液壓系統(tǒng)設(shè)計流程

液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟是：一、工況分析和負(fù)荷確定。二、系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)的確定。三、液壓系統(tǒng)方案的擬定。四、擬定液壓系統(tǒng)工作原理圖五、系統(tǒng)的初步計算和液壓元件的選擇。六、液壓系統(tǒng)驗算。七、編寫技術(shù)文件。一、工況分析和負(fù)荷確定一般只能分析工作循環(huán)過程中的最大負(fù)荷點(diǎn)或最大功率點(diǎn)，以這些點(diǎn)上的峰值作為系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)。二、系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)的確定（一）、系統(tǒng)工作壓力在液壓系統(tǒng)設(shè)計中，系統(tǒng)工作壓力往往是預(yù)先確定的（依據(jù)設(shè)計機(jī)型參考相關(guān)資料選?。?，然后根據(jù)各執(zhí)行元件對運(yùn)動速度的要求，經(jīng)過詳細(xì)的計算，可以確定液壓系統(tǒng)流量。在外負(fù)荷已定情況下，系統(tǒng)壓力選得越高，各液壓元件的幾何尺寸就越小，可以獲得比較輕巧緊湊的結(jié)構(gòu)，特別是對于大型挖掘機(jī)來說，選取較高的工作壓力更為重要。初選系統(tǒng)工作壓力不等于系統(tǒng)的實際工作壓力，要在系統(tǒng)設(shè)計完畢，根據(jù)執(zhí)行元件的負(fù)載循環(huán)圖，按已選定的液壓缸兩腔有效面積和液壓馬達(dá)排量，換算并畫出其壓力循環(huán)圖，再計入管路系統(tǒng)的各項壓力損失，按系統(tǒng)組成的型式，最后得到系統(tǒng)負(fù)載壓力及其變化規(guī)律。確定工作壓力，應(yīng)該選用國家系列標(biāo)準(zhǔn)值，我國的“公稱壓力及流量系列”（JB824-66）,其中適用于液壓挖掘機(jī)的公稱壓力系列值有：8、10、12.5、16、20、25、32、40MPa。（二）、系統(tǒng)流量確定系統(tǒng)流量，應(yīng)首先計算每個執(zhí)行元件所需流量，然后根據(jù)液壓系統(tǒng)采用的型式來確定系統(tǒng)流量。（三）、系統(tǒng)液壓功率三、液壓系統(tǒng)方案的擬定（一） 開式系統(tǒng)與閉式系統(tǒng)的選擇液壓挖掘機(jī)的作業(yè)，除行走和回轉(zhuǎn)外，主要靠雙作用液壓缸來完成的。雙作用液壓缸由于兩腔面積不等，而且兩腔交替頻繁。因而只能使用開式系統(tǒng)，即各元件回油直接回油箱。對挖掘機(jī)的開式系統(tǒng)，由于布置空間的限制，油箱容積不能做得太大，一般僅是主泵流量的12倍，自然冷卻能力不足，要附加油冷卻器。（二） 泵數(shù)的選擇整個系統(tǒng)使用兩個泵，各自組成一個獨(dú)立的回路。這種系統(tǒng)也稱為雙泵雙回路系統(tǒng)。在雙泵系統(tǒng)中，可將若干個要求復(fù)合動作的執(zhí)行元件分配在不同的回路中。小型挖掘機(jī)中，也為常用三泵系統(tǒng)，單獨(dú)使用一個泵驅(qū)動回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和推土鏟。（三） 變量系統(tǒng)和定量系統(tǒng)的確定雙泵雙回路變量系統(tǒng)：采用兩臺恒功率變量泵，泵輸出流量可根據(jù)外載荷大小自動無級變化，保持恒功率輸出，提高整機(jī)的功率利用和生產(chǎn)率。雙泵雙回路變量系統(tǒng)通常有分功率變量和全功率變量兩種。四、擬定液壓系統(tǒng)工作原理圖擬定液壓系統(tǒng)工作原理圖的一般畫法是：1.先畫執(zhí)行元件。2.畫出各執(zhí)行元件的基本回路，包括壓力控制回路，流量控制回路，方向控制回路等。3.畫出液壓泵。根據(jù)選定的液壓系統(tǒng)型式，畫出單泵、雙泵或多泵。4.根據(jù)選定的方案，用串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)的方式，將各基本回路與液壓泵聯(lián)接起來。5.畫出控制油路及輔助油路。6.畫出起安全、保護(hù)作用的閥和裝置。7.畫出輔助元件，例如濾油器、冷卻器、油箱等。五、系統(tǒng)的初步計算和液壓元件的選擇 （一）、液壓泵根據(jù)液壓系統(tǒng)工作壓力p和流量Q，考慮壓力損失和流量漏損來計算液壓泵的工作壓力pB和流量QB，液壓泵應(yīng)該有一定的壓力儲備。液壓泵的額定工作壓力可按下式求得： (Pa)式中 pB液壓泵額定工作壓力(Pa)； p系統(tǒng)工作壓力(Pa)； A儲備系數(shù) 一般 A=1.051.25； 系統(tǒng)中沿程阻力損失； 系統(tǒng)中局部阻力損失。對于壓力損失：，在初算時可以進(jìn)行估算。對節(jié)流調(diào)速的簡單管路可取0.20.5MPa。對節(jié)流調(diào)速的復(fù)雜管路，可取0.51.5MPa，對高壓大流量則取較高值。液壓泵流量可按下式求得：QBKQ (m3/s)式中 QB液壓泵額定流量(m3/s)； Q液壓系統(tǒng)工作流量(m3/s)； K漏損系數(shù) 一般 K=1.11.3。（二）、液壓功率和發(fā)動機(jī)功率液壓泵或泵組的液壓功率是： （kW）式中 pp液壓泵的最大工作壓力(kPa)； Qp液壓泵的最大流量(L/min)； 液壓泵的總效率，柱塞泵取0.850.90，齒輪泵取0.750.85。 R變量系數(shù)，對定量系統(tǒng)R=1。發(fā)動機(jī)功率N根據(jù)系統(tǒng)方案確定，若是變量系統(tǒng)，由于液壓泵經(jīng)常在滿載或甚至在超載情況下工作，功率利用系統(tǒng)比較高，據(jù)統(tǒng)計可達(dá)85%以上，為了保證功率儲備，延長液壓泵和發(fā)動機(jī)的使用壽命，并考慮到輔助液壓泵、操作系統(tǒng)、冷卻裝置等輔助設(shè)備的動力消耗，發(fā)動機(jī)功率可取為：N=(1.01.3)Ny式中Ny是液壓功率。定量系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)功率利用率較低，一般只有60%左右，所損失的功率全部變?yōu)闊崃?，因此，確定發(fā)動機(jī)功率時可以取得低些，對于雙泵雙回路定量系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)功率可取為N=(0.81.1)Ny初步估算時，發(fā)動機(jī)功率可取N=95q kW (定量系統(tǒng))N=74q kW (定量系統(tǒng))式中q是液壓挖掘機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)斗容量(m3)（三）、液壓缸液壓缸的有效面積A(cm2)根據(jù)系統(tǒng)工作壓力p(kPa)和外負(fù)載P(N)決定 （cm2）式中 po液壓缸回油腔的背壓(kPa)； m液壓缸的機(jī)械效率，可取0.90.95。根據(jù)活塞移動速度v(m/min)，該液壓缸的流量Q是 （L/min）式中 v液壓缸的容積效率。液壓挖掘機(jī)的液壓缸沒有定型產(chǎn)品，一般要根據(jù)上述參數(shù)進(jìn)行設(shè)計。（五）、液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)的理論排量q(mL/r)根據(jù)下式?jīng)Q定 （mL/r） 經(jīng)功率相等換算而來式中 M液壓馬達(dá)輸出扭矩(Nm)； p液壓馬達(dá)進(jìn)出口油腔的壓力腔(kPa)； v液壓馬達(dá)機(jī)械效率（齒輪式和柱塞式可取0.90.95；葉片式可取0.850.90）。液壓馬達(dá)的實際流量 （L/min）式中 nmax液壓馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速(r/min)；q液壓馬達(dá)的理論排量 v液壓馬達(dá)的容積效率。（六）、液壓閥根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過該閥的最大流量來選擇標(biāo)準(zhǔn)閥類或設(shè)計專用閥。選擇安全溢流閥時，要按液壓泵的最大流量；節(jié)流閥和調(diào)速閥要考慮最小穩(wěn)定流量；其他閥類按照接入回路的最大流量選取。所選液壓閥允許通過的最大流量不應(yīng)超過公稱流量的120140%，若超過太大，則能量損失大，引起發(fā)熱、振動和噪音，使閥的性能變壞；太小，則系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，很不經(jīng)濟(jì)。（七）、油管首先根據(jù)流經(jīng)管道的最大流量和管內(nèi)允許的流速確定管道的內(nèi)徑，然后再根據(jù)管道內(nèi)油液的最大工作壓力及管道材料的強(qiáng)度來確定其壁厚。（軟管只需確定內(nèi)徑和耐壓值，不需要選擇外徑，內(nèi)徑與流量相關(guān)，壁厚與壓力和內(nèi)徑相關(guān)）管道內(nèi)徑d按下式計算 (m)式中 d管道內(nèi)徑(m)； q流經(jīng)管道的流量(m3/s)； v管道內(nèi)允許的流速(m/s)，見下表。油液流經(jīng)的管道允許流速 v/ms-1液壓泵吸油管0.51.5，一般取1以下液壓系統(tǒng)壓油管36,壓力高，管道短或黏度小取大值液壓系統(tǒng)回油管1.52.5計算出來的內(nèi)徑值應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)系列作圓整。油管壁厚(m)按下式計算pd/(2) (m)式中 p管道內(nèi)油液的最高工作壓力(MPa)； d管道內(nèi)徑(m)； 管道材料的許用應(yīng)力N/m2，對于鋼管=b/n，b為管道材料的抗拉強(qiáng)度(N/m2)，n為安全系數(shù)，取值見下表。系統(tǒng)工作壓力/MPa<7717.5>17.5安全系數(shù)n864（八）、油箱容量的計算油箱容量是指油面高度為油箱高度80%時油箱所貯油液的容積。一般油箱有次容積約為液壓泵每分鐘流量的23倍。挖掘機(jī)所用油箱一般都較小，以便減小整機(jī)的重量的尺寸。其有效容積僅為液壓泵每分鐘流量的12倍。六、液壓系統(tǒng)的驗算（一）、液壓系統(tǒng)壓力損失的驗算液壓系統(tǒng)油路中的壓力損失包括：油液通過管道時的沿程損失PT、局部損失PT和流經(jīng)閥類等元件時的局部損失PV，即式中 l直管長度(m)； d管道內(nèi)徑(m)； v液流平均速度(m2/s)； 液壓油的重度(N/m3)； 、局部阻力和沿程阻力系數(shù)，可從有關(guān)手冊查出。流經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)閥類等液壓元件時的壓力損失PT值與其額定流量Qvn額定壓力損失Pvn和實際通過的流量Qv有關(guān)，其近似關(guān)系式為Qvn和Pvn的值可以從產(chǎn)品目錄或樣本上查到。在計算整個液壓系統(tǒng)的總壓力損失時，通常將回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油路上去，這樣做便于確定系統(tǒng)的供油壓力。這時系統(tǒng)的總壓力損失為式中 、分別為進(jìn)油路上和回油路上的總壓力損失； A1、A2分別為液壓缸無桿腔和有桿腔的有效工作面積。在液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)中，不同的動作階段的壓力損失是不同的，必須分別計算。當(dāng)已知液壓系統(tǒng)的全部壓力損失后，就可以確定溢流閥的調(diào)整壓力，它必須大于工作壓力P1和總壓力損失之和，即。（二）、系統(tǒng)效率驗算（三）、液壓沖擊驗算（四）、發(fā)熱和溫升估算若挖掘機(jī)的正常工作油溫是4050C同，則最高允許油溫為7085C，溫升不要超過3545C。七、編寫技術(shù)文件