【某铝箔轧机液压系统的液压动力及执行元件的确定计算案例3400字】

[8]”。设计的液压系统中的活塞要实现往复直线运动，所以采用活塞缸。为了确保轧制铝箔的板型及厚度，需要随时的对液压缸活塞运动位置进行检测，为了保证液压系统工作的稳定性，根据铝箔轧机液压缸的工作环境和工作参数，选取带有位置传感器的液压缸。1.2.1液压缸参数设计要想设计出能够满足液压系统需求的液压缸，必须先完成对液压缸相关参数的设计，才能够获得需要的液压缸。液压缸的主要参数包括工作压力、流量、液压缸内径、活塞杆直径、活塞运动速比、活塞杆的推力及拉力等。(1)液压缸工作压力 P=FA式中P——工作压力，MPa；F——液压缸负载，kW；A——活塞有效面积，m2式1.6中，液压缸负载F=945.46kN，活塞有效面积A=490.87cm2(2)活塞的理论推力及拉力 F1=式中A1——无杆腔的有效面积，mF1P——供油压力，MPa；将已知条件带入式1.7中得F1=946.9kN。 F2=式中A2——有杆腔的有效面积，mF2式1.8中，根据已知条件带入计算得F2(3)液压缸缸筒内径 D=4F1式中F1P——供油压力，MPa；式1.9中，活塞的理论推力F1=946.9KN，供油压力P=19.3MPa，带入式中计算得D=250mm(4)活塞杆的直径 d=DФ-1Ф式中Ф——活塞运动的速比；D——缸筒内径，mm； 式1.10中，活塞运动的速比Ф=2，缸筒内径D=250mm，带入计算得d=176mm。(5)液压缸的流量液压缸活塞升出时的流量与活塞缩回时的流量可分别通过式1.11和式1.12得到Q1=V1A Q1=式中Q1A1——活塞无杆腔面积，mV1D——液压缸的内径，mm；ηv式1.11中，液压缸容积效率ηv=0.9(密封取金属材料)，活塞升出速度V1=0.9m/min，液压缸的内径D=250mm，带入式1. Q由A2 Q2=式中Q2A2——活塞有杆腔面积，mV2d——活塞杆径，mm；ηv式1.12中，活塞缩回速度V2=1.8m/min，容积效率ηv（3）活塞运动速比液压缸活塞运动速比通过时1.14得到。 Ф=A1 Ф=V2式中Ф——活活塞运动速比；式1.13中，带入已知的相关参数计算，通过查阅《液压传动设计手册》确定速比Ф=2。1.2.2液压缸缸筒的设计液压缸的主体零件是缸筒，同时也是液压缸上其他零件安装的基础。在缸筒内实现液压系统的能量转换，所以设计的缸筒必须考虑耐磨性、抗压性、塑性变形、疲劳强度等综合性能。缸筒的材料通常使用25、45钢，使用由低压系统的油缸采用25钢，中、高压系统的油缸采用45钢。由于所设计的系统是属于中、高压系统故选取45钢作为缸筒材料。液压缸缸筒的长度L可以通过式1.10得到。 L=l+B+A+M+C (1.14)式中l——活塞工作距离，mm；C——其余长度，mm；B——活塞宽度，mm；A——活塞杆导向长度，mm；M——密封长度，mm；式1.14中，活塞工作距离l=60mm，其余长度C=15mm，活塞宽度一般为D(0.6~1)B=250mm，活塞杆导向长度一般为D(0.6~1.5)A=300mm，密封长度M=70mm，带入式中计算得L=695mm。(1)液压缸筒壁厚δ对于使用于高压系统的长液压缸筒，因此设计时选择壁厚结构δD小于0.08时的设计公式1.17，同时缸筒壁厚由式1. δ=δ0+式中δ0C1C2——被腐蚀余量，mm许用应力 σp=式中σbn——安全系数；式1.16中，安全系数n=5，钢的抗拉强度σb=600MPa，带入计算得σ δ0=式中PmaxσpD——缸筒内径，mm；式1.17中，最大工作压力Pmax=20.2MPa，钢材的许用应力σp=120MPa，缸筒内径D=400mm，代入计算得δ0式1.15中，缸筒最小壁厚δ0=31.7mm，外径公差余量C1=0.3mm，腐蚀余量C21.2.3液压缸的功率 W=FSN=W由F=PA，V= N=PQ (1.18)式中P——工作压力，MPa；Q——液压缸的流量，L/min；式1.18中，将已知参数带入计算，液压缸功率圆整为10kW。通过对液压缸相关参数的计算选取榆次海洋液压有限公司生产的C25WEN型液压缸。内径为250mm，活塞杆径为160mm，液压缸内置高精度位置传感器。图1.1C25WEN型液压缸1.3液压泵的设计液压泵作为动力输出元件，它是整个液压系统正常工作的前提。液压泵工作目的是给系统供应液压油并将泵内的容积的变化转换为液压缸的行程的变化，为了方便对液压系统的不断调整，保持液压系统工作的稳定性在设计系统中一般选取变量泵。1.1.1定量泵的设计在设计的过滤冷却回路中，回路需要液压泵对其输入恒定的液压油。以保证系统吸入清洁的液压油。由于定量泵可以在恒定的转速下，保持输出定量的液压油。所以在回路中采用定量泵。 qp=式中qp——定量泵的流量，L/minq0n——电动机的转速，r/min；ηv式1.19中，柱塞变量泵的排量q0=80mL/r，电动机的转速n=1500r/min，柱塞变量泵的容积效率ηv选取上海启高高压油泵有限公司1.25/2.5MCY14-1B型柱塞定量泵。定量泵的公称压力为31.5MPa，最大功率为46.6kW，如图2.3所示。图2.31.25/2.5MCY14-1B型柱塞定量泵1.1.2柱塞变量泵的设计在设计的铝箔轧机液压系统中，为了保证铝箔轧机稳定工作。需要不断地对液压系统进行调整，通过系统的压力变化调节液压泵流量和压力，是液压系统保持稳定工作，同时也使液压系统减少了不必要的液压元件，也简化了系统结构。所以在设计的液压系统中采用柱塞变量泵来对系统供油，可根据外负载大小的变化能够自动的调节供油量。 PP=P式中P1∆P——管道损失；PP式1.20中，管道损失(∆P0.5~1.5MPa)取∆P=1.5MPa，液压缸工作压力P1柱塞变量泵的额定压力P液压缸工作压力比液压泵的额定压力小(25%~60%)。在设计的铝箔轧机液压系统中柱塞变量泵的额定压力比液压缸工作压力大40%。 Pe=式1.21，将已知参数带入计算得Pe柱塞变量泵的流量通过式1.19，电动机的转速n=1800r/min，柱塞变量泵的排量q0=50mL/r，容积效率ηv=0.9，带入式 P0=式中P0——柱塞变量泵的功率，kWη——液压泵的总效率；式1.22中，液压泵总效率η=0.9，带入计算得输入功率P0通过对柱塞变量泵相关参数的计算，最终选取德国力士乐公司生产的A10VSO100型柱塞液压泵，如图1.2所示。泵的排量范围为(3~180mL/r)，转速为1800r/min，峰值压力为35MPa。图1.2A10VSO100型柱塞液压泵在选配带动柱塞变量泵的电机时，一般