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液压元件的计算和选择

  液压元件的计算主要是计算元件工作压力和通过的流量,此外,还有电动机机械率和油箱容量。元件应尽量选用标准元件,只有在特殊情况下才设计专用元件。

1.确定液压泵的容量及驱动电动机的功率
——计算液压泵的工作压力
  液压泵的工作压力,是根据执行元件的工作性质来确定的。若执行元件在工作行程终点,运动停止时才需要最大压力,这是液压泵的工作压力就等于执行元件的最大压力。
若执行元件是在工作行程中需要最大压力,则液压泵的工作压力应满足
(9-4)
  式中P1——执行元件的最大工作压力;——进油路上的压力损失(系统管路未曾画出以前按经验选取:一般节流调速和简单的系统,=0.2~0.5MPa;进油路有调速阀及管路复杂的系统,=0.5~1.5MPa)。
——计算液压泵的流量
液压泵的流量qp按执行元件工况图上最大工作流量和回路的泄漏量确定。
 » 单液压泵供给多个同时工作的执行元件时
qpK()max (9-5a)
  式中 K——回油泄露折算系数K=1.1~1.3;()max ——同时工作的执行元件流量之和的最大值 。
 » 采用差动连接的液压缸时
(9-5b)
  式中 A1,A2——液压缸无杆腔,有杆腔的有效工作面积;Vmax——液压缸或活塞的最大移动速度。
 » 采用蓄能器储存压力油时,按系统在一个工作周期中的平均工作流量来选择
(9-5c)
  式中 T——机器工作周期; VI——每个执行元件在工作周期中的总耗油量;n——执行元件个数。
2.选择液压缸的规格
  前面的计算的PP仅是系统的静态压力。系统在工作过程中常因过渡过程内的压力超调或周期性的压力脉动而存在着动态压力,其值远远超过静态压力。所以液压泵的额定压力,应比系统最高压力大出25%~60%。至于液压泵的q应与系统所需的最大流量相适应。
3.驱动电动机的功率
 » 若工况上的p-t与q-t曲线变换比较平缓,则电动机所需功率为
(9-6a)
 » 图上的p-t与q-t曲线起伏较大,则需按上式分别算出电动机在各个循环阶段内所需的功率(注意液压泵在各个阶段内的功率是不同的),然后用下式求出电动机的平均功率
(9-6b)
  式中 ppi=pp1,pp2,pp3,……,ppn——整个循环中每一动作阶段内所需的功率;Ti=t1,t2,t3……,tn——整个循环中每一动作阶段所占用的时间。求出了平均功率后,还要返回去检查每一阶段内电动机的超载量是否在允许值范围内(电动机一般允许短期超载25%)。
4.确定其他元件的规格
——选择控制阀
  控制阀的规格是根据系统最高压力和通过该阀的实际流量,在标准元件的产品样本中选取。进行这项工作时应注意,液压系统有串联油路和并联油路之分。油路串联时系统的流量即为油路中各处通过的流量;油路并联且各油路同时工作时,系统的流量等于各条油路通过的流量总和,油路并联且油路顺序工作时的情况与油路串联时相同。元件选定的额定压力和流量应尽可能与其计算所需之值接近,必要时,应允许通过元件的最大实际流量超过其额定流量的20%。
——确定管道尺寸
  管道尺寸取决于通过的最大流量和管内允许的液体流速,其值可按第六章式(6-5)进行计算。管道的壁厚取决于所承受的工作压力,其值可按第六章式(6-6)进行计算。在实际设计中,管道尺寸常常是由已选定的液压元件连接口处的尺寸决定。
——确定油箱容量
  液压系统中的散热主要依靠邮箱:邮箱体积大,散热快但占地面积大;油箱体积大小则油温较高。一般中、低压系统中邮箱的容积可按第六章经验公式(6-4)计算。
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