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即:qp?4.8L/min
(3)选择液压泵的规格型号
根据液压系统图中拟定的液压泵的形式及上述计算得到的压力和流量值,查液压设计手册选取相应的液压泵规格。为了保证系统不致因过渡过程中过高的动态压力作用被破坏,液压泵应有一定的压力储备量,所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大25%~60%(高压系统取下值,中低压系统取大值)。
因此,选定的液压泵规格型号为:CB-B6型外啮合齿轮泵,该泵的额定压力为2.5MPa,额定转速为1450r/min,额定流量为6L/min,驱动功率为0.31Kw,总效率?p?0.72。
(4)电动机的选择
根据压力和流量选定液压泵的规格之后,驱动液压泵的电动机功率可 下式计算:
P?ppqp/?p (4-6)式中:P—电动机功率(W);
pp—液压泵最大工作压力(Pa); qp—液压泵的输出流量(m3/s);
?p—液压泵总效率,可由液压泵产品样本查出。
按照式(4-6)选取的电动机功率需有一定的功率储备,但允许短时间超载25%。
6?43因此:P?ppqp/?p?3.7?10Pa?1?10m/s0.72?513w
参照Y系列三相异步电动机主要技术参数(JB/T5339?1991),选取电动机型号为:Y132S-4型异步电动机。该电动机额定功率为0.55Kw,满载转速为1440r/min,额定转矩为2.3N?m。
4.1.6液压元件选择 1.控制阀的选择
根据系统的最大工作压力和通过阀的实际最大流量由产品样本确定阀
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的规格和型号,被选定阀的额定压力和额定流量应大于或等于系统的最大工作压力和阀的实际流量,必要时通过阀的实际流量可略大于该阀的额定流量,但不允许超过20%,以免压力损失过大,引起噪声和发热。选择流量阀时还应考虑最小稳定流量是否满足工作部件最低运动速度要求。总共选择的阀有:溢流阀;节流阀;二位二通电磁阀-34DY-00BY。
2.过滤器的选用
液压油中往往含有颗粒状杂质,会造成液压元件相对运动表面的磨损、滑阀卡滞、节流孔口堵塞,使系统工作可靠性大为降低。在系统中安装一定精度的滤油器,是保证液压系统正常工作的必要手段。滤油器的过滤精度是指滤芯能够滤除的最小杂质颗粒的大小,以直径d作为颗粒公称尺寸,按精度可分为粗滤油器(d?0.1mm),普通滤油器(d?0.01mm),精滤油器(d?0.005mm),特精滤油器(d?0.001mm)
一般对滤油器的基本要求是:
(1)能满足液压系统对过滤精度要求,即能阻挡一定尺寸的杂质进入系统。
(2)滤芯应有足够强度,不会因压力而损坏。 (3)通流能力大,压力损失小。 (4)易于清洗或更换滤芯。 选择过滤器的依据有以下几点:
(1)承载能力:按系统管路工作压力确定。
(2)过滤精度:按被保护元件的精度要求确定,选择时可参阅下表。 (3)通流能力:按通过最大流量确定。
(4)阻力压降:应满足过滤材料强度与系数要求。
过滤器的安装:吸油滤油器一般安装在油泵的吸油口处,用以保护油泵和其他液压元件,以避免吸入污染杂质,可以有效的控制液压系统的清洁度。根据泵的要求,可用粗的或普通精度的滤油器,为了不影响泵的吸油性能,防止发生气穴现象,滤油器的过滤能力应为泵流量的两倍以上,压力损失不得超过0.01~0.035MPa。
3.油管和管接头的选择
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1)油管类型的选择
液压系统中使用的油管分硬管和软管,选择的油管应有足够的通流截面和承压能力,同时,应尽量缩短管路,避免急转弯和截面突变。
(1)钢管:中高压系统选用无缝钢管,低压系统选用焊接钢管,钢管价格低,性能好,使用广泛。
(2)铜管:紫铜管工作压力在6.5~10MPa以下,易变曲,便于装配;黄铜管承受压力较高,达25MPa,不如紫铜管易弯曲。铜管价格高,抗震能力弱,易使油液氧化,应尽量少用,只用于液压装置配接不方便的部位。
(3)软管:用于两个相对运动件之间的连接。高压橡胶软管中夹有钢丝编织物;低压橡胶软管中夹有棉线或麻线编织物;尼龙管是乳白色半透明管,承压能力为2.5~8MPa,多用于低压管道。因软管弹性变形大,容易引起运动部件爬行,所以软管不宜装在液压缸和调速阀之间。
2)油管尺寸的确定
(1)油管内径d按下式计算:
d?4qq?1.13 (4-6) ?vv式中:q—通过油管的最大流量(m3/s);
V—管道内允许的流速(m/s)。一般吸油管取0.5~5(m/s);压力
油管取2.5~5(m/s);回油管取1.5~2(m/s)。带入数据得:
q0.24?10?4d?1.13?1.13??4.52?10?3m?4.52mm
v1.5查表,选用内径为6mm,外径为10mm的的冷拔钢管
(GB/T2351?1993)。
3)管接头的选择
选择的管接头使其规格与它所连接的液压元件油口的尺寸一致。 4.油箱的确定
油箱在液压系统中主要的功能是储存液压系统所需的足够油液,散发油液中的热量,分离油液中气体及沉淀污物。
油箱的有效容积的确定一般根据泵的额定流量qp进行,对于低压系统
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(0~2.5MPa),中压系统(2.5~6.3MPa),V?(2~4)qp;V?(5~7)qp;高压系统(>6.3MPa),V?(6~12)qp。此外,还要考虑到液压系统回油到油箱不至溢出,油面高度一般不超过油箱高度的80%。
V?4?qp?6?10L/min?60L,于是我们选定油箱的容积为60L。 4.1.7液压阀配置形式的选择
对于固定式液压设备,常将液压系统的动力、控制与调节装置集中安装成独立的液压站,可使装配与维修方便,隔开动力源的震动,并减少油温的变化对主机工作精度的影响。
本系统中,选取叠加阀式配置。叠加阀是自成系列的元件,每个叠加阀既起控制阀作用,又起通道体作用,因此它不需要要另外的连接块,只需用长螺栓直接将各叠加阀叠装在底板上,即可组成所需要的液压系统。这种配置形式的优点是:结构紧凑,油管少,体积小,质量小,不需设计专用的油路连接块。
4.1.8泵—电机装置的选择 1.电动机的安装
电动机为机座带底脚、端盖上无凸缘结构,用于水平放置的泵组。此时液压泵通过法兰式支架支承在电动机上。
2.联轴器
由于液压泵的传动轴不能承受径向载荷和轴向载荷,但又要求泵轴与电动机轴有很高的同轴度。因此,采用弹性联轴器的连接方式。
3.泵组底座
本系统的液压泵为小功率泵,故可以安装在油箱的上盖。为减小噪声和振动,泵组和安装平台之间加上弹性材料制成的防振垫。
4.管路套件
液压泵的吸油管选用硬管,安装吸油管时要注意液压泵有吸油高度的限制。
因吸油管采用硬管,因此在吸油口设置橡胶补充接管,起隔振、补偿作用。
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4.1.9系统压力损失的验算
液压系统的压力损失包括:油液流经管道的沿程压力损失?PL、局部压力损失?PC
即:
?P??PL??PC (4-8)
计算沿程压力损失时,按下面公式计算:
?PL?4.3v?q?L?106/d4 (4-9)
式中:q—通过管道的流量(m3/s);
L—管道长度(m); d—管道内径(mm);
v—油液的运动粘度(cm2/s)。
已知:q?0.24?10?4m3/s,L?2.5m,d?6mm,v?1.5cm2/s。
则有:
?PL?4.3v?q?L?106/d4?4.3?1.5?10?4?0.24?10?4?2.5?106/(6?10?3)4 ?1.075?103pa局部压力损失可按下式估算:
?PC?(0.05~0.15)?PL (4-10) 代入数据,得:?PC?0.15?PL?0.15?1075?1.62?102Pa
系统压力损失:?P??PL??PC?1.237?103Pa,小于系统初选的压力损失。因此液压系统的油路结构设计合理,符合要求。
4.2气液増力缸的回路设计
设计的新型气液增力缸,在结构及回路控制上,要比目前所见的其它气液增力缸结构更合理紧凑,动作更可靠,更实用。气液增力缸工作回路原理图,如图4-2所示。
其工作回路原理为:
在两位五通电磁阀QF1得电后,气源气体分两路,一路由2、5通道进入c腔,推动活塞D2向左移动,活塞D2挤压油液,推动活塞杆D1向左运动,使冲头迅速接触工件,产生预压力。另一路,由2、5通道经QF4单向
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