液压传动大作业计算实例.docx
《液压传动大作业计算实例.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《液压传动大作业计算实例.docx（7页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
液压传动大作业计算实例
2.0吨叉车工作装置液压系统设计
1提升装置的设计
根据设计条件，要提升的负载为2100kg，因此提升装置需承受的负载力为：
N
为减小提升装置的液压缸行程，通过加一个动滑轮和链条（绳），对装置进行改进，如图1所示。
图1 提升装置示意图
由于链条固定在框架的一端，活塞杆的行程是叉车杆提升高度的一半，但同时，所需的力变为原来的两倍（由于所需的功保持常值，但是位移减半，于是负载变为原来的两倍）。
即提升液压缸的负载力为
2Fl =41200N
如果系统工作压力为100bar，则对于差动连接的单作用液压缸，提升液压缸的活塞杆有效作用面积为
m2
m2
所以活塞杆直径为d=0.0724m，查标准（63、70、80系列），取d=0.070m。
根据液压缸的最大长径比20：
1，液压缸的最大行程可达到1.40m，即叉车杆的最大提升高度为2.80m，能够满足设计要求的2m提升高度。
因此，提升液压缸行程为1m，活塞杆和活塞直径为70/100mm（速比2）或70/125mm（速比1.46）。
因此活塞杆的有效作用面积为
m2
当工作压力在允许范围内时，提升装置最大流量由装置的最大速度决定。
在该动滑轮系统中，提升液压缸的活塞杆速度是叉车杆速度（已知为0.2m/s）的一半，于是提升过程中液压缸所需最大流量为：
m3/s
l/min
2系统工作压力的确定
系统最大压力可以确定为大约在110bar左右，如果考虑压力损失的话，可以再稍高一些。
3倾斜装置的设计
倾斜装置所需的力取决于它到支点的距离，活塞杆与叉车体相连。
因此倾斜液压缸的尺寸取决于它的安装位置。
安装位置越高，即距离支点越远，所需的力越小。
图2 倾斜装置示意图
假设r=0.5m，倾斜力矩给定为T=7500N.m，因此倾斜装置所需的作用力F为：
N
如果该作用力由两个双作用液压缸提供，则每个液压缸所需提供的力为7500N。
如果工作压力为100bar，则倾斜液压缸环形面积Aa为：
m2
由于负载力矩的方向总是使叉车杆回到垂直位置，所以倾斜装置一直处于拉伸状态，不会弯曲。
假设活塞直径D=40mm，环形面积给定，则活塞杆直径可以用如下方法求出。
m
为了保证环形面积大于所需值，活塞杆直径必须小于该计算值，取
m，则环形面积为：
倾斜机构所需最大压力为：
Pa=85.5bar
而液压缸工作压力为110bar，因此有足够的余量。
倾斜系统所需的最大流量出现在倾斜液压缸的伸出过程中，此时液压缸无杆腔充满液压油，因此应按照活塞端部一侧计算，活塞面积用如下公式计算：
=12.6×10-4 m2
倾斜装置所需最大速度给定为2o/s，先转换成弧度制，然后再转换成线速度：
因此，两个液压缸在伸出过程中所需的流量为：
=0.43981m3/s=2.6l/min
倾斜装置需要走过的行程为：
综上，两个倾斜液压缸的可选尺寸为40/22mm/mm，行程为200mm。
4油路设计
对于提升工作装置，单作用液压缸就能够满足工作要求，因为叉车体的重量能使叉车杆自动回到底部。
液压缸不必有低压出口，高压油可同时充满活塞环形面和另一面（构成差动缸），由于活塞两侧面积的不同而产生提升力。
为减少管道连接，可以通过在活塞上面钻孔实现液压缸两侧的连接。
倾斜装置通常采用两个液压缸驱动，以防止叉车杆发生扭曲变形。
行走机械液压系统中通常采用中位卸荷的多路换向阀（中路通）控制多个液压缸的动作，如图3所示。
图3 中位卸荷的多路换向阀（中路通）控制的液压系统
也可采用另一种稍有不同的双泵供油方案，先确定基本油路组成，然后再加入安全装置，如图4所示。
注意前述大部分计算过程对所有油路设计方案都适用，包括引入中通多路换向阀的设计。
提升和倾斜两个装置都需要通过比例控制阀来控制，比例阀由手动操纵杆和对中弹簧来操纵。
液压系统原理图中还应增加液压泵，油箱和两个溢流阀以保证安全，溢流阀可以用于调节供油压力的大小。
由于提升和倾斜两个工作装置的流量差异很大但相对都比较小，因此采用两个串联齿轮泵比较合适。
大齿轮泵给提升装置供油，小齿轮泵给倾斜装置供油。
齿轮泵与中通比例换向阀相连，当系统不工作时，两个泵处于卸荷状态，这样可以提高系统的效率。
图4 双泵供油方案的液压系统
另外，用于提升装置的方向控制阀可选用标准的四通阀，其B口应该与油箱相连不应堵塞。
这样，当叉车杆处于下降状态，泵卸荷时，液压油可以直接流回油箱，有利于提高系统效率。
基本油路确定后，油路还不能正常工作，因为没有安全保护装置，也没有调节流量（为限制负载下降速度而流出液压缸的流量）的装置。
可以通过引入一个安全阀，从而在负载下落时限制负载下落速度来解决这个问题，也可以在每个进油路上加一个单向阀，防止油液倒流。
因为存在负值负载（与活塞运动方向相同的负载），所以倾斜系统的回路设计稍微有所不同。
上述回路设计过程中，应对如下两个问题加以注意：
1环形面一侧一直处于增压状态，有可能通过方向阀产生泄漏；
2防止在活塞另一侧产生气穴现象（设置防气穴阀）。
5液压阀的选择
所有液压阀通过的流量至多为23.1l/min，所以阀的尺寸很小。
如果采用的是串联泵，则倾斜装置子系统流过的流量至多为3l/min。
为考虑系统的压力损失（管路和各方向阀造成的），液压系统提供的压力应比负载所需压力高15~20bar：
溢流阀的调定压力应高于供油压力10%左右，即设成135bar比较合适。
溢流阀的最大压力值可能比135bar还高，甚至超过150bar。
注意：
与使用中通旁路式多路换向阀相比，使用标准方向阀可以节省成本。
但是，使用标准方向阀需要多增加一个溢流阀和一个泵，即使用两个溢流阀和一个串联泵。
5.1提升系统液压阀选择
由以上计算可知：
提升子系统最大流量为23.1L/min。
选择溢流阀的型号为DBDS10P10；
选择单向阀的型号为RVP-10-1-0；
选择顺序背压阀的型号为BXY-Fg6/10，通径10mm，最高工作压力20MPa；
选择手动换向阀的型号为WMM6。
5.2倾斜系统液压阀选择
由以上计算可知：
倾斜子系统最大流量为2.6L/min。
选择溢流阀的型号为DBDH6P10，压力范围2.5～63MPa,额定流量330L/min，公称直径6mm。
选择单向阀的型号为RVP6-1-0，公称通径6mm,最大工作压力31.5MPa，最大流量18～1500L/min。
选择换向阀型号为4WMM6，通径6mm，流量60L/min，油口A、B、P最大工作压力31.5MPa，T口最大工作压力16MPa。
6液压泵的参数确定
提升：
图3所示油路，采用结构简单、价格低廉的齿轮泵就能够满足设计要求。
假定齿轮泵的容积效率为90%，电机转速为1500r/m，则泵的排量为：
cm3/rev
从Sauer-Danfoss目录中可查出，SNP2系列有排量为16.8和19.2cm3/rev的泵。
应选择排量为16.8cm3/rev（与17.1更接近）的液压泵SNP2/019
倾斜：
cm3/rev
第二个泵的排量为1.92cm3/rev，可选择SNP1/2.2
7电动机功率
在最大压力下的流动功率为：
kw
上面的数值假定的是效率为100%时得到的。
齿轮泵的效率（包括容积效率和机械效率）在80~85%之间，所以所需的电机功率为：
kw
升级会员 