計算與選擇液壓元件

 

    液壓元件的計算是指計算元件在工作中承受的壓力和通過的流量，以便選擇元件的規(guī)格、型號，此外，還要計算原動機(jī)的功率和油箱的容量。選擇元件時，應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)元件。

    1．動力元件的選擇

    依據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和最大流量選擇液壓泵，注意要留有一定的儲備。一般泵的額定壓力應(yīng)比計算的最高工作壓力高25%～60%，以避免動態(tài)峰值壓力對泵的破壞；考慮到元件和系統(tǒng)的泄漏，泵的額定流量應(yīng)比計算的最大流量大10%～30%。液壓泵選定后，就可計算液壓泵所需的功率，根據(jù)功率和液壓泵所需轉(zhuǎn)速選擇原動機(jī)。

    (l)確定液壓泵的最高工作壓力p_p  液壓泵的最大工作壓力p_p可按下式計算

                           p_p≥p_1max+∑△p                       (9-12)

式中  p_1max——液壓執(zhí)行元件最高工作壓力；

     ∑△p——液壓泵出口到執(zhí)行元件入口之間所有沿程壓力損失和局部壓力損失之和。

    ∑△p較為準(zhǔn)確的計算需要管路和元件布局確定好之后才能進(jìn)行，初步計算可根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)選取。對于管路簡單，管內(nèi)流速不大時，取∑△p=0.2-0.5MPa；對于管路復(fù)雜，管內(nèi)流速較大或有調(diào)速元件時，取∑△p=0. 5～1.5MPa。

    (2)確定液壓泵的最大供油量q_p  液壓泵的最大供油量可按下式計算

                            q_p=K×(∑q)_max                      (9-13)

式中  K——系統(tǒng)的泄漏修正系數(shù)，一般取K=1.1～1.3，大流量取小值，小流量取大值；

(∑q)_max——同時動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值，對于工作中始終需要溢流的系統(tǒng)，尚需加上溢流閥的最小溢流量，溢流閥的最小溢流量可以取其額定流量的10%。

    (3)選擇液壓泵的規(guī)格和類型根據(jù)以上計算，參考液壓元件手冊或產(chǎn)品樣本即可確定液壓泵的規(guī)格和類型。選擇的液壓泵的額定流量要大于或等于前面計算所得到的液壓泵的最大供油量，并盡可能接近計算值。所選液壓泵的額定壓力應(yīng)大于或等于計算所得到的最高工作壓力。如果系統(tǒng)中有一定的壓力儲備，則所選液壓泵的額定壓力要高出計算所得到的最高工作壓力25%～60%。

    (4)選擇原動機(jī)液壓泵在額定流量和額定壓力下工作時，其驅(qū)動原動機(jī)的功率可從元件手冊中查到。另外也可以根據(jù)具體工況來計算。在工作循環(huán)中，當(dāng)液壓泵的壓力和功率變化較小時，液壓泵所需的驅(qū)動功率為

                            P_p =p_pq_p/η_p                         (9-14)

式中  p——液壓泵的總效率。

    在工作循環(huán)過程中，當(dāng)液壓泵的壓力和功率變化都較大時，液壓泵所需的平均驅(qū)動功率應(yīng)按下式計算

                         P_p=,-,i=1-n-,P-i-2../,i=1-n-,t-i...                  (9-15)

式中P_i，t_i——在整個工作循環(huán)中，第i個工作階段所需的功率和時間。

    應(yīng)該指出，選擇原動機(jī)時一定要同時考慮功率和轉(zhuǎn)速兩個因素。因為對電動機(jī)來說，除電動機(jī)的功率滿足液壓泵的需要外，電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速不應(yīng)高出液壓泵的額定轉(zhuǎn)速。

    2．控制元件的選擇

    各類控制閥的規(guī)格應(yīng)按閥所在的回路的最高工作壓力和通過閥的最大流量從產(chǎn)品樣本中選擇。選擇閥類元件時，應(yīng)考慮其結(jié)構(gòu)形式、特性、壓力等級、連接方式、集成方式及操作方式等。

    選擇壓力控制閥時，應(yīng)考慮壓力閥的壓力調(diào)節(jié)范圍、流量變化范圍、所要求的壓力靈敏度和平穩(wěn)性等。特別是溢流閥的額定流量必須滿足液壓泵的最大流量的要求。

    選擇流量控制閥時，應(yīng)考慮流量閥的流量調(diào)節(jié)范圍，流量一壓力特性，最小穩(wěn)定流量，壓力補償要求或溫度補償要求，對濾油器過濾精度的要求，閥進(jìn)出油口壓差大小及閥內(nèi)泄漏的大小等。

    選擇方向控制閥時，應(yīng)考慮方向閥的換向頻率、響應(yīng)時間、操作方式、滑閥機(jī)能、閥口壓力損失及閥內(nèi)的泄漏的大小等。

    通過各類閥的實際流量最多不應(yīng)超過其額定流量的20%，以避免壓力損失過大，引起油液發(fā)熱、噪聲和其他性能惡化。

    3．輔助元件的選擇

    (l)確定管道尺寸管道尺寸的確定參見第六章第四節(jié)。在實際設(shè)計中，管道尺寸、管接頭尺寸常選得與液壓閥的接口尺寸一致，這樣可使管道和管接頭選擇簡單。

    (2)確定油箱的容量油箱的容量V可按下面的經(jīng)驗公式確定

                               V=aq_v                           (9-16)

式中q_v——液壓泵每分鐘排出的液體體積；

a——經(jīng)驗系數(shù)，低壓系統(tǒng)取2～4，中壓系統(tǒng)取5～7，高壓系統(tǒng)取6～12，行走機(jī)械取1～2。

    中壓以上系統(tǒng)都帶有散熱裝置，其油箱容積可適當(dāng)減少。按式(9-16)確定的油箱容積，在一般情況下都能正常工作，但在功率較大而又連續(xù)工作的情況下需按發(fā)熱量驗算后確定。

    (3)蓄能器、濾油器的選用蓄能器、濾油器等可按有關(guān)原則進(jìn)行。