简易石材磨光机系统设计

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=24.5KN

4.2油缸的工作压力、工作面积

确定了油缸的总负载P以后，便获得了确定其参数的主要依据。4.2.1确定油缸的工作压力

假使油缸有待于选择或设计，一般要先选定油缸的工作压力，然后再计算出其它的参数。

在确定油缸工作压力时需律意凡个必要的原则;

(1)液压系统依照工作压力的高低分成几个不同的等级如下：

低压系统0－2.5兆帕;中压系2.5－8兆帕；中高压系统8－16兆帕；高压系统16－32兆帕；超高压系统32兆帕以上。

根据国家标准，在每个压力等级里又分成更多的标准压力系列：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，在确定工作压力时，必需符合国家标准，不得随意选定非标准压力值。(2)工作压力的高低对液压系统的影响。前已介绍，液压系统的功率与工作压力和流量之间的关系为N=pQ。寻常液压系统的功率总是在一定的范围内变化或保持定值。

显然，工作压力p与流量Q是成简单的反比关系的。

由这一关系可以看出，选用较高的压力讨，所需的流量较小，因而液压系统中的各种液压件的体积小、重量轻、紧凑;若采用较低的压力，则流量变大，索统体积大、不紧凑。这是问题的一个方面。

从另一个角度来看，高压系统也有一些向题，例如元件制造精度要求高、材料质量也要好，密封装置结构繁杂，因而造价高，费用大;而低压系统则相反。

终究选择多高压力为好，要综合考虑各方面的因素，注意把必要性和可能性相结合，能一味追求过高的压力。在实际设计中，根据负载的大小推荐一些参考值。但不是绝对的，寻常还要根据系统的使用场合和特别条件作出决定于例如行走式或飞行器等机械，以紧凑和轻量为主要追求目标，必需用高庄，还有一些大贪载或大功率的机械，如液压

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机，也常用高压。总之，在条件允许的前提下，尽量选用高一点的工作压力为好。

(3)油缸的工作压力还不是系统的工作压力，系统的压力一般是指泵的出口压力，系统的最高可能达到的压力。从泵出口到油缸的入口之间，寻常还有大量元件以及连接纳路存在，油液流经这些元件和管路时，不可避免的要产生压力损失，最终油缸（或油马达)入口的压力低于泵的出口压力。

设计液压系统时，为了使系统压力一泵出口压力能够符合标准压力索列值，因而选定

油缸工作压力进行参数计算时，不能直接取某一个标准庄力系列值，而应比该值低一些，所差的压力值就是油泵到油缸之间的阻力损失引起的压力降。

本系统中油缸工作压力为1MPa4.2.2确定油缸工作面积和尺寸

选定了油缸的工作压力，又确定了油缸的总推力以后便可按下式计算出油缸工作面积。

油缸工作面积

A=

油缸的内径

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

d=0.5D取d=100mm

根据算得的油缸面积A便可选择或设计油缸。4.2.3油泵的工作压力

确定了油缸的工作压力p以后，再计入系统的滚动阻力损失，便可最终得到油泵的工作压力，即

PB=p+??p

=1+1=2MPa

式中Pa—油泵或系统的工作压力，帕;

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p—油缸工作压力，帕;

Σ△p—系统的滚动阻力损失，包括从油泵到袖缸之间的管路沿程阻力损失

和各种液压件的局部阻力损失，帕。

取Σ△p=1MP。

4.3流量的计算

流量的计算包括油缸的需油量和油泵的供油量。在理想状况下，这两者应当是一样的，但由于系统中不可避免的泄漏损失，因而油泵必需供应更多的流量才能满足油缸的实际需要。4.3.1油缸的需油量

Q快退=

?22?dV1=?(100?10?3）?0.04?60=18.4L

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

V—活塞运动速度，m；

s4.3.2油泵的供油量

系统中装有蓄能器，油泵的供油量应按系统在一个工作周期中的平均流量来选取

QB=KQ快退=1.2?18.4=22Lmin

式中K—泄漏系数，一般取K=1.1—1.3;本例中取K=1.2。根据计算确定的PB和QB便可以选择所需的油泵了。

4.4油泵功率计算

油泵的输人功率可按下式计算:

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

1000?10002?0.8?60在计算泵的功率时应当注意下面几个问题的正确处理:

(1)变量泵的输人功率应按最大流量和最大压力来计算功率和选配电动机。显然，当变量泵处于小流量下工作时，其电动机的功率将不满载，其功率因数将受到影响，效率将降低。由此可见，用变量泵进行容积调速的液压系统，也并不是没有能量损失的。只有当泵和原动机都在额定工况下运行，才能获得良好的匹配，;得到整个系统的高效率。

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(2)当所选用的原动机转速变化时，所驱动的油泵流量将成正比地变化，泵的效率也会受到影响，因而泵的输人功率将相应地变化，应重新计算，否则会引起过载损坏。

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5液压系统的验算

5.1系统的发热验算

首先要计算出系统总发热量H值，它是由以下三部分发热量组成的有关内容和公式组成的。

(1)由油泵能量损失所产生的热量H1

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

h式中?—油泵总效率

N—油泵输入功率，千瓦(2)油液流经阀孔时的发热量H2

H2=3.6P0q=3.6?106?1?式中P0—溢流阀的调定压力，帕

q—通过溢流阀的流量，m218.4=1104KJ

h1000?60s

(3)管路及其它损失引起的发热量H3

这项发热量更难确凿计算，而且其数值也不太大，故常予忽略，或近似地取为总发热量的3%—5%。

综合上述各项发热量，可得总发热量

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

H=1821KJ

h算出总发热H以后，可以按公式直接算出温升和所需油箱容量。

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

22油箱的有效容积V可用下式近似计算：

V=1.17?10-4

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

(18213)60?40

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=101.6L

5.2系统的效率

我们这里来粗略地估算一下系统的效率，即

??PGv20000?0.04==0.87

1000NB1000?0.92从上述计算中可以看出，本液压系统的效率为87%，能量损失不算太大。

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6液压元件的选择

6.1单向阀的选择

普通单向阀中，通油方向的阻力应尽可能小，弹簧仅用于使阀芯在阀座上就位刚度较小，故开启压力一般很小（0.04―0.1MPa）。若将单向阀作背压阀使用，则应采用刚度较大的弹簧，使阀的开启压力达到0.2―0.6MPa。

单向阀可装在泵的出口处，防止系统中的液压冲击影响泵的工作。同理，单向阀可以用来隔离油路，防止油路间的相互干扰。

单向阀的主要性能包括：正向最小开启压力、正向滚动时的压力损失以及反向泄漏量。这些参量都和阀的结构和制造质量有关。

本例中单向阀的型号为AF3-EA6B。；

6.2换向阀的选择

换向阀利用阀芯相对于阀体的相对运动，使油路接通、关断，或变换油流的方向，从而使液压执行元件气动、中止或变换运动方向。

液压系统对换向阀的主要要求是；（1）油液流经阀时的压力损失小；（2）互不相通的油口间的泄漏量要小；（3）换向要平稳、迅速且可靠。

换向阀的种类好多，按阀芯相对于阀体的运动方式分有滑阀于转阀之分；按操纵控制阀芯运动的方式分有手动、机动、电磁动、液动和电液动等多种；按阀芯工作时在阀体中所处的位置分有二位、三位和四位等；按换向阀所控制的通路数分有二通、三通、四通和五通等。换向阀一般由专业厂生产，并已系列化。实际生产中，滑阀式换向阀应用广泛。

本例中换向阀的型号为4WE6C20/OAG24。

6.3溢流阀的选择

对溢流阀的主要要求是：调压范围大，调压偏差小，要离振摆小，动作灵敏，过流能力大，噪声小。

在液压系统中，溢流阀的主要用途有：（1）作溢流阀，使系统压力恒定；

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（2）作安全法，对系统起过载保护作用；

（3）作背压阀，接在系统回油路上，造成一定的回油阻力，以改善执行元件的运

动平稳性。实现远程调压或使系统卸荷。本例中溢流阀的型号为DT-02-B-22。

6.5蓄能器的选择

蓄能器主要用于储存油液的压力能，在液压系统中常用于以下目的。1．作辅助动力源

总的工作时间较短的间歇工作系统或在一个工作循环内速度区别很大的系统，可采用一个蓄能器与一个较小流量（整个工作循环的平均流量）的泵。在较大流量时，由蓄能器与泵同时供油；所需流量较小时，泵将多余的油液向蓄能器充油。这样，可节省能源，降低温升。2.保压和补充泄露

当液压系统处于保压状态时，可利用蓄能器储存的压力油液供给系统，使系统压力保持在一定的范围内。另外，蓄能器可作应急能源。使系统在一定时间内维持系统压力，避免停电或系统发生故障时油源突然中断所造成的几件损坏。3.缓和冲击、吸收压力脉动

蓄能器能缓和由于液压泵的突然启动和中止、液压阀的突然关闭或换向、液压缸的突然运动和中止以及外载荷的突变等状况时产生的液压冲击，也能吸收液压泵出口处的流量和压力脉动，大大减小其幅值。

使用和安装

蓄能器在液压回路中的安放位置随其功用而不同。使用蓄能器须注意如下几点。（1）充气式蓄能器中应使用惰性气体（一般为氮气），允许工作压力视蓄能器结构形

式而定。例如，皮囊式蓄能器的工作压力为3.5―32MPa。

（2）不同的蓄能器各有其适用的工作范围。例如，皮囊式蓄能器的皮囊强度不高，不

能承受很大的压力波动，且只能在-20℃―+70℃的温度范围内工作。（3）气囊式蓄能器应垂直安装，油口向下。

（4）用作降低噪声、吸收脉动和液压冲击的蓄能器应尽可能靠近振动源。

（5）蓄能器和泵之间应暗转单向阀，以免泵中止工作时，蓄能器储存的压力油倒流。（6）必需将蓄能器稳固地固定在托架或基础上。

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（7）蓄能器必需安装与便于检查。维修的位置，并远离热源。

本例中蓄能器的型号为NXQ1-6.3F。

6.6滤油器的选择

滤油器按其过滤精度的不同，有粗滤油器、普通滤油器、缜密滤油器和特精滤油器四种，它们分别能滤去大于100?m、10―100?m、5―10?m、1―5?m大小的杂质。在选用滤油器时，应注意以下几点：（1）过滤精度应满足预定要求；

（2）能自爱较长时间内保持足够的通流能力；（3）滤芯具有足够的强度，不因液压的作用而损坏；（4）滤芯抗腐蚀性能好，能在规定的温度下持戒地工作；（5）滤芯清洗或更换简便。

实际中，滤油器应根据液压系统的技术要求，按过滤精度、通流能力、工作压力、油液粘度、工作温度等条件来选定其型号。

本例中滤油器的型号为Xu-80?200。

6.7单向节流阀的选择

液压系统对流量控制阀的要求

（1）教法的流量调理范围，且流量调理要均匀。

（2）当阀前、后压力差发生变化时，通过阀的流量变化要小，以保证负载运动的

稳定。

（3）油温变化对通过发的流量影响要小。（4）液流通过全开阀时的压力损失要小。（5）当阀口关闭时，阀的泄漏量要小。

（6）调理应当便捷、确凿。流截面相对于阀芯位移的变化率较小，则调理的确切

性较高。

本例中单向节流阀的型号为ALF-E6B。

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7液压油的选择

常用的液压油包括普通液压油、专业液压油及抗燃液压油等。

普通液压油有：机械油、汽轮机有、变压器油、汽缸油及柴油机油。普通机械油中没有或很少参与专门的添加剂，粘温特性和化学稳定性较差，但经济性好，所以在要求不高的液压系统中得到广泛应用。

专用液压油有：缜密机床液压油、液压导轨油、低凝液压油和航空液压有。为了满足不同的使用要求，在专用液压油中参与了用来改善性能的添加剂，粘温特性和化学稳定性得到了一定的提高。这类液压油的应用比较典型。