燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 第5章 液压系统的设计计算及元件选择
5.1 确定液压系统主要参数
5.1.1 设计任务
（1）设计任务：100t 平板车悬挂液压系统设计
（2）机器用途：通用型，适用于广泛应用于机场、港口、火车站、工厂和大型仓库。大大的提高了货物中转平移的效率。减少叉车和人力的消耗成本。
（3）主要技术参数： 系统最大工作压力：315bar 系统最大流量：40L/min
5.1.2 执行元件的确定
1. 确定执行机构的型式
液压执行元件的型式要根据机构输出动作、经济学分析以及整机布置的要求等确定。一般，连续回转的机构用液压马达，直线动作机构用液压缸。本设计中液压系统各机构均用柱塞液压缸。 2. 执行机构的负载及速度分析
所选缸为柱塞缸，负载的压力为
F?130?1012kN?108.3kN
液压缸柱塞处于受压状态，从液压泵到柱塞缸入口之间存在管路损失和多种阀的压力损失，所以取进油腔压力为22MPa，即p1=22MPa，所选柱塞缸的内径为
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燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 d?4F
?p1?4?108.3??22?103m?0.079m
整理后取d=0.1m，柱塞径与缸外径之比为5:7，则有缸外径为D=0.14m。
5.1.3 确定系统主要参数
确定系统主要参数的目的是为了拟订系统原理图，选择或设计液压元件提供依据。这些参数主要是系统工作压力、液压执行元件的工作压力和流量、液压缸有效面积等。确定主要参数的依据是液压执行元件的负载和速度；可供元件的种类、质量和价格。 1. 确定系统工作压力
平板车工作负载大，为使机器紧凑、轻便，一般都用高压或中压系统。根据国内可供元件的条件，确定系统工作压力为31.5MPa。 2. 确定系统液压缸参数 1) 壁厚计算
根据公式
??pyD(2.3[?]?py)?
式中 ψ——强度系数，对于无缝钢管，ψ=1；
Py——试验压力（MPa），工作压力p≥16MPa时，Py=1.25P； [σ]——材料许用压力161.75MPa。 计算得壁厚：
??1.25?22?0.142.3?161.75?1.25?22?0.12m 修正后取δ=0.015m。
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燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 2) 缸底盖厚度
根据公式
??0.433D'P[?]
式中 D’——缸筒内径 D’=110mm； P——油缸压力 P=22MPa； [σ]——材料许用压力为161.75MPa，
??0.433?0.11?22161.75?17.57mm
根据法兰连接安装尺寸，去缸底厚度为80mm。 柱塞的行程的计算 由公式：
L?1.01d2n9.8pnk
式中 n——末端条件系数，取n=2； nk——安全系数
nk≥6，取
nk=7。
所以L=294.67mm，取整L=300mm。 结果汇总如表5-1
表5-1 执行元件柱塞缸的计算结果
执行元件 柱塞缸 负载kN 108.3 速度m/s 0.125 内径mm 100 外径mm 140 工作压力MPa 22 5.2 泵及发动机的选择
5.2.1 概况
液压泵根据工作腔的容积变化而实现吸油和排油，也称容积泵。液压泵每转一周排出的液体体积称为排量，理论上泵的排量只取决于其工作机构的几何
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燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 尺寸。对于定排量泵，其排量恒定；对于变排量泵，其排量和变量机构的位置有关。如果不考虑泄露及液体的可压缩性，定排量液压泵的流量只取决于泵的转速，与工作压力无关。液压泵的实际工作压力取决于工作负载。而其额定工作压力与泵的结构型式无关，取决于泵的零件强度和在高压下的泄漏。液压泵有许多种类，根据构件不同，液压泵分为齿轮式、螺杆式、叶片式、柱塞式。
液压系统中驱动液压泵的原动机有电动机和发动机。发动机指汽油机柴油机等，一般用于行走机械，而且不是由液压系统设计者选定的。固定设备系统中驱动液压泵的电动机需要设计者选定。本系统为行走机械发动机选用柴油机，具体型号不许选定。根据使用的环境，决定开式、封闭扇冷式、防雨保护式、防爆式等形式及立式、卧式结构。
5.2.2 液压泵的选择
（1）确定液压泵的最大工作压力 式中
p1pp
pp?p1??p—执行元件最大工作压力；
?p—液压泵出口到执行元件入口之间的压力损失。?p的准确计算要待元
件选定并绘出管路图时才能进行，初算时可按经验数据选取：管路简单、流速不大的，取?p=（0.2-0.5）MPa；管路复杂、进口有调速阀的，取?p=（0.5-1.5）MPa。这里取0.4MPa。
由式5-1得，
pp?p1??p?32MPa
在选择液压泵的额定压力时应该比系统最高压力大25%～60%，高压系统压力储备宜取小值。
（2）确定液压泵流量
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qp
qp?K（?qmax） 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 式中 k—系统泄露系数，一般取1.11.5，大流量取小值，反之取大；
（?q）max—同时动作液压缸最大总流量，这里为工进流量48L/min。
（3）选择规格
液压泵选择力士乐轴向柱塞式斜盘变量泵，效率高，性能好。 性能参数：
型号： A4VSG40DR/G-RPPB10 排量/cm3/s: 额定转速/r/min： 最大流量/L/min： 最大功率/KW: 容积效率/%: 40 1500 60 35 ≥94.6 最大转速/r/min： 额定压力/MPa： 峰值压力/MPa： 安装形式： 重量/Kg: 3700 35 40 法兰 47
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