液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)

1、進(jìn)行工況分析、確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)    通過工況分析，可以看出液壓執(zhí)行元件在工作過程中速度和載荷變化情況，為確定系統(tǒng)及各執(zhí)行元件的參數(shù)提供依據(jù)。    液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)是壓力和流量，它們是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件的主要依據(jù)。壓力決定于外載荷。流量取決于液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度和結(jié)構(gòu)尺寸。    2.1 載荷的組成和計(jì)算     液壓缸的載荷組成與計(jì)算    圖1表示一個(gè)以液壓缸為執(zhí)行元件的液

2、壓系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖。各有關(guān)參數(shù)標(biāo)注圖上，其中FW是作用在活塞桿上的外部載荷，F(xiàn)m中活塞與缸壁以及活塞桿與導(dǎo)向套之間的密封阻力。圖1液壓系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖    作用在活塞桿上的外部載荷包括工作載荷Fg，導(dǎo)軌的摩擦力Ff和由于速度變化而產(chǎn)生的慣性力Fa。    （1）工作載荷Fg    常見的工作載荷有作用于活塞桿軸線上的重力、切削力、擠壓力等。這些作用力的方向如與活塞運(yùn)動(dòng)方向相同為負(fù)，相反為正。    （2）導(dǎo)軌摩擦載荷Ff  

3、;  對(duì)于平導(dǎo)軌              （1）    對(duì)于V型導(dǎo)軌        （2）    式中 G運(yùn)動(dòng)部件所受的重力（N）；        FN外載荷作用于導(dǎo)軌上的正壓力（N）；    &#

4、160;   摩擦系數(shù)，見表1；        V型導(dǎo)軌的夾角，一般為90°。    （3）慣性載荷Fa表1 摩擦系數(shù)導(dǎo)軌類型導(dǎo)軌材料運(yùn)動(dòng)狀態(tài)摩擦系數(shù)滑動(dòng)導(dǎo)軌鑄鐵對(duì)鑄鐵起動(dòng)時(shí)0.150.20低速（0.16m/s)0.10.12高速（0.16m/s）0.050.08滾動(dòng)導(dǎo)軌鑄鐵對(duì)滾柱（珠） 0.0050.02淬火鋼導(dǎo)軌對(duì)滾柱0.0030.006靜壓導(dǎo)軌鑄鐵 0.005    式中 

5、; g重力加速度；g=9.81m/s2；       速度變化量（m/s）；     t起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間（s）。一般機(jī)械t=0.10.5s，對(duì)輕載低速運(yùn)動(dòng)部件取小值，對(duì)重載高速部件取大值。行走機(jī)械一般取=0.51.5 m/s2。    以上三種載荷之和稱為液壓缸的外載荷FW。    起動(dòng)加速時(shí) FW=Fg+Ff+Fa        

6、;                                （4）    穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí) FW=Fg+Ff            

7、;                               （5）    減速制動(dòng)時(shí) FW=Fg+Ff-Fa             &

8、#160;                          （6）    工作載荷Fg并非每階段都存在，如該階段沒有工作，則 Fg=0。    除外載荷FW外，作用于活塞上的載荷F還包括液壓缸密封處的摩擦阻力Fm，由于各種缸的密封材質(zhì)和密封形成不同，密封阻力

9、難以精確計(jì)算，一般估算為               （7）    式中 m液壓缸的機(jī)械效率，一般取0.900.95。                      （8）   

10、60; 液壓馬達(dá)載荷力矩的組成與計(jì)算    （1）工作載荷力矩Tg    常見的載荷力矩有被驅(qū)動(dòng)輪的阻力矩、液壓卷筒的阻力矩等。    （2）軸頸摩擦力矩TfTf=Gr                       （9）   &#

11、160;式中 G旋轉(zhuǎn)部件施加于軸勁上的徑向力（N）；        摩擦系數(shù)，參考表1選用；         r旋轉(zhuǎn)軸的半徑（m）。    （3）慣性力矩Ta              （10）    式中 角加速度（rad/s2）；

12、60;      角速度變化量（rad/s）；        t起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間（s）；         J回轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·m2）。    起動(dòng)加速時(shí)                

13、                  （11）    穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)                           &#

14、160;          （12）    減速制動(dòng)時(shí)                                  （13）

15、      計(jì)算液壓馬達(dá)載荷轉(zhuǎn)矩T時(shí)還要考慮液壓馬達(dá)的機(jī)械效率m（m=0.90.99）。                     （14）    根據(jù)液壓缸或液壓馬達(dá)各階段的載荷，繪制出執(zhí)行元件的載荷循環(huán)圖，以便進(jìn)一步選擇系統(tǒng)工作壓力和確定其他有關(guān)參數(shù)。    2.2

16、初選系統(tǒng)工作壓力    壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設(shè)備類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢(shì)必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對(duì)某些設(shè)備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看出不經(jīng)濟(jì)；反之，壓力選得太高，對(duì)泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設(shè)備成本。一般來說，對(duì)于固定的尺寸不太受限的設(shè)備，壓力可以選低一些，行走機(jī)械重載設(shè)備壓力要選得高一些。具體選擇可參考表2和表3。    2.3 計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸和液壓馬達(dá)的排量 

17、;   （1）計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸    液壓缸有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)見圖2。圖a為液壓缸活塞桿工作在受壓狀態(tài)，圖b活塞桿工作在受拉狀態(tài)。    活塞桿受壓時(shí)        （15）    活塞桿受壓時(shí)        （16）式中無桿腔活塞有效作用面積（m2）；    

18、60;   有桿腔活塞有效作用面積（m2）；       p1液壓缸工作腔壓力（Pa）；      p2液壓缸回油腔壓力（Pa），即背壓力。其值根據(jù)回路的具體情況而定，初算時(shí)可參照表4取值。差動(dòng)連接時(shí)要另行考慮；      D活塞直徑（m）；      d活塞桿直徑（m）。圖2 液壓缸主要設(shè)計(jì)參數(shù)表2 按載荷選擇工作壓

19、力載荷/kN551010202030305050工作壓力/MPa0.811.522.5334455表3 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力機(jī)械類型機(jī)床家業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械建筑機(jī)械液壓鑿巖機(jī)液壓機(jī)大中型挖掘機(jī)重型機(jī)械起重運(yùn)輸機(jī)械磨床組合機(jī)床龍門創(chuàng)床拉床工作壓力/MPa0.82352881010182032表4 執(zhí)行元件背壓力系統(tǒng)類型背壓力/MPa簡(jiǎn)單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.20.5回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)0.40.6回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)0.51.5用補(bǔ)油泵的閉式回路0.81.5回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械1.23回油路較短，且直接回油箱可忽略不計(jì)    一般，液壓缸在

20、受壓狀態(tài)下工作，其活塞面積為               （17）    運(yùn)用式（17）須事先確定A1與A2的關(guān)系，或是活塞桿徑d與活塞直徑D的關(guān)系，令桿徑比=d/D，其比值可按表5和表6選取。      （18）    采用差動(dòng)連接時(shí)，1/2=（D2-d2）/d2。如果求往返速度相同時(shí)，應(yīng)取d=0.71D。 

21、0;  對(duì)行程與活塞桿直徑比l/d10的受壓柱塞或活塞桿，還要做壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算。    當(dāng)工作速度很低時(shí)，還須按最低速度要求驗(yàn)算液壓缸尺寸    式中 A液壓缸有效工作面積（m2）；      Qmin系統(tǒng)最小穩(wěn)定流量（m3/s），在節(jié)流調(diào)速中取決于回路中所設(shè)調(diào)速閥或節(jié)流閥的最小穩(wěn)定流量。容積調(diào)速中決定于變量泵的最小穩(wěn)定流量。     min運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)要求的最小工作速度（m/s）。  &#

22、160; 如果液壓缸的有效工作面積A不能滿足最低穩(wěn)定速度的要求，則應(yīng)按最低穩(wěn)定速度確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸。    另外，如果執(zhí)行元件安裝尺寸受到限制，液壓缸的缸徑及活塞桿的直徑須事先確定時(shí)，可按載荷的要求和液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸來確定系統(tǒng)的工作壓力。    液壓缸直徑D和活塞桿直徑d的計(jì)算值要按國(guó)標(biāo)規(guī)定的液壓缸的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。如與標(biāo)準(zhǔn)液壓缸參數(shù)相近，最好選用國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)液壓缸，免于自行設(shè)計(jì)加工。常用液壓缸內(nèi)徑及活塞桿直徑見表7和表8。表5 按工作壓力選取d/D工作壓力/MPa5.05.07.07.0d/D0.50

23、.550.620.700.7表6 按速比要求確定d/D2/11.151.251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.620.71注：1無桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度；    2有桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度。表7 常用液壓缸內(nèi)徑D（mm）4050638090100110125140160180200220250表8 活塞桿直徑d（mm）速比缸徑40506380901001101.46222835455055633  4550607080速比缸徑1251401601802002202501.46708090100110125140290

24、100110125140      （2）計(jì)算液壓馬達(dá)的排量    液壓馬達(dá)的排量為    式中 T液壓馬達(dá)的載荷轉(zhuǎn)矩（N·m）；    p=p1-p2液壓馬達(dá)的進(jìn)出口壓差（Pa）。    液壓馬達(dá)的排量也應(yīng)滿足最低轉(zhuǎn)速要求    式中Qmin通過液壓馬達(dá)的最小流量；        nmin液壓馬達(dá)工作時(shí)的最低轉(zhuǎn)速。    2.4 計(jì)算液壓缸或液壓馬達(dá)所需流量    （1）液壓缸工作時(shí)所需流量Q=A