2016-200T液压机液压系统设计全

2 液压机液压系统设计

2.4 液压系统基本参数计算

2.4.1 液压缸基本尺寸计算

1) 主缸工作压力、内径、活塞杆直径的确定

因液压机的工作负载比较大，取主缸的工作压力为P=25MPa。

计算主缸内径和活塞杆直径。由主缸负载图3.2可知最大负载F=2000KN。查表2-3

[1]

，由主缸工作压力为25MPa选取d/D为0.7，取液压缸的机械效率

ηcm = 0.95。液压缸受力如图2.8所示。

图2.8 液压机主缸受力简图

由图2.8可知

?4D2P1?F??4(D2?d2)P2

D=

4F (2.3)

Pd?P1?cm{1?2[1?()2]}P1D式中：

P1—液压缸工作压力；

P2—液压缸回路背压，对于高压系统初算时可以不计； F—工作循环中最大负载；

ηcm—液压缸机械效率，一般ηcm = 0.9～0.95。 将参数代入公式（2.3），P2忽略不计，可求得液压缸内径

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即：

4?2?106N D=mm≈327mm 63.14?25?10Pa?0.95查表2-4 [1],将液压缸的内径圆整为标准系列直径，取D=320mm；那么由d/D=0.7可以求得活塞杆直径。 即：

d=0.7D=0.7x327≈229mm

同理查表2-5 [1],将活塞杆直径圆整为标准系列直径，取d=220mm。 经过计算液压机主缸的内径、活塞杆直径分别为：D=320mm ；d=220mm。 2) 顶出缸工作压力、内径、活塞杆直径的确定

顶出缸工作负载与主缸相比要小很多，查表2-1 [1],取顶出缸的工作压力P=12MPa, 计算顶出缸内径和活塞杆直径。由顶出缸负载图2.4可知最大负载F=350KN。查表2-3 [1]，缸工作压力为12MPa，选取d/D为0.7，取液压缸的机械效率 ηcm = 0.95。液压缸受力如图2.9所示。

图2.9 液压机顶出缸缸受力简图

将参数代入公式（2.3），P2忽略不计，可求得液压缸内径 即：

4?0.35?106ND=mm≈198mm

3.14?12?106Pa?0.95查表2-4 [1],将液压缸的内径圆整为标准系列直径，取D=200mm；那么由d/D=0.7可以求得活塞杆直径。

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即：

d=0.7D=0.7x198≈138mm

同理查表2-5 [1],将活塞杆直径圆整为标准系列直径，取d=140mm。 经过计算液压机顶出缸的内径、活塞杆直径分别为：D=200mm ；d=140mm。 2.4.2 液压系统流量计算

1) 主缸所需流量计算

由设计参数及主缸的尺寸，对主缸各个工况所需流量进行计算。已知主缸的快进速度为0.08m/s，工进速度为0.006m/s，快速回程速度为0.03m/s，主缸内径为320mm，活塞杆直径为220mm。

由流量计算公式：

q?A?? （2.4）

快进时：

q快进?A??快进=工进时：

?42?（0.32m）?0.08m/s?6.43?10?3m3/s≈385.8L/min

q工进?A??工进=

快退时：

q快退?42?（0.32m）?0.006m/s?0.48?10?3m3/s≈28.8L/min

42) 顶出缸所需流量计算

?A??快退=

??（[0.32m)2?(0.22m)2]?0.03m/s?1.27?10?3m3/s≈76.2L/min

由设计参数及顶出缸的尺寸，对顶出缸各工况所需流量进行计算。已知顶出缸的顶出速度为0.02m/s，快退速度为0.05m/s，顶出缸内径为200mm，活塞杆直径为140mm，代入公式（2.4），即：

顶出时：

q顶出?A??顶出= 快退时： q快退?A??快退=

?42?（0.2m）?0.02m/s?0.63?10?3m3/s≈37.8L/min

?42?（[0.2m）?（0.14m)2]?0.05m/s?0.8?10?3m3/s=48L/min

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3) 液压泵额定压力、流量计算及泵的规格选择 (1) 泵工作压力确定

实际工作过程中，液压油在进油路中有一定的压力损失，因此在计算泵的工作时必须考虑压力损失。泵的工作压力计算公式为：

PP?P1???P （2.5）

式中：

Pp—液压泵最大工作压力； P1—执行部件的最大工作压力；

??P—进油路中的压力损失，对于简单的系统，取0.2～0.5MPa，对于复杂系统，取0.5～1.5MPa。

本液压机执行部件的最大工作压力P1=25MPa，进油路中的压力损失，取

??P=0.5MPa。代入公式（2.5）可求得泵的工作压力。

即：

PP?25?0.5?25.5MPa

通过计算，泵的工作压力Pp=25.5MPa。该压力是系统的静压力，而系统在各种工矿的过渡阶段出现的动态压力有时会超过静压力。此外，为了延长设备的使用寿命，设备在设计时必须有一定的压力储备量，并确保泵的寿命，因此在选取泵的额定工作压力Pn时，应满足Pn?(1.25~1.6)Pp，取Pp=1.25。

即：

Pn = 1.25Pp=1.25x25.5MPa≈31.9MPa

(2) 液压泵最大流量计算

通过对液压缸所需流量的计算，以及各自的运动循环原理，泵的最大流量可由公式(2.6)计算得到。

qP?KL(?q)max (2.6)

式中：

qP—液压泵的最大流量；

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