第4章 计算液压系统主要参数

4.1 确定液压缸几何尺寸

    液压缸是关键部件，是夹紧装置的关键部分，在单活塞杆的液压缸中活塞工进（受压）时，

 =—=/η         （4—1）=0.98×10/0.95

=1.032×10（N）

图  4—1

活塞快退（受拉）时，  

 =— =            （4—2）

=9500/0.95

=1.0×10（N）

图  4—2

式中  ——液压缸的工作腔压力（MPa）

——液压缸的回油腔压力（MPa）

=/4——液压缸无杆腔有效面积（m）

=（—）/4——有杆腔的有效面积（m）

——活塞直径（m）

——活塞杆直径（m）

——液压缸的工作效率

根据参考资料【1】查得，工作压力=20——32MP。参考同类机械的设计和加工的经验，这里工作压力取30MPa。

背压力=0.5---1.5MP。参考同类机械的设计和加工的经验，这里背压力取1MPa。

=                           （4—3）

=400/200=2

活塞杆在快进和快退中受力几乎为零或是自重的大小。只在钢筋压实工件时受到的作用力较大，即液压缸的有关设计参数在该工步中去计算。

由参考文献[2]中查得下表：

表4—1  液压缸常用往返速比

	1.1	1.2	1.33	1.46	1.61	2.0
	0.3	0.4	0.5	0.55	0.62	0.7

由相近原理： =0.7

一般，液压缸在工进状态下工作，其活塞面积为：

               =（+ ）/              （4—4）

               =/4                           （4—5）

               =（—）/4                  （4—6）

由公式（4—4）（4—5）（4—6）得

={4/ [—（1—/）]}

={4×1.032×10/ [π×30×10—π×1×10（1—0.7）]}

        =0.211m

        =211mm

     根据参考文献[1]表43.6—26和表43.6—27对D和d进行调整得

=250mm=0.25m

= 180mm=0.18m

所以 =0.0491m

=0.0236m

4.2 计算液压缸所需流量

液压缸的最大流量：

=[] （m/s）                （4—7）

式中  ——液压缸的有效面积（m2）

      ——液压缸的流速（m/s）

快进所需流量= =0.0491×0.125=0.0061375 m/s

=368.25L/min

工进所需流量==0.0491×0.0714=0.00351 m/s

=210.3L/min

快退所需流量==0.0236×0.25=0.0059 m/s

=354 L/min

4.3 计算系统所需的压力

1.当系统快进时，所需压力为：

= +                   （4—8）

式子中  ——工作中的负载（N）

        ——活塞的横截面积（m）

        ——背压力（MPa）

该工艺中分匀速运动和制动两部分构成。

当工艺处于启动的时候：

= （0.038/0.0491+1）×10

  =1.776×10 Pa

  =1.78MPa

当工艺处于匀速的时候：

= （0/0.0236+1） ×10 Pa

  =1MPa

2.当系统处于工进时，所需的压力为：

= /+ /2              （4—9）

式子中  ——工作中的负载（N）

        ——活塞的横截面积（m2）

        ——背压力（MPa）

=（1.032/ 0.049+ 0.5）×10  Pa

  =21.56MPa

3.当系统处于快退时，所需的压力为：

=/+ 2                 （4—10）

式子中  ——工作中的负载（N）

        ——活塞的横截面积（m2）

        ——背压力（MPa）

该工艺中分为匀速运动和制动两部分构成。

当工艺处于匀速运动的时候：

= （0.1/0.049+ 2）×10

  =（2.04+2）×10Pa

  =4.04 MPa

当工艺处在制动的时候：

=（0.76/ 0.049+2）×10Pa

  =17.5MPa

4.4 绘制钢筋压实机主缸工况图

    液压缸的工况图是指液压缸压力循环图、流量循环图和功率循环图。它是调整系统参数、选择液压泵和阀的依据。

1.压力循环图  通过最后确定的液压元件的结构尺寸，再根据实际载荷的大小求出液压执行元件在其动作循环各阶段的工作压力，然后把他们绘制成P—t图。

2.流量循环图  根据已定的液压缸有效面积或液压马达的排量，结合其运动速度算出他在工作循环中每一阶段的实际流量，把它绘制成

Q—t图。若系统中有多个液压执行元件同时工作，要把各自的流量图叠加起来绘制出总的流量循环图。

3.功率循环图  绘制压力循环图和总流量循环图后，即可绘制出系统的功率循环图。

由前面所设计的压力，流量，可得出如下一个表格，以便绘制和分析工况图。

表5—2  负载压力流量明细表

	工作负载（N）	工作压力（MPa）	流量（L/min）
快    启动 进    匀速 工 进 快    匀速 退    制动	3800 0 9.8×10 9.5×10 7600	1.78 1 21.56 4.04 17.5	368.25 210.3 354

有前面所得的数据，可绘制出压力循环图（P—t）和流量循环图

（Q—t）如下：

图4—3 压力循环图（P—t）

图4—4 流量循环图（Q—t）

通过对压力循环图和流量循环图分析得知：

最大流量值=368.25L/min=0.0061375 m/s

最大压力值=21.56MPa