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發(fā)表于 2007-8-23 11:56:50
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Re: 油缸,蓄能器,補(bǔ)油量計(jì)算---[求助]
不知道這篇文章對(duì)海哥會(huì)不會(huì)有所幫助。" m1 @0 E0 s3 N/ |/ u2 i3 b$ l
+ ?1 D! G, j# R; Y3 ] 液壓蓄能器原理活塞式蓄能器結(jié)構(gòu)皮囊膠囊氣囊囊式蓄能器容積的計(jì)算高壓蓄能器維護(hù)蓄能器類(lèi)型尺寸儲(chǔ)能器0 f# S2 ?( [& B0 o
蓄能器使系統(tǒng)運(yùn)行更加平穩(wěn);
$ |* s( o2 ]: S' D- R蓄能器使系統(tǒng)運(yùn)行更加安全;8 O2 T5 z" u4 j# x
蓄能器使系統(tǒng)運(yùn)行效率提高;; U' G+ o- q: W+ h) i1 R3 t
蓄能器使系統(tǒng)運(yùn)行能耗降低。- v1 O2 Z, X0 a' F: h: K. s- g
7 H" Y4 l" S, Y, z. ^ F: E
原裝進(jìn)口的美國(guó)tobul高壓蓄能器 可設(shè)計(jì)應(yīng)用于各種壓力系統(tǒng)。$ w1 L& G5 p6 R: I
世界著名品牌美國(guó)tobul蓄能器用戶包括眾多的世界500強(qiáng)企業(yè)。- V- c" s2 ?' z0 G& f
上海邁奧實(shí)業(yè)Shanghai Mayo是美國(guó)tobul蓄能器的授權(quán)代理商。! M1 L0 M( |# T7 P, X
. Q: d9 [% u2 @ n# ` 8 P& k, q! \! e: M( I$ O6 i
& b9 w0 V# I% o' a8 g! i$ i4 s z9 ^
第三節(jié) 液壓元件的選擇# n0 m% t' J# P9 k( M( [ D
$ a/ d4 J8 O1 o1 _
一、液壓泵的確定與所需功率的計(jì)算2 I: x3 v" `+ B& q: P( w
$ ^" g4 k6 z0 x! s$ G# g( F ?/ x) I* o
1.液壓泵的確定' v% \9 @ o( t8 x9 r
' w" }" k6 l' G
(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(jù)液壓缸在工作循環(huán)各階段所需最大壓力p1,再加上油泵的出油口到缸進(jìn)油口處總的壓力損失ΣΔp,即
" b- U2 j c$ P- W8 u2 r. U: Y. k9 R( W/ P% P) a
pB=p1+ΣΔp + t m. k% E% D0 S9 Q* m( }+ Z& X1 L
: T. S+ m: r+ P. i; `! H
ΣΔp包括油液流經(jīng)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(tǒng)管路未設(shè)計(jì)之前,可根據(jù)同類(lèi)系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)估計(jì),一般管路簡(jiǎn)單的節(jié)流閥調(diào)速系統(tǒng)ΣΔp為(2~5)×105Pa,用調(diào)速閥及管路復(fù)雜的系統(tǒng)ΣΔp為(5~15)×105Pa,ΣΔp也可只考慮流經(jīng)各控制閥的壓力損失,而將管路系統(tǒng)的沿程損失忽略不計(jì),各閥的額定壓力損失可從液壓元件手冊(cè)或產(chǎn)品樣本中查找,也可參照下表選取。. ^' M! {8 ?1 X7 k
& y. L9 N& l8 L, {; ?' O+ Y
常用中、低壓各類(lèi)閥的壓力損失(Δpn)
+ l R* ]. e/ j! \
5 u# ?' d. J [- M- {% d( L閥名
$ y& e h) W9 X Δpn(×105Pa)1 ?# b; a* n2 @$ u
閥名& `2 S9 I' s' U- \" w
Δpn(×105Pa)
2 ?+ ]3 b( N0 \) p4 L6 v 閥名
. S& z0 u" I. ^ Δpn(×105Pa)' [1 q: n( P* @6 `" s
閥名. e: a6 t+ q2 f% Q
Δpn(×105Pa)
: [& _2 q3 Q. b ) j% s# ], n: r8 g' w
單向閥4 ^1 l8 L" ]% E: R
0.3~0.5* B8 c9 Q" w. w
背壓閥( K% q$ l) X4 T7 _- w h
3~8! m7 Q& Y" m9 \) X! t
行程閥9 @, _6 k: j' x' ^2 S
1.5~2
5 h! s) q/ Q9 T+ B( V) n 轉(zhuǎn)閥' B0 Z! x9 {3 o& e
1.5~2: V$ [) k$ d, d: d+ y5 P
& c* j/ o1 k- Y1 r. Q換向閥
" P9 a: T k. o0 {6 R, g; [ 1.5~3
6 w f; [5 T) c 節(jié)流閥9 `. W; c$ Z) w X4 D' ~, ]
2~3
# c! F3 M5 Y! Q 順序閥
/ g4 {2 K+ F2 r6 i 1.5~3 T! k/ G. e/ b* ~# p
調(diào)速閥
& B0 z2 A9 ]3 G; d2 h 3~56 g8 g/ X! k" \! H
* s1 f; N5 F3 s$ n% B) w' P# N9 z, \9 c; k: E
(2)確定液壓泵的流量qB。泵的流量qB根據(jù)執(zhí)行元件動(dòng)作循環(huán)所需最大流量qmax和系統(tǒng)的泄漏確定。9 ?. S( u" d- I- d% j
6 J1 h4 C# G7 T$ K1 X; _
①多液壓缸同時(shí)動(dòng)作時(shí),液壓泵的流量要大于同時(shí)動(dòng)作的幾個(gè)液壓缸(或馬達(dá))所需的最大流量,并應(yīng)考慮系統(tǒng)的泄漏和液壓泵磨損后容積效率的下降,即
; x* _, w; \2 z) y9 X& D
$ M5 H4 s s2 |- `9 s0 }: t7 NqB≥K(Σq)max(m3/s)
% i" Q* E. u$ \$ a) U6 O! }+ j/ O
+ Q. U' B* A0 k3 w( \5 y式中:K為系統(tǒng)泄漏系數(shù),一般取1.1~1.3,大流量取小值,小流量取大值;(Σq)max為同時(shí)動(dòng)作的液壓缸(或馬達(dá))的最大總流量(m3/s)。3 v) A* q* _. r, M' X7 L
/ k; }- z4 g9 |8 l' b) `1 _2 {/ o8 E②采用差動(dòng)液壓缸回路時(shí),液壓泵所需流量為:
9 X* e$ W7 {) \& l7 F0 Q8 U8 [5 W# R5 v1 Y9 z. q1 U/ w0 Y) s/ l3 A
qB≥K(A1-A2)vmax(m3/s) ) F/ a2 {3 v1 y6 E2 v/ P+ g6 k/ p
3 Z6 w1 [! m. L
式中:A 1,A 2為分別為液壓缸無(wú)桿腔與有桿腔的有效面積(m2);vmax為活塞的最大移動(dòng)速度(m/s)。
]/ e3 O! E" w3 W2 `' b5 D# O: a5 W) d5 f
③當(dāng)系統(tǒng)使用蓄能器時(shí),液壓泵流量按系統(tǒng)在一個(gè)循環(huán)周期中的平均流量選取,即9 u6 e1 S# a) m9 t
0 l9 j( b. T! Y! T
qB= ViK/Ti
3 D; G! ]1 W: O7 w, F1 E! L* u+ T; d& U% @% C" d
式中:Vi為液壓缸在工作周期中的總耗油量(m3);Ti為機(jī)器的工作周期(s);Z為液壓缸的個(gè)數(shù)。
: T- C' ^9 A% K3 A9 k* y4 Q8 n+ X' _ K4 y/ m
(3)選擇液壓泵的規(guī)格:根據(jù)上面所計(jì)算的最大壓力pB和流量qB,查液壓元件產(chǎn)品樣本,選擇與PB和qB相當(dāng)?shù)囊簤罕玫囊?guī)格型號(hào)。
7 y7 H' J z5 ^: T+ n5 }1 d5 j- A4 W$ ]5 Y" w$ w5 _2 z) K
上面所計(jì)算的最大壓力pB是系統(tǒng)靜態(tài)壓力,系統(tǒng)工作過(guò)程中存在著過(guò)渡過(guò)程的動(dòng)態(tài)壓力,而動(dòng)態(tài)壓力往往比靜態(tài)壓力高得多,所以泵的額定壓力pB應(yīng)比系統(tǒng)最高壓力大25%~60%,使液壓泵有一定的壓力儲(chǔ)備。若系統(tǒng)屬于高壓范圍,壓力儲(chǔ)備取小值;若系統(tǒng)屬于中低壓范圍,壓力儲(chǔ)備取大值。
' _: ]2 T9 Q9 v2 v9 i+ N5 C8 L) [! z( f: w
(4)確定驅(qū)動(dòng)液壓泵的功率。
! A) S% }+ k' C4 s% J: y7 a/ l
1 c. F9 E( ^9 y①當(dāng)液壓泵的壓力和流量比較衡定時(shí),所需功率為:
7 w4 V; t4 S; T: h( n- q, C/ `
^" I$ R2 S9 j1 g. J1 W# Zp=pBqB/103ηB (kW)
3 a- R( c$ Z9 C# Y8 l3 z" S+ v4 D/ ]9 v* {* Z
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(guī)格大,取大值,反之取小值,定量泵取大值,變量泵取小值。6 e2 p7 `! J/ ]2 ?6 T
4 K: Y; F" {! R s9 F表 液壓泵的總效率
6 d5 C6 D) L; S8 i" r$ |+ ?2 m( i" V3 n- s( s; v }
液壓泵類(lèi)型
! U# `# j( m+ j. {1 p8 B 齒輪泵8 a1 o/ z: |0 f
螺桿泵
% V+ L1 \+ ~: H0 M4 a/ L7 s4 I5 E 葉片泵4 n. U& u# [. k3 {# q3 z
柱塞泵% j! ~; u k) l7 O. c
( l% d6 d7 b- R& o3 k, Y
總效率
8 X0 W9 W% q# u5 H# g 0.6~0.7
1 d5 @# u Y+ b8 O 0.65~0.80
( E: q. i2 o6 k 0.60~0.758 n( V" X5 B$ w* T+ e% \
0.80~0.85
; n2 b0 H0 N" a/ y, w! m s0 c0 D* _% X0 b' l
. K+ G* [: O2 J$ R' {% Q
n! g/ z; e9 }$ _$ A8 `* O ?* X! c1 Q* M* x+ ~) x/ }) u
②在工作循環(huán)中,泵的壓力和流量有顯著變化時(shí),可分別計(jì)算出工作循環(huán)中各個(gè)階段所需的驅(qū)動(dòng)功率,然后求其平均值,即
; ^4 k! `, V- W9 I% Y
; A2 O _ |% I' fp=
+ q ^8 r0 I: U9 H0 |: H) U$ |( G3 [& W* B2 \
式中:t1,t2,…,tn為一個(gè)工作循環(huán)中各階段所需的時(shí)間(s);P1,P2,…,Pn為一個(gè)工作循環(huán)中各階段所需的功率(kW)。
, _* S- a( w! A7 z% m$ v
' r# E+ |; b1 z0 b# y$ g% T按上述功率和泵的轉(zhuǎn)速,可以從產(chǎn)品樣本中選取標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī),再進(jìn)行驗(yàn)算,使電動(dòng)機(jī)發(fā)出最大功率時(shí),其超載量在允許范圍內(nèi)。8 F4 P! Q B' s G1 y5 a+ R
3 c# ~/ B. K% I' m+ M二、閥類(lèi)元件的選擇% T( W2 }4 z* Z
/ ~6 L6 F9 U, D4 T
1.選擇依據(jù)
. P u' A( _" v$ d. @& q" C- s0 T' f2 T0 b, ~5 f
選擇依據(jù)為:額定壓力,最大流量,動(dòng)作方式,安裝固定方式,壓力損失數(shù)值,工作性能參數(shù)和工作壽命等。
& W( {1 ~" L% G2 F5 S/ S- p+ ]: Q) R6 ^& B; a5 t% U
2.選擇閥類(lèi)元件應(yīng)注意的問(wèn)題8 K! m, n$ z# U, _! x. B
9 f& P1 b) W; M* P(1)應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品,除非不得已時(shí)才自行設(shè)計(jì)專(zhuān)用件。
5 m. |/ I- q4 n9 h/ S$ i8 K- J, r- F2 ^- C+ t
(2)閥類(lèi)元件的規(guī)格主要根據(jù)流經(jīng)該閥油液的最大壓力和最大流量選取。選擇溢流閥時(shí),應(yīng)按液壓泵的最大流量選取;選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí),應(yīng)考慮其最小穩(wěn)定流量滿足機(jī)器低速性能的要求。
& W: X1 X, G K$ E z
: h4 R% U! e+ Y' U(3)一般選擇控制閥的額定流量應(yīng)比系統(tǒng)管路實(shí)際通過(guò)的流量大一些,必要時(shí),允許通過(guò)閥的最大流量超過(guò)其額定流量的20%。
% P: s; J% v B) m# J+ Q$ h2 Z3 S+ @/ X) k6 J
三、蓄能器的選擇
* | G1 y5 N" T+ v; ?3 j! e5 V
8 k7 ]# U7 b$ j- G9 w2 v# p1.蓄能器用于補(bǔ)充液壓泵供油不足時(shí),其有效容積為:+ {' {" J& X2 o5 k% t9 o
! w# P9 r' b' P
V=ΣAiLiK-qBt(m3) # v$ v2 c5 t. W+ G+ g& q
7 r# |7 z0 I3 u1 m7 Z7 `' L
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(shù),估算時(shí)可取K=1.2;qB為液壓泵供油流量(m3/s);t為動(dòng)作時(shí)間(s)。! J+ ^ I1 a0 G* ~7 m% {& r; v% u
2 a( C3 T) \: F8 l! R
2.蓄能器作應(yīng)急能源時(shí),其有效容積為:3 m, P3 L4 K# H( Z5 x
3 ], Z7 \ A8 w# |. F% vV=ΣAiLiK(m3)
8 Q" Q# b, }& q8 g+ B! }$ B9 F1 K. F, w( y: l, M( r5 }
當(dāng)蓄能器用于吸收脈動(dòng)緩和液壓沖擊時(shí),應(yīng)將其作為系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)與其關(guān)聯(lián)部分一起綜合考慮其有效容積。6 Z% t* c8 A4 Q. G! n! W$ {
# A o. G m$ E8 L" B5 M' u根據(jù)求出的有效容積并考慮其他要求,即可選擇蓄能器的形式。
; P. v; [- l, q% M- B' m- g$ q6 I4 x- ~
四、管道的選擇$ f O: S- X! O, A. v5 c
/ X7 W; l) p9 {7 ~0 p k% s/ c7 @/ G
1.油管類(lèi)型的選擇& b- t @$ f) l" a5 {
# i, c! j3 }4 y* L- F液壓系統(tǒng)中使用的油管分硬管和軟管,選擇的油管應(yīng)有足夠的通流截面和承壓能力,同時(shí),應(yīng)盡量縮短管路,避免急轉(zhuǎn)彎和截面突變。
1 d3 u" S) r7 K; x4 D6 }! e Q4 ^) I9 z1 `0 M
(1)鋼管:中高壓系統(tǒng)選用無(wú)縫鋼管,低壓系統(tǒng)選用焊接鋼管,鋼管價(jià)格低,性能好,使用廣泛。, |7 ^% m5 w) M; J% T
( U, m3 m; X8 D" J- r(2)銅管:紫銅管工作壓力在6.5~10MPa以下,易變曲,便于裝配;黃銅管承受壓力較高,達(dá)25MPa,不如紫銅管易彎曲。銅管價(jià)格高,抗震能力弱,易使油液氧化,應(yīng)盡量少用,只用于液壓裝置配接不方便的部位。7 T- v7 i2 H* h- W. o6 g, i# c+ p
- I* v' V6 W% s+ q(3)軟管:用于兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)部件爬行,所以軟管不宜裝在液壓缸和調(diào)速閥之間。
1 s/ S! d* S% ^7 s3 \) V6 Y
" U/ _2 S$ n4 B) o% v2.油管尺寸的確定
3 [% {9 n$ Z1 i+ _1 ?: N5 n; S8 `
( F/ s- D3 U# y7 @2 X(1)油管內(nèi)徑d按下式計(jì)算:
" Y4 K$ |1 a! |* k. _# f6 [* L
& m4 f2 @7 r9 Sd=
7 B w' G" y9 x' g o) Z* B3 o& N: X4 _. U8 |' k- M
式中:q為通過(guò)油管的最大流量(m3/s);v為管道內(nèi)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)。
$ i N! ^$ e/ o: V- e
6 v6 y' v& j& o* c(2)油管壁厚δ按下式計(jì)算:
0 Q" i- ?5 F- M: o7 _) h
; v( ]# a B- `! w, c* F2 J7 Mδ≥p·d/2〔σ〕
) C4 l8 c1 @- e* E
. {; U( [* g7 O: @1 H式中:p為管內(nèi)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(qiáng)度;n為安全系數(shù),鋼管p<7MPa時(shí),取n=8;p<17.5MPa時(shí),取n=6;p>17.5MPa時(shí),取n=4。
! Z9 Q3 S: v$ \, Y
) V; h, ?& T' o根據(jù)計(jì)算出的油管內(nèi)徑和壁厚,查手冊(cè)選取標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格油管。) b7 ^6 k9 Z0 q$ f0 A$ @
' p9 [9 R8 o$ J. H. E6 K+ Q
五、油箱的設(shè)計(jì)
, w h0 E2 r' m7 Y x% G
! h- ^7 z; A4 W油箱的作用是儲(chǔ)油,散發(fā)油的熱量,沉淀油中雜質(zhì),逸出油中的氣體。其形式有開(kāi)式和閉式兩種:開(kāi)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(kāi)式油箱應(yīng)用較多。
& Z9 U& A' g( X S8 l2 n. u" C8 p- {' k3 |5 \8 n) i; X5 L8 j
1.油箱設(shè)計(jì)要點(diǎn); h* ^6 l" Z, o( h
4 q! I: H) t* k" v1 ]2 T6 w
(1)油箱應(yīng)有足夠的容積以滿足散熱,同時(shí)其容積應(yīng)保證系統(tǒng)中油液全部流回油箱時(shí)不滲出,油液液面不應(yīng)超過(guò)油箱高度的80%。
9 N3 }5 g' q0 Z4 y. \( Q2 q: S+ C: V/ W$ ~" J& r* k
(2)吸箱管和回油管的間距應(yīng)盡量大。% v$ R& c g7 M) [3 l4 C
7 F9 O" f7 o% o; `3 F(3)油箱底部應(yīng)有適當(dāng)斜度,泄油口置于最低處,以便排油。9 R L. e* ?: ~2 U8 O
3 r, U- |9 {6 _3 c
(4)注油器上應(yīng)裝濾網(wǎng)。8 q: U! p9 I. P& T
# f$ J$ E3 ` C/ M& S. j" a2 n. ?(5)油箱的箱壁應(yīng)涂耐油防銹涂料。
9 i+ _* _* D/ g9 I c9 M- V* o
. n5 G! Z& v* S% [2.油箱容量計(jì)算油箱的有效容量V可近似用液壓泵單位時(shí)間內(nèi)排出油液的體積確定。* p( B% W' L. }
: \) O. a$ A1 q* A/ a+ |! Y8 rV=KΣq 1 L ^2 }; w# ]9 p, v* c
9 j, v9 A6 t/ ?$ a i: ]' l
式中:K為系數(shù),低壓系統(tǒng)取2~4,中、高壓系統(tǒng)取5~7;Σq為同一油箱供油的各液壓泵流量總和。
( e" I" \% b" h: ^# w8 b# q( q. r# G- C
六、濾油器的選擇0 S: x/ W7 }; S0 V2 [
% [3 v' w9 M# q! ^' v. g2 x9 [# T
選擇濾油器的依據(jù)有以下幾點(diǎn):
+ v5 G4 c* E1 X5 g* l B1 _
& R R$ `, h+ \0 u K3 E1 r(1)承載能力:按系統(tǒng)管路工作壓力確定。
( Q: F( |( a, U# Z* q* Z/ I+ V# d( p' U9 ~
(2)過(guò)濾精度:按被保護(hù)元件的精度要求確定,選擇時(shí)可參閱下表。0 P6 W9 J `! ?2 I
6 D: \ I& C9 y+ W2 `% s(3)通流能力:按通過(guò)最大流量確定。. W- c/ Q+ f8 {
0 K t* O. `" G- [) v
(4)阻力壓降:應(yīng)滿足過(guò)濾材料強(qiáng)度與系數(shù)要求。2 l+ y7 z8 u- ~+ U' t" E
* k/ j7 {: A, l
濾油器過(guò)濾精度的選擇
$ p' x8 G* z7 d$ o7 P; q/ N; z9 A, l5 n0 L8 V! v( z
系統(tǒng)) k" j- {: h6 h4 s, n
過(guò)濾精度(μm)- f: R- P6 `- w9 q! T8 O
元件+ G+ m8 [- U7 Y% `
過(guò)濾精度(μm): [& J8 z% U& t$ T6 f9 ?5 P& j
! @! r, z+ J, |* _
低壓系統(tǒng)+ `: S) _- P% [. \; q/ Z
100~150
' `' a4 E; S, Y* t 滑閥
+ K& y; v4 U) E( o/ l6 C 1/3最小間隙
+ ^7 U+ g* m3 j1 R
M x+ W" O* w) G70×105Pa系統(tǒng)
2 g' R" _+ }' H4 X 50
' B4 U% b1 W2 d/ [, e2 Z 節(jié)流孔% n+ ]* V! _2 g
1/7孔徑(孔徑小于1.8mm)8 g0 A/ D, t$ J: b" ]
/ M8 H7 q8 N7 E3 A1 }100×105Pa系統(tǒng)* K. I3 l- D7 Z n" h' X
25
" a7 m; L" U8 |9 \0 d 流量控制閥
' U, b( R: p# O2 n 2.5~30
8 o( T; W; C9 t3 g5 M: D" V; L5 q
; C9 J0 Y# ?* w' z: d/ f4 h6 u6 e140×105Pa系統(tǒng): ^9 s$ a O$ h9 F
10~15
" r" r9 E; r L. [3 N 安全閥溢流閥
" o! L1 [" B- @' w 15~25
4 w" T7 `, ?) q. ]8 g& A) d
! z& I+ U6 G& v電液伺服系統(tǒng)
3 h/ K8 ^5 f& O 5
/ }$ ~9 F* ] y+ @$ L& S' t & W, \& z7 J9 r! j" T
- y/ V1 b9 u% b) r
% y. i3 J% {1 P* Z9 a高精度伺服系統(tǒng)( t9 T* }/ `* ^) w/ P( ], d9 u( h. v
2.5' s1 l, G) }8 i& K
0 E5 S& s! X0 W) C' L
/ b+ x) }3 J+ R; a# T% c
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