【液压舵机系统的计算和选择液压元件分析案例3500字】

液压舵机系统的计算和选择液压元件分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u6787液压舵机系统的计算和选择液压元件分析案例 1296381.1液压缸的设计计算 1153381.1.1缸筒的设计计算 1187921.1.2液压缸工作行程的确定 225931.1.3缸盖厚度的确定 2316311.1.4活塞杆直径d的确定 2324851.1.5最小导向长度的确定 2221881.1.6缸体长度的确定 3122701.1.7液压缸产品的选择 3124391.2确定液压泵和电动机 3160631.2.1确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格 39081.2.2与液压泵匹配的电动机的选定 5185071.3液压阀的选择 6240111.4液压站的设计 9231651.4.1液压油箱的设计 9131851.4.2液压站的结构设计 10263911.4.3确定管道尺寸 101.1液压缸的设计计算1.1.1缸筒的设计计算一般要求有足够的强度和冲击韧性，根据液压缸的参数、用途和毛坯的来源等可选用以下各种材料：25、35、45等；25CrMo、35CrMo，38CrMoAl等REF_Ref694\r\h[11]。缸筒毛坯：普遍采用退火冷拔或热轧的无缝钢管，国内市场上已有内孔经珩磨或内孔精加工，只须按所要求的长度切割无缝钢管即可，材料有20、35、45、27SiMn。此处选用45钢作为缸筒材料。工程机械的液压缸，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚为δ≥PyD/{2[σ]}（1.1）上式中D-液压缸内径（m），已计算出为200mm=0.2mPy-试验压力，一般取最大工作压力的（1.25～1.5）倍；Py=1.25P=1.25×16=20MPa[σ]-缸筒材料的许用应力，无缝钢管：[σ]=100～110MPa；这里取[σ]=105MPa因此，δ≥（20×0.2）/(2×105)=0.019m那么，缸体的外径D1为D1≥D+2δ=200+2×19=238mm根据《机械设计手册-液压传动》，取产品代号A型（工程液压缸），将液压缸外径圆整为D1=245mm1.1.2液压缸工作行程的确定根据GB2349-80选择Ⅰ系列中800mm作为液压缸行程。1.1.3缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度t按强度要求可用下式进行近似计算：有孔时，t≥0.433D2（1.2）D2-缸盖止口内径（m），取160mm=0.16md2-缸盖孔的直径，取140mm=0.14m即t≥0.433D2=0.433×=86mm（1.3）1.1.4活塞杆直径d的确定根据《机械设计手册-液压传动》，选择液压缸往复运动的速比=2，根据内径D及速比选择活塞杆直径d=140mm1.1.5最小导向长度的确定对一般的液压缸，最小导向长度H应满足以下要求H≥（1.4）式中L-液压缸的最大行程，L为800mmD-液压缸的内径，D=200mmH≥==140mm活塞宽度B一般取B=（0.6～1.0）D；此处取B=0.6D=0.6×200=120mm。缸盖滑动支承面的长度l1，根据液压缸内径D而定REF_Ref14371\r\h[12]；因为D>80mm，所以取l1=（0.6～1.0）d=0.6×140=84mm。1.1.6缸体长度的确定液压缸缸体长度应满足L≤（20～30）D=（20～30）×200=4000～6000mm1.1.7液压缸产品的选择根据液压缸的标准系列与产品选择轻型拉杆式液压缸，其重量轻，结构紧凑，安装型式多样，且易于变换。低速性能好，具有稳定的缓冲性能。选择TC（中间铰轴）式。缸体长度L=2J+行程=356+800=1156mm因此选择型号为WY1-TC1200B-16H800-A的液压缸。1.2确定液压泵和电动机1.2.1确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格（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+（1.5）P1-执行元件最大工作压力，这里取P1=16MPa-进油管路中的压力损失，初算时简单系统可取0.2～0.5MPa，复杂系统取0.5～1.5MPa，此处暂取1MPa。Pp=P1+=16+1=17MPa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储备量，并确保泵的寿命，因此选泵的额定压力Pn应满足Pn≥（1.25～1.6）Pp。此处选择Pn=1.25Pp=1.25×17=21.25MPa。（2）泵的流量确定液压泵的最大流量应为qp≥KL()max（1.6）()max-同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值，如果这时溢流阀正进行工作，尚须加溢流阀的最小溢流量2～3L/min，即()max=2.5×102+3=253L/minKL-系统泄漏系数，一般取KL=1.1～1.3，这里取KL=1.2。qp≥KL()max=1.2×253=301.6L/min（3）选择液压泵的规格根据以上算得的Pp和qp查阅《机械设计手册-液压传动》选用ZBN-H355型柱塞泵。它采用了双金属缸体、滚动成型柱塞副、成对向心推力球轴承，使泵结构简化，压力和寿命提高。它具有压力高、流量大、耐振动等特点，适用于航空、船舶、矿山、冶金等机械的液压传动系统。下面是它的技术参数及技术性能：表1.1液压泵的技术参数型号变量型式排量/ml·r-1转速/r·min-1压力/MPa额定功率/kw容积效率/%总效率/%重量/kg额定最高ZBN-H355恒功率控制3551000324022～1109595370生产厂家：太原矿山机器厂1.2.2与液压泵匹配的电动机的选定驱动泵的电动机功率P为：P=（1.6）Pp-液压泵的最高供油压力；此处取Pp=21.25MPaqp-液压泵的实际输出流量；此处取qp=253L/minηp-液压泵的总效率，根据泵的技术性能，ηp=0.95那么P===94.32kw查阅电动机产品样本，选用Y315M2-6型电动机。其参数为：表1.2电动机的技术参数型号额定功率满载时功率因数cos额定电流A净重kgkw转速r/min电流A效率%Y315M2-6110990205940.876.51150生产厂家：大连电机厂，佳木斯电机厂，博山电机厂，南通电机厂，山西电机厂，苏州电机厂，昆明电机厂，湖北电机厂，西安电机厂，厦门电机厂，广东顺德电机厂。同时，为了使所选择的电动机在经过泵的流量特性最大功率点时不致停转，需进行验算REF_Ref488\r\h[13]，即≤2Pn（1.7）式中Pn-所选电动机额定功率，Pn=110kwPB-柱塞泵的限定压力，取PB=40MPaqp-压力为PB时，泵的输出流量。则：==14.95kw≤2Pn=2×110=220kw因此，所选电动机满足条件。1.3液压阀的选择（1）双液控单向阀本系统采用了双向液压锁结构。它使舵当受到外负载或本身需要保持在一定的舵角时，可以很好地锁紧。在这里选择一个双液控单向阀REF_Ref407\r\h[14]。双液控单向阀多用于执行器为液压缸，且缸的两腔均需保压或在行程中需锁紧缸的液压系统中，此时，与采用两个独立的液控单向阀相比，双液控单向阀具有安装使用简便、不需要外接控制油路等优点。根据流量控制阀典型产品表选择Z2S型叠加式液控单向阀，型号为：Z2S1020-20其技术规格为：表1.3双液控单向阀技术参数介质矿物质液压油介质温度/℃-20～70工作压力/MPa～31.5介质粘度/m2·s-1（2.8～380）×10-6单向阀的开启压力/MPa0.1通径/mm10重量/kg2生产厂家：北京华德液压工业集团有限公司，沈阳液压件厂。（引进力士乐技术产品）通过流量301.6L/min。（2）二位四通电磁换向阀选择广研所GE系列方向阀，其中的电磁换向阀，型号选择24EF3B-E10B-A。其技术参数为：表1.4二位四通电磁换向阀技术参数通径/mm额定压力/MPa最高使用压力/MPa通过流量/L·min-1使用油温/℃油液黏度/m2·s-1质量使用电压/VP、A、B口T口单电磁铁直流交流1016206.36010～16（7～320）×10-61.924110110127220（3）调速阀根据条件选择型号为QF3-E10B的调速阀。其技术参数为：表1.5调速阀技术参数通径/mm额定压力/MPa最高使用压力/MPa使用油温/℃油液黏度/m2·s-1最低工作压力/MPa质量/kg10162010～60（7～320）×10-60.75生产厂家：广州机床研究所（简称广研所）（4）电液换向阀根据系统工作情况选择型号为WEH10B的电液换向阀。其技术参数为：表1.6电液换向阀技术参数型号最高工作压力最低控制压力/MPa最高控制压力/MPa介质介质粘度/mm2·s-1介质温度/℃重量/kgWEH10B至281.0至25矿物液压油2.8～500-30～806.8生产厂家：北京华德液压集团公司液压阀分公司，上海立新液压件厂，天津液压件一厂，天津液压件二厂，沈阳液压件厂，上海东方液压件厂，大连液压件厂。（引进力士乐技术产品）（5）双向溢流阀组根据《中华人民共和国船舶行业标准》CB/T1018-1995，选择型号为CAY20-20的双向溢流阀组。其技术参数为：表1.7双向溢流阀技术参数型号公称通径/mm公称压力/MPa溢流阀额定流量/L·min-1单向阀开启压力/MPa调压范围/MPa重量/kgCAY20-203231.53200.05±0.010.6～8，4～16，8～20，16～31.50.7～4.5生产厂家：余姚市兴拓管阀成套有限公司，中国船舶工业总公司（第七研究院七〇四所）（6）溢流阀根据系统情况选择型号为YF-10L型溢流阀。其技术参数为：表1.8溢流阀技术参数名称型号压力范围/MPa流量/L·min-1溢流阀YF-10L0.5～34.52～1200生产厂家：榆次液压件厂（7）截止阀选择型号为CJZQ-F10F的球心截止阀。其技术参数为：表1.9截止阀技术参数名称型号通径/mm压力/MPa截止阀CJZQ-F10F1021生产厂家：上海航海仪器厂，上海华岳液压机电公司，上海航海仪器厂，重庆液压件厂，奉化液压件二厂，奉化新华液压件厂。（8）控制泵根据《机械设计手册-液压传动》以及系统的要求，选择YB-B48B型叶片泵。其技术参数为：表1.10控制泵技术参数型号理论排量/ml·r-1额定压力/MPa输出流量/L·min-1驱动功率/kw额定转速/r·min-1重量/kgYB-B48B48.3742.76.9100025生产厂家：榆次液压件厂，大连液压件厂。1.4液压站的设计1.4.1液压油箱的设计（1）确定液压油箱的有效容积液压油箱在不同的工作条件下，影响散热的条件也不同，通常按压力范围来考虑REF_Ref1661\r\h[15]。液压油箱的有效容量V可概略地确定为：在中高压系统中（P>6.3MPa）可取：V=（6～12）qp式中V-液压油箱有效容量qp-液压泵额定流量qp=Vn=355×1000mL/min=355L/min（1.8）因此V=6qp=6×355=2130L根据《中华人民共和国机械行业标准》JB/T7938-1999油箱公称容量系列，选取V=2000L（2）液压油箱的外形尺寸液压油箱的有效容积确定后，需设计液压油箱的外形尺寸，一般尺寸比（长：宽：高）为1：1：1～1：2：3。经计算，得出液压油箱的外形尺寸如下：表1.11液压油箱的外形尺寸abc1480111012211.4.2液压站的结构设计（1）液压泵的安装方式考虑到安装维修方便，散热条件好等条件，本系统