设计一台铣床液压系统

7.2 系统中的压力损失验算

液压元件在额定流量下的额定压力损失

元件 压力损失 △pvn(×105Pa) 35D-63BY 4 I-25B 2 XY-25B 3 I-63B 2 22C-63BH 2 Q-25B 5 液压缸进、出油口至阀组装置中的管道按选定的管道尺寸，即d=15mm，进、回油管长度暂且均按2m估算，油液的运动粘度取v?46?10m/s，压力损失验算应按整个工作循环中不同阶段分别进行。

1）快进 (1)进油路损失

快进时，进油管中液流的雷诺数

62vd4Q14?31.5?10?3Re????968＜2320 ?6?3v?vd??46?10?15?10?60管道中的流动状态为层流，应按公式计算进油管路的沿程压力损失，即

8?106vQ1l8?106?46?10?6?31.5?25?10??105?0.46×105Pa △Pl1?44d15进油管的局部压力损失可按式估取为

55△P?1?0.1△Pn=0.1×0.46×10=0.046×10Pa

由系统原理图可以看出，快进时，液压缸差动链接，通过单向阀10的流量是9L/min，通过三位五通阀13的流量是16L/min，然后以流量31.5L/min通过行程阀3。由此可算出快进时的总降压

?△Pv1?[2?(921631.52)?4?()2?2?()]?105?1.02?105Pa 256363快进时进油路上总的压力损失

△P1?△Pl1?△P?1?△Pv1?(0.46?0.046?1.02)?105?1.52?105Pa

(2)回油路损失

同理可判断快进时回油路中液流的流动状态是层流，回油管路的流量可知

Q2?15.5L/min，其压力损失

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8?106vQ2l8?106?46?10?6?15.5?255△Pl2???10?0.22?10Pa 44d15快进时回油路上的局部

△P?2?0.1△Pl2?0.1?0.22?105?0.022?105Pa

快进时液压缸的油液经三位五通电磁阀13和单向阀6的流量均为15.5L/min，然后经行程阀3流入液压缸无杆腔。由此可算出快进时有杆腔压力至无杆腔的总降压

15.5215.52?Pv2?[2?()?4?()]?105?1.01?105Pa

2563由此可计算出快进时有杆腔压力P2与无杆腔压力P1的差

△P2?△Pl2?△P?2?△Pv2?(0.22?0.022?1.01)?105?1.25?105Pa

2)工进

工进时进油路的最大流量Ql?5.3L/min，回油路的最大流量为Qz?2.75L/min。同理可判断工进时进油路与回油路中液流的流动状态是层流。

(1)进油路

进油管路的沿程压力损失

8?106vQ1l8?106?46?10?6?5.3?2555△Pl1??10??10?0.077?10Pa 44d15进油管的局部压力损失为

△P?1?0.1△Pl1?0.1?0.077?105?0.008?105Pa

由系统原理图可以看出，工进时，通过三位五通电磁阀13的最大流量是5.3L/min，通过调速阀4上的最小压力损失为0.5MPa，由此可算出进油路上总阀降压为

?△Pv1?[4?（6.82）?5]?105?5.09?105Pa 63工进时进油路上总的压力损失

△P1?△Pl1?△P?1?△Pv1?（0.077?0.008?5.09）?105?5.17?105Pa

(2)回油路损失

工进时回油管路沿程压力损失

8?106vQ2l8?106?46?10?6?2.75?25△Pl2??10??105?0.04?105Pa 44d1514

回油管的局部压力损失

△P?2?0.1△Pl2?0.1?0.04?105?0.004?105Pa

由系统原理图可以看出，工进时回流通过三位五通电磁阀13的最大流量是2.75L/min,通过调速阀4上最小压力损失为0.5MPa，由此可算出回油路上总阀降压为

?△Pv2?[4?(2.752)?5]?105?5.01?105Pa 63工进时回油路上总的压力损失

△P2?△Pl2?△P?2?△Pv2?(0.04?0.004?5.01)?105?5.054?105Pa

3）快退

快退时进油路最大流量为Ql?16L/min，回油路的最大流量为Q2?29.14L/min。同理可判断快退时进油路和回油路中液体流动状态是层流。

(1)进油路

进油管路的沿程压力损失

8?106vQ1l8?106?46?10?6?16?2555△Pl1??10??10?0.23?10Pa 44d15进油管的局部压力损失为

△P?1?0.1△Pl1?0.1?0.23?105?0.023?105Pa

由系统原理图可以看出，快退时，通过三位五通电磁阀13的流量是16L/min，由此可算出进油路上的总阀降压为

?△Pv1?4?(162)?105?0.26?105Pa 63快退时进油路上总的压力损失

△P1?△Pl1?△P?1?△Pv1?（0.23?0.023?0.26）?105?0.513?105Pa

(2)回油路损失

快退时回油管路的沿程压力损失

8?106vQ2l8?106?46?10?6?29.14?2556△Pl2??10??10?0.42?10Pa 44d15快退时回油路上总的局部损失

△P?2?0.1△Pl2?0.1?0.42?105?0.042?105Pa

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由系统原理图可知，快退时液压缸的有杆腔中的油液经电磁阀13与单向阀6均为29.14L/min

?△Pv2?[2?（29.14229.142）?4?（）]?105?1.28?105Pa 6363由此可算出快退时回油路管阀的总降压

△P2?△Pl2?△Pv2?△P?2?(0.42?0.042?1.28)?105?1.742?105Pa

7.3 液压系统的效率和温升的验算

因工进时间占整个工作循环的比例较大，因此可用计算得到回路工进时的效率作为系统的效率。回路总效率?应为

??FwvFwv输入功率???p输出功率?PpQp/?pPpAQA?PpBQB

式中

Fw、v——分别为系统工进时的外负载与速度

QA、QB——分别为双联泵的A泵和B泵的额定流量， QA?9L/minQB?7L/min PpAPpA?P1?△P1?△PcP1?,其中

——溢流阀调整压力，

FA2?△P2A1A1，

△Pc?0.5MPaPpB是压力继电器可靠动作需要压差，所以

PpA?29?105Pa——B泵的卸荷压力，

PpB?(92)?3?105?0.39?105Pa25

?p——双联叶片泵的总效率，取

?p?0.75这样系统效率应该为

??[10500?(0.05~1.2)]/60?0.75?(1.9~45.8)%

[29?105?9?10?3?0.39?105?7?10?3]/60快进、工进与快退所占的时间分别为

L1400?10?3t1???4.4sv15.5/60快进

l2100?10?3??(5~120)s 工进 t2?v2(0.05~1.2)/6016

L1?L2500?10?3t3???5.5sv5.5/603快退

在整个工作循环中，快进占（0.75~22）%，快退占（1.02~30）%，工进占（48~98.23）%，因此温升应按工进工况验算

系统产生的发热功率H， H?NI?Np 式中，NPpAQA?PpBQBI为液压泵输入功率， NI??

pNp为液压缸输出的有用功率， Np?Fwv

上两式中参数同前面系统效率计算，NI?0.58kw，Np?(0.0088~0.21)kw 因此，H?(0.37~0.57)kw 油箱色散热面积

A?6.53V2?6.5?3(96?10?3)2?1.36m2

设邮箱通风良好，取邮箱散热系数CT?17，系统温升为

△T?HC?103?0.5736?103?24.65?C TA17?1.该系统邮箱温升?（30~35）?C（油箱允许的温升）

，邮箱容量合适。 参考文献

[1]《液压与气压传动》第二版. 宋锦春、张志伟主编. 科学出版社, 2011.02 [2]《液压与气压传动技术》课程设计指导书.讲义

[3]《液压元件手册》.黎启柏主编.机械工业出版社，2000.8

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