【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 內(nèi)油液的允許流速為4m/min，按計(jì)算公式： d＝ （4－3）式中q——通過油管的最大流量； V——油管中允許流速； d——油管內(nèi)徑。將數(shù)值代入公式（43）得Ⅰ工位夾緊液壓缸： ＝ ＝ ＝ ＝Ⅱ工位夾緊液壓缸：＝ ＝ ＝ ＝根據(jù)JB827－66，同時(shí)考慮到制作方便，Ⅰ工位夾緊液壓缸兩根油管同時(shí)選用101（外徑10mm，壁厚1mm）的10號(hào)冷拔無(wú)縫鋼管。Ⅱ工位夾緊液壓缸兩根油管同時(shí)選用141（外徑14mm，壁厚1mm）的10號(hào)冷拔無(wú)縫鋼管。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得管材的抗拉強(qiáng)度為412MPa，由表46取安全系數(shù)為8，按公式對(duì)管子的強(qiáng)度進(jìn)行校核： ≥ （4－4）式中 p——管內(nèi)最高工作壓力； d——油管內(nèi)徑； n——安全系數(shù)；——管材抗拉強(qiáng)度；——油管壁厚。將數(shù)值代入公式（44）得：＝1mm≥= ＝＝1mm≥= ＝所以選的管子壁厚安全。其他油管，可直接按所連接的液壓元、輔件的接口尺寸決定其管徑的大小。 確定油箱容積油箱的作用是儲(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。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，之間應(yīng)設(shè)置隔板，以加大液流循環(huán)的途徑，這樣能提高散熱、分離空氣及沉淀雜質(zhì)的效果。隔板高度為液面高度的2/3～3/4。吸油管及回油管應(yīng)插入最低液面以下，以防止吸空和回油飛濺產(chǎn)生氣泡。管口與箱底、箱壁距離一般不小于管徑的3倍。吸油管可安裝100μm左右的網(wǎng)式或線隙式過濾器，安裝位置要便于裝卸和清洗過濾器?；赜凸芸谝鼻?5176。角并面向箱壁，以防止回油沖擊油箱底部的沉積物，同時(shí)也有利于散熱；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。油箱的容積可以按照下列經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算： V＝ （4－5）式中 V——油箱的有效容積/L；——液壓泵的總額定流量/； ——與系統(tǒng)壓力有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)：低壓系統(tǒng)取=2～4，中壓系統(tǒng)=5～7，高壓系統(tǒng)取=10～12，對(duì)對(duì)于行走機(jī)械取或經(jīng)常間斷作業(yè)的設(shè)備，系數(shù)取較小值；對(duì)于安裝空間允許的固定機(jī)械，或需藉助油箱頂蓋安裝液壓泵及電動(dòng)機(jī)和液壓閥集成裝置時(shí)，系數(shù)可適當(dāng)取較大值。本設(shè)計(jì)取=6，將數(shù)值代如公式（45）得： V＝614 ＝84 L5 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算由于系統(tǒng)的管路布置尚未具體確定，整個(gè)系統(tǒng)的壓力損失無(wú)法全面的計(jì)算，故只能先估算閥類元件的壓力損失，待設(shè)計(jì)好管路布置圖后，加上管路的沿程損失和局部損失即可。Ⅰ工位夾緊缸的壓力損失驗(yàn)算在油缸夾緊時(shí)，油液依次經(jīng)過單向閥，疊加式減壓閥，疊加式溢流閥，電磁換向閥，疊加式雙單向節(jié)流閥。所以進(jìn)油路上的壓力損失為＝ （5－1） =式中 ——總的壓力損失； ——各種閥的壓降； ——流經(jīng)閥的設(shè)計(jì)流量； ——閥的額定流量。在油缸松開時(shí)，退油路上的壓力損失為＝） ＝由此可以看出，系統(tǒng)閥的壓力損失都小于原先的估計(jì)值，所以滿足系統(tǒng)的使用要求。因?yàn)棰蚬の粖A緊缸的運(yùn)動(dòng)過程是一樣的，使用對(duì)此油缸的壓力校驗(yàn)過程和上面的計(jì)算過程是一樣的。如下所示在油缸夾緊時(shí)，油液依次經(jīng)過單向閥，電磁換向閥，疊加式雙單向閥，疊加式雙單項(xiàng)節(jié)流閥。進(jìn)油路上的壓力損失為：＝ =在油缸松開時(shí)，退油路上的壓力損失為：＝＝由此看出各種閥同樣滿足使用要求。 估算系統(tǒng)效率由表42和43可以看出，本液壓系統(tǒng)在整個(gè)工作循環(huán)過程中，液壓缸夾緊是主要的工作過程，所以系統(tǒng)效率、發(fā)熱和溫升等可一概用夾緊時(shí)的數(shù)值計(jì)算。系統(tǒng)效率的計(jì)算公式為： ＝ （5－2）式中 ——執(zhí)行元件的負(fù)載壓力； ——執(zhí)行元件的負(fù)載流量； ——液壓泵的供油壓力； ——液壓泵的供油流量。Ⅰ工位夾緊缸夾緊時(shí)，將數(shù)值代如公式（52）得：＝ ＝Ⅱ工位夾緊缸夾緊時(shí)，將數(shù)值代入公式（52）得：＝ ＝系統(tǒng)在一個(gè)完整的循環(huán)周期內(nèi)的平均回路效率可按下式計(jì)算： ＝ （5－3）式中 —— 一個(gè)周期的平均回路效率； ——各工作階段的液壓回路效率； ——各個(gè)工作階段的持續(xù)時(shí)間；T——一個(gè)完整循環(huán)的時(shí)間。分別將Ⅰ、Ⅱ工位夾緊缸夾緊時(shí)的數(shù)值代入公式（53）得： ＝ ＝則系統(tǒng)的總效率為： ＝ （5－4）式中 ——液壓泵的總效率，；——液壓回路的效率；——液壓執(zhí)行元件的總效率。所以： ＝ ＝。整個(gè)系統(tǒng)的效率很低，主要是由于溢流損失和節(jié)流損失造成的。 系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升 液壓系統(tǒng)的壓力、容積和機(jī)械損失構(gòu)成總的能量損失，這些能量損失都將轉(zhuǎn)化為熱量，是系統(tǒng)的油溫升高，產(chǎn)生一系列不良的影響。為此，必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)熱和溫升計(jì)算，以便對(duì)系統(tǒng)溫升進(jìn)行控制?？砂聪率焦浪阆到y(tǒng)的發(fā)熱能量： H＝（1－） （5－5）式中 H——系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量；——液壓泵的輸入功率。將數(shù)值代入公式（55）得： H＝ ＝1264w表51各種機(jī)械允許油溫 The allowing temperature of the Machinery 液壓設(shè)備類型正常工作溫度/最高允許溫度/數(shù)控機(jī)床30～5055～70一般機(jī)床30～5555～70機(jī)車車輛40～6070～80船舶30～6080～90冶金機(jī)械、液壓機(jī)407～060～90工程機(jī)械、礦山機(jī)械50～8070～90液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生的熱量，由系統(tǒng)中各個(gè)散熱面散發(fā)至空氣中，其中油箱是主要散熱面。因?yàn)楣艿赖纳崦嫦鄬?duì)較小，且與其自身的壓力損失產(chǎn)生的熱量基本平衡，故一般濾去不計(jì)。當(dāng)只考慮油箱散熱時(shí)，其散熱量可按下式計(jì)算： ＝KA （5－6）式中 K——散熱系數(shù)（），計(jì)算時(shí)可選用推薦值：通風(fēng)很差K＝8；通風(fēng)良好 K＝14－20；風(fēng)扇冷卻時(shí)，K＝20－25；用循環(huán)水冷卻時(shí)，K＝110－175； A——油箱散熱面積； ——系統(tǒng)溫升。當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量H等于其散發(fā)出去的熱量時(shí)，系統(tǒng)達(dá)到平衡，此時(shí)： ＝H/KA當(dāng)六面體油箱長(zhǎng)、寬、高比例為1：1：1－1：2：3 ，其散熱面積的近似計(jì)算公式為： A=所以可以導(dǎo)出： ＝ （5－7）式中 V——油箱的有效容量。取散熱系數(shù)K=15，將數(shù)值代入公式（57）得： ＝ ＝此溫升超過了許用范圍，＝30－50，增大油箱面積，取V＝814＝112L，并且取系數(shù)K=20，重新帶入數(shù)值計(jì)算得： ＝ ＝所以滿足了許用溫升要求。至此，系統(tǒng)校核完畢，從整個(gè)過程來(lái)看，此設(shè)計(jì)滿足使用需求。6 液壓動(dòng)力源裝置的設(shè)計(jì)液壓動(dòng)力源（即液壓泵站）是多種元、附件組合而成的整體。是為一個(gè)或幾個(gè)系統(tǒng)存放一定清潔度的工作介質(zhì)，并輸出一定壓力、流量的液體動(dòng)力，兼作整體式液壓站安放液壓控制裝置基座的整體裝置。，液壓動(dòng)力源是整個(gè)液壓系統(tǒng)或液壓站的一個(gè)重要部件，其設(shè)計(jì)質(zhì)量的優(yōu)劣，對(duì)液壓設(shè)備性能關(guān)系很大。 液壓泵站的結(jié)構(gòu)形式液壓泵站上泵組的布置方式分成上置式和非上置式。泵組置于油箱上的上置式液壓泵站中，采用立式電動(dòng)機(jī)并將液壓泵置于油箱之內(nèi)時(shí)，稱為立式（圖61）；采用臥式電動(dòng)機(jī)時(shí)稱為臥式（圖62）。非上置式液壓泵站中，泵組與油箱并列布置的為旁置式（圖63）；泵組置于油箱下面時(shí)為下置式（圖64）； 圖61 圖62 圖63 圖64 按泵組流量特性分為定量型和變量型；按泵組驅(qū)動(dòng)方式分為電動(dòng)型、機(jī)動(dòng)型和手動(dòng)型。本設(shè)計(jì)采用上置式液壓動(dòng)力源，即泵組布置在油箱之上的動(dòng)力源，當(dāng)電動(dòng)機(jī)臥式安裝，液壓泵置于油箱之上時(shí)，稱為臥式液壓動(dòng)力源。當(dāng)電動(dòng)機(jī)立式安裝，液壓泵置于油箱內(nèi)時(shí)，稱為立式液壓動(dòng)力源。上置式液壓動(dòng)力源站地面積小，結(jié)構(gòu)緊湊，液壓泵置于油箱內(nèi)的立式安裝動(dòng)力源，噪聲低且便于收集漏油。這種結(jié)構(gòu)在中、小功率液壓站中被廣泛采用。本次設(shè)計(jì)即采用這種結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用臥式動(dòng)力源時(shí)，由于液壓泵置于油箱之上，必須注意各類液壓泵的吸油高度，以防液壓泵進(jìn)油口產(chǎn)生過大的真空度，造成吸空或氣穴現(xiàn)象。而立式安裝的動(dòng)力源則可避免這種情況的發(fā)生。7 液壓裝置的總體配置液壓裝置按其總體配置分為分散配置型和集中配置型兩種主要結(jié)構(gòu)類型。集中配置型液壓裝置通常是將系統(tǒng)的執(zhí)行器安放在主機(jī)上，而將液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)、輔助元件等獨(dú)立安裝在主機(jī)之外，即集中設(shè)置所謂液壓站。液壓站按控制裝置位置和液壓站功能分為動(dòng)力型和復(fù)合型。其中復(fù)合型又分為整體式和分離式；按液壓站規(guī)模分為單機(jī)型、機(jī)組型和中央型；按通用化程度分為專用型和通用型。本次設(shè)計(jì)采用復(fù)合型整體液壓站設(shè)計(jì)。復(fù)合型液壓站是將系統(tǒng)中液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)、油箱及其附件、液壓控制裝置及其他輔助元件等均安裝在主機(jī)之外，系統(tǒng)的執(zhí)行器仍然安裝在主機(jī)上。復(fù)合型液壓站不僅具有向執(zhí)行器提供液壓動(dòng)力的功能，同時(shí)還兼具控制調(diào)節(jié)功能。按照液壓控制裝置是否安裝在液壓泵站上，此種液壓站又可進(jìn)一步分為整體式液壓站和分離式液壓站。整體式液壓站是將液壓控制裝置及蓄能器等均安裝在液壓泵站上；而分離式液壓站則是將液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和油箱及其附件、液壓控制裝置和蓄能器等分裝成液壓泵站、液壓閥站和蓄能器站等幾部分。液壓站的優(yōu)點(diǎn)是外形整齊美觀，便于安裝維護(hù)，便于采集和檢測(cè)電液信號(hào)以利于自動(dòng)化，可以隔離液壓系統(tǒng)震動(dòng)、發(fā)熱等對(duì)主機(jī)精度的影響。集成式配置：目前液壓系統(tǒng)大多數(shù)都采用集成形式。它是將液壓閥件安裝在集成塊上，集成塊一方面起安裝底板作用，另一方面起內(nèi)部油路作用。這種配置具有可簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)靈活、更改方便；易于加工、專業(yè)化程度高；結(jié)構(gòu)緊湊、裝配維護(hù)方便；系統(tǒng)運(yùn)行效率較高的特點(diǎn)。塊式集成的主要缺點(diǎn)是集成塊的孔系設(shè)計(jì)和加工容易出錯(cuò)，需要一定的設(shè)計(jì)和制造經(jīng)驗(yàn)。1）塊體結(jié)構(gòu) 集成塊的材料一般為鑄鐵或鍛鋼，低壓固定設(shè)備可用鑄鐵，高壓強(qiáng)振場(chǎng)合要用鍛鋼。塊體加工成正方體或長(zhǎng)方體。通常其四周除1面安裝通向液壓執(zhí)行器（液壓缸或液壓馬達(dá)）的管接頭外，其余3面安裝標(biāo)準(zhǔn)的板式液壓閥及少量的疊加閥或插裝閥，這些閥之間的油路聯(lián)系由油路塊內(nèi)部的通道孔實(shí)現(xiàn)，塊的上下兩面為塊間疊積結(jié)合面。比較簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)，其閥件較少，可安裝在同一個(gè)集成塊上。如果液壓系統(tǒng)復(fù)雜，控制閥較多，就要采取多個(gè)集成塊疊積的形式。如果系統(tǒng)為比較復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，各種閥可安裝在相互疊積的集成塊上，上下面一般為疊積接合面，鉆有公共壓力油孔P，公用回油孔T，泄漏油孔L和4個(gè)用以疊積緊固的螺栓孔。1