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液壓系統設計要求(二)

文章附圖

 液壓元件的選擇與專用件設計

4.1 液壓泵的選擇

1)確定液壓泵的最大工作壓力pp

pp≥p1+Σ△p                    

(21)式中 p1——液壓缸或液壓馬達最大工作壓力為25MPa

  Σ△p——從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達入口之間總的管路損失。

Σ△p的準確計算要待元件選定并繪出管路圖時才能進行,初算時可按經驗數據選取:管路簡單、流速不大的,取Σ△p=(0.2~0.5)MPa;管路復雜,進口有調閥的,取Σ△p=(0.5~1.5)MPa。

 則可得液壓泵的最大工作壓力:

 2)確定液壓泵的流量QP 多液壓缸或液壓馬達同時工作時,液壓泵的輸出流量應為

QP≥K(ΣQmax)  

 (22)式中 K——系統泄漏系數,一般取K=1.1~1.3;

  ΣQmax——同時動作的液壓缸或液壓馬達的最大總流量,可從(Q-t)圖上查得。對于在工作過程中用節流調速的系統,還須加上溢流閥的最小溢流量,一般取0.5×10-4m3/s。

由題知系統的最大工作流量為12L/min

Tt——液壓設備工作周期(s);

Vi——每一個液壓缸或液壓馬達在工作周期中的總耗油量(m3);

z——液壓缸或液壓馬達的個數。

 則可預選液壓泵的流量大概為Qp:

3)選擇液壓泵的規格 根據以上求得的pp和Qp值,按系統中擬定的液壓泵的形式,從產品樣本或本手冊中選擇相應的液壓泵。為使液壓泵有一定的壓力儲備,所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大25%~60%。

  選得的液壓泵的參數規格如下:

型號:           10SCY14-1B

排量/mL*s^(-1):    10

額定壓力/MPa:      32

額定轉速/r*min^(-1):  1500

驅動功率/kW:      10

容積效率/%:      ≥92

重量/kg:        19                      

4)確定液壓泵的驅動功率 在工作循環中,如果液壓泵的壓力和流量比較恒定,即(p-t)、(Q-t)圖變化較平緩,則 : P=Pp*Qp/ηP式中 pp——液壓泵的最大工作壓力(Pa);

   QP——液壓泵的流量(m3/s);

   ηP——液壓泵的總效率,參考表9選擇。

表9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

0.6~0.7

0.65~0.80

0.60~0.75

0.80~0.85

   限壓式變量葉片泵的驅動功率,可按流量特性曲線拐點處的流量、壓力值計算。一般情況下,可取pP=0.8pPmax,QP=Qn,則

   式中 ——液壓泵的最大工作壓力(Pa);

   ——液壓泵的額定流量(m3/s)。

   在工作循環中,如果液壓泵的流量和壓力變化較大,即(Q-t),(p-t)曲線起伏變化較大,則須分別計算出各個動作階段內所需功率,驅動功率取其平均功率

   式中 t1、t2、…tn——一個循環中每一動作階段內所需的時間(s);

   P1、P2、…Pn——一個循環中每一動作階段內所需的功率(W)。

按平均功率選出電動機功率后,還要驗算一下每一階段內電動機超載量是否都在允許范圍內。電動機允許的短時間超載量一般為25%。

則可選擇電動機型號:(參數如下)

名稱=Y系列(IP44)封閉式

三相異步電動機技術數據

-序號=31

型號=Y160M-4            

額定功率\kW=11

同步轉速\r/min=1500

滿載轉速\r/min=1460

滿載電流\A=7

滿載時效率\%=88

滿載功率因數\cosφ=0.84

堵轉電流/額定電流=7

堵轉轉矩/額定轉矩=2

最大轉矩/額定轉矩=2.2

噪聲\dB(A)=82

轉動慣量\kg.m^2=0.07

凈重\kg=123

   4.2 液壓閥的選擇

   1)閥的規格,根據系統的工作壓力和實際通過該閥的最大流量,選擇有定型產品的閥件。溢流閥按液壓泵的最大流量選取;選擇節流閥和調速閥時,要考慮最小穩定流量應滿足執行機構最低穩定速度的要求。

   控制閥的流量一般要選得比實際通過的流量大一些,必要時也允許有20%以內的短時間過流量。

2)閥的型式,按安裝和操作方式選擇。

根據系統的工作壓力和流量選擇:

先導溢流閥的型號(參數如下):

名稱:    先導型溢流閥

公稱通徑/in:    3/8

型號:    BT-03-*-32

調壓范圍/MPa:    0.5~25.0

最大流量/Lmin^(-1):    100

重量/kg:    5.0

液控單向閥的型號(參數如下):

名稱:    液控單向閥

型號|板式連接:     A※Y-H※lOB

型號|法蘭連接:    

通徑/mm:     10

壓力/MPa:        32

流量/Lmin^(-1):      40

開啟壓力/MPa:        a:0.04    b:0.4

控制壓力/MPa:        △p ≥1.6

電磁換向閥型號(參數如下):

通徑/mm:    10

公稱流量/Lmin^(-1):    40

公稱壓力/MPa:    31.5

允許背壓/MPa:    <6.3

換向頻率/次*min^(-1):    干式電磁鐵30濕式電磁鐵60

最高換向頻率/次*min^(-1):    干式電磁鐵60濕式電磁鐵120

電壓:    AC220V 50Hz;DC12V、24V

允許電壓變動范圍:    10%

電磁鐵功耗(吸持時):    AC:40W,DC:42W

   4.3 過濾器的選擇

  根據題目要求和系統性能的考慮,選擇將過濾器置于壓油路上,

并選擇紙質過濾器型號(參數如下):

型號|  :      ZU-H10× 10S

流量/(L/min):    10

額定壓力/MPa:        32

過濾精度/μm|  :      10

過濾精度/μm| :      20

壓差指示器工作差/MPa:      0.35

初始壓力降/MPa:      0.08

重量/kg:      3.3

外形尺寸/mm|h:    193

外形尺寸/mm|A:      118

外形尺寸/mm|B:      70

外形尺寸/mm|B1:    

外形尺寸/mm|D:    φ88

外形尺寸/mm|D1:    φ73

外形尺寸/mm|M:     M27×2

   4.4 管道尺寸的確定

(1)管道內徑計算

       

   式中  Q——通過管道內的流量(m3/s);

       υ——管內允許流速(m/s),見表10。

計算出內徑d后,按標準系列選取相應的管子。

分別取吸油、壓油、回油管路的液壓油流速分別如下:

經計算可得:吸油路、壓油路、回油路、管路的內徑分別為: 0.02 m、0.013m、0.014m

并采用無縫鋼管進行管路的連接。  

(2)管道壁厚δ的計算

    根據系統壓力和流量以及鋼管的系列標準選擇相應滿足要求的鋼管壁厚

表10 允許流速推薦值

管道

推薦流速/(m/s)

液壓泵吸油管道

0.5~1.5,一般常取1以下

液壓系統壓油管道

3~6,壓力高,管道短,粘度小取大值

液壓系統回油管道

1.5~2.6

   式中 p——管道內最高工作壓力(Pa);

       d——管道內徑(m);

      σb——管道材料的抗拉強度(Pa);

      n——安全系數,對鋼管來說,p<7MPa時,取n=8;p<17.5MPa時,取n=6;p>17.5MPa時,取n=4。

   4.5 油箱容量的確定

   初始設計時,先按經驗公式(31)確定油箱的容量,待系統確定后,再按散熱的要求進行校核。

   油箱容量的經驗公式為

V=αQV          (31)

   式中 QV——液壓泵每分鐘排出壓力油的容積(m3);

       α——經驗系數,見表11。

表11 經驗系數α

系統類型

行走機械

低壓系統

中壓系統

鍛壓機械

冶金機械

α

1~2

2~4

5~7

6~12

10

   在確定油箱尺寸時,一方面要滿足系統供油的要求,還要保證執行元件全部排油時,油箱不能溢出,以及系統中最大可能充滿油時,油箱的油位不低于最低限度。