簡(jiǎn)易石材磨光機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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=24.5KN

4.2油缸的工作壓力、工作面積

確定了油缸的總負(fù)載P以后，便獲得了確定其參數(shù)的主要依據(jù)。4.2.1確定油缸的工作壓力

假使油缸有待于選擇或設(shè)計(jì)，一般要先選定油缸的工作壓力，然后再計(jì)算出其它的參數(shù)。

在確定油缸工作壓力時(shí)需律意凡個(gè)必要的原則;

(1)液壓系統(tǒng)依照工作壓力的高低分成幾個(gè)不同的等級(jí)如下：

低壓系統(tǒng)0－2.5兆帕;中壓系2.5－8兆帕；中高壓系統(tǒng)8－16兆帕；高壓系統(tǒng)16－32兆帕；超高壓系統(tǒng)32兆帕以上。

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在每個(gè)壓力等級(jí)里又分成更多的標(biāo)準(zhǔn)壓力系列：0.25、0.4、0.6、1、1.6、2.5、4、6.3、8、10、12.5、16、20、25、32、40、50、63、80、100、125、160、200兆帕等。

因此，在確定工作壓力時(shí)，必需符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，不得隨意選定非標(biāo)準(zhǔn)壓力值。(2)工作壓力的高低對(duì)液壓系統(tǒng)的影響。前已介紹，液壓系統(tǒng)的功率與工作壓力和流量之間的關(guān)系為N=pQ。尋常液壓系統(tǒng)的功率總是在一定的范圍內(nèi)變化或保持定值。

顯然，工作壓力p與流量Q是成簡(jiǎn)單的反比關(guān)系的。

由這一關(guān)系可以看出，選用較高的壓力討，所需的流量較小，因而液壓系統(tǒng)中的各種液壓件的體積小、重量輕、緊湊;若采用較低的壓力，則流量變大，索統(tǒng)體積大、不緊湊。這是問(wèn)題的一個(gè)方面。

從另一個(gè)角度來(lái)看，高壓系統(tǒng)也有一些向題，例如元件制造精度要求高、材料質(zhì)量也要好，密封裝置結(jié)構(gòu)繁雜，因而造價(jià)高，費(fèi)用大;而低壓系統(tǒng)則相反。

終究選擇多高壓力為好，要綜合考慮各方面的因素，注意把必要性和可能性相結(jié)合，能一味追求過(guò)高的壓力。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，根據(jù)負(fù)載的大小推薦一些參考值。但不是絕對(duì)的，尋常還要根據(jù)系統(tǒng)的使用場(chǎng)合和特別條件作出決定于例如行走式或飛行器等機(jī)械，以緊湊和輕量為主要追求目標(biāo)，必需用高莊，還有一些大貪載或大功率的機(jī)械，如液壓

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機(jī)，也常用高壓?？傊跅l件允許的前提下，盡量選用高一點(diǎn)的工作壓力為好。

(3)油缸的工作壓力還不是系統(tǒng)的工作壓力，系統(tǒng)的壓力一般是指泵的出口壓力，系統(tǒng)的最高可能達(dá)到的壓力。從泵出口到油缸的入口之間，尋常還有大量元件以及連接納路存在，油液流經(jīng)這些元件和管路時(shí)，不可避免的要產(chǎn)生壓力損失，最終油缸（或油馬達(dá))入口的壓力低于泵的出口壓力。

設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，為了使系統(tǒng)壓力一泵出口壓力能夠符合標(biāo)準(zhǔn)壓力索列值，因而選定

油缸工作壓力進(jìn)行參數(shù)計(jì)算時(shí)，不能直接取某一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)莊力系列值，而應(yīng)比該值低一些，所差的壓力值就是油泵到油缸之間的阻力損失引起的壓力降。

本系統(tǒng)中油缸工作壓力為1MPa4.2.2確定油缸工作面積和尺寸

選定了油缸的工作壓力，又確定了油缸的總推力以后便可按下式計(jì)算出油缸工作面積。

油缸工作面積

A=

油缸的內(nèi)徑

?（D2-d2）=17584mm2=176cm244?24.5?1034PD===0.167m=167mm6?p??1?10圓整得D=180mm

d=0.5D取d=100mm

根據(jù)算得的油缸面積A便可選擇或設(shè)計(jì)油缸。4.2.3油泵的工作壓力

確定了油缸的工作壓力p以后，再計(jì)入系統(tǒng)的滾動(dòng)阻力損失，便可最終得到油泵的工作壓力，即

PB=p+??p

=1+1=2MPa

式中Pa—油泵或系統(tǒng)的工作壓力，帕;

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p—油缸工作壓力，帕;

Σ△p—系統(tǒng)的滾動(dòng)阻力損失，包括從油泵到袖缸之間的管路沿程阻力損失

和各種液壓件的局部阻力損失，帕。

取Σ△p=1MP。

4.3流量的計(jì)算

流量的計(jì)算包括油缸的需油量和油泵的供油量。在理想狀況下，這兩者應(yīng)當(dāng)是一樣的，但由于系統(tǒng)中不可避免的泄漏損失，因而油泵必需供應(yīng)更多的流量才能滿足油缸的實(shí)際需要。4.3.1油缸的需油量

Q快退=

?22?dV1=?(100?10?3）?0.04?60=18.4L

min44??Q慢進(jìn)=d2V2=?(100?10?3）?0.01?60=4.6Lmin244式中

V—活塞運(yùn)動(dòng)速度，m；

s4.3.2油泵的供油量

系統(tǒng)中裝有蓄能器，油泵的供油量應(yīng)按系統(tǒng)在一個(gè)工作周期中的平均流量來(lái)選取

QB=KQ快退=1.2?18.4=22Lmin

式中K—泄漏系數(shù)，一般取K=1.1—1.3;本例中取K=1.2。根據(jù)計(jì)算確定的PB和QB便可以選擇所需的油泵了。

4.4油泵功率計(jì)算

油泵的輸人功率可按下式計(jì)算:

PBQB24.5?2?106NB===0.92Kw

1000?10002?0.8?60在計(jì)算泵的功率時(shí)應(yīng)當(dāng)注意下面幾個(gè)問(wèn)題的正確處理:

(1)變量泵的輸人功率應(yīng)按最大流量和最大壓力來(lái)計(jì)算功率和選配電動(dòng)機(jī)。顯然，當(dāng)變量泵處于小流量下工作時(shí)，其電動(dòng)機(jī)的功率將不滿載，其功率因數(shù)將受到影響，效率將降低。由此可見(jiàn)，用變量泵進(jìn)行容積調(diào)速的液壓系統(tǒng)，也并不是沒(méi)有能量損失的。只有當(dāng)泵和原動(dòng)機(jī)都在額定工況下運(yùn)行，才能獲得良好的匹配，;得到整個(gè)系統(tǒng)的高效率。

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(2)當(dāng)所選用的原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，所驅(qū)動(dòng)的油泵流量將成正比地變化，泵的效率也會(huì)受到影響，因而泵的輸人功率將相應(yīng)地變化，應(yīng)重新計(jì)算，否則會(huì)引起過(guò)載損壞。

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5液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算

5.1系統(tǒng)的發(fā)熱驗(yàn)算

首先要計(jì)算出系統(tǒng)總發(fā)熱量H值，它是由以下三部分發(fā)熱量組成的有關(guān)內(nèi)容和公式組成的。

(1)由油泵能量損失所產(chǎn)生的熱量H1

H1=3600（1-?）N=3600（1-0.8）?0.92=662.4KJ

h式中?—油泵總效率

N—油泵輸入功率，千瓦(2)油液流經(jīng)閥孔時(shí)的發(fā)熱量H2

H2=3.6P0q=3.6?106?1?式中P0—溢流閥的調(diào)定壓力，帕

q—通過(guò)溢流閥的流量，m218.4=1104KJ

h1000?60s

(3)管路及其它損失引起的發(fā)熱量H3

這項(xiàng)發(fā)熱量更難確鑿計(jì)算，而且其數(shù)值也不太大，故常予忽略，或近似地取為總發(fā)熱量的3%—5%。

綜合上述各項(xiàng)發(fā)熱量，可得總發(fā)熱量

H=H1+H2+0.03HH=662.4+1104+0.03H

H=1821KJ

h算出總發(fā)熱H以后，可以按公式直接算出溫升和所需油箱容量。

'(?1??2)?(?1'??2)(60?50)?(30?34)平均溫度差??m===23℃

22油箱的有效容積V可用下式近似計(jì)算：

V=1.17?10-4

(H)3m3?1??2=1.17?10-4

(18213)60?40

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=101.6L

5.2系統(tǒng)的效率

我們這里來(lái)粗略地估算一下系統(tǒng)的效率，即

??PGv20000?0.04==0.87

1000NB1000?0.92從上述計(jì)算中可以看出，本液壓系統(tǒng)的效率為87%，能量損失不算太大。

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6液壓元件的選擇

6.1單向閥的選擇

普通單向閥中，通油方向的阻力應(yīng)盡可能小，彈簧僅用于使閥芯在閥座上就位剛度較小，故開啟壓力一般很?。?.04―0.1MPa）。若將單向閥作背壓閥使用，則應(yīng)采用剛度較大的彈簧，使閥的開啟壓力達(dá)到0.2―0.6MPa。

單向閥可裝在泵的出口處，防止系統(tǒng)中的液壓沖擊影響泵的工作。同理，單向閥可以用來(lái)隔離油路，防止油路間的相互干擾。

單向閥的主要性能包括：正向最小開啟壓力、正向滾動(dòng)時(shí)的壓力損失以及反向泄漏量。這些參量都和閥的結(jié)構(gòu)和制造質(zhì)量有關(guān)。

本例中單向閥的型號(hào)為AF3-EA6B。；

6.2換向閥的選擇

換向閥利用閥芯相對(duì)于閥體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使油路接通、關(guān)斷，或變換油流的方向，從而使液壓執(zhí)行元件氣動(dòng)、中止或變換運(yùn)動(dòng)方向。

液壓系統(tǒng)對(duì)換向閥的主要要求是；（1）油液流經(jīng)閥時(shí)的壓力損失?。唬?）互不相通的油口間的泄漏量要?。唬?）換向要平穩(wěn)、迅速且可靠。

換向閥的種類好多，按閥芯相對(duì)于閥體的運(yùn)動(dòng)方式分有滑閥于轉(zhuǎn)閥之分；按操縱控制閥芯運(yùn)動(dòng)的方式分有手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電磁動(dòng)、液動(dòng)和電液動(dòng)等多種；按閥芯工作時(shí)在閥體中所處的位置分有二位、三位和四位等；按換向閥所控制的通路數(shù)分有二通、三通、四通和五通等。換向閥一般由專業(yè)廠生產(chǎn)，并已系列化。實(shí)際生產(chǎn)中，滑閥式換向閥應(yīng)用廣泛。

本例中換向閥的型號(hào)為4WE6C20/OAG24。

6.3溢流閥的選擇

對(duì)溢流閥的主要要求是：調(diào)壓范圍大，調(diào)壓偏差小，要離振擺小，動(dòng)作靈敏，過(guò)流能力大，噪聲小。

在液壓系統(tǒng)中，溢流閥的主要用途有：（1）作溢流閥，使系統(tǒng)壓力恒定；

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（2）作安全法，對(duì)系統(tǒng)起過(guò)載保護(hù)作用；

（3）作背壓閥，接在系統(tǒng)回油路上，造成一定的回油阻力，以改善執(zhí)行元件的運(yùn)

動(dòng)平穩(wěn)性。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)壓或使系統(tǒng)卸荷。本例中溢流閥的型號(hào)為DT-02-B-22。

6.5蓄能器的選擇

蓄能器主要用于儲(chǔ)存油液的壓力能，在液壓系統(tǒng)中常用于以下目的。1．作輔助動(dòng)力源

總的工作時(shí)間較短的間歇工作系統(tǒng)或在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)速度區(qū)別很大的系統(tǒng)，可采用一個(gè)蓄能器與一個(gè)較小流量（整個(gè)工作循環(huán)的平均流量）的泵。在較大流量時(shí)，由蓄能器與泵同時(shí)供油；所需流量較小時(shí)，泵將多余的油液向蓄能器充油。這樣，可節(jié)省能源，降低溫升。2.保壓和補(bǔ)充泄露

當(dāng)液壓系統(tǒng)處于保壓狀態(tài)時(shí)，可利用蓄能器儲(chǔ)存的壓力油液供給系統(tǒng)，使系統(tǒng)壓力保持在一定的范圍內(nèi)。另外，蓄能器可作應(yīng)急能源。使系統(tǒng)在一定時(shí)間內(nèi)維持系統(tǒng)壓力，避免停電或系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)油源突然中斷所造成的幾件損壞。3.緩和沖擊、吸收壓力脈動(dòng)

蓄能器能緩和由于液壓泵的突然啟動(dòng)和中止、液壓閥的突然關(guān)閉或換向、液壓缸的突然運(yùn)動(dòng)和中止以及外載荷的突變等狀況時(shí)產(chǎn)生的液壓沖擊，也能吸收液壓泵出口處的流量和壓力脈動(dòng)，大大減小其幅值。

使用和安裝

蓄能器在液壓回路中的安放位置隨其功用而不同。使用蓄能器須注意如下幾點(diǎn)。（1）充氣式蓄能器中應(yīng)使用惰性氣體（一般為氮?dú)猓?，允許工作壓力視蓄能器結(jié)構(gòu)形

式而定。例如，皮囊式蓄能器的工作壓力為3.5―32MPa。

（2）不同的蓄能器各有其適用的工作范圍。例如，皮囊式蓄能器的皮囊強(qiáng)度不高，不

能承受很大的壓力波動(dòng)，且只能在-20℃―+70℃的溫度范圍內(nèi)工作。（3）氣囊式蓄能器應(yīng)垂直安裝，油口向下。

（4）用作降低噪聲、吸收脈動(dòng)和液壓沖擊的蓄能器應(yīng)盡可能靠近振動(dòng)源。

（5）蓄能器和泵之間應(yīng)暗轉(zhuǎn)單向閥，以免泵中止工作時(shí)，蓄能器儲(chǔ)存的壓力油倒流。（6）必需將蓄能器穩(wěn)固地固定在托架或基礎(chǔ)上。

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（7）蓄能器必需安裝與便于檢查。維修的位置，并遠(yuǎn)離熱源。

本例中蓄能器的型號(hào)為NXQ1-6.3F。

6.6濾油器的選擇

濾油器按其過(guò)濾精度的不同，有粗濾油器、普通濾油器、縝密濾油器和特精濾油器四種，它們分別能濾去大于100?m、10―100?m、5―10?m、1―5?m大小的雜質(zhì)。在選用濾油器時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）過(guò)濾精度應(yīng)滿足預(yù)定要求；

（2）能自愛(ài)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持足夠的通流能力；（3）濾芯具有足夠的強(qiáng)度，不因液壓的作用而損壞；（4）濾芯抗腐蝕性能好，能在規(guī)定的溫度下持戒地工作；（5）濾芯清洗或更換簡(jiǎn)便。

實(shí)際中，濾油器應(yīng)根據(jù)液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求，按過(guò)濾精度、通流能力、工作壓力、油液粘度、工作溫度等條件來(lái)選定其型號(hào)。

本例中濾油器的型號(hào)為Xu-80?200。

6.7單向節(jié)流閥的選擇

液壓系統(tǒng)對(duì)流量控制閥的要求

（1）教法的流量調(diào)理范圍，且流量調(diào)理要均勻。

（2）當(dāng)閥前、后壓力差發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)閥的流量變化要小，以保證負(fù)載運(yùn)動(dòng)的

穩(wěn)定。

（3）油溫變化對(duì)通過(guò)發(fā)的流量影響要小。（4）液流通過(guò)全開閥時(shí)的壓力損失要小。（5）當(dāng)閥口關(guān)閉時(shí)，閥的泄漏量要小。

（6）調(diào)理應(yīng)當(dāng)便捷、確鑿。流截面相對(duì)于閥芯位移的變化率較小，則調(diào)理的確切

性較高。

本例中單向節(jié)流閥的型號(hào)為ALF-E6B。

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7液壓油的選擇

常用的液壓油包括普通液壓油、專業(yè)液壓油及抗燃液壓油等。

普通液壓油有：機(jī)械油、汽輪機(jī)有、變壓器油、汽缸油及柴油機(jī)油。普通機(jī)械油中沒(méi)有或很少參與專門的添加劑，粘溫特性和化學(xué)穩(wěn)定性較差，但經(jīng)濟(jì)性好，所以在要求不高的液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

專用液壓油有：縝密機(jī)床液壓油、液壓導(dǎo)軌油、低凝液壓油和航空液壓有。為了滿足不同的使用要求，在專用液壓油中參與了用來(lái)改善性能的添加劑，粘溫特性和化學(xué)穩(wěn)定性得到了一定的提高。這類液壓油的應(yīng)用比較典型。