液压元件的计算与选择优化方案

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：执行元件的计算液压系统的执行元件是液压缸和液压马达。ηb——液压泵的总效率。若在整个工作循环中,液压泵的功率变化较大,并且最高功率点持续的时间很短,按上式的计算结果选电动机,功率将偏大,不经济。液压辅助元件的选择液压辅助元件包括滤油器、蓄能器、油箱、管道和管接头、仪表等,可按第五章中的有关原则选用。其中,油管和管接头的通径最好与其相连接的液压元件的通径一致,以简化设计和安装。

(1)执行元件的计算

液压系统的执行元件是液压缸和液压马达。一般来说,液压缸大都需要根据主机性能要求自行设计,而液压马达大都作为标准件来看待,只需根据主机性能要求在产品系列中选取。

对于液压缸,在前述“初步确定液压系统参数”部分已求出了液压缸的有效工作面积、活塞直径和活塞杆直径,此处的任务是确定液压缸的其余结构参数,并进行必要的校核。应该指出,若在此处的活塞杆稳定校核不合格,则要返回前面重新确定液压缸的主要结构参数。因此,此处的计算内容也可安排在上一步骤“初步确定液压系统参数”部分进行,以减少重复工作量。

对于液压马达,其类型、规格(即每转排量)在前面已经确定,只需按确定的类型、规格选用便可,此处不必再计算了。

(2)液压泵和电机的选择

1)液压泵的选择

①计算液压泵的工作压力pb:液压泵的工作压力是执行元件工作压力和执行元件进油路压力损失之和,即

式中　p——执行元件的工作压力;

∑Δp1——执行元件进油路中的总压力损失,在液压元件规格及管道尺寸未确定前可粗略估计,简单系统∑Δp1 = 0.2 ~ 0.5 MPa,复杂系统∑Δp1 = 0.5 ~1.5 MPa。

②计算液压泵的流量qb:液压泵的供油量是执行元件的最大流量与各种泄漏量之和,可用下式计算:

式中　(∑q)max ——同时工作的执行元件所需流量之和的最大值,可在流量循环图上找出;

K——系统的泄漏系数,一般取K=1.1 ~1.3,大流量取小值,小流量取大值。

对于节流调速回路,如果最大流量点处于调速状态,泵的流量还应加上流量阀的最小稳定流量,一般取3 L/min。

若系统中设有蓄能器,则泵的流量按一个工作循环中的平均流量选取,即

式中　qi——整个工作循环中第i 阶段所需流量;

Δti——第i 阶段持续的时间;

T——整个工作循环的周期;

n——整个工作循环的阶段数。

③选择液压泵的规格:上面计算的液压泵工作压力pb 是系统处于稳态时泵的工作压力。而系统在工作中会出现瞬时超载或动态超调等,使得动态压力峰值远高于pb,故在选泵时,其额定压力(公称压力)应比计算值Pb 高25% ~60%。泵的额定流量与计算值相当即可。

2)电动机的选择

选择电动机主要依据电动机功率。至于电动机的额定转速,与液压泵额定转速相当即可。

确定电动机功率,应考虑实际工况的差异。(https://www.chuimin.cn)

若在整个工作循环中,液压泵功率变化较小,可根据最大功率点来选择电动机,电动机功率Pb 可由下式计算:

式中　(pb·qb)max——液压泵输出压力和输出流量乘积的最大值,即液压泵的最大输出功率。利用功率循环图可查出最大功率点,根据该点所对应的执行元件工作压力p 和流量q 利用式(8.9)和式(8.10)便可求出。

ηb——液压泵的总效率。齿轮泵取0.6 ~0.7,叶片泵取0.7 ~0.8,柱塞泵取0.8 ~0.9。

若在整个工作循环中,液压泵的功率变化较大,并且最高功率点持续的时间很短,按上式的计算结果选电动机,功率将偏大,不经济。此时,可按电动机的允许发热(温升)来确定电动机功率。先按下式计算出整个循环中各阶段所需的功率,即

式中　Pbi——整个工作循环中,第i 阶段液压泵所需功率;

pbi——第i 阶段液压泵的工作压力;

qbi——第i 阶段液压泵输出流量;

ηb——液压泵总效率。

再按下式计算出电动机功率的平方根:

式中符号意义同前。

求出电动机功率的平方根后,还应将其与由式(8.12)计算出的电动机最大功率相比较,如果Pb≤1.25¯Pb,则可按¯Pb 来选择电动机,因电动机一般具有25%的允许超载能力。

(3)液压控制阀的选择

选择液压控制阀的主要依据是该阀在系统中的最大工作压力和流经该阀的最大流量。同时还应结合使用要求,确定阀的操纵方式、安装方式等。

在选择时,应注意以下几个问题:

①尽量选择标准定型产品。

②控制阀的额定压力应大于该阀在系统中的最大工作压力。

③控制阀的额定流量一般应大于或等于通过该阀的最大流量,必要时,也允许实际流量大于额定流量,但不得超过20%。

④流量阀应按系统中流量调节范围来选取,其最小稳定流量应满足主机最低速度要求。

⑤应注意单出杆液压缸由于面积差形成的不同回油量对控制阀的影响。

(4)液压辅助元件的选择

液压辅助元件包括滤油器、蓄能器、油箱、管道和管接头、仪表等,可按第五章中的有关原则选用。其中,油管和管接头的通径最好与其相连接的液压元件的通径一致,以简化设计和安装。

液压元件的计算与选择优化方案

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