的許用應力(Pa),[σ]=


;

σ b ——管道材料的抗拉強度(Pa);

n——安全係數,對鋼管來說,p<7MPa時,取n=8;p<17.5MPa時,取n=6;p>17.5MPa時,取n=4。

五、 油箱容量的確定

初始設計時,先按經驗公式(31)確定油箱的容量,待係統確定後,再按散熱的要求進行校核。

油箱容量的經驗公式為

V=αQ V  (31)

式中 Q V ——液壓泵每分鍾排出壓力油的容積(m 3 );

α——經驗係數,見表3。

3 經驗係數α

係統類型

行走機械

低壓係統

中壓係統

鍛壓機械

冶金機械

α

1~2

2~4

5~7

6~12

10

在確定油箱尺寸時,一方麵要滿足係統供油的要求,還要保證執行元件全部排油時,油箱不能溢出,以及係統中最大可能充滿油時,油箱的油位不低於最低限度。








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