沈阳理工大学课程设计专用纸
直径尺寸系列（GB2348-80）活塞杆直径系列取d=70mm。
按最低工进速度验算液压缸的最小稳定速度，可得： A≥Qmin / Vmin =0.05×1000/5=10(cm2)
No 6
式中：Qmin是由产品样本查得GE系列调速阀AQF3-E10B的最小稳定流量为0.05L/min。
A=π×(D2-d2)/4 =π×(102-72)/4 = 40(cm2)
可见上述不等式能满足，液压缸能达到所需低速。
5.1.3 计算在各工作阶段液压缸所需的流量
Q(快进) = πd2V(快进)/4 =π(0.07)2×6/4 = 23.08(L/min) Q(工进) = πD2V(工进)/4 =π(0.1)2×0.05/4 = 3.93(L/min) Q(快退) = π(D2-d2)V(快退)/4 =π(0.12-0.072)×6/4
= 24.02(L/min)
5.2 确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格
5.2.1 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 +Σ
Δ
p
式中：Pp — 液压泵最大工作压力；
P1 — 执行元件最大工作压力； Σ
Δp
— 进油管路中的压力损失，初算是简单系统可取0.2~0.5MPa，
复杂系统可取0.5~1.5MPa。本题中取0.5MPa。
因此Pp = P1 +Σ
Δ
p = 5+0.5 = 5.5(MPa)
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Pa应满足Pa≥(1.25~1.6)Pp。中低压系统取小值，高压系统取大值。在本题中Pa = 1.3Pp，Pp =5.5MPa。
5.2.2 泵的流量确定
液压泵的最大流量应为 Qp ≥ KL(ΣQ)max
沈阳理工大学
沈阳理工大学课程设计专用纸
式中：Q — 液压泵的最大流量；
No 7
(ΣQ)max — 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1溢流阀的最小流量2~3 L/min；
KL — 系统泄露系数，一般取1.1~1.3，现取KL = 1.2。
因此Qp = KL(ΣQ)max = 1.2×24.02= 28.82(L/min)
5.2.3 选择液压泵的规格
根据以上算得的Pp和Qp，查阅有关手册，现选用YBX—25限压式变量叶片泵，该泵的基本参数为：每转排量q = 25mL/r，泵的额定压力P0 = 7.3MPa，电动机转速n0 = 1450r/min，容积效率ηv = 0.85，总效率η= 0.72。
5.2.4 与液压泵匹配的电动机的选定
首先分别算出快进与工进两种不同工况时的功率，取两者较大值作为选择电动机规格的依据。由于在慢进时泵输出的流量减小，泵的效率急剧降低，一般当流量在0.2~1L/min范围内时，可取η= 0.03~0.14。同时还应注意到，为了使所选择的电动机在经过泵的流量特性曲线最大功率点时不致停转，需进行验算，即
Pb = Qp/η≤Pd
式中：Pd — 所选电动机额定功率；
Pb — 限压式变量泵的限定压力； Qp — 压力为Pb时，泵的输出流量。
首先计算快进时的功率，快进时的外负载为780N，进油路的压力损失定为0.3MPa，由公式可得：
Pb = [780/(π0.072/4) ×10-6+0.3] = 0.50MPa 快进时所需电机功率为：
P = PbQp/η= 0.50×23.08/(60×0.72) = 0.267(kW) 工进时：
Pb=[20780/(π0.12/4) ×10-6+0.3] = 2.947(MPa) 工进时所需电机功率为：
P = PbQp/η= 2.947×3.93/(60×0.72) = 0.268(kW)
查阅电动机产品样本，选用Y90S—4型电动机，其额定功率为1.1kW，额定转速为1400r/min。
沈阳理工大学
沈阳理工大学课程设计专用纸
No 8
根据产品样本可查得YBX—25的流量压力特性曲线。再由已知的快进时流量为23.08L/min，工进时的流量为3.93L/min，压力为4.5MPa，作出泵的实际工作时的流量压力特性曲线，如图3-1所示，查得该曲线拐点处的流量为30L/min，压力为3MPa，该工作点对应的功率为 P = 3×30/（60×0.7）= 2.14（kW）
所选电动机功率满足要求，拐点处能正常工作。
图3-1 YBX—25液压泵特性曲线
1—额定压力下的特性曲线；2—实际工作时的特性曲线
5.3 液压阀的选择
该液压系统可采用力士乐系列阀或GE系列阀。本题均选用GE系列阀。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。选定的液压元件如下表：
序号 1 2 元件名称 滤油器 液压泵 代码 XU—C32×100 YBX—25 额定流量(L/min) 32 30 沈阳理工大学
3 4 5 6 7 沈阳理工大学课程设计专用纸
压力表开关 三位四通换向阀 单向调速阀 溢流阀 二位四通换向阀 KF3—EA10B 34EF3P—E10B QF3—E10B YF3—10B 24EF3M—E10B 60 50 63 60 No 9 5.4 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。本系统油路流量为差动时流量Q = 55L/min，压油路的允许流速取V = 4m/s，则内径d = 4.6(Q / V)1/2 = 4.6(55 / 4)1/2 = 17.06(mm)
若系统主油路流量按快退时取Q = 24.02L/min，则可算得油路内径d = 12.28mm。
综合诸因素，现取油管的内径d为15mm。吸油管同样可按上式计算，现参照YBX—25变量泵吸油口连接尺寸，出吸油管内径d为25mm。
5.5 液压油箱容积的确定
本题为中压液压系统，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。
6 液压系统的验算
已知该液压系统的进、回油管的内径均为15mm，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为
υ= 150cst = 1.5cm2/s 油的密度 ρ= 920kg/m3
6.1 压力损失的验算
6.1.1 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0.05m/min，进给时的最大流量为3.93L/min，则液压油在管内流速v1为：
v1=Q/(πd2/4)=4×3.93×1000/(3.14×1.52) =2225(cm/min)=37.08(cm/s)
沈阳理工大学
沈阳理工大学课程设计专用纸
管道流动雷诺数Re1为
Re1 = v1d/υ=37.08×1.5/1.5 = 37.08 < 2300
可见油液在管道中流态为层流，其沿程阻力系数λ1=75，Re1=0.68. 进油管道的沿程压力损失Δp1-1为
Δp1-1=λ(l/d）/(ρv2/2)
=0.68×(1.7+0.3)/(0.015×920×0.37082/2) =1.43MPa
查得换向阀34EF3P—E10B的压力损失Δp1-2= 0.5MPa。
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=Δp1-1+Δp1-2 = 1.43 + 0.5 = 1.93(MPa)
6.1.2 工作进给时回油路的压力损失
No 10
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 = 37.08/2 = 18.54(cm/s)
Re2 = v2d/υ= 18.54×1.5/1.5 = 18.54 < 2300 λ2 = 75/Re2 = 75/18.54 = 4.05 回油管道的沿程压力损失Δp2-1为
Δp2-1=λ2(l/d) /( ρv2/2)
=4.05(1.7+0.3)/(0.015×920×0.18542/2) =3.41Mpa
查产品样本知换向阀24EF3M—E10B的压力损失为Δp2-2=0.025MPa，调速阀QF3—E10B的压力损失Δp2-3=0.5MPa。 回油路总压力损失Δp2为
Δp2=Δp2-1+Δp2-2 +Δp2-3 =3.41+0.025+0.5 = 3.935(MPa)
6.1.3 变量泵出口处的压力Pp
Pp = (F/η
cm+A2Δ
p2)/A1+Δp1
=(20780/0.95+40.05×0.6×100)/0.007854+1.96 =3.38(MPa)
沈阳理工大学