【正文】 塞桿直徑系列（ GB23481993） 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 液壓缸最小穩(wěn)定速度的驗(yàn)算：對(duì)選定后的液壓缸內(nèi)徑 D，必須進(jìn)行最小穩(wěn)定速度的驗(yàn)算，要保證液壓缸節(jié)流腔的有效工作面積 A，必須大于最小穩(wěn)定速度的最小有效面積 Amin，即 A＞ Amin。 9 Amin=qmin/vmin （ 18） 式中 qmin—— 流量閥的最小穩(wěn)定流量，一般從選定流量閥的產(chǎn)品樣本中查得； vmin—— 液壓缸的最低速度，由設(shè)計(jì)要求給定。 3． 確定液壓缸所需的最大流量 液壓缸所需的最大流量 qmax 等于液壓缸有效面積 A 和液壓缸最大移動(dòng)速度vmax的乘積，即 qmax=Avmax （ 19） 如果液壓缸節(jié)流腔的有效工作面積 A不大于計(jì)算所得的最小有效面積 Amin，則說明液壓缸不能保證最小穩(wěn)定速度，此時(shí)必須增大液壓缸內(nèi)徑，以滿足速度穩(wěn)定的要求。 4．繪制液壓執(zhí)行元件的工況圖 液壓執(zhí)行元件的工況圖指的是壓力圖，流量圖和功率圖。 （ 1）工況圖的繪制 按照上面所確定的液壓執(zhí)行元件的工作面積和工作循環(huán)中各階段 的負(fù)載，即可繪制出壓力圖；根據(jù)執(zhí)行元件的工作面積以及工作循環(huán)中各階段所要求的運(yùn)動(dòng)速度，即可繪制流量圖；根據(jù)所繪制的壓力圖和流量圖，即可計(jì)算出各階段所需的功率，繪制功率圖。 （ 2）工況圖的作用 從工況圖上可以直觀的、方便的找出最大工作壓力、最大流量和最大功率，根據(jù)這些參數(shù)即可選擇液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，同時(shí)是系統(tǒng)中所有液壓元件的選擇的依據(jù)，對(duì)擬定液壓基本回路也具有指導(dǎo)意義。 四、 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 液壓系統(tǒng)原理圖是整個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要的一環(huán)，它的好壞從根本上影響整個(gè)液壓系統(tǒng)。 擬定液壓系統(tǒng)原理圖一般應(yīng)考慮以下幾 個(gè)問題： （ 1） 采用何種結(jié)構(gòu)的執(zhí)行元件； （ 2） 確定供油方式； （ 3） 調(diào)速方式的選擇； （ 4） 快速回路和速度換接方式的選擇； 10 （ 5） 如何完成執(zhí)行機(jī)構(gòu)的自動(dòng)循環(huán)和順序動(dòng)作； （ 6） 系統(tǒng)的調(diào)壓、卸荷及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的換向和安全互鎖等要求； （ 7） 壓力測(cè)量點(diǎn)的合理選擇。 根據(jù)上述要求選擇基本回路，然后將各基本回路歸并、整理，在增加一些必要的元件或輔助油路，使之成為完整的液壓系統(tǒng)，進(jìn)行這項(xiàng)工作時(shí)還必須注意一下幾點(diǎn)： （ 1） 盡可能省去不必要的元件，以簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)； （ 2） 最終綜合出來的液壓系統(tǒng)應(yīng)保證其工作循環(huán)中的每個(gè)動(dòng)作都安全可靠，互相無干擾； （ 3） 盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)件，減少自行設(shè)計(jì) 的專用件； （ 4） 盡可能使系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)合理，便于維修檢測(cè)。 初步擬定液壓系統(tǒng)原理圖后，應(yīng)檢查其動(dòng)作循環(huán)，并制定系統(tǒng)工作循環(huán)表（電磁鐵動(dòng)作順序表）。 五、 液壓元件的計(jì)算和選擇 所謂液壓元件的計(jì)算，是要計(jì)算該元件在工作中承受的壓力和通過的流量，以便來選擇液壓泵的規(guī)格。 1． 確定液壓泵的型號(hào)和電機(jī)功率 先根據(jù)設(shè)計(jì)要求和系統(tǒng)工況確定液壓泵類型，然后根據(jù)液壓泵的最高供油量來選擇液壓泵的規(guī)格。 （ 1） 確定液壓泵的最高工作壓力 pp 液壓泵的最高工作壓力就是在系統(tǒng)正常工作時(shí)所能提供的最高壓力，對(duì)于定量泵系統(tǒng)來說，這個(gè)壓力是由溢流閥調(diào)定的；對(duì)于變量 泵系統(tǒng)來說，這個(gè)工作壓力是與泵的特性曲線上的流量相對(duì)應(yīng)的，液壓泵的最高工作壓力是選擇液壓泵型號(hào)的重要依據(jù)。 考慮到正常工作時(shí)，進(jìn)油管路有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為： pp≥ p1+∑△ p1 （ 110） 式中： pp—— 液壓泵最大工作壓力 p1—— 執(zhí)行元件最大工作壓力 ∑△ p1—— 進(jìn)油管路中的壓力損失，初算時(shí)一般有節(jié)流調(diào)速和管路簡(jiǎn) 11 單的系統(tǒng)取 =～ ，有調(diào)速閥和管路較復(fù)雜的系統(tǒng)取 =～ MPa。 （ 2） 確定液壓泵的最大流量 液壓泵 的最大流量 qp 按執(zhí)行元件工況圖上的最大工作流量及系統(tǒng)中的泄漏量來確定。即 qp≥ KL∑ qmax （ 111） 式中 qp—— 液壓泵的最大流量， L/min； ∑ qmax—— 同時(shí)動(dòng)作的執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。如果這是溢流閥正在進(jìn)行工作，尚需加溢流閥的最小溢流量 2～ 3L/min。 KL—— 系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 =～ 。 （ 3） 選擇液壓泵的規(guī)格 根據(jù)以上計(jì)算的值，即可從產(chǎn)品樣本中選擇合適的液壓泵的型號(hào)和規(guī)格。 為了使液壓泵工作安全可靠，液壓泵應(yīng)用一 定的壓力儲(chǔ)備，通常泵的額定壓力應(yīng)滿足： pn≥ （ ～ ） pp （ 112） 泵的額定流量則宜與 qp 相當(dāng)，不要超過太多，以免造成過大的功率損失。 （ 4） 確定液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率 當(dāng)系統(tǒng)中使用定量泵時(shí)，其驅(qū)動(dòng)功率可按下式計(jì)算： P= pnqn /η p （ 113） 式中 P—— 電機(jī)功率， W； pn—— 泵的額定壓力， Mpa； qn—— 泵的額定流量， L/min； 2． 閥類元件的選擇 閥類元件的選擇是根據(jù)閥的最大工作壓力和流經(jīng)閥的最大流量來選擇閥的規(guī)格。即所選用的閥類元件的額定壓力和額定流量要大于系統(tǒng)的最高工作壓力及實(shí)際通過閥的最大流量。在條件不允許時(shí)，可適當(dāng)增大通過閥的流量，但不得超過閥的額定流量的 20%，否則會(huì)引起壓力損失過大。具體地講選擇壓力閥時(shí)應(yīng)考慮調(diào)壓范圍，選擇流量閥時(shí)應(yīng)注意其最小穩(wěn)定流量，選擇換向閥時(shí)除應(yīng)考慮壓力、流量外，還應(yīng)考慮其中位機(jī)能及操作方式。 液壓閥的型號(hào)規(guī)格見液壓手冊(cè)。 12 3． 確定管路尺寸 液壓缸進(jìn)、出油管的 管徑應(yīng)按輸入、輸出的最大流量計(jì)算，由于液壓泵具體選定之后，液壓缸在各個(gè)階段的進(jìn)、出流量以與原定數(shù)值不同，所以要重新計(jì)算。管路內(nèi)徑的選擇是以降低流動(dòng)造成的壓力損失為前提的，液壓管路中流體的流動(dòng)多為層流，壓力損失正比于油液在管路中的平均流速，因此根據(jù)流速確定管徑是常用的簡(jiǎn)便方法。 管路內(nèi)徑 d 按下式計(jì)算： d= 4 vv? ? （ mm） （ 114） 式中： q—— 通過油管的流速； v—— 油管中允許的流速， 一般對(duì)吸油管取 ～ ，壓油管取 ～5m/s，（壓力高時(shí)取大值，壓力低時(shí)取小值），回油管取 ～ 2m/s。 由上式計(jì)算出的管徑應(yīng)按 JB82766，將其圓整到標(biāo)準(zhǔn)管徑，參見液壓手冊(cè)。 油管管壁一般不需計(jì)算，根據(jù)選用的管材和管內(nèi)徑查液壓傳動(dòng)手冊(cè)確定。 各元件間連接管路的規(guī)格按元件接口尺寸確定。 4． 液壓油箱容積的確定 油箱的有效容積（油面高度為油箱高度的 80%的容積）應(yīng)根據(jù)液壓系統(tǒng)發(fā)熱、散熱平衡的原則來計(jì)算，但這只是在系統(tǒng)負(fù)載較大、長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)采用必要進(jìn)行，一般只需按液壓泵的額定流量 qn 估算即 可。 低壓系統(tǒng)中（ p≤ ）： V=（ 2～ 4） qn 中壓系統(tǒng)中（ p≤ ）： V=（ 5～ 7） qn （ 115） 高壓系統(tǒng)中（ p＞ ）： V=（ 6～ 12） qn 液壓油箱的有效容積確定后，需設(shè)計(jì)液壓油箱的外形尺寸，一般尺寸比（長(zhǎng)、寬、高）為 1： 1： 1～ 1： 2： 3。為提高冷卻效率，在安裝位置不受限制時(shí)，可將油箱的容量予以增大。 六、 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算 必要時(shí)，對(duì)液壓系統(tǒng)的壓力損失和發(fā)熱溫升要進(jìn)行驗(yàn)算，如果有經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的同類設(shè)備可供類比參考，或有可靠的實(shí)驗(yàn) 結(jié)果，那么液壓可以不再進(jìn)行驗(yàn)算。 13 1. 壓力損失的驗(yàn)算 在前面確定液壓泵的最高工作壓力時(shí)，關(guān)于壓力損失是進(jìn)行估算的?，F(xiàn)在系統(tǒng)的元件、管道直徑、管接頭等都確定下來了，所以需要驗(yàn)算一下管路系統(tǒng)的壓力損失，看其是否在假設(shè)范圍內(nèi)，借此可以較準(zhǔn)確地確定液壓泵的工作壓力，并可確定各種壓力閥的調(diào)定壓力值，保證系統(tǒng)的工作性能。 液壓泵應(yīng)用一定的壓力儲(chǔ)備量，如果計(jì)算出的系統(tǒng)調(diào)整壓力大于液壓泵的額定壓力的 75%，則應(yīng)該重新選擇元件規(guī)格和管道尺寸，以減小壓力損失，或者另選額定壓力較高的液壓泵。 液壓系統(tǒng)的的壓力損失包括管道內(nèi)的沿 程損失和局部損失以及閥類元件的局部損失三項(xiàng)。計(jì)算系統(tǒng)壓力損失時(shí)，不同的工作階段要分開來計(jì)算?；赜吐飞系膲毫p失要折算到進(jìn)油路上。因此，某一工作階段液壓系統(tǒng)的總的壓力損失為 2121p p p???? ? ? ? ? ? ? ?????? （ 116） 式中 1p?? —— 系統(tǒng)進(jìn)油路的總壓力損失； 1 1 1 1p p p p? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 117） 1p??? —— 進(jìn)油路總的沿程壓力損失 1p??? —— 進(jìn)油路總的局部損失 1p??? —— 進(jìn)油路上閥的總損失 21 n nqpp q???? ? ? ? ? ???? （ 118） np?? —— 閥的額定壓力損失，由產(chǎn)品樣本中查到； nq —— 閥的額定流量； q —— 通過閥的實(shí)際流量； 2p?? —— 系統(tǒng)回油路的總壓力損失； 2 2 2 2p p p p? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 119） 14 2p??? —— 回油路總的沿程損失； 2p???—— 回油路總的局部損傷； 2p??? —— 回油路上閥的總損失，計(jì)算方法同進(jìn)油路； 1? —— 液壓缸進(jìn)油腔的面積； 2? —— 液壓缸回油腔的面積。 1p p p? ? ??? （ 120） 式中 p? —— 液壓缸工作腔的壓力。 液流經(jīng)液壓泵、執(zhí)行元件 、溢流閥或其它閥及管道的功率損失都將轉(zhuǎn)化為熱能，使系統(tǒng)發(fā)熱，油溫升高。油溫升高過多，會(huì)造成系統(tǒng)的泄漏增加，運(yùn)動(dòng)件動(dòng)作失靈，油液變質(zhì)，縮短橡膠圈的壽命等不良后果，所以，為了使液壓缸保持正常工作，應(yīng)使油溫保持在許可的范圍之內(nèi)。 （ 1）系統(tǒng)發(fā)熱量計(jì)算 在單位時(shí)間內(nèi)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量（即損失功率）可由下式計(jì)算。 P? =PpPe （ 121） 式中 P? —— 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量（ W）； Pp—— 液壓泵的輸入功率（ W）， Pp =pq/η； Pe—— 執(zhí)行元件的有效功率（ W）， P=Fv。 （ 2）散熱面積計(jì)算 當(dāng)油箱的三個(gè)邊長(zhǎng)之比為 1： 1： 1 到 1： 2： 3 范圍內(nèi)，且油位是油箱高度的 時(shí)，其散熱面積可用下式計(jì)算。 A= V (m