南昌航空大学科技学院学士学位论文
经过计算液压机主缸的内径、活塞杆直径分别为:D=320mm ;d=220mm。 (2)顶出缸工作压力、内径、活塞杆直径的确定
顶出缸工作负载与主缸相比要小很多,查表2-1 [1],取顶出缸的工作压力P=12MPa,
计算顶出缸内径和活塞杆直径。由顶出缸负载图3.4可知最大负载F=350KN。查表2-3 [1],缸工作压力为12MPa,选取d/D为0.7,取液压缸的机械效率 ηcm = 0.95。液压缸受力如图3.9所示。
图3.9 液压机顶出缸缸受力简图
将参数代入公式(3.3),P2忽略不计,可求得液压缸内径 即:
D=
4?0.35?106Nmm 63.14?12?10Pa?0.95≈198mm
查表2-4 [1],将液压缸的内径圆整为标准系列直径,取D=200mm;那么由d/D=0.7可以求得活塞杆直径。
即:
d=0.7D=0.7x198 ≈138mm
同理查表2-5 [1],将活塞杆直径圆整为标准系列直径,取d=140mm。 经过计算液压机顶出缸的内径、活塞杆直径分别为:D=200mm ;d=140mm。 3.3.4.2 液压系统流量计算
(1)主缸所需流量计算
参考表2.1及主缸的尺寸,对主缸各个工况所需流量进行计算。已知主缸的快进速度为0.08m/s,工进速度为0.006m/s,快速回程速度为0.03m/s,主缸内径为320mm,活塞杆直径为220mm。
20
南昌航空大学科技学院学士学位论文
由流量计算公式:
q?A?? (3.4)
快进时:
q快进?A??快进=
工进时:
?4≈385.8L/min
2?(0.32m)?0.08m/s?6.43?10?3m3/s
2(0.32m)?0.006m/s?0.48?10?3m3/s q工进?A??工进=??4 ≈28.8L/min 快退时:
[0.32m)2?(0.22m)2]?0.03m/s?1.27?10?3m3/s q快退?A??快退=??(4 ≈76.2L/min (2)顶出缸所需流量计算
参考表2.1及顶出缸的尺寸,对顶出缸各工况所需流量进行计算。已知顶出缸的顶出速度为0.02m/s,快退速度为0.05m/s,顶出缸内径为200mm,活塞杆直径为140mm,代入公式(3.4),即:
顶出时:
4 ≈37.8L/min 快退时:
q顶出?A??顶出=
?2?(0.2m)?0.02m/s?0.63?10?3m3/s
2[0.2m)?(0.14m)2]?0.05m/s?0.8?10?3m3/s q快退?A??快退=??(4 =48L/min
(3)液压泵额定压力、流量计算及泵的规格选择 1)泵工作压力确定
实际工作过程中,液压油在进油路中有一定的压力损失,因此在计算泵的工作时必须考虑压力损失。泵的工作压力计算公式为:
PP?P1???P(3.5)
式中:
Pp—液压泵最大工作压力; P1—执行部件的最大工作压力;
??P—进油路中的压力损失,对于简单的系统,取0.2~0.5MPa,对于复
21
南昌航空大学科技学院学士学位论文
杂系统,取0.5~1.5MPa。
本液压机执行部件的最大工作压力P1=25MPa,进油路中的压力损失,取
??P=0.5MPa。代入公式(3.5)可求得泵的工作压力。
即:
PP?25?0.5?25.5MPa
通过计算,泵的工作压力Pp=25.5MPa。该压力是系统的静压力,而系统在各种工矿的过渡阶段出现的动态压力有时会超过静压力。此外,为了延长设备的使用寿命,设备在设计时必须有一定的压力储备量,并确保泵的寿命,因此在选取泵的额定工作压力Pn时,应满足Pn?(1.25~1.6)Pp,取Pp=1.25。
即:
Pn = 1.25Pp=1.25x25.5MPa≈31.9MPa
2)液压泵最大流量计算
通过对液压缸所需流量的计算,以及各自的运动循环原理,泵的最大流量可由公式(3.6)计算得到。
qP?KL(?q)max(3.6) 式中:
qP—液压泵的最大流量;
KL—液压系统泄漏系数,一般取KL=1.1~1.3,取KL=1.2;
(?q)max—同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值。如果这时溢流阀正处于溢流状态,还应加上溢流阀的最小溢流量。
将参数代入公式(3.6)中,即:
qP?1.2?385.8L/min≈463L/min
3)液压泵规格选择
查表5-17 [1],根据泵的额定压力,选取液压泵的型号为:250YCY14-1B。 基本参数如下:
排量:250mm/r ; 额定压力:32MPa ; 额定转速:1000r/min ; 容积效率:92% ;
4)泵的流量验算:
22
南昌航空大学科技学院学士学位论文
由液压泵的基本参数可知泵每分钟排量q=160ml/r×1000r/min=250L/min,而泵实际所需的最大流量qp=463L/min,液压机出现供油不足,快进无法实现。为了满足液压机的正常快进,必须在液压系统中设置补油油箱。 3.3.4.3 电动机的选择
液压机的执行件有两个,即:主缸和顶出缸。主缸和顶出缸各自工况的快进、工进、回程速度又不尽相同,这样对功率的消耗也不同。电动机额定功率的确定必须根据消耗功率最大的工况来确定,因此要分别计算主缸、顶出缸各工况消耗的功率。功率计算公式如下:
P=
式中:
P-电动机额定功率; Pp-液压泵的工作压力; qP-液压泵的流量;
η-液压泵的总效率,取η=0.7。 (1)主缸各工况功率计算 1)快进功率
主缸滑块快进时,在自重作用下速度比较快,而液压泵此时的输出油量不能满足滑块的快速下行。快进时的负载很小,只有活塞与缸筒、导柱与滑块之间的摩擦负载,这样泵的出口压力也很小,消耗的功率不会很大。
2)工进功率
由主缸负载循环图3.2可及,工进时主缸最大负载为2000KN,无杆腔面积A=
PP?qp? (3.7)
?4公式(3.8)计算。
2?(0.32m)≈0.08㎡,进油回路压力损失取?P=0.5MPa,则液压泵的压力Pp由
PP?F??PA
(3.8)
即:
2?106NPP??5?105Pa?25.5?106Pa 20.08m将PP?25.5?106Pa、qP=28.8L/min、η=0.7代入公式(3.7)中,求得工进功率为:
P?25.5MPa?28.8L/minKW?17.5KW60?0.7
23
南昌航空大学科技学院学士学位论文
3)快退功率
由图3.2可知,快退负载为400KN,A??42?(0.32m)?(0.22m)?0.054m2,取
进油回路压力损失取?P=0.5MPa,代入公式(3.8),求得泵的压力PP。
即:
400?103N56PP??5?10Pa?6.9?10Pa 20.054m将PP?6.9?106Pa、qP=76.2L/min、η=0.7代入公式(3.7)中,求得快退功率即为:
P?6.9MPa?76.2L/minKW?12.5KW
60?0.7(2)顶出缸各工况功率计算 1)顶出功率
由顶出缸负载循环图3.4可及,顶出时主缸最大负载为350KN,无杆腔面积A=
?4可由公式(3.8)计算。
即:
2?(0.20m)≈0.032㎡,进油回路压力损失取?P=0.5MPa,那么液压泵的压力Pp
0.35?106NPP??5?105Pa?11.4?106Pa 20.032m将PP?11.4?106Pa、qP=37.8L/min、η=0.7代入公式(3.7)中,求得工进功率即为:
P?11.4MPa?37.8L/minKW?10.3KW
60?0.72)回程功率
顶出缸回程时,负载只有活塞与缸筒间的摩擦负载。负载大小应该比顶出时的负载要小很多,这样回程消耗的功率也比顶出时消耗的功率要小,因此,回程功率计算从略。
(3)电动机额定功率及型号的确定
电动机额定功率的确定,应依据消耗功率最大的工况。比较主缸、顶出缸各工况所需要的功率,主缸工进时的功率最大,为17.5KW。
查表12-1 [2],选取电动机型号为:Y180M-4。
其它技术参数为:额定功率:18.5KW ; 满载转速:1470r/min 。
24