液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

./目錄TOC\o"1-2"\h\z摘要1前言2第1章液壓傳動(dòng)概述31.1液壓傳動(dòng)的工作原理及組成31.2液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)31.3液壓工作的介質(zhì)4第2章總評(píng)方案62.1工況分析62.2確定液壓系統(tǒng)方案7第3章確定主要參數(shù)113.1計(jì)算液壓缸的尺寸流量113.2計(jì)算液壓泵的電機(jī)功率143.3液壓泵的氣穴、噪聲17第4章選擇液壓元件194.1選擇閥的類型194.2選擇液壓元件確定輔助裝置20總結(jié)25致謝26參考文獻(xiàn)27摘要面對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)近年來(lái)的快速發(fā)展,機(jī)械制造工業(yè)的壯大,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占重要地位的制造業(yè)領(lǐng)域得以健康快速的發(fā)展。制造裝備的改進(jìn),使得作為制造工業(yè)重要設(shè)備的各類機(jī)加工藝裝備也有了許多新的變化,尤其是孔加工,其在今天的液壓系統(tǒng)的地位越來(lái)越重要。鏜床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì),除了滿足主機(jī)在動(dòng)作和性能方面規(guī)定的要求外,還必須符合體積小、重量輕、成本低、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、使用和維修方便等一些公認(rèn)的普遍設(shè)計(jì)原則。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)已知的條件,來(lái)確定液壓工作方案、液壓流量、壓力和液壓泵及其它元件的設(shè)計(jì)。綜上所述,完成整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程需要進(jìn)行一系列艱巨的工作。設(shè)計(jì)者首先應(yīng)樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想,努力掌握先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)知識(shí)和科學(xué)的辯證的思想方法。同時(shí),還要堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際,并在實(shí)踐中不斷總結(jié)和積累設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),向有關(guān)領(lǐng)域的科技工作者和從事生產(chǎn)實(shí)踐的工作者學(xué)習(xí),不斷發(fā)展和創(chuàng)新,才能較好地完成機(jī)械設(shè)計(jì)任務(wù)。關(guān)鍵詞：液壓缸液壓泵換向閥前言液壓氣動(dòng)技術(shù)最早是19世紀(jì)末在西方發(fā)展起來(lái)的。我國(guó)從50年代后期開(kāi)始起步。目前各國(guó)都非常重視液壓氣動(dòng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用?？偟膩?lái)看,美國(guó)在這一領(lǐng)域的技術(shù)、產(chǎn)值在世界上處于領(lǐng)先地位,但面臨西歐和日本的激烈競(jìng)爭(zhēng)。從行業(yè)上看,一段時(shí)間里,主機(jī)制造商傾向于用外購(gòu)的元件自行設(shè)計(jì)液壓氣動(dòng)系統(tǒng)。但由于技術(shù)日益復(fù)雜,使得用從各制造商購(gòu)得的元件建立具有穩(wěn)定市場(chǎng)效益的液壓氣動(dòng)系統(tǒng)越來(lái)越困難。設(shè)計(jì)的任務(wù)正向元件制造商轉(zhuǎn)移,由專業(yè)液壓氣動(dòng)廠商供應(yīng)成套系統(tǒng),但只有大公司才能承擔(dān)這項(xiàng)任務(wù)。基于此,全球性的跨國(guó)公司展開(kāi)了競(jìng)爭(zhēng)、合并。大量的資金用于研究開(kāi)發(fā)和技術(shù)革新,較小的公司負(fù)擔(dān)不了這樣的開(kāi)支,其中很大一部分被擠出市場(chǎng)。我國(guó)經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展,液壓氣動(dòng)行業(yè)已具有一定的獨(dú)立開(kāi)發(fā)能力,能生產(chǎn)出一批技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量較好的元件、系統(tǒng)和整機(jī),隨著我國(guó)加入WTO,向國(guó)際先進(jìn)技術(shù)學(xué)習(xí)、與世界著名的大公司合作的機(jī)會(huì)越來(lái)越多,這將是這一行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。近年來(lái),液壓傳動(dòng)由于應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、新材料等后取得了新的發(fā)展,使液壓系統(tǒng)和元件正向高壓、高速、高精度、高效率的方向發(fā)展,在完善比例控制、伺服控制、數(shù)字控制等技術(shù)上取得新的成就。液壓系統(tǒng)的發(fā)展方向是：創(chuàng)制新型節(jié)能、微型元件﹑高度的組合化、集成化和模塊化和微電子結(jié)合,走向智能化。綜上所述,液壓工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用是很大的,它常常用來(lái)衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。與世界上主要的工業(yè)國(guó)家相比,我國(guó)的液壓工業(yè)還有相當(dāng)差距,標(biāo)準(zhǔn)化、優(yōu)質(zhì)化的工作有待于繼續(xù)做好,智能化的工作剛剛起步,為此必須急起直追,才能迎頭趕上。第1章液壓傳動(dòng)概述液壓氣動(dòng)技術(shù)是機(jī)械設(shè)備中發(fā)展最快的技術(shù)之一。特別是近年來(lái)與微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合,使液壓氣動(dòng)技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。目前,已廣泛應(yīng)用在工業(yè)各領(lǐng)域。由于近年來(lái)微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,液壓、氣動(dòng)元器件制造技術(shù)的進(jìn)一步提高,使液壓氣動(dòng)技術(shù)不僅作為一種基本的傳動(dòng)形式上占有重要地位,而且以優(yōu)良的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能成為一種重要的控制手段。1.1液壓傳動(dòng)的工作原理及組成工業(yè)各部門使用液壓傳動(dòng)的出發(fā)點(diǎn)是不盡相同的：如工程機(jī)械、壓力機(jī)械是利用它們?cè)趥鬟f動(dòng)力上的長(zhǎng)處；航空工業(yè)是利用其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、輸出功率大的特點(diǎn)；機(jī)床是利用它們?cè)诓倏v控制上的優(yōu)點(diǎn),利用其能在工作過(guò)程中實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速,易于實(shí)現(xiàn)頻繁的換向,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等。液壓傳動(dòng)的工作原理：液壓傳動(dòng)是利用液體的壓力能來(lái)傳遞動(dòng)力的一種傳動(dòng)式,液壓傳動(dòng)的過(guò)程是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換和傳遞的過(guò)程。液壓系統(tǒng)的組成動(dòng)力裝置——液壓泵；執(zhí)行裝置——液壓缸和液壓馬達(dá)；控制調(diào)節(jié)裝置——控制閥；輔助裝置——除上面以外的其他裝置。1.2液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)1.液壓傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),反應(yīng)快,慣性小,能高速啟動(dòng),制動(dòng)和換向。2.在同等功率情況下,液壓傳動(dòng)裝置體積小,重量輕,結(jié)構(gòu)緊湊。例如同功率液壓馬達(dá)的重量只有電動(dòng)機(jī)的10%-20%。3.液壓傳動(dòng)裝置能在運(yùn)行中方便的實(shí)現(xiàn)無(wú)及調(diào)速,且調(diào)速范圍最大可達(dá)1：2000〔一般為1：1000。5.操作簡(jiǎn)單方便,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。當(dāng)它電氣聯(lián)合控制時(shí)。能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)和遠(yuǎn)距離控制。6.易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。液壓元件能自行潤(rùn)滑,使用壽命較長(zhǎng)。7.液壓元件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化,便于設(shè)計(jì)、制造和使用。1.2.2液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)1.液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比,這是由于液壓油的可壓縮性和泄露造成的。2.液壓傳動(dòng)對(duì)油溫變化較敏感,這會(huì)影響它的工作穩(wěn)定性。因此液壓傳動(dòng)不宜在很高或很低的溫度下工作,一般工作溫度在-15℃～60℃范圍內(nèi)較合適。3.為了減少泄露,液壓元件在制造精度上要求較高,因此它的造價(jià)高,且對(duì)油液的污染比較敏感。4.液壓傳動(dòng)裝置出現(xiàn)故障時(shí)不易查找原因。5.液壓傳動(dòng)在能量轉(zhuǎn)換〔機(jī)械能—壓力能—機(jī)械能的過(guò)程中,特別是在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中,其壓力、流量損失大,故系統(tǒng)效率低。6.液壓傳動(dòng)在能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程中,其壓力、流量損失大,故系統(tǒng)效率低。1.3液壓工作的介質(zhì)物理性質(zhì)1.密度單位體積的液體質(zhì)量稱密度。礦物油型液壓油在15℃時(shí)的密度為900㎏/m3左右,在實(shí)際使用中可以認(rèn)為不受溫度和壓力的影響。2.可壓縮性和膨脹性液體受壓力的作用而使體積發(fā)生變化的性質(zhì)稱為液體的可壓縮性。液體受溫度的影響而使體積發(fā)生變化的性質(zhì)成為液體的膨脹性。體積為V的液體,當(dāng)壓力變化量為△p時(shí),體積的絕對(duì)變化量為△V,液體在單位壓力變化下的體積相對(duì)變化量為ｋ=-式中,k稱為液體的體積壓縮系數(shù)。因?yàn)閴毫υ龃髸r(shí)液體的體積減少所以上式右邊加一負(fù)號(hào),以使ｋ為正值。液體體積壓縮系數(shù)的倒數(shù)稱為液體的體積彈性模量,用K表示。即體積彈性模量K表示液體產(chǎn)生單位體積相對(duì)變化量時(shí)所需要的壓力增量。在使用中,可用K值來(lái)說(shuō)明液體抵抗壓縮能力的大小。液壓油的可壓縮性對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能影響較大,但當(dāng)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在靜態(tài)下工作時(shí),一般可以不予考慮。對(duì)液壓工作介質(zhì)的要求⑴.有適當(dāng)?shù)酿ざ群土己玫酿靥匦寓?氧化安定性和剪切安定性好⑶.抗乳化性、抗泡沫性好正確合理地選用工作介質(zhì),對(duì)于保證液壓系統(tǒng)正常工作、延長(zhǎng)使用壽命、提高工作可靠性、防止事故發(fā)生等都有非常重要的影響。液壓油液的選用,首先根據(jù)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件來(lái)選擇合適的液壓油類型,然后再選用液壓油的黏度。第2章總評(píng)方案2.1工況分析分析系統(tǒng)工況。首先,根據(jù)已知條件,繪制運(yùn)動(dòng)部件速度循環(huán)圖。如下圖所示,然后計(jì)算各階段的外負(fù)載并繪制負(fù)載圖。負(fù)載循環(huán)圖液壓缸所受外負(fù)載F包括三種類型：即：F=Fw+Ff+Fa式中：Fw工作負(fù)載對(duì)于金屬切削機(jī)床來(lái)說(shuō),即為沿活塞運(yùn)動(dòng)方向的切削力。本系統(tǒng)中Fw為15000N。Fa運(yùn)動(dòng)部件速度變化時(shí)的慣性負(fù)載。Ff導(dǎo)軌摩擦阻力負(fù)載。啟動(dòng)時(shí)為靜摩擦力,啟動(dòng)后為動(dòng)摸擦力。對(duì)于平導(dǎo)軌Ff可由下式求：Ff=f<G+FRn>G運(yùn)動(dòng)部件重力FRn垂值與導(dǎo)軌工作負(fù)載f導(dǎo)軌摩擦系數(shù)。本系統(tǒng)中靜摩擦系數(shù)為0.2,動(dòng)摩擦系數(shù)為0.1。則求的：Ffs=0.2×20000=4000N。Ffa=0.1×20000=2000N。上式中Ffs為靜摩擦阻力,Ffa為動(dòng)摩擦阻力。Fa=式中g(shù)重力加速度t加速度或減速度時(shí)間﹑本系統(tǒng)中t取0.2svt時(shí)間內(nèi)的速度變化量根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果,列出各工作階段所受的外負(fù)載如下表,并畫出上圖所示的負(fù)載循環(huán)圖。工作循環(huán)各階段的外負(fù)載工作循環(huán)負(fù)載組成負(fù)載值F/N推力F*n/N啟動(dòng)F=Ffs40004450快速F=Ffs40004450工進(jìn)F=Ft+Ffa1700018900快退F=Ffa200022202.2確定液壓系統(tǒng)方案確定供油方式考慮到該機(jī)床在工作進(jìn)給時(shí)負(fù)載較大,速度較低。而在快速,快進(jìn)是負(fù)載較小,速度較高。從節(jié)省能量,減少發(fā)熱考慮。液壓泵源系統(tǒng)宜選用雙泵供油方式或變量泵供油?，F(xiàn)采用帶壓力反饋的限壓式變量葉片泵。調(diào)速方式的選擇在中小型專用機(jī)床的液壓系統(tǒng)中,進(jìn)給速度的控制一般采用截流閥或調(diào)速閥。根據(jù)銑削類專用機(jī)床工作時(shí)對(duì)低速性能和速度負(fù)載特性都有一定要求的特點(diǎn),決定采用限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的容積截流調(diào)速。這種調(diào)速回路具有效率高,發(fā)熱小和速度剛性好的特點(diǎn),并且調(diào)速閥裝在回油路上,具有承受負(fù)切削力的能力。速度換接方式的選擇本系統(tǒng)采用電磁閥的快慢速換接回路,它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,調(diào)節(jié)行程比較方便,閥的安裝也比較容易,但速度換接的平穩(wěn)性較差。若要提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性,則可改用行程閥切換的速度換接回路。最后把所選擇的液壓回路組合起來(lái),即可組合成如下圖所示.液壓系統(tǒng)原理圖電磁閥動(dòng)作順序如下表：元件動(dòng)作1YA2YA3YA啟動(dòng)+_+快進(jìn)+_+工進(jìn)_+-快退+_+執(zhí)行元件的工況圖：〔a壓力循環(huán)圖〔b流量循環(huán)圖<C>功率循環(huán)圖機(jī)床進(jìn)給液壓缸工況圖t1快進(jìn)時(shí)間t2工進(jìn)時(shí)間t3快退時(shí)間A：?jiǎn)?dòng)：按下啟動(dòng)鍵,電磁鐵1YA通電,先導(dǎo)電磁鐵閥4的左端接入系統(tǒng)。由泵輸出的油經(jīng)先導(dǎo)電磁閥5流入液壓缸,再經(jīng)過(guò)先導(dǎo)電磁閥7的左端,進(jìn)入液流閥回油路。油路的工作情況為：進(jìn)油路：過(guò)濾器2→變量泵3→先導(dǎo)電磁閥5→單向節(jié)流閥6→先導(dǎo)電磁閥7→液壓缸8回油路：液壓缸8→先導(dǎo)電磁閥5→油箱。B：快進(jìn)：按下啟動(dòng)鍵后,由電磁鐵1YA,3YA通電。先導(dǎo)電磁閥4的左端接入系統(tǒng),同時(shí)先導(dǎo)電磁閥5的右端接入系統(tǒng)。油路工作情況為：過(guò)濾器2→單向液壓泵3→先導(dǎo)電磁閥5→液壓缸8?；赜吐罚阂簤焊?→先導(dǎo)電磁閥5→油箱。C：工進(jìn):按下按鈕后,2YA通電,先導(dǎo)電磁閥5的右端和先導(dǎo)電磁閥7的右端接入系統(tǒng)。進(jìn)油路：過(guò)濾器2→單向液壓泵3→先導(dǎo)電磁閥5右端→液壓缸8?；赜吐罚阂簤焊?→先導(dǎo)電磁閥7右端→油箱。D：快退按下按鈕后,1YA,3YA,通電。先導(dǎo)電磁閥5的左端和先導(dǎo)電磁閥7的右端接入系統(tǒng)。進(jìn)油路：過(guò)濾器2→單向液壓泵3→先導(dǎo)電磁閥5→先導(dǎo)電磁閥7→液壓缸8?；赜吐罚阂簤焊?→先導(dǎo)電磁閥5→油箱。第3章確定主要參數(shù)3.1計(jì)算液壓缸的尺寸流量液壓缸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,與杠桿、連桿、齒輪齒條、凸輪等機(jī)構(gòu)配合使用能實(shí)現(xiàn)多種機(jī)械運(yùn)動(dòng)以滿足各種要求。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的不同,缸可以分為活塞式、柱塞式和擺動(dòng)式三大類；按作用方式分為單作用和雙作用兩種。根據(jù)系統(tǒng)要求,選擇活塞式單作用的液壓缸。通?；钊子珊蠖松w、缸筒、活塞、活塞桿和前端蓋等主要部分組成。為了防止工作介質(zhì)向缸外或由高壓腔向低壓腔泄露,在缸筒與端蓋、活塞與活塞桿、活塞與缸筒、活塞桿與前端蓋之間均設(shè)有密封裝置。在前端蓋外側(cè)還裝有防塵裝置。為防止活塞快速運(yùn)動(dòng)到行程終端時(shí)撞擊缸蓋,有些缸的端部設(shè)置緩沖裝置。液壓缸工作的壓力確定液壓缸工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備的類型來(lái)確定,對(duì)于不同用途的液壓設(shè)備,由于工作條件不同,通常采用的壓力范圍也不同。液壓設(shè)備的常用的工作壓力設(shè)備類型機(jī)床磨床組合機(jī)床龍門刨床拉床農(nóng)業(yè)機(jī)械或中型工程機(jī)械液壓或起重機(jī)械工作壓力P/MPa0.8～2.03～52～88～1010～1620～30現(xiàn)參閱上表取液壓缸的工作壓力為Pa=3.5Mpa計(jì)算液壓缸內(nèi)直徑D和活塞桿直徑d由負(fù)載圖知最大負(fù)載F為18900N。按下表取P2為0.5Mpa,=0.9.執(zhí)行元件背壓的估計(jì)直系統(tǒng)類型背壓P2〔Mpa中低壓系統(tǒng)0～8MPa簡(jiǎn)單的系統(tǒng)一般輕載的截流調(diào)速系統(tǒng)0.2～0.5回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)0.5～0.8回油路帶背壓閥的系統(tǒng)0.5～1.5采用帶補(bǔ)液壓泵的閉和回路0.8～1.5中高壓系統(tǒng)>8～16同上比中低壓系統(tǒng)高50%～100%高壓系統(tǒng)如鍛壓機(jī)械等初算時(shí)背壓可忽略不記液壓缸內(nèi)直徑D與活塞桿d的關(guān)系按機(jī)床類型選取d/D按液壓缸工作壓力選取d/D機(jī)床類別d/D工作壓力P/〔Mpad/D磨床,研磨床0.2～0.3<=20.2～0.3插床,拉床,刨床0.5>2～50.5～0.58鉆床,鏜床,銑床0.7>5～70.62～0.70——>70.7考慮到快進(jìn),快退速度相等。取d/D為0.7,代入公式：F工作循環(huán)中最大的外負(fù)載P1液壓缸工作壓力。初算時(shí)可取系統(tǒng)工作壓力P0P2液壓缸回油腔背壓力d/D活塞桿直徑與液壓缸內(nèi)直徑之比液壓缸的機(jī)械效率。一般ncm=0.90.97.在本系統(tǒng)中F=18900N,P1=3.5Mpa,P2=0.5Mpa,ncm=0.9,d/D=0.7.則代入公式中可得：D=82mm液壓缸內(nèi)直徑尺寸系列〔GB2348-80〔mm810121620253240506380〔90100〔110125〔140160〔180200〔220250320400500630注：括號(hào)內(nèi)數(shù)值為非優(yōu)先選用值活塞桿直徑系列〔GB-80〔mm456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400根據(jù)上表可知,將液壓缸內(nèi)直徑調(diào)整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑D=90mm?；钊麠U直徑d,按d/D=0.7及查表可得d=63mm。由此求得液壓缸的腔的實(shí)際有效面積為：根據(jù)上述D與d的直,可估算液壓缸在各個(gè)工作階段的壓力,流量和功率。按最低工進(jìn)速度驗(yàn)算液壓缸的最小穩(wěn)定速度,由公式：式中：Qmin流量閥的最小穩(wěn)定流量。Vmin液壓缸的最低速度。由設(shè)計(jì)要求給定。公式中Qmin是由產(chǎn)品樣本查的GE系列調(diào)速閥,AQF3E10B的最小穩(wěn)定流量為0.05L/min.本系統(tǒng)中調(diào)速閥是安裝在回油路上,故液壓缸有桿腔的實(shí)際面積：可見(jiàn)上述不等式能滿足液壓缸的要求,能夠達(dá)到所需的低速。計(jì)算在工作階段液壓缸所需的流量3.2計(jì)算液壓泵的電機(jī)功率液壓泵是靠密封工作容積變化來(lái)工作的,也稱為容積泵。容積泵具有兩個(gè)特征：1.有周期性的密封工作容積變化,密封工作容積由小變大吸油,由大變小壓油。2.有配流裝置,它保證密封工作容積由小變大時(shí)只與吸油管接通；密封工作容積由大變小時(shí)只與壓油管相通。泵的工作壓力的確定液壓泵的壓力參數(shù)主要是工作壓力和額定壓力工作壓力是指液壓泵在實(shí)際工作時(shí)輸出油液的壓力直,即泵出油口處壓力直,也稱系統(tǒng)壓力。此壓力取決于系統(tǒng)中阻止液體流動(dòng)的阻力。阻力增大,工作壓力升高；反之則工作壓力降低。如果將泵的壓油口直接和油箱相通,則泵的工作壓力接近為零；如果將泵的出口堵死,泵輸出的油液無(wú)法排出,壓力迅速增高,直至電機(jī)憋住或泵及其它元件被損壞。額定壓力是指泵在正常工作的條件下,按實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,在額定轉(zhuǎn)速下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。由于液壓傳動(dòng)的用途不同,液壓系統(tǒng)所需要的壓力也不同,為了便于液壓元件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用,將壓力分為幾個(gè)等級(jí),如下表：壓力分級(jí)低壓中壓中高壓高壓超高壓壓力/Mpa≤2.5＞<2.5～8>＞<8～16>＞<16～32>＞32考慮的正常工作中進(jìn)油路有一定的壓力損失,所以泵的工作壓力為：公式中：Pp-液壓泵最大工作壓力。P1-執(zhí)行元件最大工作壓力。-進(jìn)油路中壓力損失。初算時(shí)簡(jiǎn)單系統(tǒng)取0.2～0.5Mpa,復(fù)雜系統(tǒng)取0.5～1.5Mpa.本系統(tǒng)取0.5Mpa.上述計(jì)算所得的Pp是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力,考慮到系統(tǒng)在各種工況的過(guò)度階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超過(guò)靜態(tài)壓力。另外考慮到一定的壓力儲(chǔ)備量,并確保泵的壽命。因此,選泵的額定壓力Pa應(yīng)滿足Pn≧〔1.25～1.6Pp.中低壓系統(tǒng)取小直,高壓系統(tǒng)取大直。在本系統(tǒng)中Pn=1.25Mpa.泵流量和排量排量V它是由泵密封容腔幾何尺寸變化計(jì)算而得到的泵每轉(zhuǎn)排出油液的體積。也可以說(shuō)在無(wú)泄露的情況下,用泵每轉(zhuǎn)所排出的油液體積來(lái)表示,常用的單位為mL/r.液壓泵的最大流量應(yīng)為：式中Qp-液壓泵的最大流量。-同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大直。Kl-系統(tǒng)泄漏系數(shù)。一般取Kl=1.1～1.3,現(xiàn)取Kl=1.2.=1.2×19.46=23.352l/min選擇液壓泵的規(guī)格根據(jù)以上計(jì)算的Pp和Qp再查閱有關(guān)手冊(cè),現(xiàn)采用YBX—16線壓葉片泵,該泵的基本參數(shù)為：每轉(zhuǎn)排量=16mm/r,泵的額定壓力=6.3Mpa,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速=1450r/min,容積效率=0.85,總效率=0.8.與液壓泵匹配的電動(dòng)機(jī)的選定首先分別計(jì)算出快進(jìn)與快退以及工進(jìn)等不同共況時(shí)的功率。取它們中的最大直作為選擇電動(dòng)機(jī)規(guī)格的依據(jù)。由于在工進(jìn)時(shí)泵的出的流量較小,泵的效率急劇降低,一般當(dāng)流量在0.2～1L/min范圍內(nèi)時(shí),可取n=0.3～0.14.同時(shí)還應(yīng)該注意的為了失所選擇的電動(dòng)機(jī)在經(jīng)過(guò)泵的流量特性曲線,最大功率點(diǎn)時(shí)不致停轉(zhuǎn),需進(jìn)行驗(yàn)算。即：公式中：Pn所選擇電動(dòng)機(jī)的額定功率。PB先壓式變量泵的限定壓力。qp壓力為PB時(shí),泵的輸出流量。首先計(jì)算快進(jìn)時(shí)功率?？爝M(jìn)時(shí)的外負(fù)載為4000N,進(jìn)油路壓力損失為0.5Mpa。由公式：快進(jìn)時(shí)所需電動(dòng)機(jī)功率為：工進(jìn)時(shí)：查閱電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本選用Y90S—4型電動(dòng)機(jī),其額定功率為1.1Kw,額定轉(zhuǎn)速為1400r/min。根據(jù)產(chǎn)品樣本查得YBX16的流量壓力特性曲線,再由已知快進(jìn)時(shí)流量為18.9L/min,工進(jìn)時(shí)流量為6.68L/min,壓力為4Mpa,作出泵的實(shí)際工作時(shí)的流量壓力特性曲線。YBX-16液壓泵特性曲線1-額定流量壓力下的特性曲線。2-實(shí)際工作時(shí)的特性曲線。由上表查得曲線拐點(diǎn)的流量為24L/min,壓力為2.6Mpa,該點(diǎn)工作時(shí)對(duì)應(yīng)的功率為：所選電動(dòng)機(jī)能夠滿足工作需要,拐點(diǎn)處能正常工作。3.3液壓泵的氣穴、噪聲氣穴液壓泵在吸油過(guò)程中,吸油腔中的絕對(duì)壓力會(huì)低于大氣壓。如果液壓泵離油面很高,吸油口處過(guò)濾器和管道的阻力過(guò)大,油液的黏度過(guò)大,則液壓泵吸油腔中的壓力很容易低于油液的空氣分離壓,這時(shí),溶解在油液中的氣體會(huì)從油液中分離出來(lái),產(chǎn)生大量氣泡,隨著泵的運(yùn)轉(zhuǎn),這些氣泡被帶入高壓區(qū),因受壓縮,體積突然變小,氣泡被擊破,產(chǎn)生幅直很大的高頻沖擊壓力,其直高達(dá)150Mpa,同時(shí)還產(chǎn)生局部高溫。這種高頻液壓沖擊作用,不但會(huì)產(chǎn)生高頻噪聲,還會(huì)造成金屬表面的氣蝕現(xiàn)象,使泵的零件腐蝕損壞。這就是液壓泵的氣穴現(xiàn)象。為了避免在泵內(nèi)產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象,應(yīng)盡量降低吸入高度,采用通徑較大的吸油管并盡量少用彎頭,吸油管端采用容量較大的過(guò)濾器以減小吸油阻力。液壓泵的噪聲在液壓系統(tǒng)的噪聲中占很大的比例,減小液壓泵的噪聲是液壓系統(tǒng)降噪處理中的重要組成部分。產(chǎn)生噪聲的原因：1.泵的流量脈動(dòng)引起壓力脈沖,這是造成泵振動(dòng)的動(dòng)力源。2.液壓泵在其工作過(guò)程中,當(dāng)吸油容積突然和壓油腔接通,或壓油容積突然和吸油腔接通時(shí),均會(huì)產(chǎn)生流量和壓力的突變而產(chǎn)生噪聲。3.氣穴現(xiàn)象4.泵內(nèi)流道具有突然擴(kuò)大和收縮,急拐變、通道面積過(guò)小等而導(dǎo)致油液旋渦而產(chǎn)生振動(dòng)。降低振動(dòng)的措施：1.吸油泵的壓力和流量脈動(dòng),在泵的出口處安裝蓄能器或消聲器。2.消除泵內(nèi)液壓急劇變化,如在配油盤吸、壓油窗口開(kāi)三角型阻尼槽。3.壓油管的某一段采用橡膠軟管,對(duì)泵和管路進(jìn)行隔振。4.防止氣穴現(xiàn)象和油中參混空氣。第4章選擇液壓元件4.1選擇閥的類型按作用分為：1.方向控制閥〔如單向閥、換向閥2.壓力控制閥〔如溢流閥、減壓閥、順序閥等3.流量控制閥〔如節(jié)流閥、調(diào)速閥按控制方式分為：1.開(kāi)關(guān)控制閥借助于手輪、手柄、凸輪、電磁鐵、液壓、氣壓等定直地控制流體的流動(dòng)方向、壓力和流量,多用于普通液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。2.比例控制閥與輸入電信號(hào)使輸出按一定的規(guī)律成比例地控制流體的流動(dòng)方向、壓力和流量,多用于開(kāi)環(huán)程序控制控制系統(tǒng)。3.伺服控制閥將微小的電氣信號(hào)轉(zhuǎn)換成大的功率輸出,用以控制系統(tǒng)中液體的流動(dòng)方向、壓力和流量,它用于閉環(huán)控制系統(tǒng)。4.電液數(shù)字式控制閥用數(shù)字信息直接控制,用以控制液體的流動(dòng)方向、壓力和流量。閥口的規(guī)格大小用公稱通徑Dg〔單位mm表示,它小于閥的連接口徑。閥的流通能力常用閥的有效截面積即通流截面來(lái)表示。由液流的動(dòng)量定律可知,作用在閥芯上的液動(dòng)力有穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力和瞬態(tài)液動(dòng)力兩種。1.穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力對(duì)滑閥性能的影響是加大了操縱滑閥所需的力。穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力要使閥口關(guān)閉,相對(duì)于一個(gè)復(fù)位力,故它可使滑閥的工作趨于穩(wěn)定。2.順態(tài)液動(dòng)力是閥芯在移動(dòng)過(guò)程中〔即開(kāi)口大小發(fā)生變化時(shí)閥腔中液流因加速或減速作用在閥芯上的力。這個(gè)力只于閥芯移動(dòng)速度有關(guān)〔即與閥口開(kāi)度的變化率有關(guān),與閥口開(kāi)度本身無(wú)關(guān)。本液壓系統(tǒng)可采用力式系列或GE系列的閥。方案一：控制液壓缸部分采用力式系列的閥。方案二：均選用GE系列的閥。根據(jù)一定的液壓系統(tǒng)圖,按通過(guò)各元件的最大流量來(lái)選擇液壓元件的規(guī)格。選用的液壓元件如下：液壓元件明細(xì)表序號(hào)元件名稱方案一方案二通過(guò)流量〔L/min1濾油器XU—B32100XU—B32100242液壓泵YBX16YBX16243壓力表開(kāi)關(guān)K—H6KF3EA10B4三位四通換向閥4WE6E50/OAG2434EF30E108205二位三通換向閥3WE6A50/0AG2423EF3BE10B206單向調(diào)速閥2FRM5—20/6AQF3E10B204.2選擇液壓元件確定輔助裝置確定管道尺寸油管內(nèi)直徑尺寸一般可參照選用的液壓元件,接口尺寸確定也可按管路允許流速進(jìn)行計(jì)算。本系統(tǒng)油路流量為差動(dòng)時(shí)流量q=40L/min,壓油管允許流速取V=4m/s。則內(nèi)直徑d為：若系統(tǒng)油路流量按快退時(shí)取q=19.46L/min,可算得油管內(nèi)直徑d=10.15mm.綜合諸多因數(shù),現(xiàn)取油管的內(nèi)直徑d為12mm,吸油管同樣可按上式計(jì)算〔q=24L/min,V=1.5m/s現(xiàn)參照YBX～16變量泵吸油口連接尺寸。取吸油管內(nèi)直徑d為25mm。液壓油箱容積的確定：本系統(tǒng)為中壓液壓系統(tǒng)。液壓油箱容積按泵的流量的5～7倍來(lái)確定,現(xiàn)選用容量為160L的油箱。液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算：已知該系統(tǒng)液壓系統(tǒng)中,選用油管內(nèi)直徑均為12mm。各段管道的長(zhǎng)度分別為：AB=0.3m.AC=1.7m,AD=1.7m,DE=2m.選用L—HL32液壓油,考慮到油的最低溫度為15。查得15液壓油的運(yùn)動(dòng)粘度v為150cst=1.5cm2/s。油的密度=920Kg/m3。壓力損失的驗(yàn)算1.工作進(jìn)給時(shí),進(jìn)油路壓力損失,運(yùn)動(dòng)部件工作進(jìn)給時(shí)的最大速度為18進(jìn)給時(shí)的最大流量為6.687L/min。則液壓油在管內(nèi)流速V1為：管道流動(dòng)雷偌數(shù)Re1為：Re1<2300,可見(jiàn)油液在管道內(nèi)流態(tài)為層流。其沿程阻力系數(shù)為：進(jìn)油管道BC的沿程壓力損失P1-1為查得換向閥4WE6E50/AG24的壓力損失。忽略油液通過(guò)管接頭,油路板等處的局部壓力損失,則進(jìn)油路總壓力損失P1為：=71384+50000=121384Pa2.工作進(jìn)給時(shí)回油路的壓力損失。由于選用單活塞桿液壓缸,且液壓缸有桿腔的工作面積為無(wú)干腔工作面積的1/2,則回油管道的流量為進(jìn)油管道的1/2,則：回油路沿程壓力損失查產(chǎn)品樣本知換向閥3WE6A50/AG24的壓力損失P2-2=0.025×106Pa,換4WE6E50/AG24的壓力損失P2-3=0.025×106Pa,調(diào)速閥2FRM520/6的壓力損失P2-4=0.5×106Pa則回油路總壓力損失:3.變量泵出口處的壓力Pp。4.快進(jìn)時(shí)的壓力損失。快進(jìn)時(shí),液壓缸為差動(dòng)連接,自匯入點(diǎn)A只液壓缸進(jìn)油口C之間的管路AC中,流量為液壓泵出口處流量的2倍。即38L/min。AC段管路的沿程壓力損失：同樣可求管道AB段和AD段的沿程壓力損失和為：查產(chǎn)品樣本可知,流經(jīng)各閥的局部壓力損失為：4FW6E50/AG24的壓力損失3WE6A50/AG24的壓力損失根據(jù)分析在差動(dòng)連接中泵的出口壓力損失Pp為：快退時(shí)壓力損失驗(yàn)算忽略。上述驗(yàn)算表明無(wú)需修改原計(jì)劃。系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算在整個(gè)系統(tǒng)工作循環(huán)中,工進(jìn)階段的時(shí)間最長(zhǎng),為了簡(jiǎn)化計(jì)算。主要考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱量。一般情況下,工進(jìn)速度大時(shí)發(fā)熱量教大。由于線壓是變量泵在流量不同,效率相差極大。所以分別計(jì)算最大最小時(shí)的發(fā)熱量,然后加以比較取最大直進(jìn)行分析。當(dāng)V=54mm/min=0.054m/min時(shí)此時(shí)泵的效率為n=0.1.泵的出口壓力為3Mpa。P輸入=P輸出=此時(shí),功率損失為：△p=P輸入-P輸出=0.17-0.02855=0.14165kw當(dāng)V=108mm/min=0.108m/min時(shí),q=6.678L/min,總效率n=0.9。則P輸入=P輸出=FV=18900×10.8×10-5=0.03400則功率損失為：P輸入-P輸出=0.44362由此可見(jiàn)在工進(jìn)速度較大時(shí),功率損失為0.4436發(fā)熱量最大。