一、液壓泵的確定與所需功率的計(jì)算 1.液壓泵的確定 (1)確定液壓泵的最大工作壓力。液壓泵所需工作壓力的確定,主要根據(jù)液壓缸在工作循環(huán)各階段所需最大壓力p1,再加上油泵的出油口到缸進(jìn)油口處總的壓力損失ΣΔp,即 pB?=p1+ΣΔp ΣΔp 包括油液流經(jīng)流量閥和其他元件的局部壓力損失、管路沿程損失等,在系統(tǒng)管路未設(shè)計(jì)之前,可根據(jù)同類系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)估計(jì),一般管路簡(jiǎn)單的節(jié)流閥調(diào)速系統(tǒng)?ΣΔp為 (2~5)×105Pa,用調(diào)速閥及管路復(fù)雜的系統(tǒng)ΣΔp為(5~15)×105Pa,ΣΔp也可只考慮流經(jīng)各控制閥的壓力損失,而將管路系統(tǒng)的沿程損失忽略不計(jì),各閥的額定壓力損失可從液壓元件手冊(cè)或產(chǎn)品樣本中查找,也可參照下表選取。 常用中、低壓各類閥的壓力損失(Δpn) 閥名 Δpn(×105Pa) 閥名 Δpn(×105Pa) 閥名 Δpn(×105Pa) 閥名 Δpn(×105Pa) 單向閥 0.3~0.5 背壓閥 3~8 行程閥 1.5~2 轉(zhuǎn)閥 1.5~2 換向閥 1.5~3 節(jié)流閥 2~3 順序閥 1.5~3 調(diào)速閥 3~5 (2)確定液壓泵的流量qB。泵的流量qB根據(jù)執(zhí)行元件動(dòng)作循環(huán)所需最大流量qmax和系統(tǒng)的泄漏確定。? ①多液壓缸同時(shí)動(dòng)作時(shí),液壓泵的流量要大于同時(shí)動(dòng)作的幾個(gè)液壓缸(或馬達(dá))所需的最大流量,并應(yīng)考慮系統(tǒng)的泄漏和液壓泵磨損后容積效率的下降,即 qB≥K(Σq)max(m3/s) 式中:K為系統(tǒng)泄漏系數(shù),一般取1.1~1.3,大流量取小值,小流量取大值;(Σq)max為同時(shí)動(dòng)作的液壓缸(或馬達(dá))的最大總流量(m3/s)。 ②采用差動(dòng)液壓缸回路時(shí),液壓泵所需流量為: qB≥K(A1-A2)vmax(m3/s) 式中:A 1,A 2為分別為液壓缸無桿腔與有桿腔的有效面積(m2);vmax為活塞的最大移動(dòng)速度(m/s)。 ③當(dāng)系統(tǒng)使用蓄能器時(shí),液壓泵流量按系統(tǒng)在一個(gè)循環(huán)周期中的平均流量選取,即 ?qB= ViK/Ti 式中:Vi為液壓缸在工作周期中的總耗油量(m3);Ti為機(jī)器的工作周期(s);Z為液壓缸的個(gè)數(shù)。 (3)選擇液壓泵的規(guī)格:根據(jù)上面所計(jì)算的最大壓力pB和流量qB,查液壓元件產(chǎn)品樣本,選擇與PB和qB相當(dāng)?shù)囊簤罕玫囊?guī)格型號(hào)。 上面所計(jì)算的最大壓力pB是系統(tǒng)靜態(tài)壓力,系統(tǒng)工作過程中存在著過渡過程的動(dòng)態(tài)壓力,而動(dòng)態(tài)壓力往往比靜態(tài)壓力高得多,所以泵的額定壓力pB應(yīng)比系統(tǒng)最高壓力大25%~60%,使液壓泵有一定的壓力儲(chǔ)備。若系統(tǒng)屬于高壓范圍,壓力儲(chǔ)備取小值;若系統(tǒng)屬于中低壓范圍,壓力儲(chǔ)備取大值。 (4)確定驅(qū)動(dòng)液壓泵的功率。 ①當(dāng)液壓泵的壓力和流量比較衡定時(shí),所需功率為: p=pBqB/103ηB (kW) 式中:pB為液壓泵的最大工作壓力(N/m2);qB為液壓泵的流量(m3/s);ηB為液壓泵的總效率,各種形式液壓泵的總效率可參考下表估取,液壓泵規(guī)格大,取大值,反之取小值,定量泵取大值,變量泵取小值。 表 液壓泵的總效率 液壓泵類型 齒輪泵 螺桿泵 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 ②在工作循環(huán)中,泵的壓力和流量有顯著變化時(shí),可分別計(jì)算出工作循環(huán)中各個(gè)階段所需的驅(qū)動(dòng)功率,然后求其平均值,即 p= 式中:t1,t2,…,tn為一個(gè)工作循環(huán)中各階段所需的時(shí)間(s);P1,P2,…,Pn為一個(gè)工作循環(huán)中各階段所需的功率(kW)。 按上述功率和泵的轉(zhuǎn)速,可以從產(chǎn)品樣本中選取標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī),再進(jìn)行驗(yàn)算,使電動(dòng)機(jī)發(fā)出最大功率時(shí),其超載量在允許范圍內(nèi)。 二、閥類元件的選擇 1.選擇依據(jù) 選擇依據(jù)為:額定壓力,最大流量,動(dòng)作方式,安裝固定方式,壓力損失數(shù)值,工作性能參數(shù)和工作壽命等。 2.選擇閥類元件應(yīng)注意的問題 (1)應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品,除非不得已時(shí)才自行設(shè)計(jì)專用件。 (2)閥類元件的規(guī)格主要根據(jù)流經(jīng)該閥油液的最大壓力和最大流量選取。選擇溢流閥時(shí),應(yīng)按液壓泵的最大流量選;選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí),應(yīng)考慮其最小穩(wěn)定流量滿足機(jī)器低速性能的要求。 (3)一般選擇控制閥的額定流量應(yīng)比系統(tǒng)管路實(shí)際通過的流量大一些,必要時(shí),允許通過閥的最大流量超過其額定流量的20%。 三、蓄能器的選擇 1.蓄能器用于補(bǔ)充液壓泵供油不足時(shí),其有效容積為: V=ΣAiLiK-qBt(m3) 式中:A為液壓缸有效面積(m2);L為液壓缸行程(m);K為液壓缸損失系數(shù),估算時(shí)可。耍1.2;qB為液壓泵供油流量(m3/s);t為動(dòng)作時(shí)間(s)。 2.蓄能器作應(yīng)急能源時(shí),其有效容積為: V=ΣAiLiK(m3) 當(dāng)蓄能器用于吸收脈動(dòng)緩和液壓沖擊時(shí),應(yīng)將其作為系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)與其關(guān)聯(lián)部分一起綜合考慮其有效容積。 根據(jù)求出的有效容積并考慮其他要求,即可選擇蓄能器的形式。 四、管道的選擇 1.油管類型的選擇 液壓系統(tǒng)中使用的油管分硬管和軟管,選擇的油管應(yīng)有足夠的通流截面和承壓能力,同時(shí),應(yīng)盡量縮短管路,避免急轉(zhuǎn)彎和截面突變。 (1)鋼管:中高壓系統(tǒng)選用無縫鋼管,低壓系統(tǒng)選用焊接鋼管,鋼管價(jià)格低,性能好,使用廣泛。 (2)銅管:紫銅管工作壓力在6.5~10?MPa以下,易變曲,便于裝配;黃銅管承受壓力較高,達(dá)25MPa,不如紫銅管易彎曲。銅管價(jià)格高,抗震能力弱,易使油液氧化,應(yīng)盡量少用,只用于液壓裝置配接不方便的部位。 (3)軟管:用于兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)件之間的連接。高壓橡膠軟管中夾有鋼絲編織物;低壓橡膠軟管中夾有棉線或麻線編織物;尼龍管是乳白色半透明管,承壓能力為2.5~8MPa,多用于低壓管道。因軟管彈性變形大,容易引起運(yùn)動(dòng)部件爬行,所以軟管不宜裝在液壓缸和調(diào)速閥之間。 2.油管尺寸的確定 (1)油管內(nèi)徑d按下式計(jì)算: d= 式中:q為通過油管的最大流量(m3/s);v為管道內(nèi)允許的流速(m/s)。一般吸油管取0.5~5(m/s);壓力油管取2.5~5(m/s);回油管取1.5~2(m/s)。 (2)油管壁厚δ按下式計(jì)算: δ≥p?d/2〔σ〕 ? 式中:p為管內(nèi)最大工作壓力;〔σ〕為油管材料的許用壓力,〔σ〕=σb/n;σb為材料的抗拉強(qiáng)度;n為安全系數(shù),鋼管p<7MPa時(shí),取n=8;p<17.5MPa時(shí),取n=6;p>17.5MPa時(shí),取n=4。 根據(jù)計(jì)算出的油管內(nèi)徑和壁厚,查手冊(cè)選取標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格油管。 五、油箱的設(shè)計(jì) 油箱的作用是儲(chǔ)油,散發(fā)油的熱量,沉淀油中雜質(zhì),逸出油中的氣體。其形式有開式和閉式兩種:開式油箱油液液面與大氣相通;閉式油箱油液液面與大氣隔絕。開式油箱應(yīng)用較多。 1.油箱設(shè)計(jì)要點(diǎn) (1)油箱應(yīng)有足夠的容積以滿足散熱,同時(shí)其容積應(yīng)保證系統(tǒng)中油液全部流回油箱時(shí)不滲出,油液液面不應(yīng)超過油箱高度的80%。 (2)吸箱管和回油管的間距應(yīng)盡量大。 (3)油箱底部應(yīng)有適當(dāng)斜度,泄油口置于最低處,以便排油。 (4)注油器上應(yīng)裝濾網(wǎng)。 (5)油箱的箱壁應(yīng)涂耐油防銹涂料。 2.油箱容量計(jì)算油箱的有效容量V可近似用液壓泵單位時(shí)間內(nèi)排出油液的體積確定。? V=KΣq ? 式中:K為系數(shù),低壓系統(tǒng)取2~4,中、高壓系統(tǒng)取5~7;Σq為同一油箱供油的各液壓泵流量總和。 六、濾油器的選擇 選擇濾油器的依據(jù)有以下幾點(diǎn): (1)承載能力:按系統(tǒng)管路工作壓力確定。 (2)過濾精度:按被保護(hù)元件的精度要求確定,選擇時(shí)可參閱下表。 (3)通流能力:按通過最大流量確定。 (4)阻力壓降:應(yīng)滿足過濾材料強(qiáng)度與系數(shù)要求。 濾油器過濾精度的選擇 系統(tǒng) 過濾精度(μm) 元件 過濾精度(μm) 低壓系統(tǒng) 100~150 滑閥 1/3最小間隙 70×105Pa系統(tǒng) 50 節(jié)流孔 1/7孔徑(孔徑小于1.8mm) 100×105Pa系統(tǒng) 25 流量控制閥 2.5~30 140×105Pa系統(tǒng) 10~15 安全閥溢流閥 15~25 電液伺服系統(tǒng) 5 高精度伺服系統(tǒng) 2.5 |