【文章內(nèi)容簡介】 業(yè)設(shè)計（論文）141－油箱 2－空氣濾清器 3－液位計 4－吸油過濾器 5－液壓泵6－單向閥 7－壓力表開關(guān) 8－壓力表 9－通道體 10－疊加式溢流閥11－疊加式減壓閥 12－疊加式雙單向節(jié)流閥 13－電磁換向閥14－疊加式雙液控單向閥 15－壓力繼電器 16－電動機(jī)圖 31 液壓系統(tǒng)的原理圖 Hydraulic system diagram湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）154 液壓元件的計算和選擇液壓元件的計算是指計算元件在工作中承受的壓力和流量，以便選擇零件的規(guī)格和型號，此外還要計算原動機(jī)的功率和油箱的容量。選擇元件時應(yīng)盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)件。 液壓泵的確定液壓泵的最大工作壓力： = ＋ （4－1）p1maxp??其中 ——液壓執(zhí)行元件最大工作壓力；1maxp ——液壓泵出口大執(zhí)行元件入口之間所有的沿程壓力損失和局部壓力??損失之和。初算時按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選?。汗苈泛唵?，管中流速不大時，取 ＝ ～；管路復(fù)雜而且管中流速較大或者有p調(diào)速元件時，取 ＝ ～。??由上述選取 ＝，然后帶入公式（41）計算得：??≥+＝在選擇泵的額定壓力時應(yīng)考慮到動態(tài)過程和制造質(zhì)量等因素，要使液壓泵有一定的壓力儲備。一般泵的額定工作壓力應(yīng)比上述最大工作壓力高20％－60％，所有最后算得的液壓泵的額定壓力應(yīng)為： （1+）＝表 41 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 ～ ～ ～ ～液壓泵的流量 按下式計算pq ＝K （4－2）pmax)q??式中 K——考慮系統(tǒng)泄漏和溢流閥保持最小溢流量的系數(shù)，一般取K＝～，湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）16——同時工作的執(zhí)行元件的最大總流量（ 3=）max)q?? ?本設(shè)計取泄漏系數(shù)為 ，所以： ＝＝由液壓元件產(chǎn)品樣本查得 CBNE312 齒輪泵滿足上述估算得到的壓力和流量要求：該泵的額定壓力為 16MPa，公稱排量 V＝12 mL/rev，額定轉(zhuǎn)速為1800r/min。現(xiàn)取泵的容積效率 ＝，當(dāng)選用轉(zhuǎn)速 n＝1400 r/min 的驅(qū)動電機(jī)v?時，泵的流量為： ＝Vnpqv ＝12 mL/rev1400r/min 310? ＝14L/min由前面的計算可知泵的最大功率出現(xiàn)在Ⅱ工位夾緊階段，現(xiàn)取泵的總效率為 ＝，則： ＝p?pNpq? ＝湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）17???? ＝840W選用電動機(jī)型號：Y90S—4B5 型封閉式三相異步電動機(jī)滿足上述要求，其轉(zhuǎn)速為 1400r/min，額定功率為 。電動機(jī)與泵之間采用連軸器聯(lián)結(jié)。根據(jù)所選擇的液壓泵規(guī)格及系統(tǒng)工作情況，可計算出液壓缸在各個階段的實(shí)際進(jìn)出流量，運(yùn)動速度和持續(xù)時間，從而為其他液壓元件的選擇及系統(tǒng)的性能計算奠定了基礎(chǔ)。計算結(jié)果如下表所示：表 42Ⅰ工位夾緊缸的實(shí)際工況流量/ 1minL?A工作階段無桿腔 有桿腔速度/ 1ms?A時間 /s夾緊 ＝q出 12進(jìn) ＝ ＝1v2q進(jìn) 1LtV?湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）18 = ? ==???????= =?? =3松開=q進(jìn) P = 143 ==q出 進(jìn) 21A = ＝＝2v1q進(jìn) =?????? =12LtV? =?? ＝1表 43Ⅱ工位夾緊缸的實(shí)際工況流量/ 1minL?A工作階段無桿腔 有桿腔速度/ 1ms?A時間 /s夾緊 ＝ ＝q出 21進(jìn) = ? =＝1vq進(jìn)=??????=1LtV? =3250.?? =松開=q進(jìn) 進(jìn) 12A =14 ＝=q出 p =14＝2vqA進(jìn) =???? =2LtV? =?? ＝上表中 ——油缸的工作腔面積；1A ——油缸回油腔面積；2 ——進(jìn)油缸流量；q進(jìn) ——出油缸流量；出湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）19 ——油缸的運(yùn)動速度；12,v ——油缸的運(yùn)動時間。t 閥類的選擇 選擇依據(jù)選擇依據(jù)為：額定壓力，最大流量，動作方式，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。 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，除非不得已時才自行設(shè)計專用件；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，應(yīng)按液壓泵的最大流量選取。選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時，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，允許通過閥的最大流量超過其額定流量的 20%；根據(jù)以上要求，現(xiàn)選定各類閥和組將的型號如表 44 所示：表 44 各種液壓元件的類型選擇序號名稱通過流量 /L額定流量/ 1minL?A額定壓力/MPa額定壓降/MPa型號規(guī)格1 吸油過濾器 14 20 — — MF022 單向閥 14 40 25 CIT03A13 壓力繼電器 — — 25 — MJCS02BHH4 壓力表 — — 0～10 — W21/2100A15 壓力表開關(guān) 14 21 10 — GCT026 疊加式溢流閥 14 35 25 MRF02PK1207 疊加式減壓閥 14 35 25 MPR02PK1028 疊加式單向閥 14 35 21 MPC02W05309 二位四通換向閥 80 25 D5023N2D210疊加式單向節(jié)流閥 35 21 MTC02WKI20湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）2011 二位四通換向閥 14 80 25 D5023N2D212疊加式單向節(jié)流閥14 35 21 MTC02WKI2013 空氣濾清器 — — — — AB116214 液位計 — — — — LS3” 液壓附件的計算和選擇 確定管件的尺寸表 45 油管中的允許流速油液流經(jīng)油管 吸油管 高壓管 回油管 短管及局部收縮處允許速度（m/s） － 2．5－5 － 5－7表 46 安全系數(shù)管內(nèi)最高工作壓力 7 7－ 安全系數(shù) 8 6 4由表 42 和 43 得知Ⅰ工位夾緊液壓缸有桿腔和無桿腔油管的實(shí)際最大流量分別為 ，Ⅱ工位夾緊液壓缸有桿腔和無桿腔油管的實(shí)際最大流量分別為 14L/min 和 ，按照表 45 的推薦值取油管內(nèi)油液的允許流速為 4m/min，按計算公式： d＝ 4q??（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： ＝d無 ???? ＝湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）21 ＝d有 ???? ＝Ⅱ工位夾緊液壓缸：＝d無 34106???????? ＝ ＝d有 34106???? ＝根據(jù) JB827－ 66，同時考慮到制作方便， Ⅰ工位夾緊液壓缸兩根油管同時選用 101（外徑 10mm，壁厚 1mm）的 10 號冷拔無縫鋼管。Ⅱ工位夾緊液壓缸兩根油管同時選用 141（外徑 14mm，壁厚 1mm）的 10 號冷拔無縫鋼管。由機(jī)械設(shè)計手冊查得管材的抗拉強(qiáng)度為 412MPa，由表 46 取安全系數(shù)為 8，按公式對管子的強(qiáng)度進(jìn)行校核： ≥ ?2bpdn?（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；b?——油管壁厚。?將數(shù)值代入公式（44）得：＝1mm≥ =?Ⅰ 2bpdn??? ＝湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）22＝1mm≥ =?Ⅱ 2bpdn?????? ＝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)計要點(diǎn)：1）油箱應(yīng)有足夠的容積以滿足散熱，同時其容積應(yīng)保證系統(tǒng)中油液全部流回油箱時不滲出，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)行計算： V＝ pq?（4－5）式中 V——油箱的有效容積/L；——液壓泵的總額定流量/ ；pq1minL?? ——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)? ?湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）23=5～ 7，高壓系統(tǒng)取 =10～12，對對于行走機(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機(jī)和液壓閥集成裝置時，系數(shù)可適當(dāng)取較大值。本設(shè)計取 =6，將數(shù)值代如公式（45）得：? V＝614 ＝84 L湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）245 估算液壓系統(tǒng)性能 液壓系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算由于系統(tǒng)的管路布置尚未具體確定，整個系統(tǒng)的壓力損失無法全面的計算，故只能先估算閥類元件的壓力損失，待設(shè)計好管路布置圖后，加上管路的沿程損失和局部損失即可。在油缸夾緊時，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）vp??()Q?實(shí)壓 降 額 ????????????????????????????????? =式中 ——總的壓力損失；vp?? ——各種閥的壓降；P壓 降 ——流經(jīng)閥的設(shè)計流量；Q實(shí) ——閥的額定流量。額在油缸松開時，退油路上的壓力損失為＝ ）vp??()Q?實(shí)壓 降 額 ????????????????????????????????? ＝由此可以看出，系統(tǒng)閥的壓力損失都小于原先的估計值，所以滿足系統(tǒng)的使用要求。因?yàn)棰蚬の粖A緊缸的運(yùn)動過程是一樣的，使用對此油缸的壓力校驗(yàn)過程和上面的計算過程是一樣的。如下所示湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）25在油缸夾緊時，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：＝vp??()Q?實(shí)壓 降 額 .????????????????????????????? =在油缸松開時，退油路上的壓力損失為：＝vp??()Q?實(shí)壓 降 ?????????????????????????????＝由此看出各種閥同樣滿足使用要求。 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，必須對系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)熱和溫升計算，以便對系統(tǒng)溫升進(jìn)行控制。可按下式估算系統(tǒng)的發(fā)熱能量： H＝ （1－ ） ipN?（5－5）式中 H——系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量；——液壓泵的輸入功率。ipN將數(shù)值代入公式（55）得： H＝ ????湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（