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液压系统设计要求(二)

文章附图

 液压元件的选择与专用件设计

4.1 液压泵的选择

1)确定液压泵的最大工作压力pp

pp≥p1+Σ△p                    

(21)式中 p1——液压缸或液压马达最大工作压力为25MPa

  Σ△p——从液压泵出口到液压缸或液压马达入口之间总的管路损失。

Σ△p的准确计算要待元件选定并绘出管路图时才能进行,初算时可按经验数据选取:管路简单、流速不大的,取Σ△p=(0.2~0.5)MPa;管路复杂,进口有调阀的,取Σ△p=(0.5~1.5)MPa。

 则可得液压泵的最大工作压力:

 2)确定液压泵的流量QP 多液压缸或液压马达同时工作时,液压泵的输出流量应为

QP≥K(ΣQmax)  

 (22)式中 K——系统泄漏系数,一般取K=1.1~1.3;

  ΣQmax——同时动作的液压缸或液压马达的最大总流量,可从(Q-t)图上查得。对于在工作过程中用节流调速的系统,还须加上溢流阀的最小溢流量,一般取0.5×10-4m3/s。

由题知系统的最大工作流量为12L/min

Tt——液压设备工作周期(s);

Vi——每一个液压缸或液压马达在工作周期中的总耗油量(m3);

z——液压缸或液压马达的个数。

 则可预选液压泵的流量大概为Qp:

3)选择液压泵的规格 根据以上求得的pp和Qp值,按系统中拟定的液压泵的形式,从产品样本或本手册中选择相应的液压泵。为使液压泵有一定的压力储备,所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大25%~60%。

  选得的液压泵的参数规格如下:

型号:           10SCY14-1B

排量/mL*s^(-1):    10

额定压力/MPa:      32

额定转速/r*min^(-1):  1500

驱动功率/kW:      10

容积效率/%:      ≥92

重量/kg:        19                      

4)确定液压泵的驱动功率 在工作循环中,如果液压泵的压力和流量比较恒定,即(p-t)、(Q-t)图变化较平缓,则 : P=Pp*Qp/ηP式中 pp——液压泵的最大工作压力(Pa);

   QP——液压泵的流量(m3/s);

   ηP——液压泵的总效率,参考表9选择。

表9液压泵的总效率

液压泵类型

齿轮泵

螺杆泵

叶片泵

柱塞泵

总效率

0.6~0.7

0.65~0.80

0.60~0.75

0.80~0.85

   限压式变量叶片泵的驱动功率,可按流量特性曲线拐点处的流量、压力值计算。一般情况下,可取pP=0.8pPmax,QP=Qn,则

   式中 ——液压泵的最大工作压力(Pa);

   ——液压泵的额定流量(m3/s)。

   在工作循环中,如果液压泵的流量和压力变化较大,即(Q-t),(p-t)曲线起伏变化较大,则须分别计算出各个动作阶段内所需功率,驱动功率取其平均功率

   式中 t1、t2、…tn——一个循环中每一动作阶段内所需的时间(s);

   P1、P2、…Pn——一个循环中每一动作阶段内所需的功率(W)。

按平均功率选出电动机功率后,还要验算一下每一阶段内电动机超载量是否都在允许范围内。电动机允许的短时间超载量一般为25%。

则可选择电动机型号:(参数如下)

名称=Y系列(IP44)封闭式

三相异步电动机技术数据

-序号=31

型号=Y160M-4            

额定功率\kW=11

同步转速\r/min=1500

满载转速\r/min=1460

满载电流\A=7

满载时效率\%=88

满载功率因数\cosφ=0.84

堵转电流/额定电流=7

堵转转矩/额定转矩=2

最大转矩/额定转矩=2.2

噪声\dB(A)=82

转动惯量\kg.m^2=0.07

净重\kg=123

   4.2 液压阀的选择

   1)阀的规格,根据系统的工作压力和实际通过该阀的最大流量,选择有定型产品的阀件。溢流阀按液压泵的最大流量选取;选择节流阀和调速阀时,要考虑最小稳定流量应满足执行机构最低稳定速度的要求。

   控制阀的流量一般要选得比实际通过的流量大一些,必要时也允许有20%以内的短时间过流量。

2)阀的型式,按安装和操作方式选择。

根据系统的工作压力和流量选择:

先导溢流阀的型号(参数如下):

名称:    先导型溢流阀

公称通径/in:    3/8

型号:    BT-03-*-32

调压范围/MPa:    0.5~25.0

最大流量/Lmin^(-1):    100

重量/kg:    5.0

液控单向阀的型号(参数如下):

名称:    液控单向阀

型号|板式连接:     A※Y-H※lOB

型号|法兰连接:    

通径/mm:     10

压力/MPa:        32

流量/Lmin^(-1):      40

开启压力/MPa:        a:0.04    b:0.4

控制压力/MPa:        △p ≥1.6

电磁换向阀型号(参数如下):

通径/mm:    10

公称流量/Lmin^(-1):    40

公称压力/MPa:    31.5

允许背压/MPa:    <6.3

换向频率/次*min^(-1):    干式电磁铁30湿式电磁铁60

最高换向频率/次*min^(-1):    干式电磁铁60湿式电磁铁120

电压:    AC220V 50Hz;DC12V、24V

允许电压变动范围:    10%

电磁铁功耗(吸持时):    AC:40W,DC:42W

   4.3 过滤器的选择

  根据题目要求和系统性能的考虑,选择将过滤器置于压油路上,

并选择纸质过滤器型号(参数如下):

型号|  :      ZU-H10× 10S

流量/(L/min):    10

额定压力/MPa:        32

过滤精度/μm|  :      10

过滤精度/μm| :      20

压差指示器工作差/MPa:      0.35

初始压力降/MPa:      0.08

重量/kg:      3.3

外形尺寸/mm|h:    193

外形尺寸/mm|A:      118

外形尺寸/mm|B:      70

外形尺寸/mm|B1:    

外形尺寸/mm|D:    φ88

外形尺寸/mm|D1:    φ73

外形尺寸/mm|M:     M27×2

   4.4 管道尺寸的确定

(1)管道内径计算

       

   式中  Q——通过管道内的流量(m3/s);

       υ——管内允许流速(m/s),见表10。

计算出内径d后,按标准系列选取相应的管子。

分别取吸油、压油、回油管路的液压油流速分别如下:

经计算可得:吸油路、压油路、回油路、管路的内径分别为: 0.02 m、0.013m、0.014m

并采用无缝钢管进行管路的连接。  

(2)管道壁厚δ的计算

    根据系统压力和流量以及钢管的系列标准选择相应满足要求的钢管壁厚

表10 允许流速推荐值

管道

推荐流速/(m/s)

液压泵吸油管道

0.5~1.5,一般常取1以下

液压系统压油管道

3~6,压力高,管道短,粘度小取大值

液压系统回油管道

1.5~2.6

   式中 p——管道内最高工作压力(Pa);

       d——管道内径(m);

      σb——管道材料的抗拉强度(Pa);

      n——安全系数,对钢管来说,p<7MPa时,取n=8;p<17.5MPa时,取n=6;p>17.5MPa时,取n=4。

   4.5 油箱容量的确定

   初始设计时,先按经验公式(31)确定油箱的容量,待系统确定后,再按散热的要求进行校核。

   油箱容量的经验公式为

V=αQV          (31)

   式中 QV——液压泵每分钟排出压力油的容积(m3);

       α——经验系数,见表11。

表11 经验系数α

系统类型

行走机械

低压系统

中压系统

锻压机械

冶金机械

α

1~2

2~4

5~7

6~12

10

   在确定油箱尺寸时,一方面要满足系统供油的要求,还要保证执行元件全部排油时,油箱不能溢出,以及系统中最大可能充满油时,油箱的油位不低于最低限度。