液壓元件的計(jì)算與選擇

1、第二節(jié) 第四節(jié) 液壓元件的計(jì)算與選擇一、液壓泵首先依據(jù)初選的系統(tǒng)壓力選擇液壓泵的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，一般P21MPa，選用齒輪泵和葉片泵；P21MPa，則選擇柱塞泵。然后確定液壓泵的最大工作壓力和流量。液壓泵的最大工作壓力必須等于或超過(guò)液壓執(zhí)行元件最大工作壓力及進(jìn)油路上總壓力損失這兩者之和，液壓執(zhí)行元件的最大工作壓力可以從工況圖或表中找到；進(jìn)油路上總壓力損失可以通過(guò)估算求得，也可以按經(jīng)驗(yàn)資料估計(jì)，見(jiàn)表10-3。表10-3 進(jìn)油路壓力損失經(jīng)驗(yàn)值系統(tǒng)結(jié)構(gòu)情況總壓力損失p/MPa一般節(jié)流調(diào)速及管路間單的系統(tǒng)0.20.5進(jìn)油路有調(diào)速閥及管路復(fù)雜的系統(tǒng)0.51.5液壓泵的流量必須等于或超過(guò)幾個(gè)同時(shí)工作的液壓執(zhí)行元

2、件總流量的最大值以及回路中泄漏量這兩者之和。液壓執(zhí)行元件總流量的最大值可以從工況圖或表中找到（當(dāng)系統(tǒng)中備有蓄能器時(shí)，此值應(yīng)為一個(gè)工作循環(huán)中液壓執(zhí)行元件的平均流量）；而回路中泄漏量則可按總流量最大值的10%-30%估算。 在參照產(chǎn)品樣本選取液壓泵時(shí)，泵的額定壓力應(yīng)選得比上述最大工作壓力高20%-60%，以便留有壓力儲(chǔ)備；額定流量則只需選得能滿足上述最大流量需要即可。液壓泵在額定壓力和額定流量下工作時(shí)，其驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率一般可以直接從產(chǎn)品樣本上查到。電機(jī)功率也可以根據(jù)具體工況計(jì)算出來(lái)，有關(guān)的算式和數(shù)據(jù)見(jiàn)第三章相關(guān)部分或液壓工程手冊(cè)。二、閥類(lèi)元件閥類(lèi)元件的規(guī)格按液壓系統(tǒng)的最大壓力和通過(guò)該閥的實(shí)際流量從

3、產(chǎn)品樣本上選定。各類(lèi)液壓閥都必須選得使其實(shí)際通過(guò)流量最多不超過(guò)其公稱流量的120%，否則會(huì)引起發(fā)熱、噪聲和過(guò)大的壓力損失，使閥的性能下降。選用液壓閥時(shí)還應(yīng)考慮下列問(wèn)題：閥的結(jié)構(gòu)形式、特性、壓力等級(jí)、連接方式、集成方式及操縱方式等。對(duì)流量閥應(yīng)考慮其最小穩(wěn)定流量；對(duì)壓力閥應(yīng)考慮其調(diào)壓范圍；對(duì)換向閥應(yīng)考慮其滑閥機(jī)能等。1.流量閥的選擇選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí)還要考慮其最小穩(wěn)定流量是否符合設(shè)計(jì)要求，一般中、低壓流量閥的最小穩(wěn)定流量為50ml/min100ml/min；高壓流量閥的最小穩(wěn)定流量為2.5ml/min20ml/min。流量閥對(duì)流量進(jìn)行控制，需要一定的壓差，高精度流量閥進(jìn)、出口約需1MPa的壓差。

4、普通調(diào)速閥存在起始流量超調(diào)的問(wèn)題，對(duì)要求高的系統(tǒng)可選用帶手調(diào)補(bǔ)償器初始開(kāi)度的調(diào)速閥或帶外控關(guān)閉功能的調(diào)速閥。對(duì)于要求油溫變化對(duì)外負(fù)載的運(yùn)動(dòng)速度影響小的系統(tǒng)，可選用溫度補(bǔ)償型調(diào)速閥。2.溢流閥的選擇直動(dòng)式溢流閥響應(yīng)快，適合作制動(dòng)閥及流量較小的安全閥，先導(dǎo)式溢流閥的啟閉特性好，宜作調(diào)壓閥，背壓閥及流量較大的安全閥用。先導(dǎo)式溢流閥有二級(jí)同心和三級(jí)同心之分，二級(jí)同心型的泄漏量小，常用于需保壓的回路中。先導(dǎo)式溢流閥的最低調(diào)定壓力一般只能在0.51Mpa范圍內(nèi)。選擇溢流閥時(shí)，應(yīng)按液壓泵的最大流量選取，并應(yīng)注意其許用的最小穩(wěn)定流量，一般來(lái)說(shuō)，其最小穩(wěn)定流量應(yīng)是公稱流量的15%以上。3.單向閥及液控單向閥的選

5、擇選擇單向閥時(shí)，應(yīng)注意其開(kāi)啟壓力大小，開(kāi)啟壓力小作單向閥，開(kāi)啟壓力大作背壓閥。液控單向閥有內(nèi)泄式和外泄式之分，外泄式的控制壓力較低，工作可靠，但要多一根泄油油管。液控單向閥還有帶卸荷小閥芯和不帶卸荷小閥芯之分，前者控制壓力較低，常用于高壓系統(tǒng)，有時(shí)還可作為液壓機(jī)的卸壓閥用。4 換向閥的選擇按通流量選擇結(jié)構(gòu)型式，一般通流量在190L/min以上時(shí)，宜選用二通插裝閥，70L/min以下可選用電磁換向閥，否則需用電液換向閥。按換向性能等選擇電磁鐵類(lèi)型，由于直流電磁鐵尤其是直流濕式電磁鐵的壽命長(zhǎng)，可靠性高，故應(yīng)盡量選用直流濕式電磁換向閥。按系統(tǒng)要求選擇滑閥機(jī)能，詳見(jiàn)第五章第四節(jié)有關(guān)內(nèi)容。對(duì)于可靠性要求

6、特別高的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，閥類(lèi)元件的額定壓力應(yīng)高出其工作壓力較多。5 液壓閥的配置形式液壓閥的配置形式有管式配置、板式配置和集成式配置，詳見(jiàn)第五章第一節(jié)。目前液壓系統(tǒng)多采用集成式配置。下面簡(jiǎn)要說(shuō)明集成塊的設(shè)計(jì)。（1） （1）              塊體設(shè)計(jì) 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。對(duì)于較簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)，其液壓閥較少，可安裝在同一個(gè)集成塊上。如果液壓系統(tǒng)復(fù)雜，閥件較多，就要采取多個(gè)集成塊疊積的形式

7、。相互疊積的集成塊上下面一般為疊積接合面，鉆有公共壓力油孔P，公共回油孔T，泄油孔L和四個(gè)用于疊積的螺栓孔。P孔：液壓泵輸出的壓力油經(jīng)調(diào)壓后進(jìn)入公共的壓力油孔P，作為供給各單元回路壓力油的公共油源。T孔：各單元回路的回油均通到公共回油孔T，流回到油箱。L孔：，各液壓閥的泄漏油，統(tǒng)一通過(guò)公共泄漏油孔流回油箱。集成塊的其余四個(gè)表面，一般后面接通液壓執(zhí)行元件的油管，另三個(gè)面用以安裝液壓閥。塊體內(nèi)部按系統(tǒng)圖的要求，鉆有溝通各閥的孔道。（2）集成塊結(jié)構(gòu)尺寸的確定 外形尺寸要滿足閥件的安裝，孔道布置及其它工藝要求。為減少工藝孔，縮短孔道長(zhǎng)度，閥的安裝位置要仔細(xì)考慮，使相通油孔盡量在同一水平面或同一豎直面上

8、。對(duì)于復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，需要多個(gè)集成塊疊積時(shí)，一定要保證三個(gè)公用油孔的坐標(biāo)相同，使之疊積起來(lái)后形成三個(gè)主通道。各油孔的內(nèi)徑要滿足允許流速的要求，一般來(lái)說(shuō)，與液壓閥直接相通的孔徑應(yīng)等于所裝液壓閥的油孔通徑。油孔之間的壁厚不能太小，一方面防止使用過(guò)程中，由于油的壓力而擊穿，另一方面避免加工時(shí)，因油孔的偏斜而誤通。對(duì)于中、低壓系統(tǒng)壁厚不得小于5mm，高壓系統(tǒng)應(yīng)更大些。油管規(guī)格的確定和油箱容量的估算見(jiàn)本書(shū)的第六章。二、元件的選擇和計(jì)算      字體 大   中   小夾帶式提升機(jī)機(jī)尾拉緊裝置的布置如圖7-17所示。 1.拉

9、緊力和拉緊行程的計(jì)算 取T最大298.07N，已知主帶的機(jī)尾滾筒拉力S2723.8N，蓋帶機(jī)尾滾筒拉力Y2 1526.7N，則： S2S2/1.05=689.3NY2Y2/1.05=1454N圖7-17 機(jī)尾拉緊裝置的布置F拉1Y2+Y22980.7NF拉2S2+S21413.1N取輸送帶全長(zhǎng)L=40m，則拉緊行程L拉緊為： L拉緊(0.020.04)L+0.5取0.02，則： L拉緊0.02×40+0.5=1.3m2.液壓缸的選擇 按L拉緊及F拉最大查液壓產(chǎn)品目錄，決定采用DG-J63型液壓缸，其大端活塞面積為 31.17cm2，小端活塞面積為21.27cm2，機(jī)械效率=0.95，

10、壓力為： P拉1F拉1×4/(D2-d2)=3.01MPaP拉2F拉2×4/(D2-d2)=1.43MPa設(shè)活塞桿運(yùn)動(dòng)速度為4m/min，則流量為： Q=A=8.51L/min3.泵和電動(dòng)機(jī)的初選 粗估壓損為：p=0.8MPa，則泵的工作壓力為： p額1p拉1+p=3.81MPap額2p拉2+p=2.23MPa p泵最大3.81MPa泵流量的確定： Q泵KQ=1.1×8.51=9.4L/minQ泵取為10L。 查液壓手冊(cè)，選擇CB-C10C-FL型泵，其額定轉(zhuǎn)速為1800r/min，額定壓力為p= 3.92MPa。該泵的驅(qū)動(dòng)功率為4.8kW，Q泵10.25L/mi

11、n。選取電動(dòng)機(jī)機(jī)械效率=0.79，則電動(dòng)機(jī)的功率為： 選用Y100LI-4型電動(dòng)機(jī)，功率為2.2kW。 4.元件的初選 各閥通過(guò)實(shí)際量，按系統(tǒng)最高壓力初步選取，如表7-10所示。 表7-10 元件初選表序 號(hào)元件名稱實(shí)際液量/L規(guī) 格1濾油器10XLI-25×200B2齒輪泵GB-G10163截止閥10Q43NS-404單向閥10I10-B5電接觸壓力表KF-L81E6截止閥1043NS-407節(jié)流閥13L10-B8壓力繼電器PF-B8H9安全閥10YF-L10H10截止閥10Q43NS-4011油缸DG-J63C已知最大推力F=20kN，最大拉緊行程L=2m，參考液壓元件產(chǎn)品目錄，

12、最后確定選用型號(hào)為DG-J100C型雙作用單活塞桿油缸，其油缸直徑為100mm，活塞大端面積為 78.54cm2，小端面積為53.91cm2，活塞大端長(zhǎng)2000mm。當(dāng)壓力為3.43MPa時(shí)，F(xiàn)拉 18.45kN;當(dāng)壓力為6.862MPa時(shí)，F(xiàn)拉36.89kN。由此確定其額定壓力為6.862MPa即可。 系統(tǒng)在F=20kN、機(jī)械效率=0.95時(shí)，運(yùn)行壓力為： 設(shè)定活塞桿運(yùn)動(dòng)速度為4m/min，則其油量為： QGvA=21.56L/min5.液壓油的選擇 經(jīng)上述計(jì)算確定p最大6.862MPa，由液壓元件產(chǎn)品查得選用22號(hào)汽輪機(jī)油(又名透平油)，其運(yùn)動(dòng)粘度v50(2023)×10-6m2

13、/s，取v5021×10-6m2/s，其密度為0.9× 103kg/m3則其動(dòng)力粘度為： =v=0.9×10-3×21=0.0189Pa·s6.泵的選擇及計(jì)算 粗估壓損p=0.784MPa，其工作壓力為： p額1p1+p=4.61MPap額啟p啟+p=6.52MPa所以油泵最大工作壓力pmax6.52MPa。 油泵泄漏系數(shù)K=1.11.3取K=1.1，則泵流量為： Q泵KQ=1.1×21.56=23.72L/min根據(jù)液壓元件產(chǎn)品目錄選擇YB-A26B型單級(jí)葉片油泵，其額定轉(zhuǎn)速n=1800r/min，額定流量Q=32.3L/min，驅(qū)動(dòng)功率為4.85kW，額定壓力為6.86MPa。 7.電動(dòng)機(jī)的選擇 取電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率為0.845，則電動(dòng)機(jī)的工作功率為： 依目錄決定選用Y110M-4型電動(dòng)機(jī)，其