液壓系統(tǒng)設(shè)計流程

1、液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟是：一、工況分析和負荷確定。二、系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)的確定。三、液壓系統(tǒng)方案的擬定。四、擬定液壓系統(tǒng)工作原理圖五、系統(tǒng)的初步計算和液壓元件的選擇。六、液壓系統(tǒng)驗算。七、編寫技術(shù)文件。一、工況分析和負荷確定一般只能分析工作循環(huán)過程中的最大負荷點或最大功率點， 以這些點上的峰值作為系統(tǒng) 設(shè)計的依據(jù)。二、系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)的確定（一）、系統(tǒng)工作壓力在液壓系統(tǒng)設(shè)計中， 系統(tǒng)工作壓力往往是預(yù)先確定的 （依據(jù)設(shè)計機型參考相關(guān)資料選?。?然后根據(jù)各執(zhí)行元件對運動速度的要求，經(jīng)過詳細的計算，可以確定液壓系統(tǒng)流量。在外負荷已定情況下， 系統(tǒng)壓力選得越高， 各液壓元件的幾何尺寸就越小， 可以獲得比 較

2、輕巧緊湊的結(jié)構(gòu)，特別是對于大型挖掘機來說，選取較高的工作壓力更為重要。初選系統(tǒng)工作壓力不等于系統(tǒng)的實際工作壓力，要在系統(tǒng)設(shè)計完畢，根據(jù)執(zhí)行元件的 負載循環(huán)圖，按已選定的液壓缸兩腔有效面積和液壓馬達排量，換算并畫出其壓力循環(huán)圖， 再計入管路系統(tǒng)的各項壓力損失， 按系統(tǒng)組成的型式， 最后得到系統(tǒng)負載壓力及其變化規(guī)律。確定工作壓力， 應(yīng)該選用國家系列標(biāo)準(zhǔn)值， 我國的“公稱壓力及流量系列” （ JB824-66 ）, 其中適用于液壓挖掘機的公稱壓力系列值有：8、 10 、 12.5 、 16 、 20 、25 、 32 、 40MPa 。（二）、系統(tǒng)流量確定系統(tǒng)流量， 應(yīng)首先計算每個執(zhí)行元件所需流量，

3、 然后根據(jù)液壓系統(tǒng)采用的型式來確 定系統(tǒng)流量。（三）、系統(tǒng)液壓功率三、液壓系統(tǒng)方案的擬定（一）開式系統(tǒng)與閉式系統(tǒng)的選擇 液壓挖掘機的作業(yè)，除行走和回轉(zhuǎn)外，主要靠雙作用液壓缸來完成的。雙作用液壓缸 由于兩腔面積不等， 而且兩腔交替頻繁。 因而只能使用開式系統(tǒng)， 即各元件回油直接回油箱。對挖掘機的開式系統(tǒng)，由于布置空間的限制，油箱容積不能做得太大，一般僅是主泵 流量的 12 倍，自然冷卻能力不足，要附加油冷卻器。（二）泵數(shù)的選擇 整個系統(tǒng)使用兩個泵，各自組成一個獨立的回路。這種系統(tǒng)也稱為雙泵雙回路系統(tǒng)。 在雙泵系統(tǒng)中，可將若干個要求復(fù)合動作的執(zhí)行元件分配在不同的回路中。小型挖掘機中，也為常用三泵系

4、統(tǒng)，單獨使用一個泵驅(qū)動回轉(zhuǎn)機構(gòu)和推土鏟。（三）變量系統(tǒng)和定量系統(tǒng)的確定雙泵雙回路變量系統(tǒng)： 采用兩臺恒功率變量泵， 泵輸出流量可根據(jù)外載荷大小自動無級 變化， 保持恒功率輸出， 提高整機的功率利用和生產(chǎn)率。 雙泵雙回路變量系統(tǒng)通常有分功率 變量和全功率變量兩種。四、擬定液壓系統(tǒng)工作原理圖擬定液壓系統(tǒng)工作原理圖的一般畫法是：1. 先畫執(zhí)行元件。2. 畫出各執(zhí)行元件的基本回路，包括壓力控制回路，流量控制回路，方向控制回路等。3. 畫出液壓泵。根據(jù)選定的液壓系統(tǒng)型式，畫出單泵、雙泵或多泵。4. 根據(jù)選定的方案，用串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)的方式，將各基本回路與液壓泵聯(lián)接起來。5. 畫出控制油路及輔助油路。6

5、. 畫出起安全、保護作用的閥和裝置。7. 畫出輔助元件，例如濾油器、冷卻器、油箱等。五、系統(tǒng)的初步計算和液壓元件的選擇(一) 、液壓泵根據(jù)液壓系統(tǒng)工作壓力 p 和流量 Q ，考慮壓力損失和流量漏損來計算液壓泵的工作壓 力PB和流量QB,液壓泵應(yīng)該有一定的壓力儲備。液壓泵的額定工作壓力可按下式求得：pB A(pplp ) (Pa)式中 pB液壓泵額定工作壓力 (Pa);p 系統(tǒng)工作壓力 (Pa)；A 儲備系數(shù)一般 A=1.051.25 ；pl 系統(tǒng)中沿程阻力損失；p 系統(tǒng)中局部阻力損失。對于壓力損失：pplp ，在初算時可以進行估算。對節(jié)流調(diào)速的簡單管路可取 0.20.5MPa 。對節(jié)流調(diào)速的復(fù)

6、雜管路，可取 0.51.5MPa ，對高壓大流量則取 較高值。液壓泵流量可按下式求得：Qb= KQ (m3/s)式中 Qb液壓泵額定流量(m3/s);Q 液壓系統(tǒng)工作流量 （m 3/s）;K漏損系數(shù)一般 K=1.11.3（二）、液壓功率和發(fā)動機功率液壓泵或泵組的液壓功率是：NyPp Qp60000 R(kW)式中pp液壓泵的最大工作壓力（kPa）；Q p液壓泵的最大流量（L/min）;n液壓泵的總效率，柱塞泵取0.850.90，齒輪泵取 0.750.85。R變量系數(shù)，對定量系統(tǒng)R=1。發(fā)動機功率N根據(jù)系統(tǒng)方案確定，若是變量系統(tǒng)，由于液壓泵經(jīng)常在滿載或甚至在超載情況下工作，功率利用系統(tǒng)比較高，據(jù)

7、統(tǒng)計可達85%以上，為了保證功率儲備，延長液壓泵和發(fā)動機的使用壽命，并考慮到輔助液壓泵、操作系統(tǒng)、冷卻裝置等輔助設(shè)備的動力消 耗，發(fā)動機功率可取為:N=(1.01.3)N y式中Ny是液壓功率。定量系統(tǒng)的發(fā)動機功率利用率較低，一般只有60%左右，所損失的功率全部變?yōu)闊崃?，因此，確定發(fā)動機功率時可以取得低些，對于雙泵雙回路定量系統(tǒng)，發(fā)動機功率可取為N=（0.81.1）N y初步估算時，發(fā)動機功率可取N=95q kW（定量系統(tǒng)）N=74q kW（定量系統(tǒng)）式中q是液壓挖掘機的標(biāo)準(zhǔn)斗容量（m 3）（三）、液壓缸液壓缸的有效面積 A（cm 2）根據(jù)系統(tǒng)工作壓力p（kPa）和外負載P（N）決定(cm2)

8、10P10PA -(p po) mp m式中 po液壓缸回油腔的背壓 （kPa）；液壓缸的機械效率，可取0.90.95 。根據(jù)活塞移動速度 v（m/min），該液壓缸的流量 Q是Av10 V(L/min )式中 nv液壓缸的容積效率。液壓挖掘機的液壓缸沒有定型產(chǎn)品，一般要根據(jù)上述參數(shù)進行設(shè)計。（五）、液壓馬達液壓馬達的理論排量 q（mL/r）根據(jù)下式?jīng)Q定6280Mq（mL/r ）經(jīng)功率相等換算而來p m式中M 液壓馬達輸出扭矩 （N m）;4）液壓馬達進出口油腔的壓力腔（kPa）;nv液壓馬達機械效率（齒輪式和柱塞式可取0.90.95 ;葉片式可取0.850.90 ）。液壓馬達的實際流量qnm

9、ax1000 v(L/min )式中 nmax液壓馬達的最高轉(zhuǎn)速（r/min）;q液壓馬達的理論排量n液壓馬達的容積效率。（六）、液壓閥根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過該閥的最大流量來選擇標(biāo)準(zhǔn)閥類或設(shè)計專用閥。選擇安全溢流閥時，要按液壓泵的最大流量；節(jié)流閥和調(diào)速閥要考慮最小穩(wěn)定流量；其他閥類按照接入回路的最大流量選取。所選液壓閥允許通過的最大流量不應(yīng)超過公稱流量的120140% ，若超過太大，則能量損失大，引起發(fā)熱、振動和噪音，使閥的性能變壞；太小，則系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大， 很不經(jīng)濟。（七）、油管首先根據(jù)流經(jīng)管道的最大流量和管內(nèi)允許的流速確定管道的內(nèi)徑，然后再根據(jù)管道內(nèi)油液的最大工作壓力及管道材料的強度來確定

10、其壁厚。（軟管只需確定內(nèi)徑和耐壓值，不需要選擇外徑，內(nèi)徑與流量相關(guān)，壁厚與壓力和內(nèi)徑相關(guān)）管道內(nèi)徑d按下式計算d 2,q/（ v） （m）式中 d管道內(nèi)徑（m）；q流經(jīng)管道的流量 （m 3/s）；v管道內(nèi)允許的流速 （m/s），見下表。油液流經(jīng)的管道允許流速 v/m s-1液壓泵吸油管0.51.5，般取1以下液壓系統(tǒng)壓油管36,壓力高，管道短或黏度小取大值液壓系統(tǒng)回油管1.52.5計算出來的內(nèi)徑值應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)系列作圓整。油管壁厚8(m)按下式計算A pd/和(m)式中 p管道內(nèi)油液的最高工作壓力 (MPa);d管道內(nèi)徑(m);c管道材料的許用應(yīng)力N/m 2，對于鋼管o= e/n , cb為管道材料

11、的抗拉強度(N/m 2), n為安全系數(shù)，取值見下表。系統(tǒng)工作壓力/MPa<7717.5>17.5安全系數(shù)n864(八) 、油箱容量的計算油箱容量是指油面高度為油箱高度80%時油箱所貯油液的容積。一般油箱有次容積約為液壓泵每分鐘流量的23倍。挖掘機所用油箱一般都較小，以便減小整機的重量的尺寸。其有效容積僅為液壓泵每分鐘流量的12倍。六、液壓系統(tǒng)的驗算(一) 、液壓系統(tǒng)壓力損失的驗算液壓系統(tǒng)油路中的壓力損失P包括：油液通過管道時的沿程損失4、局部損失P '和流經(jīng)閥類等元件時的局部損失Pv,即PPTP'TPV2PTlv2 /2dg2P'Tv2 /2g式中I 直管

12、長度（m）;d管道內(nèi)徑（m）;v 液流平均速度 （m2/s）;Y液壓油的重度 （N/m 3）;Z X局部阻力和沿程阻力系數(shù)，可從有關(guān)手冊查出。APvn 和流經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)閥類等液壓元件時的壓力損失APT值與其額定流量 Qvn額定壓力損失實際通過的流量 Qv有關(guān)，其近似關(guān)系式為2PTPvn （ Qv / Qvn ）Qvn 和 APvn 的值可以從產(chǎn)品目錄或樣本上查到。在計算整個液壓系統(tǒng)的總壓力損失時，通常將回油路上的壓力損失折算到進油路上去， 這樣做便于確定系統(tǒng)的供油壓力。這時系統(tǒng)的總壓力損失P 為PPIP2A2/ A1式中P1、P2 分別為進油路上和回油路上的總壓力損失；Al、A2 分別為液壓缸無桿腔和有桿腔的有效工作面積。在液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)中，不同的動作階段的壓力損失是不同的，