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3.4计算与选择液压元件 1.液压泵
液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为2.84MP,如取进油路上的压力损失为0.8MPa,压力继电器调整压力高出系统最大工作压力之值为0.5MPa，则小流量泵的最大工作压力应为
Pp1=(2.84+0.8+0.5)×2MPa=8.28MPa
大流量泵是在快速运动时才向液压缸输油的，由工况图可知，快退时液压缸中的工作压力比快进时大，如取进油路上的压力损失为0.5MPa,则大流量泵的最高工作压力为
Pp2=(1.5+0.5)×2MPa=4MPa
由工况图可知，两个液压泵应向液压缸提供的最大流量为13.36×2L/min，若回路中的泄漏按液压缸输入流量的10%估计，则两个泵的总流量应为
qp?1.1?26.72L/min?29.392L/min。
由于溢流阀的最小稳定溢流量为3L/min,而工进时输入液压缸的流量为0.4~1.5L/min,由小流量泵单独供油，所以小液压泵的流量规格最少为3.4L/min。 根据以上压力和流量的数值查阅产品样本，最后确定选取PV2R1-6与PV2R1-23型叶片泵，其小泵和大泵的排量分别为4mL/r和23.4mL/r，又液压泵的容积效率没有给出，所以当泵的转速为1450r/min时，液压泵的实际输出流量为
qp?（23.4*1400/1000）L/min?32.76L/min
由于液压缸在快退时输入功率最大，这是液压泵工作压力为9.1MPa,流量为33.934L/min,取泵的总效率为0.75，则液压泵驱动电动机所需的功率为
P??pp?QP?P?2.0?32.76?1.46KW
60?0.75根据此数值按JB/T10391-2002,，查阅JB/T 9616-1999选取Y90L-4型电动机，其额定功率Pn?1.5KW，额定转速nn?1400r/min。
2.阀类元件及辅助元件的选择
根据阀类及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量，可以选出这些液压元件的型号及规格见表3—3
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表3—3元件的型号及规格 额定压力 额定压降 序估计流量 额定流量 元件名称 MPa MPa 号 L/MIN L/MIN 1 2 3 4 5 过滤器 叶片泵 叶片泵 溢流阀 调速阀 调速阀 二位五通阀 单向阀 行程开关 电液比例压力阀 减压阀 三位四通阀 液控单向阀 单向顺序阀 压力继电器 38.76 32.76 6 3.4 0.4~1.5 0~26.42 26.42 16.38 —— 5 3 1.39 1.39 <6 —— 63 32.76 6 63 0.07~50 0.07~50 —— 63 —— —— —— 25 11.57 —— —— —— —— —— 16 16 16 —— 0.5-16 —— —— 31.5 16 16 —— 10 <0.2 —— —— —— —— —— —— <0.2 —— —— —— <0.5 —— —— —— 型号、符号 XU-63*80J PV2R1-23 PV2R1-6 YF3-E10B AXQF-Ea10B AXQF-Ea10B SVK2120 5快 6 7 8 11 12 13 14 15 16 AF3-Ea10B LX19-121 EDG-01-C JF-L10 34EF3Y-H10BT YAF3-Ea10B AXF3-10B HED1KA/10
3.油管的选择
各元件间连接管道的规格按元件接口处尺寸决定，液压缸进、出油管则按输入、输出的最大流量计算。由于液压泵的具体选定之后液压缸在各阶段的进、出流量已与原定数值不同；又对液压缸工作时，每一个泵均供两条支路，所以每条支路所需流量为总流量的一半，重新计算如表3—4所示
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表3—4液压缸的进、出流量和运动速度 流量、速度 输入流量/(L/min) 排出流量/(L/min) 运动速度/(m/min) q1?(A1qp)/(A1?A2)快进 工进 快退 ?(50.24?32.76)【/2?(50.24?19.09)】?26.42q1?qp/2?16.38 q2?(A2q1)/A1?(19.09?32.76)（/2?50.24）?6.23q1?(0.4～1.5)?A2/A1?(0.4～1.5)?19.09/50.24?0.15～0.57 q1?qp/(A1?A2) ?(32.76?10)【/(50.24?19.09)?2】?5.25 由表中的数据可知所选液压泵的型号、规格适合。
由表3—4可知，该系统中最大压力小于3MPa，油管中的流速取3m/s。所以按公
d?2式
q?v可计算得液压缸无杆腔和有杆腔相连的油管内径分别为：
d1?2?q/(??)?2?(52.84?106)/(??3?103?60）?19.33
d2?2?q/(??)?2?(32.76?106)/(??3?103?60）?15.22
查表JB827—66（5—2），同时考虑制作方便，选18?2（外径18mm,壁厚2mm）的10号冷拔无缝钢管（YB23_70）
4.确定油箱容积：
油箱容积按《液压传动》式（7-8）估算，?与压力有关的经验数据，低压2～4，中压5～7，高压10～12.当取?为7时，求得其容积
qv q2?(A1q1)/A2 ?(50.24?32.76)（/19.09?2）?43.11 q2?q1/A2 ?(10?32.76)（/19.09?20）?8.58 V??qp?7?32.76?229.32L
按JB/T7938-1999规定，取标准值V=250L。
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3.5液压系统性能验算
已知该液压系统的进、回油管的内径均为18mm，运动粘度为υ= 150cst = 1.5cm2/s
油的密度 ρ= 920kg/m3 油的密度 ρ= 920kg/m3 1压力损失的验算
1.1 工作进给时进油路压力损失
运动部件工作进给时的速度为0.1m/min，进给时的最大流量为0.502L/min，则液压油在管内流速v1为：
v1=Q/(πd2/4)=4×0.502×1000/(3.14×1.52) =2.84(cm/s)
管道流动雷诺数Re1为
Re1 = v1d/υ=2.84×1.8/1.8 =2.84< 2300
可见油液在管道中流态为层流，其沿程阻力系数λ1=75，Re1=2.84 进油管道的沿程压力损失Δp1-1为
Δp1-1=λ(l/d）/(ρv2/2)
=75×(1/1.5)/(0.015×920×0.02842/2) =0.09MPa
忽略油液通过管接头、油路板等处的局部压力损失，则进油路的总压力损失
Δp1=0.09(MPa)
1.2 工作进给时回油路的压力损失
由于选用单活塞杆液压缸，且液压缸有杆腔的工作面积是无杆腔的工作面积的二分之一，则回油管道的流量为进油管道的二分之一，则
v2 = v1/2 = 2.84/2 = 1.42(cm/s)
Re2 = v2d/υ= 1.42×1.5/1.5 = 1.42< 2300 λ2 = 75/Re2 = 75/1.42= 52.82 回油管道的沿程压力损失Δp2-1为
Δp2-1=λ2(l/d) /( ρv2/2)
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=52.82(1/1.5)/(0.015×920×0.01422/2) =0.253Mpa
查产品样本知换向阀DF—E10B的压力损失为Δp2-2=0.025MPa，回油路总压力损失Δp2为
Δp2=Δp2-1+Δp2-2
=0.253+0.025 = 0.278MPa)
1.3 变量泵出口处的压力Pp
Pp = (F/ηcm+A2Δp2)/A1+Δp1
=(13333.24+19.09×0.278)/50.24+0.09 =2.65(MPa)
1.4 系统压力损失验算
工作循环中进、回油管中通过的最大流量q=29.392 L/min，由此计算雷诺数得
Re= vd/υ=4q/πdυ=4 ×29.592× 10-3/60 ×π×15×10-3×1.5×10-4=279.23<2300
由此可推出各工况下的进、出回油中的液流均为层流，管中流速为
V=q/(πd2/4)= 4 ×30 × 10-3/60 ×π×(15×10-3 )2 =2.79m/s 因此沿程压力损失为
△pf=75/ Rel/dρρv2/2 =75/279.23×2/15×10-3×920×2.79^2/2=0.13×106 Mpa
2 系统温升的验算
在整个工作循环中，工进阶段所占的时间最长，为了简化计算，主要考虑工进时的发热量。一般情况下，工进速度大时发热量较大，计算如下：
v=0.1m/min：
流量Q=v(πd2/4)= π×0.12×0.1/4=0.785(L/min) 此时泵的效率为0.1，泵的出口压力为3.64Mpa 则有：
P(输入) =3.64×0.785/(60×0.1) =0.476(kW)
P(输出)= Fv = 13333.24×10/60×102×103 = 0.022(kW) 此时的压力损失为：
ΔP = P(输入) - P(输出) = 0.476Kw-0.022KW=0.454KW
假定系统的散热状况一般，取K=10×10-3 =kW/(cm2℃)，油箱的散热面积A为1.92cm2，则系统的温升为：
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卧式双面铣削组合机床的液压系统设计
