油缸，蓄能器，補油量計算---[求助]

海哥007

誰能幫我完成這個題目，對于我來說是個難題 ：

a) M: n7 X# m# c }8 Z& E

 

有一支油缸。缸徑是50毫米。有捍腔桿徑是36毫米。有效行程是200毫米。

, f" C, A ~ X/ ^7 \

其運動狀態是按1赫茲的頻率作往返運動。加速度是0.5g,.油源的工作壓力是15Mpa,其流量可以滿足油缸在平均速度運行（400毫米/秒）。但油缸是在勻加速和勻減速運行，最大速度達到1000毫米/秒。我想選擇蓄能器來完成這個最大速度時需要的補油任務。就是不知道如何計算需要的補油量，而選擇多大的蓄能器。

 

! ]' i. @; s7 h6 @6 b

  盼各位高手大俠幫助我完成。謝謝！

xcm718

有效行程是200毫米。最大速度達到1000毫米/秒。0.2秒完成整個動作，選擇大流量泵應該好些吧，蓄能器的反應速度慢些，工作壓力不是很高啊，蓄能釋放的過程可能要比你要求的時間長。或采用雙泵供油可能要好些。

海哥007

選擇大流量泵,其泵的流量得增加2.5倍，其電機功率也得相應增加。浪費了功耗，增加了系統體積。主要還是對油溫產生較大的影星。

yuhong66

換向頻率太高了，會產生很大的慣性負載，加了蓄能器怕是也難以解決，蓄能器蓄壓和釋放也是需要時間的。我看很難，關注中。

海哥007

首先得從理論計算上能站住腳，再來分析其他因素

海哥007

那種行式的蓄能器響應速度快一些。其參數在那里能找到？

yuhong66

選用氣囊式的比較好。

yuhong66

不知道這篇文章對海哥會不會有所幫助。

; e' y2 y" g" T4 W! R( Y, s8 }# W 液壓蓄能器原理活塞式蓄能器結構皮囊膠囊氣囊囊式蓄能器容積的計算高壓蓄能器維護蓄能器類型尺寸儲能器
. y( M, C) g. J$ d, z: D# T# U8 L蓄能器使系統運行更加平穩；
蓄能器使系統運行更加安全；
3 Y' [& M: F) T& X$ e蓄能器使系統運行效率提高；
, `  d+ q! O/ Q) |5 k: Y蓄能器使系統運行能耗降低。

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7 t/ ?0 [. L, `# U  V, A7 W( b　
& s# z5 f' C( b* P4 g4 C
; `4 w# o" W! p' o7 p* d第三節  液壓元件的選擇
  F5 [9 T/ f7 Y, z. {
9 t. _; w, w" T: G3 O3 G# Y一、液壓泵的確定與所需功率的計算

1.液壓泵的確定
! i; N2 Z! W! Y8 d3 B- B8 }2 E/ F
' T: F( x9 M# \, M* @. G7 N(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，主要根據液壓缸在工作循環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
2 Y; u5 G7 L( |" L' Y! {7 P* V
pB��=p1+ΣΔp                                
' R9 S1 W7 k7 Y; ~( v5 b
ΣΔp包括油液流經流量閥和其他元件的局部壓力損失、管路沿程損失等，在系統管路未設計之前，可根據同類系統經驗估計，一般管路簡單的節流閥調速系統��ΣΔp為(2～5)×105Pa，用調速閥及管路復雜的系統ΣΔp為(5～15)×105Pa，ΣΔp也可只考慮流經各控制閥的壓力損失，而將管路系統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品樣本中查找，也可參照下表選取。
/ a- t7 }3 y6 d( E
8 R- }9 a) k+ @' i' k              常用中、低壓各類閥的壓力損失(Δpn)

閥名
% A7 p6 i3 W" x0 l& B7 Q0 k  t Δpn(×105Pa)
閥名
/ [- I- z1 W( ?9 ]# t% V0 F, E! X Δpn(×105Pa)
) a0 m: G5 I& s6 d; ^2 D' R 閥名
7 W( c4 d$ B5 r0 X Δpn(×105Pa)
閥名
Δpn(×105Pa)
: @' Q% h6 C1 [
6 R4 U4 ]5 I7 [, U單向閥
- Y3 J9 s$ b# c7 x# G  Q/ E5 Q 0.3～0.5
背壓閥
3～8
行程閥
0 t) @" e6 N  `5 g  B 1.5～2
轉閥
1.5～2
3 Z/ z  Y) ?, Z! k- {$ y
1 }, v3 ]" v( }9 E換向閥
) R' I( K* Y& @: J8 i% a2 Y/ t: Y( t 1.5～3
8 Y! u1 A( a2 T& W" l! m" R4 H 節流閥
. c4 @0 v5 h; p8 u* _! E5 j# I 2～3
" T3 N6 c) p0 A1 {* i 順序閥
1.5～3
調速閥
3～5

0 Q, |1 l% d- v+ }4 q* E& d
* A, e- C. L, [' q(2)確定液壓泵的流量qB。泵的流量qB根據執行元件動作循環所需最大流量qmax和系統的泄漏確定。��
0 O4 o' P8 Y9 G$ F5 ]
. J# _" ~' Z1 }3 s3 t4 l+ |  F①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，并應考慮系統的泄漏和液壓泵磨損后容積效率的下降，即
4 k$ @7 |) r# ?! U* x0 p4 e( s
) I5 c) V! ?/ k1 h' R8 ]; KqB≥K(Σq)max(m3/s)                              
4 [7 k$ a: V. k+ ^  a7 j+ S
& B" y* F9 [8 ]/ R. Z式中：K為系統泄漏系數，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)。
, D+ z7 p9 Y" ^4 Z5 X% U7 C5 w) [! z
' s' _6 ?( v5 i! r* C5 _! `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)                       
, K8 l/ r% c# g1 A$ O. u
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當系統使用蓄能器時，液壓泵流量按系統在一個循環周期中的平均流量選取，即

2 |" w! b4 m1 \$ ]0 j, R" J��qB= ViK/Ti                                 
1 ?2 R" K4 M: A* x5 Y6 t3 `+ V5 o
- V* K( s; g8 V" l+ `; Y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。

(3)選擇液壓泵的規格：根據上面所計算的最大壓力pB和流量qB，查液壓元件產品樣本，選擇與PB和qB相當的液壓泵的規格型號。

0 r, T: C  }; Y8 Q3 S* F5 t上面所計算的最大壓力pB是系統靜態壓力，系統工作過程中存在著過渡過程的動態壓力，而動態壓力往往比靜態壓力高得多，所以泵的額定壓力pB應比系統最高壓力大25%～60%，使液壓泵有一定的壓力儲備。若系統屬于高壓范圍，壓力儲備取小值；若系統屬于中低壓范圍，壓力儲備取大值。
. B# [8 z. g; k# e* [* ]
(4)確定驅動液壓泵的功率。

①當液壓泵的壓力和流量比較衡定時，所需功率為：
5 d6 s4 u. [9 i
p=pBqB/103ηB (kW)                     
, ~% ^: K  ]4 C, _5 a0 M& O: Q
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

; H4 t+ j# x$ N& ]2 q, R0 {液壓泵類型
齒輪泵
$ V7 B: ]5 G+ K 螺桿泵
9 Z6 Q' p, _( K4 B9 v# \ 葉片泵
柱塞泵
5 @" ?9 V9 b+ m! f' `
總效率
0.6～0.7
0.65～0.80
0.60～0.75
0.80～0.85
) i; Z# b: z! W" i8 H' R! k
: l& R, R0 O: K) O4 K$ n


4 b  ]4 @3 t$ L! J* [, J②在工作循環中，泵的壓力和流量有顯著變化時，可分別計算出工作循環中各個階段所需的驅動功率，然后求其平均值，即

; O4 q8 @, y. z) Lp=               
% g8 c# u. K0 x1 D* b7 P
式中：t1，t2，…，tn為一個工作循環中各階段所需的時間(s)；P1，P2，…，Pn為一個工作循環中各階段所需的功率(kW)。
! o" @2 @# n0 M9 A4 D. @( [1 `
按上述功率和泵的轉速，可以從產品樣本中選取標準電動機，再進行驗算，使電動機發出最大功率時，其超載量在允許范圍內。

二、閥類元件的選擇

1.選擇依據

, ~3 }) u) q( O) h: ^  x( y選擇依據為：額定壓力，最大流量，動作方式，安裝固定方式，壓力損失數值，工作性能參數和工作壽命等。

! E" f/ Z% P! E" s/ U6 ], D2.選擇閥類元件應注意的問題
/ {. H  S9 E: b6 Z) @1 u* p
(1)應盡量選用標準定型產品，除非不得已時才自行設計專用件。
6 a5 Q) l+ C" s# m1 V& Z% `% W1 s; w, v
; M/ j& u2 s9 k& a8 D(2)閥類元件的規格主要根據流經該閥油液的最大壓力和最大流量選取。選擇溢流閥時，應按液壓泵的最大流量選取；選擇節流閥和調速閥時，應考慮其最小穩定流量滿足機器低速性能的要求。
/ j* I& q; E. a4 g/ f0 P
(3)一般選擇控制閥的額定流量應比系統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%。
6 t) y1 z9 d5 c# P: o4 a
三、蓄能器的選擇
7 K  Y! W/ ?6 B; f# W5 I7 g
7 Q, b$ y- P, _8 Q) @3 V. Z, K* a( e1.蓄能器用于補充液壓泵供油不足時，其有效容積為：
; B, Z1 p) j; A" Q5 c2 N
3 ]  j$ J$ `- W/ O- MV=ΣAiLiK-qBt(m3)                           
7 ?) D/ U2 [9 P; y! d* o
& |  k& X0 P2 q7 f; K- m) e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，估算時可取Ｋ＝1.2；qB為液壓泵供油流量(m3/s)；t為動作時間(s)。

2.蓄能器作應急能源時，其有效容積為：

7 l* L7 p1 b2 [0 i; a8 D. _3 cV=ΣAiLiK(m3)                                

/ w. y9 u$ s" b2 }6 M$ _7 F當蓄能器用于吸收脈動緩和液壓沖擊時，應將其作為系統中的一個環節與其關聯部分一起綜合考慮其有效容積。
, Q5 L- Z6 O$ X2 Z2 B
& @  H) [( e; w8 T根據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

液壓系統中使用的油管分硬管和軟管，選擇的油管應有足夠的通流截面和承壓能力，同時，應盡量縮短管路，避免急轉彎和截面突變。
4 ]. w2 l" I  E  G/ c3 O7 a
(1)鋼管：中高壓系統選用無縫鋼管，低壓系統選用焊接鋼管，鋼管價格低，性能好，使用廣泛。

1 H$ w' R, k* o! z# M8 s(2)銅管：紫銅管工作壓力在6.5～10�玀Pa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，應盡量少用，只用于液壓裝置配接不方便的部位。
7 o! K% r5 A$ a1 b$ Y
(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速閥之間。
2 G! r1 k  m: X( y4 B$ `, Q$ Y
2.油管尺寸的確定

4 c8 F& a& j/ z( N(1)油管內徑d按下式計算：
/ Z% W, Z: N5 }+ d( [/ f' O
9 {7 ~9 Q1 H/ _- H9 l- h2 E$ N! Yd=                        
: R; C' ~5 b9 x% I3 u( B, @1 ?
0 H# ^; w/ H) X1 X6 z2 X2 `式中：q為通過油管的最大流量(m3/s)；v為管道內允許的流速(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)。

8 W" }2 x& ~( e6 s" ?(2)油管壁厚δ按下式計算：
4 J! ^8 G; f2 B/ c4 e$ W0 B
- {. c+ Q% k4 O1 A+ ]# \, wδ≥p·d/2〔σ〕                          ��

式中：p為管內最大工作壓力；〔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，鋼管p＜7MPa時，取n=8；p＜17.5MPa時，取n=6；p＞17.5MPa時，取n=4。

根據計算出的油管內徑和壁厚，查手冊選取標準規格油管。

五、油箱的設計
" R4 }( @+ Z0 e. W9 ^, Z
; |! A: ], j) g油箱的作用是儲油，散發油的熱量，沉淀油中雜質，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。開式油箱應用較多。
$ h" G$ x6 ]7 ~. K4 n/ |& w
1.油箱設計要點

) C5 [% h7 J1 M, h+ f(1)油箱應有足夠的容積以滿足散熱，同時其容積應保證系統中油液全部流回油箱時不滲出，油液液面不應超過油箱高度的80%。

' c4 [) B3 h7 x(2)吸箱管和回油管的間距應盡量大。
9 B0 c4 N( {# s( p: Q# q
( T4 e8 b4 E  e* q8 |1 H) l(3)油箱底部應有適當斜度，泄油口置于最低處，以便排油。
6 O& f! T* u. U$ _
(4)注油器上應裝濾網。
. t$ M5 J, e% V  W" F' K$ X
: E/ x. v1 q6 d# D: |3 b; l! N4 v  H(5)油箱的箱壁應涂耐油防銹涂料。
3 M, r% F2 u& g0 d7 P, v5 T- z
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排出油液的體積確定。��
0 }$ U* e* V3 X- I
V=KΣq                                            ��

式中：K為系數，低壓系統取2～4，中、高壓系統取5～7；Σq為同一油箱供油的各液壓泵流量總和。
  n) d4 b0 M  f) p" [  d& C6 P
六、濾油器的選擇

0 Z4 l! r3 x5 u2 m3 e  V選擇濾油器的依據有以下幾點：
& d, c$ N) ~* {* J: D
(1)承載能力：按系統管路工作壓力確定。

(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。

& y" [; y; s; X" Q9 a  G(3)通流能力：按通過最大流量確定。

(4)阻力壓降：應滿足過濾材料強度與系數要求。
  D; m! J4 ?- e6 F! ^1 ^6 F! S: m
        濾油器過濾精度的選擇
0 l/ |: l9 B2 T% d! T7 T9 d& e
8 q" C8 M1 Z" `1 w- U8 q系統
過濾精度(μm)
元件
" L) M! k2 t& z$ V# e$ C 過濾精度(μm)
4 q4 V" Y: R, M( l$ l
5 [1 S: q  A9 {5 ?低壓系統
. w' B6 @1 |7 {/ ~ 100～150
滑閥
1/3最小間隙
! B( L( E0 ?* U0 b! Z
70×105Pa系統
50
& i8 V/ o/ W' l* ?# X4 G6 ? 節流孔
# P6 P. X$ K! O 1/7孔徑(孔徑小于1.8mm)

4 ~7 x! I/ t  G100×105Pa系統
8 E7 x7 @! w9 {9 i 25
+ H6 R9 f7 N7 G# v+ u- q  ?# T 流量控制閥
2.5～30
; o# x6 x. n/ V/ Z( q
) F/ W, I# t- v5 Z' c& v( j8 B5 P140×105Pa系統
10～15
/ b9 R& j5 p; Z+ N9 r% V0 f 安全閥溢流閥
15～25
5 v' z$ j8 @. H1 F& h4 [! @' u4 V
電液伺服系統
0 K* y( [0 ^& N9 m, R! k 5
1 |$ O- ]+ z+ D: i$ [" f1 R  
  

  x* Y- A$ \4 I& x) A0 Z高精度伺服系統
2.5
' p# ^+ a  n1 d) G  
$ F, L, Y; p9 C# U) G) u  
& m7 K; c! O0 r9 }$ ?
: Q, u* \8 `: e
��
4 w. \' h4 S1 A* `
9 l, Q- |5 X+ m* h" d

　
# y: K6 }  y& t
8 o  f& a9 `. E% c

yuhong66

蓄能器的容量計算
作輔助動力源
4 b( ~7 N; q5 l6 b: l


  x( H' O+ w: OV0—所需蓄能器的容積（m3）

p0—充氣壓力Pa，按0.9p1＞p0＞0.25 p2充氣
0 Q' }1 n/ v& y! A/ t
Vx—蓄能器的工作容積（m3）
$ m9 I4 s( T- h' R9 C1 K  X
p1—系統最低壓力（Pa）

p2—系統最高壓力（Pa）

n—指數；等溫時取n=1；絕熱時取n=1.4

& O( W  E. s% {' z　
$ }6 @% c% K# X
8 Y& n$ {+ ~8 \" t; ^8 }吸收泵的脈動
. Y* \1 w3 z( m& e3 V2 g# c
0 X- t( p. r4 P" q- w  o
! g' t! }" \0 l6 P
A—缸的有效面積（m2）

9 x* o7 u) P) R- nL—柱塞行程（m）
+ G/ X" |8 n3 f
k—與泵的類型有關的系數：
' F) @/ Y5 u- a# ^
   泵的類型  系數k
1 C8 t9 i) I+ e) {3 i  S: N2 d& Y
   單缸單作用 0.60

   單缸雙作用 0.25

   雙缸單作用 0.25

   雙缸雙作用 0.15

9 Z+ B( T' Y! ?) a* B   三缸單作用 0.13
& t! }/ P4 y* V, G% l/ U
   三缸雙作用 0.06
8 Q! l) |( y4 V8 y" V0 n
p0—充氣壓力，按系統工作壓力的60%充氣

$ O( i  J7 x% z) ]　
# W4 b# w2 h- L, {- |
　
0 }6 C$ W9 [. x
# }/ R" C" Q) [吸收沖擊

) D( i: N# E5 ?, _% @9 L( ^

m—管路中液體的總質量（kg）
/ n% H7 e# i9 X8 ~4 _1 [
( r4 M/ B! K3 S; f+ ]: }υ—管中流速（m/s）
! |' Y" t/ m4 k
p0—充氣壓力（Pa），按系統工作壓力的90%充氣

　
7 s- R7 X5 n. L7 R: t$ }8 h
$ [% i6 y' k/ \: h4 U1 ~6 x注：
, O! C) U) V0 U5 y2 o+ Z% q7 @
1.充氣壓力按應用場合選用。   

2.蓄能器工作循環在3min以上時，按等溫條件計算，其余均按絕熱條件計算。

lynx91

海哥007 大蝦前輩：

看了，要算一陣，花功夫。

建議：

1  仔細計算全部的外負載，包括油缸
- W* n' D- A$ R3 p/ Y
2  計算運動，做一個力能曲線，應該不是恒定的力

3  對應力參數，計算泵及虛能器的合力，蓄能器選的小了，就只在開始有用，選大了，充液時間就長，要和泵協調一下。
$ j- @( Q  C. ~
起碼要算一個上午，

5 E" F$ ]: ?6 o