液压系统设计(3)

p-------液压泵实际出口压力，Pa q-----液压泵实际流量，m3/s

2.9.2阀的功率损失计算

其中以泵的绝大部分流量流经手液换向阀返回油箱时，功率损失很小 H2?pq?0

p--溢流阀调整压力

q---经过溢流阀流回油箱的容量

2.9.3管路损失及其它功率损失计算

此项功率功率损失，包括很多复杂的因素，由于其值较小，加上管路散热的关系，在计算时常予以忽略，一般可取全部能量的0.03~0.05倍，即 H3?0.04 3.021P?75.5?250.?04W2.9.4系统总的功率损失计算

系统总的功率损失系统的发热功率H为上述各项之和

H?H?5.105?0?3.02?11?H2?H31 1261W8.2.9.5散热计算

液压系统各部分所产生的热量，在开始一部分由运动介质及装置本体所吸收，较少一部分向周围辐射，当温度达到一定值时，散热量与发热量相对平衡，系统即保持一定的温度不再上升，若只考虑油液温度上升所吸收的热量和油箱本身所散发的热量时，系统的温度T随运转时间t变化关系如下 T?T0?H?kA[1?exp(t )（]K） kACm 当t?t?时，系统的平衡温度为 Tmax?T?0H kA 式中T0----油液温度，K A-----油箱的散热面积，m

22W/(mK) k ----油箱的传热系数，

周围通风很差时 k=8~9 周围通风良好时 k=15 用风扇冷却时 k=23

用循环水强制冷却时 k=110~174

2.9.6油箱容积计算

环境温度为T0，时，最高允许温度 Amin?Ty的油箱的最小散热面Amin为

H18.126??0.06m721

k(Ty?T0)9?(5?020) 所以需要使用冷却器。

2.10冷却器的选用

液压系统工作时，因液压泵、液压马达、液压缸的容积损失和机械损失，或控制元件及管路的压力损失和液体摩擦损失等消耗的能量，几乎全部转化为热量。这些热量除一部分散发到周围空间，大部分使油液及元件的温度升高，如果油液温度过高（80℃）将会严重影响系统的正常工作。一般规定液压用油的正常温度范围为15~70℃。

2.10.1散热面积计算

根据热平衡方程式：

H2?H?H1

式中 H?Pp?Pe?Pp(1??p?c?m)

?c?

?p1q1?ppqp

H---系统的发热功率，W PP---油液的总熟入功率 Pe---液压执行元件的输出功率

?p---油泵的效率

?m---液压执行元件的效率，对液压缸一般取0.95计算 ?c---液压回路效率

?p1q1--各液压执行元件工作压力和输入流量乘积总和

?ppqp---各油泵供油压力和输出流量乘积总和

当液压系统处在长期连续工作状态时，为了不使系统温升增加，必须使系统产生的热量全部散发出去，即 H2?H

若H2?0,则不设冷却器。

2.10.2冷却器的散热面积计算

H25.47?103 A???0.41m2

k?tm350?38考虑到冷却器工作过程中由于污垢和铁锈的存在，导致实际散热面积减少，因此在选择冷却器时，一般将计算出来的散热面积增大20%～30%。 A??1.3?0.41?0.53m2

t1?t2t1??t2?333?339293?303 式中?tm?????38K

2222 其中?tm--油与水之间的平均温差，K t1--液压油进口温度, K t2--液压油出口温度, K

t1?t2?--冷却水进口温度, K --冷却水出口温度, K

--冷却器的传热系数，初步计算可按下列值计算： 蛇形管式水冷，k?110～175W/(m2K)

多管式水冷， k??350～580W/(m2K) 平板式水冷， k?465W/(m2K)

2.10.3冷却水量计算

冷却器的冷却水吸收的热量应等于液压油放出的热量，即

C?Q???(t2??t1?)?CQ?(t1?t2)?H2

设t2=50℃=333K，t1=339K

H25.47?103t1??t2??60?66℃CQ?1800?0.001?900因此需要的冷却水量

H25.47?103Q????7.84L/min

C???(t2??t1?)4186.8?1000?(30?20)3其中，Q，Q?---油及水的流量，m/s

C，C?--油及水的比热，C=1675~2093J/(kgK)，

C?=4186.8J/(kgK)

33????kg/mkg/m?? ，--油及水的密度，=900, =1000

选择10/0.4冷却器

2.10.4过滤器的选择

过滤器以前称滤油器，其功用是过滤液压油液中的杂质，降低油液污染度，保证液压系统正常工作。由于液压系统的各类故障绝大多数由油液污染造成，而过滤器是保持油液清洁的主要手段，所以合理选择和设置液压系统中的过滤器显得非常重要。

过滤器的设计主要根据工作压力和过滤精度的要求选择滤芯材料，按所要求的流量及选择的滤芯材料来计算过滤面积。选择过滤器的通油能力时，一般应大于通过流量的2倍以上。

Qu0.00098?2?900?100?10?66A??10??106?8820m2??p2?0.01

3式中 Q--过滤器的额定流量，m/s

?---油的动力粘度，Pas ?p--压力差，Pa

?---滤芯材料的单位过滤能力，L/cm特种滤网?=0.03~0.06，

纸质滤芯?=0.035，线隙式滤芯?=10，一般网式滤芯?=2

WU型线隙式过滤器一般安装在泵吸油管端部，起保护泵的作用，具有结构简单，通油能力大，阻力小，易清洗等优点。 因此：粗过滤器选择XU-B160?100型过滤器。 精过滤器选择ZU-H160?10型过滤器。

22.11液压缸结构参数的设计

液压缸结构参数，主要包括缸筒厚度、油口直径、缸底厚度、缸头厚度等。 液压缸采用法兰型液压缸，这类缸尺寸较大，适用于大中型液压缸，缸内径通常大于100mm,额定工作压力PN=25～40MPa，能承受较大的冲击负荷和恶劣的外界环境条件，属重型缸，多用于重型机械、冶金机械等。

液压缸材料：缸体采用45钢，并调质241～285HB,缸体内径采用H8、H9配合，缸盖选用45号锻钢活塞采用耐磨铸铁，活塞杆采用45钢，粗加工后调质到硬度为229～285HB。活塞与缸体的密封采用O型密封圈（密封性能好，摩擦系数小，安装空间小）

2.11.1缸筒壁厚的计算

对于中高压系统，或当D/??3.2时，液压缸缸筒厚度按第四强度计算

??D[?]320100(?1)?(?1)?76mm 2[?]?1.73py2100?1.73?1.25?25式中： ?--液压缸缸筒壁厚，m

pyp?1.5p--试验压力，MPa，工作压力p?16MPa时，y工作压力

p?16MPa时，py?1.25p

D—液压缸内径，m

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