内容发布更新时间 : 2024/6/16 17:20:52星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

ζb——管道材料的抗拉强度(Pa)；

n——安全系数，对钢管来说，p＜7MPa时，取n=8；p＜17.5MPa，取n＝6；p＞17.5MPa时，取n＝4。

4.5油箱容量的确定

初设计时，先按下式确定油箱的容量，待系统确定后，再按散热的要求进行校核。油箱容量的经验公式为 V＝aqV 式中，qV——液压泵每分钟排出 压力油的容积(m3)；a——经验系数，见表4—3。

在确定油箱尺寸时，一方面

要满足系统供油的要求，还要保

证执行元件全部排油时，油箱不能溢出，以及系统中最大可能充满油时，油箱的油位不低于最低限度。

5.液压系统性能验算

液压系统初步设计是在某些估计参数情况下进行的，当各回路形式、液压元件及联接管路等完全确定后，针对实际情况对所设计的系统进行各项性能分析。对一般液压传动系统来说，主要是进一步确切地计算液压回路各段压力损失、容积损失及系统效率，压力冲击和发热温升等。根据分析计算发现问题，对某些不合理的设计要进行重新调整，或采取其他必要的措施。

5.1液压系统压力损失

压力损失包括管路的沿程损失Δp1，管路的局部压力损失Δp2和阀类元件的局部损失Δp3，总的压力损失为

Δp＝Δp1＋Δp2＋Δp3

?qlvv??p??p?p1???，?p2???，3n?d22?qn22??? ?2式中 l——管道的长度(m)； d——管道内径(m)；v——液流平均速度(v/s)； ρ——油密度(kg/m3)；λ——沿程阻力系数；

ζ——局部阻力系数。λ、ζ的具体值可参考液压流体力学有关内容。 qn——阀的额定流量(m3／s)；q——通过阀的实际流量(m3／s)； Δpn——阀的额定压力损失(Pa)，可从产品样本中查到。

对于泵到执行元件间的压力损失，如果计算出的Δp比选泵时估计的管路损失大得多时，应该重新调整泵及其他有关元件的规格尺寸等参数。 系统的调整压力

pT≥pl＋Δp

式中 pT——液压泵的工作压力或支路的调整压力。

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5.2液压系统的发热温升计算 5.2.1计算液压系统的发热功率

液压系统工作时，除执行元件驱动外载荷输出有效功率外，其余功率损失全部转化为热量，使油温升高。液压系统的功率损失主要有以下几种形式： ⑴液压泵的功率损失

1 Ph1?Tt?P(1??rii?1zPi)ti

式中 Tt——工作循环周期(s)；z——投入工作液压泵的台数；

Pri——液压泵的输入功率(W)；ηPi——各台液压泵的总效率； ti——第i台泵工作时间(s)。 ⑵液压执行元件的功率损失

1 Ph2?Tt?P(1??rjj?1Mj)tj

式中 M——液压执行元件的数量；Prj——液压执行元件的输人功率(W)； ηj——液压执行元件的效率；tj——第j个执行元件工作时间(s)。 ⑶溢流阀的功率损失 Ph3＝pyqy

式中 py——溢流阀的调整压力(Pa)；qy——经溢流阀流回油箱的流量(m3/s)。 (4)油液流经阀或管路的功率损失 Ph4＝Δpq

式中 Δp——通过阀或管路的压力损失(Pa)；q——通过阀或管路的流量(m3/s)。 由以上各种损失构成了整个系统的功率损失，即液压系统的发热功率 Phr＝Phl＋Ph2＋Ph3＋Ph4

上式适用于回路比较简单的液压系统，对于复杂系统，由于功率损失的环节太多，一一计算较麻烦，通常用下式计算液压系统的发热功率 Phr＝Pr—Pc

式中Pr是液压系统的总输入功率，Pc是输出的有效功率。

1 Pr?Tt?i?1zpiqiti?Pi

1 Pc?Ttm?n???FWisi??TWj?jtj? ??j?1?i?1?式中 Tt——工作周期(s)；

z、n、m——分别为液压泵、液压缸、液压马达的数量；

pi、qi、ηPi——第i台泵的实际输出压力、流量、效率；

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ti——第i台泵工作时间(s)；

TWj、ωj、tj——液压马达的外载转矩、转速、工作时间(N·m、rad/s、s)； FWi、si——液压缸外载荷及驱动此载荷的行程(N、m)。

5.2.2计算液压系统的散热功率

液压系统的散热渠道主要是油箱表面，但如果系统外接管路较长，而且计算发热功率时，也应考虑管路表面散热。 Phc＝(K1Al＋K2A2)ΔT

式中 K1——油箱散热系数，见表5—1； K2——管路散热系数，见表5—2； Al、A2——分别为油箱、管道的散热面积(m2)；

ΔT——油温与环境温度之差(℃)。

若系统达到热平衡，则Phr＝Phc，油温 不再升高，此时，最大温差 ?T?Phr

K1A1?K2A2环境温度为T0，则油温T＝T0＋ΔT。 如果计算出的油温超过该液压设备允许的最高油温（各种机械允许油温见表5—3），就要设法增大散热面积，如果油箱的散热面积不能加大，或加大一些也无济于事时，则需要装设冷却器。冷却器的散热面积为

A?Phr?Phc

K?tm式中，K——冷却器的散热系数，见液压设计手册有关散热器的散热系数；

Δtm—平均温升(℃)；

?tm?T1?T2t1?t2? 22

T1、T2——液压油入口和出口温度；tl、t2——冷却水或风的入口和出口温度。

5.2.3根据散热要求计算油箱容量

最大温差AT是在初步确定油箱容积的情况下，验算其散热面积是否满足要求。当系统的发热量求出之后，可根据散热的要求确定油箱的容量。

由ΔT公式可得油箱的散热面积为

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A1???Phr??K2A2?K1 ??T?Phr ?TK1如不考虑管路的散热，上式可简化为 A1? 油箱主要设计参数如图3所示。一般油面的高度为油箱高h的0.8倍，与油直接接触的表面算全散热面，与油不直接接触的表面算半散热面，图示油箱的有效容积和散热面积分别为

V＝0.8abh

Al＝1.8h(a＋b)＋1.5ab

若Al求出，再根据结构要求确定a、b、h

的比例关系，即可确定油箱的主要结构尺寸。

如按散热要求求出的油箱容积过大，远超出用油量的需要，且又受空间尺寸的限制，则应适当缩小油箱尺寸，增设其他散热措施。 5.3计算液压系统冲击压力

压力冲击是由于管道液流速度急剧改变或管道液流方向急剧改变而形成的。例如液压执行元件在高速运动中突然停止，换向阀的迅速开启和关闭，都会产生高于静态值的冲击压力。它不仅伴随产生振动和噪声，而且会因过高的冲击压力而使管路、液压元件遭到破坏；对系统影响较大的压力冲击常为以下两种形式： ⑴当迅速打开或关闭液流通路时，在系统中产生的冲击压力。

直接冲击，即t＜η时，管道内压力增大值 Δp＝acρΔv

间接冲击(即t＞η)时，管道内压力增大值 ?p?ac??v3

?t

式中 ρ——液体密度(kg/m)；Δv——关闭或开启液流通道前后管道内流速 之差(m/s)；t——关闭或打开液流通道的时间(s)；η＝2l/ac——管道长度为l时，冲击波往返所需的时间(s)；ac——管道内液流中冲击波的传播速度(m/s)。

若不考虑粘性和管径变化的影响，冲击波在管内的传播速度

E0 ac??1?E0dE?

式中 E0——液压油的体积弹性模量(Pa)，其推荐值为E0＝700MPa；δ、d——管

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道的壁厚和内径(m)；E——管道材料的弹性模量(Pa)，常用管道材料弹性模量：钢E＝2.1×1011Pa，紫铜E＝1.18×1011Pa。

⑵急剧改变液压缸运动速度时，由于液体及运动机构的惯性作用而引起的压力冲击，其压力的增大值为

?p??????li?AM??v ???AiA?t式中 li——液流第i段管道的长度(m)；Ai——第i段管道的截面积(m2)；

A——液压缸活塞面积(m2)；M——与活塞连动的运动部件质量(kg)；

Δv——液压缸的速度变化量(m/s)；t——液压缸速度变化Δv所需时间(s)。

计算出冲击压力后，此压力与管道的静态压力之和即为此时管道的实际压力。实际压力若比初始设计压力大得多时，要重新校核一下相应部位管道的强度及阀件的承压能力，如不满足，要重新调整。

6.设计液压装置，编制技术文件

6.1液压装置总体布局

液压系统总体布局有集中式、分散式。 集中式结构是将整个设备液压系统的油源、控制阀部分独立设置于主机之外或安装在地下，组成液压站。如冷轧机、锻压机、电弧炉等有强烈热源和烟尘污染的冶金设备，一般都是采用集中供油方式。 分散式结构是把液压系统中液压泵、控制调节装置分别安装在设备上适当的地方。机床、工程机械等可移动式设备一般都采用这种结构。

6.2液压阀的配置形式

⑴板式配置 板式配置是把板式液压元件用螺钉固定在平板上，板上钻有与阀口对应的孔，通过管接头联接油管而将各阀按系统图接通。这种配置可根据需要灵活改变回路形式。液压实验台等普遍采用这种配置。 ⑵集成式配置目前液压系统大多数都采用集成形式。它是将液压阀件安装在集成块上，集成块一方面起安装底板作用，另一方面起内部油路作用。这种配置结构紧凑、安装方便。

6.3集成块设计

⑴块体结构 集成块的材料一般为铸铁或锻钢，低压固定设备可用铸铁，高压强振场合要用锻钢。块体加工成正方体或长方体。

对于较简单的液压系统，其阀件较少，可安装在同一个集成块上。如果液压系统复杂，控制阀较多，就要采取多个集成块叠积的形式。

相互叠积的集成块，上下面一般为叠积接合面，钻有公共压力油孔P，公用回油孔T，泄漏油孔L和4个用以叠积紧固的螺栓孔；

P孔，液压泵输出的压力油经调压后进入公用压力油孔P，作为供给各单元回路压力油的公用油源。

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