液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

1、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟是： 一、工況分析和負(fù)荷確定。 二、系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)的確定。 三、液壓系統(tǒng)方案的擬定。 四、擬定液壓系統(tǒng)工作原理圖 五、系統(tǒng)的初步計(jì)算和液壓元件的選擇。 六、液壓系統(tǒng)驗(yàn)算。 七、編寫技術(shù)文件。 一、工況分析和負(fù)荷確定 一般只能分析工作循環(huán)過程中的最大負(fù)荷點(diǎn)或最大功率點(diǎn)，以這些點(diǎn)上的峰值作為系統(tǒng) 設(shè)計(jì)的依據(jù)。 二、系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)的確定 （一）、系統(tǒng)工作壓力 在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)工作壓力往往是預(yù)先確定的（依據(jù)設(shè)計(jì)機(jī)型參考相關(guān)資料選 取），然后根據(jù)各執(zhí)行元件對運(yùn)動速度的要求，經(jīng)過詳細(xì)的計(jì)算，可以確定液壓系統(tǒng)流量。 在外負(fù)荷已定情況下， 系統(tǒng)壓力選得越高， 各液壓元件的幾何尺寸就

2、越小，可以獲得比 較輕巧緊湊的結(jié)構(gòu)，特別是對于大型挖掘機(jī)來說，選取較高的工作壓力更為重要。 初選系統(tǒng)工作壓力不等于系統(tǒng)的實(shí)際工作壓力，要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完畢，根據(jù)執(zhí)行元件的 負(fù)載循環(huán)圖，按已選定的液壓缸兩腔有效面積和液壓馬達(dá)排量，換算并畫出其壓力循環(huán)圖， 再計(jì)入管路系統(tǒng)的各項(xiàng)壓力損失，按系統(tǒng)組成的型式，最后得到系統(tǒng)負(fù)載壓力及其變化規(guī)律。 確定工作壓力，應(yīng)該選用國家系列標(biāo)準(zhǔn)值， 我國的“公稱壓力及流量系列” （JB824-66）, 其中適用于液壓挖掘機(jī)的公稱壓力系列值有：8、10、12.5、16、20、25、32、40MPa。 （二）、系統(tǒng)流量 確定系統(tǒng)流量，應(yīng)首先計(jì)算每個(gè)執(zhí)行元件所需流量，然后根據(jù)液

3、壓系統(tǒng)采用的型式來確 定系統(tǒng)流量。 （三）、系統(tǒng)液壓功率 三、液壓系統(tǒng)方案的擬定 （一）開式系統(tǒng)與閉式系統(tǒng)的選擇 液壓挖掘機(jī)的作業(yè)，除行走和回轉(zhuǎn)外，主要靠雙作用液壓缸來完成的。雙作用液壓缸 由于兩腔面積不等，而且兩腔交替頻繁。因而只能使用開式系統(tǒng)，即各元件回油直接回油箱。 對挖掘機(jī)的開式系統(tǒng)，由于布置空間的限制，油箱容積不能做得太大，一般僅是主泵 流量的12倍，自然冷卻能力不足，要附加油冷卻器。 （二）泵數(shù)的選擇 整個(gè)系統(tǒng)使用兩個(gè)泵，各自組成一個(gè)獨(dú)立的回路。這種系統(tǒng)也稱為雙泵雙回路系統(tǒng)。 在雙泵系統(tǒng)中，可將若干個(gè)要求復(fù)合動作的執(zhí)行元件分配在不同的回路中。 小型挖掘機(jī)中，也為常用三泵系統(tǒng)，單獨(dú)使

4、用一個(gè)泵驅(qū)動回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和推土鏟。 （三）變量系統(tǒng)和定量系統(tǒng)的確定 雙泵雙回路變量系統(tǒng)：采用兩臺恒功率變量泵，泵輸出流量可根據(jù)外載荷大小自動無級 變化，保持恒功率輸出，提高整機(jī)的功率利用和生產(chǎn)率。 雙泵雙回路變量系統(tǒng)通常有分功率 變量和全功率變量兩種。 四、擬定液壓系統(tǒng)工作原理圖 擬定液壓系統(tǒng)工作原理圖的一般畫法是： 1先畫執(zhí)行元件。 2畫出各執(zhí)行元件的基本回路，包括壓力控制回路，流量控制回路，方向控制回路等。 3畫出液壓泵。根據(jù)選定的液壓系統(tǒng)型式，畫出單泵、雙泵或多泵。 4根據(jù)選定的方案，用串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)的方式，將各基本回路與液壓泵聯(lián)接起來。 5畫出控制油路及輔助油路。 6畫出起安全、保護(hù)作

5、用的閥和裝置。 7畫出輔助元件，例如濾油器、冷卻器、油箱等。 五、系統(tǒng)的初步計(jì)算和液壓元件的選擇 (一) 、液壓泵 根據(jù)液壓系統(tǒng)工作壓力 p和流量Q，考慮壓力損失和流量漏損來計(jì)算液壓泵的工作壓力 PB和流量Qb，液壓泵應(yīng)該有一定的壓力儲備。 液壓泵的額定工作壓力可按下式求得： Pb A(P P P ) (Pa) 式中Pb 液壓泵額定工作壓力 (Pa)； P系統(tǒng)工作壓力(Pa)； A 儲備系數(shù)一般 A=1.051.25 ； Pi 系統(tǒng)中沿程阻力損失； P 系統(tǒng)中局部阻力損失。 對于壓力損失：PpiP，在初算時(shí)可以進(jìn)行估算。對節(jié)流調(diào)速的簡 單管路可取0.20.5MPa。對節(jié)流調(diào)速的復(fù)雜管路，可取0

6、.51.5MPa，對高壓大流量則取較 高值。 液壓泵流量可按下式求得： Qb= KQ (m3/s) 式中Qb液壓泵額定流量(m3/s); Q 液壓系統(tǒng)工作流量(m 3/s); K漏損系數(shù)一般 K=1.11.3。 (二) 、液壓功率和發(fā)動機(jī)功率 液壓泵或泵組的液壓功率是： Ny Pp Qp 60000 R (kW) 式中pp液壓泵的最大工作壓力(kPa); Qp液壓泵的最大流量 (L/min); n液壓泵的總效率，柱塞泵取0.850.90，齒輪泵取 0.750.85。 R變量系數(shù)，對定量系統(tǒng)R=1。 發(fā)動機(jī)功率N根據(jù)系統(tǒng)方案確定，若是變量系統(tǒng)，由于液壓泵經(jīng)常在滿載或甚至在超 載情況下工作，功率利

7、用系統(tǒng)比較高，據(jù)統(tǒng)計(jì)可達(dá)85%以上，為了保證功率儲備，延長液 壓泵和發(fā)動機(jī)的使用壽命，并考慮到輔助液壓泵、操作系統(tǒng)、冷卻裝置等輔助設(shè)備的動力消 耗，發(fā)動機(jī)功率可取為： N=(1.01.3)N y 式中Ny是液壓功率。 定量系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)功率利用率較低，一般只有60%左右，所損失的功率全部變?yōu)闊崃浚?因此，確定發(fā)動機(jī)功率時(shí)可以取得低些，對于雙泵雙回路定量系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)功率可取為 N=（0.81.1）N y 初步估算時(shí)，發(fā)動機(jī)功率可取 N=95q kW（定量系統(tǒng)） N=74q kW（定量系統(tǒng)） 式中q是液壓挖掘機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)斗容量（m3） （三）、液壓缸 液壓缸的有效面積 A（cm 2）根據(jù)系統(tǒng)工作壓力 p

8、（kPa）和外負(fù)載P（N）決定 10P A - (p Po) m 10P2、 (cm2) pm 式中Po液壓缸回油腔的背壓 （kPa）; rm液壓缸的機(jī)械效率，可取0.90.95。 根據(jù)活塞移動速度 v（m/min），該液壓缸的流量 Q是 Av 10 V (L/min ) 式中nv液壓缸的容積效率。 液壓挖掘機(jī)的液壓缸沒有定型產(chǎn)品，一般要根據(jù)上述參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 （五）、液壓馬達(dá) 液壓馬達(dá)的理論排量 q（mL/r）根據(jù)下式?jīng)Q定 6280M q（mL/r）經(jīng)功率相等換算而來 P m 式中M 液壓馬達(dá)輸出扭矩 （N m）; 4）液壓馬達(dá)進(jìn)出口油腔的壓力腔（kPa）; n液壓馬達(dá)機(jī)械效率（齒輪式和柱塞

9、式可取0.90.95 ;葉片式可取 0.850.90 ）。 qn max 1000 v (L/min ) (r/min); 液壓馬達(dá)的實(shí)際流量 Q 式中 nmax液壓馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速 q液壓馬達(dá)的理論排量 n液壓馬達(dá)的容積效率。 （六）、液壓閥 根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過該閥的最大流量來選擇標(biāo)準(zhǔn)閥類或設(shè)計(jì)專用閥。選擇安全溢流閥 時(shí)，要按液壓泵的最大流量；節(jié)流閥和調(diào)速閥要考慮最小穩(wěn)定流量；其他閥類按照接入回路 的最大流量選取。所選液壓閥允許通過的最大流量不應(yīng)超過公稱流量的120140%，若超過 太大，則能量損失大，弓I起發(fā)熱、振動和噪音，使閥的性能變壞；太小，則系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大， 很不經(jīng)濟(jì)。 （七）、油

10、管 然后再根據(jù)管道內(nèi)油 首先根據(jù)流經(jīng)管道的最大流量和管內(nèi)允許的流速確定管道的內(nèi)徑， 液的最大工作壓力及管道材料的強(qiáng)度來確定其壁厚。（軟管只需確定內(nèi)徑和耐壓值，不需要 選擇外徑，內(nèi)徑與流量相關(guān)，壁厚與壓力和內(nèi)徑相關(guān)） 管道內(nèi)徑d按下式計(jì)算 d 2 q/（ v） （m） 式中 d管道內(nèi)徑（m）； q流經(jīng)管道的流量（m3/s）; v管道內(nèi)允許的流速（m/s），見下表。 油液流經(jīng)的管道 允許流速 v/m s-1 液壓泵吸油管 0.51.5，般取1以下 液壓系統(tǒng)壓油管 36,壓力高，管道短或黏度小取大值 液壓系統(tǒng)回油管 1.52.5 計(jì)算出來的內(nèi)徑值應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)系列作圓整。 油管壁厚8（m）按下式計(jì)算 A

11、pd/（2和 （m） 式中 p管道內(nèi)油液的最高工作壓力（MPa）; d管道內(nèi)徑（m）; 可一一管道材料的許用應(yīng)力N/m2，對于鋼管滬ob/n, ob為管道材料的抗拉強(qiáng) 度（N/m2）, n為安全系數(shù)，取值見下表。 系統(tǒng)工作壓力/MPa 17.5 安全系數(shù)n 8 6 4 （八）、油箱容量的計(jì)算 油箱容量是指油面高度為油箱高度80%時(shí)油箱所貯油液的容積。 一般油箱有次容積約為液壓泵每分鐘流量的23倍。挖掘機(jī)所用油箱一般都較小，以便 減小整機(jī)的重量的尺寸。其有效容積僅為液壓泵每分鐘流量的12倍。 六、液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算 （一）、液壓系統(tǒng)壓力損失的驗(yàn)算 液壓系統(tǒng)油路中的壓力損失P包括：油液通過管道時(shí)的沿程

12、損失APt、局部損失 P和流經(jīng)閥類等元件時(shí)的局部損失APv，即 PPTPtPV P lv2/2dg Ptv2/2g 式中I 直管長度（m）; d管道內(nèi)徑（m）; v液流平均速度（m2/s）; Y 液壓油的重度（N/m 3）; Z X局部阻力和沿程阻力系數(shù)，可從有關(guān)手冊查出。 APT值與其額定流量Qvn額定壓力損失APvn和 流經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)閥類等液壓元件時(shí)的壓力損失 實(shí)際通過的流量Qv有關(guān)，其近似關(guān)系式為 P Qvn和APvn的值可以從產(chǎn)品目錄或樣本上查到。 在計(jì)算整個(gè)液壓系統(tǒng)的總壓力損失時(shí)，通常將回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油路上去， 這樣做便于確定系統(tǒng)的供油壓力。這時(shí)系統(tǒng)的總壓力損失P為 P P 叭/A 式中P,、P2 分別為進(jìn)油路上和回油路上的總壓力損失； A1、A2分別為液壓缸無桿腔和有桿腔的有效