图1.2 液压系统原理图
3．液压系统的计算和选择液压元件
3.1液压缸主要尺寸的确定
1)工作压力p的确定。工作压力p可根据负载大小及机器的类型来初步确定，表1.1取液压缸工作压力为3MPa。
2)计算液压缸内径D和活塞杆直径d。由负载图知最大负载F为32470N，按表1.2可取P2为0.5Mpa，η
cm为
0.95，考虑到快进、快退速度相等，取d／D为0.7。将上
D?4?32470?126mm5??23.14?30?105?0.95??1?1??0.7???30???述数据代入式可得
根据指导书表2.1，将液压缸内径圆整为标准系列直径D=125mm；活塞杆直径d，按d／D= 0.7及表2.2活塞杆直径系列取d=90mm。
按工作要求夹紧力由两个夹紧缸提供，考虑到夹紧力的稳定，夹紧缸的工作压力
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应低于进给液压缸的工作压力，现取夹紧缸的工作压力为2.5MPa， 回油背压力为零，
D?η
cm为
4?15000?89.6mm3.14?25?105?0.950.95，可得
按表2.1及表2.2液压缸和活塞杆的尺系列，取夹紧液压缸的D和d分别为125mm及90mm。
qmin0.05?103A??cm2?5cm2vmin10按最低工进速度验算液压缸的最小稳定速度，由式可得
式中qmin是由产品样本查得调速阀AQF3-E10B的最小稳定流量为0.05L／min。 本例中调速阀是安装在回油路上，故液压缸节流腔有效工作面积应选取液压缸有杆腔的实际面积，即 ??A??D2?d2????102?72?cm2?40cm2
44可见上述不等式能满足，液压缸能达到所需低速。
3)计算在各工作阶段液压缸所需的流量
2??q快进?d2v快进???9?10?2??6?38.1?10?3m3/min?38.1L/min
44q快退?q ???4Dv?2 ?D4?424?0.1?20?10?60?9.42?10?3m3/min?9.42L/min2?3?d2v快退????0.1252?0.092?6?35?10?3m3/min?35L/min??443.2确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格
q工进??D2v工进???0.1252?0.05?0.6?10?3m3/min?0.6L/min
1)泵的工作压力的确定 考虑到正常工作中进油管路有一定的压力损失，所以泵的工作压力为
pp?p1???p
pp—液压泵最大工作压力； p1—执行元件最大工作压力；
∑△p—进油管路中的压力损失，初算时简单系统可取0.2～0.5MPa，复杂系统取 0.5～1.5MPa，本例取0.5MPa。
pp?p1???p??3?0.5??3.5MPa
上述计算所得的pp是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的
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动态压力往往超过静态压力。另外考虑到一定的压力贮备量，并确保泵的寿命，因此选泵的额定压力pn应满足pn≥(1.25～1.6) pp。中低压系统取小值，高压系统取大值。在本例中pn =1.25 pp=4.4MPa。
2)泵的流量确定 液压泵的最大流量应为
qp?KL??q?min
qp—液压泵的最大流量；
(∑q)min同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值。如果这时溢流阀正进行工作，尚须加溢流阀的最小溢流量2～3L／min；
KL—系统泄漏系数，一般取KL=1.1～1.3，现取KL=1.2。
qp?KL??q?min?1.2?35L/min?42L/min
3)选择液压泵的规格 根据以上算得的pp和qp，再查阅有关手册，
3.3液压阀的选择
根据所拟定的液压系统图，按通过各元件的最大流量来选择液压元件的规格。选定的液压元件如表1.2所示。
表1.2 液压元件明细表
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 元 件 名 称 过滤器 变量叶片泵 压力表 三位四通电磁阀 二位三通电磁阀 单向行程调速阀 减压阀 压力表 单向阀 二位四通电磁阀 压力继电器 单向节流阀 通过流量/L·min-1 45.72 45.72 38.1 38.1 38.1 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 型 号 XU-B50×100 YBX-40 KF3-EA10B 34EF30-E10B 23EF3B-E10B AQF3-E10B JF3-10B KF3-EA10B AF3-EA10B 24EF3-E10B DP1-63B ALF-E10B 3.4确定管道尺寸 油管内径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定，也可按管路允许流速进行计算。本系统主油路流量为差动时流量q=76L／min，压油管的允许流速取u=4m／s，则内径d为
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d?4.6q76?4.6?20mm v4若系统主油路流量按快退时取q=35L／min，则可算得油管内径d=13mm。 综合诸因素，现取油管的内径d为16mm。吸油管同样可按上式计算(q=45.72L／min、v=1.5m／s)，现参照YBX-40变量泵吸油口连接尺寸，取吸油管内径d为35mm。 3.5液压油箱容积的确定
本例为中压液压系统，液压油箱有效容量按泵的流量的5～7倍来确定，现选用容量为160L的油箱。
4．液压系统的验算
已知该液压系统中进、回油管的内径均为16mm，各段管道的长度分别为：
AB=0.3m，AC=1.7m，AD=1.7m，DE=2m。选用L-HL32液压油，考虑到油的最低温度为15℃，查得15℃时该液压油的运动粘度ν=150cst=1.5cm2／s，油的密度ρ=920kg／m3。
4.1压力损失的验算
1)工作进给时进油路压力损失。运动部件工作进给时的最大速度为0.05m／min，进给时的最大流量为0.6L／min，则液压油在管内流速v1为
v1?q?4d24?0.6?103??298.56cm/min?5cm/s 23.14?1.6管道流动雷诺数Rel为
Re1?v1d??5?1.6?5.3 1.57575 ??14.15。
Re15.3Rel<2300，可见油液在管道内流态为层流，其沿程阻力系数?1?进油管道BC的沿程压力损失△pl-1为
?p1?1?l?v21.7?0.3?920?0.0526???14.15???0.002?10Pa ?2d221.6?10查得换向阀4WE6E50／AG24的压力损失△pl-2=0.05×106pa
忽略油液通过管接头、油路板等处的局部压力损失，则进油路总压力损失△p1为 ?p1??p1?1??p1?2?0.002?106?0.05?106?0.054?106pa
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
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面积为无杆腔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?2.5cm/s 2v2d?2.5?1.6?2.66 1.5Re2???2?7575??28.19 Re22.66回油管道的沿程压力损失△p2-1为
?p2?1l?v22920?0.02526???28.19???0.001?10pa ?2d221.6?10查产品样本知换向阀3WE6A50／AG24的压力损失△p2-2=0.025 X 106pa，换向阀4WE6E50／AG24的压力损失△p2-3=0.025×106pa，调速阀2FRM5—20／6的压力损失△p2-4= 0.5×106pa。
回油路总压力损失△p2为
?p2??p2?1??p2?2??p2?3??p2?4?(0.001?0.025?0.025?0.5)?106?0.55?106pa 3)变量泵出口处的压力pp
Fpp??cm?A2?p2A129650?50.24?10?4?0.551?10666 ??p1?0.95?0.054?10?3.1?10?4109.9?104)快进时的压力损失。快进时液压缸为差动连接，自汇流点A至液压缸进油口C之间的管路AC中，流量为液压泵出口流量的两倍即76.2L／min，AC段管路的沿程压力损失△p1-l为
v1?q4?76.2?103??632cm/s3.14?1.62?60??632?1.6?674?1.57575?1???0.111Re1674Re1??p1?1l?v21.7920?6.322???0.111???0.22?106pa?2d221.6?104v1dd2
同样可求管道AB段及AD段的沿程压力损失△pl-2和△pl-3为
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《立式组合机床的动力滑台》液压课程设计解析
