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液壓元件的選擇
液壓元件的選擇
摘要：
液壓元件的選擇
| 一、液壓泵的確定與所需功率的計算 1.液壓泵的確定 (1)確定液壓泵的最大工作壓力。液壓泵所需工作壓力的確定，主要根據(jù)液壓缸在工作循環(huán)各階段所需最大壓力p1，再加上油泵的出油口到缸進油口處總的壓力損失ΣΔp，即 pB?=p1+ΣΔp ΣΔp 包括油液流經(jīng)流量閥和其他元件的局部壓力損失、管路沿程損失等，在系統(tǒng)管路未設(shè)計之前，可根據(jù)同類系統(tǒng)經(jīng)驗估計，一般管路簡單的節(jié)流閥調(diào)速系統(tǒng)?ΣΔp為 (2～5)×105Pa，用調(diào)速閥及管路復(fù)雜的系統(tǒng)ΣΔp為(5～15)×105Pa，ΣΔp也可只考慮流經(jīng)各控制閥的壓力損失，而將管路系統(tǒng)的沿程損失忽略不計，各閥的額定壓力損失可從液壓元件手冊或產(chǎn)品樣本中查找，也可參照下表選取。 常用中、低壓各類閥的壓力損失(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)確定液壓泵的流量qB。泵的流量qB根據(jù)執(zhí)行元件動作循環(huán)所需最大流量qmax和系統(tǒng)的泄漏確定。? ①多液壓缸同時動作時，液壓泵的流量要大于同時動作的幾個液壓缸(或馬達)所需的最大流量，并應(yīng)考慮系統(tǒng)的泄漏和液壓泵磨損后容積效率的下降，即 qB≥K(Σq)max(m3/s) 式中：K為系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取1.1～1.3，大流量取小值，小流量取大值；(Σq)max為同時動作的液壓缸(或馬達)的最大總流量(m3/s)。 ②采用差動液壓缸回路時，液壓泵所需流量為： qB≥K(A1-A2)vmax(m3/s) 式中：A 1，A 2為分別為液壓缸無桿腔與有桿腔的有效面積(m2)；vmax為活塞的最大移動速度(m/s)。 ③當(dāng)系統(tǒng)使用蓄能器時，液壓泵流量按系統(tǒng)在一個循環(huán)周期中的平均流量選取，即 ?qB= ViK/Ti 式中：Vi為液壓缸在工作周期中的總耗油量(m3)；Ti為機器的工作周期(s)；Z為液壓缸的個數(shù)。 (3)選擇液壓泵的規(guī)格：根據(jù)上面所計算的最大壓力pB和流量qB，查液壓元件產(chǎn)品樣本，選擇與PB和qB相當(dāng)?shù)囊簤罕玫囊?guī)格型號。 上面所計算的最大壓力pB是系統(tǒng)靜態(tài)壓力，系統(tǒng)工作過程中存在著過渡過程的動態(tài)壓力，而動態(tài)壓力往往比靜態(tài)壓力高得多，所以泵的額定壓力pB應(yīng)比系統(tǒng)最高壓力大25%～60%，使液壓泵有一定的壓力儲備。若系統(tǒng)屬于高壓范圍，壓力儲備取小值；若系統(tǒng)屬于中低壓范圍，壓力儲備取大值。 (4)確定驅(qū)動液壓泵的功率。 ①當(dāng)液壓泵的壓力和流量比較衡定時，所需功率為： p=pBqB/103ηB (kW) 式中：pB為液壓泵的最大工作壓力(N/m2)；qB為液壓泵的流量(m3/s)；ηB為液壓泵的總效率，各種形式液壓泵的總效率可參考下表估取，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 ②在工作循環(huán)中，泵的壓力和流量有顯著變化時，可分別計算出工作循環(huán)中各個階段所需的驅(qū)動功率，然后求其平均值，即 p= 式中：t1，t2，…，tn為一個工作循環(huán)中各階段所需的時間(s)；P1，P2，…，Pn為一個工作循環(huán)中各階段所需的功率(kW)。 按上述功率和泵的轉(zhuǎn)速，可以從產(chǎn)品樣本中選取標準電動機，再進行驗算，使電動機發(fā)出最大功率時，其超載量在允許范圍內(nèi)。 二、閥類元件的選擇 1.選擇依據(jù) 選擇依據(jù)為：額定壓力，最大流量，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)注意的問題 (1)應(yīng)盡量選用標準定型產(chǎn)品，除非不得已時才自行設(shè)計專用件。 (2)閥類元件的規(guī)格主要根據(jù)流經(jīng)該閥油液的最大壓力和最大流量選取。選擇溢流閥時，應(yīng)按液壓泵的最大流量選取；選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時，應(yīng)考慮其最小穩(wěn)定流量滿足機器低速性能的要求。 (3)一般選擇控制閥的額定流量應(yīng)比系統(tǒng)管路實際通過的流量大一些，必要時，允許通過閥的最大流量超過其額定流量的20%。 三、蓄能器的選擇 1.蓄能器用于補充液壓泵供油不足時，其有效容積為： V=ΣAiLiK-qBt(m3) 式中：A為液壓缸有效面積(m2)；L為液壓缸行程(m)；K為液壓缸損失系數(shù)，估算時可�。耍�1.2；qB為液壓泵供油流量(m3/s)；t為動作時間(s)。 2.蓄能器作應(yīng)急能源時，其有效容積為： V=ΣAiLiK(m3) 當(dāng)蓄能器用于吸收脈動緩和液壓沖擊時，應(yīng)將其作為系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)與其關(guān)聯(lián)部分一起綜合考慮其有效容積。 根據(jù)求出的有效容積并考慮其他要求，即可選擇蓄能器的形式。 四、管道的選擇 1.油管類型的選擇 液壓系統(tǒng)中使用的油管分硬管和軟管，選擇的油管應(yīng)有足夠的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：中高壓系統(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：紫銅管工作壓力在6.5～10?MPa以下，易變曲，便于裝配；黃銅管承受壓力較高，達25MPa，不如紫銅管易彎曲。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不方便的部位。 (3)軟管：用于兩個相對運動件之間的連接。高壓橡膠軟管中夾有鋼絲編織物；低壓橡膠軟管中夾有棉線或麻線編織物；尼龍管是乳白色半透明管，承壓能力為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，所以軟管不宜裝在液壓缸和調(diào)速閥之間。 2.油管尺寸的確定 (1)油管內(nèi)徑d按下式計算： d= 式中：q為通過油管的最大流量(m3/s)；v為管道內(nèi)允許的流速(m/s)。一般吸油管取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〕 ? 式中：p為管內(nèi)最大工作壓力；〔σ〕為油管材料的許用壓力，〔σ〕=σb/n；σb為材料的抗拉強度；n為安全系數(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)計算出的油管內(nèi)徑和壁厚，查手冊選取標準規(guī)格油管。 五、油箱的設(shè)計 油箱的作用是儲油，散發(fā)油的熱量，沉淀油中雜質(zhì)，逸出油中的氣體。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)有足夠的容積以滿足散熱，同時其容積應(yīng)保證系統(tǒng)中油液全部流回油箱時不滲出，油液液面不應(yīng)超過油箱高度的80%。 (2)吸箱管和回油管的間距應(yīng)盡量大。 (3)油箱底部應(yīng)有適當(dāng)斜度，泄油口置于最低處，以便排油。 (4)注油器上應(yīng)裝濾網(wǎng)。 (5)油箱的箱壁應(yīng)涂耐油防銹涂料。 2.油箱容量計算油箱的有效容量V可近似用液壓泵單位時間內(nèi)排出油液的體積確定。? V=KΣq ? 式中：K為系數(shù)，低壓系統(tǒng)取2～4，中、高壓系統(tǒng)取5～7；Σq為同一油箱供油的各液壓泵流量總和。 六、濾油器的選擇 選擇濾油器的依據(jù)有以下幾點： (1)承載能力：按系統(tǒng)管路工作壓力確定。 (2)過濾精度：按被保護元件的精度要求確定，選擇時可參閱下表。 (3)通流能力：按通過最大流量確定。 (4)阻力壓降：應(yīng)滿足過濾材料強度與系數(shù)要求。 濾油器過濾精度的選擇 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最小間隙 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 |