由公式(8—2)得:
?Pl1=?1L1/d×?v2/2+?2L2/d×?v2/2;
=(0.038×1.7)/0.032×(900×1.992)/2+ (0.046×2.3)/0.032×(900×1.622)/2 =2.01875×1782.045+3.30625×1180.98 =7502 Pa
8.1.2管路内的局部压力损失
管道内的局部压力损失是通过管路中折管和管接头等处的管路局部压力损失,以及通过控制阀的局部压力损失之和。由于本系统设计中的管路没有多少折管和管接头。这一部分的压力损失很小,几乎为零。
8.1.3阀类元件的局部压力损失
由于该液压系统比较简单,控制阀中有压力损失的就只有手动换向阀。因此在这里计算手动换向阀导致的局部压力损失,该系统选择的手动换向阀的几个参数。
A0=0.001㎡
?Pn=0.02MPa
由流体力学知识得实际流量的计算公式:
Q=CdA02?pn/? (8—5)
式中 Cd——小孔流量系数,参考文献[10],一般取Cd=0.61
?Pn——换向阀的额定压力损失(MPa)。从换向阀的技术
参数里面查得?Pn=0.02MPa
3?——液压油的密度(kg/m)
由公式(8—5)得:
36
Q=0.61×0.001×2?0.02?106/900
= 0.0041 m3/s
由公式(8—4)得:
?Pv=0.02×106×(0.0041/0.0042)2
=0.019MPa
所以系统总的压力损失由公式(5—13)得:
?P=?Pl1+?Pl2+?Pv
=7502+19000
=0.026502 MPa
可见本系统压力损失很小。
即液压泵的出口压力为?P=21+0.026502=21.026502<32MPa 由计算出来的结果可以知道,液压泵打出来的压力低于其额定压力,所以泵的选择是合理的。
8.2 液压冲击的计算
在液压系统中,当迅速的换向或关闭油路突然使流速改变时,系统内就会产生压力的剧烈变化,这就是液压冲击现象,液压冲击大的系统要安装液压缓冲装置。
通过分析本液压系统,该液压系统的最大冲击发生在液压系统突出关闭的时候,当液压系统瞬时关闭液流时,管道内最大的液压冲击按下式计算:
△P=E0/??v??(8—6) 1?E0d/E?
式中 v——液流发生变化前的流速(m/s)
?——液压油的密度(kg/m3)
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E0——油的容积的弹性系数 E0=1.67×103MPa; E——管道内材料的弹性系数 E=2.1×103MPa;
d——管道内径(m)
?——管道的壁厚(m) 当是吸油管时,由公式(8—6)得:
1.67?109?P=
3900?0.1?900
1?(1.67?10?0.05)(2.1?103?0.0065) =3.877×106/2.7 =1.436MPa
当是压油管时,由公式(8—6)得:
1.67?109?P=
3900?0.1?900(2.1?103?0.005)
1?(1.67?10?0.032) =3.877×106×10/2.26
=1.72MPa
当是回油管时,由公式(8—6)得:
1.67?109?P=
3900?0.1?900(2.1?103?0.005)
1?(1.67?10?0.032) =3.877×106×10/2.26
=1.72MPa
液压冲击在本系统中不是很明显,因此可以不安装液压缓冲装置。
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8.3 液压系统热分析及其计算
液压系统的压力,容积和机械三方面的损失构成总的能量损失。这些能量损失将转化成热能,使液压系统油温升高,系统油温过高会产生下列不良影响:
1.使液压油的粘度大大降低,泄露增大,溶剂效率下降,并使油液节流元件的节流特性变化,造成速度不稳。
2.引起热膨胀,使运动副之间间隙发生变化,变小的时候可能造成元件的“卡死” ,失去工作能力,变大的时候会造成泄露增大。
3.密封软管和过滤器等辅助元件,有一定的温度限制。如果温度超过这个限制,他们就不能正常工作。
4.引起机器构件的热变形,而破坏其应有的精度。
8.3.1液压泵功率损失产生的热流量(热量)
由计算公式:
H1=N(1-?) (8—7)
式中 N——液压泵的输入功率(kw) ?——液压泵的效率,?=0.8 由公式(8—7)得:
H1=9.6(1-0.8)
=1.92kw 液压油通过阀(孔)时产生的热量:
H2=△PQ (8—8)
式中 ?P——通过阀(孔)的压力降,一般换向阀取?P=0.05MPa Q——通过阀(孔)实际流量(L/s) 由公式(8—8)得:
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H2=0.05×106×172×10?3/60
=143w=0.143kw 所以系统产生总的热量:
H =H1 +H2=1.92+0.143=2.063kw;
8.3.2液压系统的散热计算
根据参考文献[2],一般油面高度为油箱高的0.8倍。 如图8—1。因为前面初步得油箱的有效容积为0.3m3,所以0.8V=abh。
即abh=1.25×0.8=1 m3; 取a=0.5m, b=1m, h=0.48m,
H=0.6m
一般,取与油箱相接触的油箱表面积和油面以上的表面和之半作为油箱的有效散热表面积。
根据文献[2]可得油箱的散热面积计算公式:
A=(ab+2ah+2bh)+1/2[ab+2(H-h)a+2(H-h)b]
=1.94+0.43 =2.37m2
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