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液壓元件選擇
液壓泵確定與所需功率計算
1.液壓泵確定
(1)確定液壓泵大工作壓力液壓泵所需工作壓力確定主要根據(jù)液壓缸工作循環(huán)各階段所需大壓力p1再加上油泵出油口缸進油口處總壓力損失ΣΔp即pB=p1+ΣΔp
ΣΔp 包括油液流經(jīng)流量閥和其元件局部壓力損失、管路沿程損失等系統(tǒng)管路未設(shè)計之前根據(jù)同類系統(tǒng)經(jīng)驗估計般管路簡單節(jié)流閥調(diào)速系統(tǒng)?ΣΔp (2～5)×105Pa用調(diào)速閥及管路復(fù)雜系統(tǒng)ΣΔp(5～15)×105PaΣΔp也只考慮流經(jīng)各控制閥壓力損失而管路系統(tǒng)沿程損失忽略計各閥額定壓力損失從液壓元件手冊或產(chǎn)品樣本查找也參照下表選取
常用、低壓各類閥壓力損失(Δpn)
閥名 Δpn(×105Pa) 閥名 Δpn(×105Pa) 閥名 Δpn(×105Pa) 閥名 Δpn(×105Pa)
單向閥 0.3～0.5 背壓閥 3～8 行程閥 1.5～2 轉(zhuǎn)閥 1.5～2
換向閥 1.5～3 節(jié)流閥 2～3 順序閥 1.5～3 調(diào)速閥 3～5
(2)確定液壓泵流量qB泵流量qB根據(jù)執(zhí)行元件動作循環(huán)所需大流量qmax和系統(tǒng)泄漏確定
①多液壓缸同時動作時液壓泵流量要大于同時動作幾液壓缸(或馬達)所需大流量并應(yīng)考慮系統(tǒng)泄漏和液壓泵磨損容積效率下降即qB≥K(Σq)max(m3/s)
式：K系統(tǒng)泄漏系數(shù)般取1.1～1.3大流量取小值小流量取大值；(Σq)max同時動作液壓缸(或馬達)大總流量(m3/s)
②采用差動液壓缸回路時液壓泵所需流量：
qB≥K(A1-A2)vmax(m3/s)
式：A 1A 2分別液壓缸無桿腔與有桿腔有效面積(m2)；vmax活塞大移動速度(m/s)
③當(dāng)系統(tǒng)使用蓄能器時液壓泵流量按系統(tǒng)循環(huán)周期平均流量選取即
qB= ViK/Ti
式：Vi液壓缸工作周期總耗油量(m3)；Ti機器工作周期(s)；Z液壓缸數(shù)
(3)選擇液壓泵規(guī)格：根據(jù)上面所計算大壓力pB和流量qB查液壓元件產(chǎn)品樣本選擇與PB和qB相當(dāng)液壓泵規(guī)格型號
上面所計算大壓力pB系統(tǒng)靜態(tài)壓力系統(tǒng)工作過程存著過渡過程動態(tài)壓力而動態(tài)壓力往往比靜態(tài)壓力高得多所泵額定壓力pB應(yīng)比系統(tǒng)高壓力大25%～60%使液壓泵有定壓力儲備若系統(tǒng)屬于高壓范圍壓力儲備取小值；若系統(tǒng)屬于低壓范圍壓力儲備取大值
(4)確定驅(qū)動液壓泵功率
①當(dāng)液壓泵壓力和流量比較衡定時所需功率：
p=pBqB/103ηB (kW)
式：pB液壓泵大工作壓力(N/m2)；qB液壓泵流量(m3/s)；ηB液壓泵總效率各種形式液壓泵總效率參考下表估取液壓泵規(guī)格大取大值反之取小值定量泵取大值變量泵取小值
表 液壓泵總效率
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
②工作循環(huán)泵壓力和流量有顯著變化時分別計算出工作循環(huán)各階段所需驅(qū)動功率求其平均值即
p=
式：t1t2…tn工作循環(huán)各階段所需時間(s)；P1P2…Pn工作循環(huán)各階段所需功率(kW)
按上述功率和泵轉(zhuǎn)速從產(chǎn)品樣本選取標(biāo)準(zhǔn)電動機再進行驗算使電動機發(fā)出大功率時其超載量允許范圍內(nèi)
二、閥類元件選擇
1.選擇依據(jù)
選擇依據(jù)：額定壓力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
2.選擇閥類元件應(yīng)注意問題
(1)應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品除非得已時才自行設(shè)計專用件
(2)閥類元件規(guī)格主要根據(jù)流經(jīng)該閥油液大壓力和大流量選取選擇溢流閥時應(yīng)按液壓泵大流量選??；選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時應(yīng)考慮其小穩(wěn)定流量滿足機器低速性能要求
(3)般選擇控制閥額定流量應(yīng)比系統(tǒng)管路實際通過流量大些必要時允許通過閥大流量超過其額定流量20%
三、蓄能器選擇
1.蓄能器用于補充液壓泵供油足時其有效容積：
V=ΣAiLiK-qBt(m3)
式：A液壓缸有效面積(m2)；L液壓缸行程(m)；K液壓缸損失系數(shù)估算時取K＝1.2；qB液壓泵供油流量(m3/s)；t動作時間(s)
2.蓄能器作應(yīng)急能源時其有效容積：
V=ΣAiLiK(m3)
當(dāng)蓄能器用于吸收脈動緩和液壓沖擊時應(yīng)其作系統(tǒng)環(huán)節(jié)與其關(guān)聯(lián)部分起綜合考慮其有效容積
根據(jù)求出有效容積并考慮其要求即選擇蓄能器形式
四、管道選擇
1.油管類型選擇
液壓系統(tǒng)使用油管分硬管和軟管選擇油管應(yīng)有足夠通流截面和承壓能力同時應(yīng)盡量縮短管路避免急轉(zhuǎn)彎和截面突變
(1)鋼管：高壓系統(tǒng)選用無縫鋼管低壓系統(tǒng)選用焊接鋼管鋼管價格低性能好使用廣泛
(2)銅管：紫銅管工作壓力6.5～10?MPa下易變曲便于裝配；黃銅管承受壓力較高達25MPa紫銅管易彎曲銅管價格高抗震能力弱易使油液氧化應(yīng)盡量少用只用于液壓裝置配接方便部位
(3)軟管：用于兩相對運動件之間連接高壓橡膠軟管夾有鋼絲編織物；低壓橡膠軟管夾有棉線或麻線編織物；尼龍管乳白色半透明管承壓能力2.5～8MPa多用于低壓管道因軟管彈性變形大容易引起運動部件爬行所軟管宜裝液壓缸和調(diào)速閥之間
2.油管尺寸確定
(1)油管內(nèi)徑d按下式計算：
d=
式：q通過油管大流量(m3/s)；v管道內(nèi)允許流速(m/s)般吸油管取0.5～5(m/s)；壓力油管取2.5～5(m/s)；回油管取1.5～2(m/s)
(2)油管壁厚δ按下式計算：
δ≥p?d/2〔σ〕
式：p管內(nèi)大工作壓力；〔σ〕油管材料許用壓力〔σ〕=σb/n；σb材料抗拉強度；n安全系數(shù)鋼管p＜7MPa時取n=8；p＜17.5MPa時取n=6；p＞17.5MPa時取n=4
根據(jù)計算出油管內(nèi)徑和壁厚查手冊選取標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格油管
五、油箱設(shè)計
油箱作用儲油散發(fā)油熱量沉淀油雜質(zhì)逸出油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
1.油箱設(shè)計要點
(1)油箱應(yīng)有足夠容積滿足散熱同時其容積應(yīng)保證系統(tǒng)油液全部流回油箱時滲出油液液面應(yīng)超過油箱高度80%
(2)吸箱管和回油管間距應(yīng)盡量大
(3)油箱底部應(yīng)有適當(dāng)斜度泄油口置于低處便排油
(4)注油器上應(yīng)裝濾網(wǎng)
(5)油箱箱壁應(yīng)涂耐油防銹涂料
2.油箱容量計算油箱有效容量V近似用液壓泵單位時間內(nèi)排出油液體積確定V=KΣq
式：K系數(shù)低壓系統(tǒng)取2～4、高壓系統(tǒng)取5～7；Σq同油箱供油各液壓泵流量總和
六、濾油器選擇
選擇濾油器依據(jù)有下幾點：
(1)承載能力：按系統(tǒng)管路工作壓力確定
(2)過濾精度：按被保護元件精度要求確定選擇時參閱下表
(3)通流能力：按通過大流量確定
(4)阻力壓降：應(yīng)滿足過濾材料強度與系數(shù)要求
濾油器過濾精度選擇
系統(tǒng) 過濾精度(μm) 元件 過濾精度(μm)
低壓系統(tǒng) 100～150 滑閥 1/3小間隙
70×105Pa系統(tǒng) 50 節(jié)流孔 1/7孔徑(孔徑小于1.8mm)
100×105Pa系統(tǒng) 25 流量控制閥 2.5～30
140×105Pa系統(tǒng) 10～15 安全閥溢流閥 15～25
電液伺服系統(tǒng) 5
高精度伺服系統(tǒng) 2.5