3.5.4确定液压泵的参数
1.确定液压泵的最大工作压力
pP≥p1+∑∆p Pa (3-5)
式中p1——液压缸的最大工作压力,根据
F=Fw=p1A1-p2A2 (3-6) ηm
可以求出p1=F+0.2A2=70MPa A1
∑∆p——从液压泵出口到液压缸入口总的管路损失。初算可按经验数据选取:管路简单、流速不大的取0.2~0.5MPa;管路复杂,并且进油口有调速阀的,取0.5~1.5 MPa。这里取0.5MPa。
即pP≥70+0.5=70.5MPa
2.确定液压泵的流量QP
QP≥KQmax m3/s (3-7)
K——系统泄漏系数,一般取1.1~1.3,这里取1.2
Qmax——液压缸的最大流量,对于采用节流调速方式的系统,还需要加上溢流阀的最小溢流量,一般取0.5⨯10-4m3/s
在前面已经初步选定车辆被顶起的速度变化量∆v=0.16m/s,那么设定车辆被顶起的最大速度vy=0.16m/s,则活塞的运动速度:
v=y (3-8) v0=0.22vy=0.04m/s(这是在车辆刚刚起升状态时,α=5 )
Q=2v0A1=2⨯0.04⨯7.85⨯10-3=6.28⨯10-4m3/s
所以QP≥KQmax=1.2⨯(6.28⨯10-4+0.5⨯10-4)=8.14⨯10-4m3/s
3.选择液压泵的规格
根据以上求得的液压泵最大工作压力和流量,依据系统中初步选定的液压
泵,从手册中选择相应的液压泵产品。为了使液压泵相比于最大工作压力有一定的额外压力储备,所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大25~60%。
查找液压缸设计手册P37-135选择CB-FA型齿轮泵,其参数如下表
4.确定液压泵的驱动功率
在工作中,如果液压泵的压力和流量相对比较恒定,则 P=pPQPkW (3-9) 103ηP
其中ηP——液压泵的总效率,参考下表选择η
P=0.7
pPQP15.8⨯8.14⨯10-4
则P=3==18.4kW,据此可选择合适的电机型号。 310ηP10⨯0.7
3.5.5管道尺寸的确定
钢管能够承受较高的压力,并且价格低廉,有助于减少设备成本,但安装时需要弯曲半径不能太小,一般用于装配条件比较好的地方。这里采用钢管连接。
管道内径计算
d=
式中
/s m (3-10) Q——通过管道内的流量m3/s v——管道内允许流速 m/s,推荐取值如下:
允许流速推荐值
取v吸=0.8m/s,v压=4m/s, v回=2m/s.分别应用上述公式得
d吸=20.2mm,d压=10.7mm,d回=15.2mm。根据钢管内径按标准系列选取相应的
直径钢管。经过圆整后分别选取d吸=20mm,d压=10.7mm, d回=15mm。对应
钢管壁厚δ=1.6mm。
3.5.6本系统油箱容量的确定
在确定液压系统油箱尺寸时,首先要满足系统供油的需求,然后保证执行元件即使在全部排油工况时,油箱也不能溢出,与此同时应满足系统处于最大可能充满油工况时,油箱的油位也不能低于最低限度。初设计时,按经验公式
V=aQV=4QP(m3) (3-11)
选取。
式中QV——液压泵每分钟排出压力油的容积
a——经验系数,按下表取 a=4:
3.6液压缸的主要零件材料、结构和技术要求
3.6.1缸体
1. 缸体端部联接模式
采用简单的焊接形式,其优点:结构简单,重量轻,尺寸小,应用广泛。但是缸体被焊接后可能会发生不同程度的变形,并且内径不易加工。所以在加工时应小心注意。主要用于柱塞式液压缸。
2. 缸体的材料(45号钢)
液压缸缸体一般有20、35、45号无缝钢管三种材料。20号钢的机械性能略低,而且不能调质,使用比较少;35号钢焊接性能比较好,一般用于缸筒与缸
底、缸头、管接头或者耳轴等需要焊接的情况下,粗加工后调质;一般情况下,液压缸缸体均可采用45号钢,并应调质到241~285HB。
液压缸缸体毛坯可采用锻钢,铸铁或铸铁件。铸钢可采用ZG35B等材料,铸铁可采用HT200~HT350之间的铸铁或者球墨铸铁。特殊情况可采用铝合金等材料。
3. 缸体的技术要求
1) 缸体内径D的圆度公差值可按9、10或11级精度选取,圆柱度公差值
应按8级精度选取。
2) 缸体内径采用H8、H9配合。表面粗糙度:当活塞采用橡胶密封圈密封
时,Ra为0.1~0.4μm,当活塞采用活塞环密封时,Ra为0.2~0.4μm。
且均需衍磨。
3) 当缸体与缸头采用螺纹联接时,螺纹应取为6级精度的公制螺纹
4) 缸体端面T的垂直度公差可按7级精度选取。
5) 当缸体带有耳环或销轴时,孔径或轴径的中心线对缸体内孔轴线的垂直
公差值应按9级精度选取。
6) 为了防止腐蚀和提高寿命,缸体内表面应镀以厚度为30~40μm的铬层,
镀后进行衍磨或抛光。
3.6.2活塞
1. 活塞与活塞杆的联接型式见下表
表3-4活塞与活塞杆的联接型式表
这里采用螺纹联接。
2. 活塞与缸体的密封结构,随液压系统工作压力、环境温度、介质等条件的不同而不同。常用的密封结构见下表
表3-5活塞与缸体的密封结构适用范围表
结合本设计所需要求,采用O型密封圈密封比较合适。
3. 活塞的材料
液压缸常用的活塞材料为耐磨铸铁、灰铸铁(HT300、HT350)、钢及铝合金等,这里根据设计要求采用45号钢。
4. 活塞的技术要求
1) 活塞外径D对内孔D1的径向跳动公差值,按7、8级精度选取。
2) 端面T对内孔D1轴线的垂直度公差值,应按7级精度选取。
3) 外径D的圆柱度公差值,按9、10或11级精度选取。画图
3.6.3活塞杆
1. 端部结构
活塞杆的端部结构可分为内螺纹、外螺纹、单耳环、双耳环、球头、柱销等多种形式。根据本设计液压缸的结构,为了便于活塞杆的拆卸和维护,可选用内螺纹结构外接单耳环。
2. 端部尺寸
根据内螺纹联接简图,按照活塞杆的设计要求,选用直径⨯螺距-螺纹长=φKK⨯t-A=33⨯2-45。
3.5.4确定液压泵的参数
1.确定液压泵的最大工作压力
pP≥p1+∑∆p Pa (3-5)
式中p1——液压缸的最大工作压力,根据
F=Fw=p1A1-p2A2 (3-6) ηm
可以求出p1=F+0.2A2=70MPa A1
∑∆p——从液压泵出口到液压缸入口总的管路损失。初算可按经验数据选取:管路简单、流速不大的取0.2~0.5MPa;管路复杂,并且进油口有调速阀的,取0.5~1.5 MPa。这里取0.5MPa。
即pP≥70+0.5=70.5MPa
2.确定液压泵的流量QP
QP≥KQmax m3/s (3-7)
K——系统泄漏系数,一般取1.1~1.3,这里取1.2
Qmax——液压缸的最大流量,对于采用节流调速方式的系统,还需要加上溢流阀的最小溢流量,一般取0.5⨯10-4m3/s
在前面已经初步选定车辆被顶起的速度变化量∆v=0.16m/s,那么设定车辆被顶起的最大速度vy=0.16m/s,则活塞的运动速度:
v=y (3-8) v0=0.22vy=0.04m/s(这是在车辆刚刚起升状态时,α=5 )
Q=2v0A1=2⨯0.04⨯7.85⨯10-3=6.28⨯10-4m3/s
所以QP≥KQmax=1.2⨯(6.28⨯10-4+0.5⨯10-4)=8.14⨯10-4m3/s
3.选择液压泵的规格
根据以上求得的液压泵最大工作压力和流量,依据系统中初步选定的液压
泵,从手册中选择相应的液压泵产品。为了使液压泵相比于最大工作压力有一定的额外压力储备,所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大25~60%。
查找液压缸设计手册P37-135选择CB-FA型齿轮泵,其参数如下表
4.确定液压泵的驱动功率
在工作中,如果液压泵的压力和流量相对比较恒定,则 P=pPQPkW (3-9) 103ηP
其中ηP——液压泵的总效率,参考下表选择η
P=0.7
pPQP15.8⨯8.14⨯10-4
则P=3==18.4kW,据此可选择合适的电机型号。 310ηP10⨯0.7
3.5.5管道尺寸的确定
钢管能够承受较高的压力,并且价格低廉,有助于减少设备成本,但安装时需要弯曲半径不能太小,一般用于装配条件比较好的地方。这里采用钢管连接。
管道内径计算
d=
式中
/s m (3-10) Q——通过管道内的流量m3/s v——管道内允许流速 m/s,推荐取值如下:
允许流速推荐值
取v吸=0.8m/s,v压=4m/s, v回=2m/s.分别应用上述公式得
d吸=20.2mm,d压=10.7mm,d回=15.2mm。根据钢管内径按标准系列选取相应的
直径钢管。经过圆整后分别选取d吸=20mm,d压=10.7mm, d回=15mm。对应
钢管壁厚δ=1.6mm。
3.5.6本系统油箱容量的确定
在确定液压系统油箱尺寸时,首先要满足系统供油的需求,然后保证执行元件即使在全部排油工况时,油箱也不能溢出,与此同时应满足系统处于最大可能充满油工况时,油箱的油位也不能低于最低限度。初设计时,按经验公式
V=aQV=4QP(m3) (3-11)
选取。
式中QV——液压泵每分钟排出压力油的容积
a——经验系数,按下表取 a=4:
3.6液压缸的主要零件材料、结构和技术要求
3.6.1缸体
1. 缸体端部联接模式
采用简单的焊接形式,其优点:结构简单,重量轻,尺寸小,应用广泛。但是缸体被焊接后可能会发生不同程度的变形,并且内径不易加工。所以在加工时应小心注意。主要用于柱塞式液压缸。
2. 缸体的材料(45号钢)
液压缸缸体一般有20、35、45号无缝钢管三种材料。20号钢的机械性能略低,而且不能调质,使用比较少;35号钢焊接性能比较好,一般用于缸筒与缸
底、缸头、管接头或者耳轴等需要焊接的情况下,粗加工后调质;一般情况下,液压缸缸体均可采用45号钢,并应调质到241~285HB。
液压缸缸体毛坯可采用锻钢,铸铁或铸铁件。铸钢可采用ZG35B等材料,铸铁可采用HT200~HT350之间的铸铁或者球墨铸铁。特殊情况可采用铝合金等材料。
3. 缸体的技术要求
1) 缸体内径D的圆度公差值可按9、10或11级精度选取,圆柱度公差值
应按8级精度选取。
2) 缸体内径采用H8、H9配合。表面粗糙度:当活塞采用橡胶密封圈密封
时,Ra为0.1~0.4μm,当活塞采用活塞环密封时,Ra为0.2~0.4μm。
且均需衍磨。
3) 当缸体与缸头采用螺纹联接时,螺纹应取为6级精度的公制螺纹
4) 缸体端面T的垂直度公差可按7级精度选取。
5) 当缸体带有耳环或销轴时,孔径或轴径的中心线对缸体内孔轴线的垂直
公差值应按9级精度选取。
6) 为了防止腐蚀和提高寿命,缸体内表面应镀以厚度为30~40μm的铬层,
镀后进行衍磨或抛光。
3.6.2活塞
1. 活塞与活塞杆的联接型式见下表
表3-4活塞与活塞杆的联接型式表
这里采用螺纹联接。
2. 活塞与缸体的密封结构,随液压系统工作压力、环境温度、介质等条件的不同而不同。常用的密封结构见下表
表3-5活塞与缸体的密封结构适用范围表
结合本设计所需要求,采用O型密封圈密封比较合适。
3. 活塞的材料
液压缸常用的活塞材料为耐磨铸铁、灰铸铁(HT300、HT350)、钢及铝合金等,这里根据设计要求采用45号钢。
4. 活塞的技术要求
1) 活塞外径D对内孔D1的径向跳动公差值,按7、8级精度选取。
2) 端面T对内孔D1轴线的垂直度公差值,应按7级精度选取。
3) 外径D的圆柱度公差值,按9、10或11级精度选取。画图
3.6.3活塞杆
1. 端部结构
活塞杆的端部结构可分为内螺纹、外螺纹、单耳环、双耳环、球头、柱销等多种形式。根据本设计液压缸的结构,为了便于活塞杆的拆卸和维护,可选用内螺纹结构外接单耳环。
2. 端部尺寸
根据内螺纹联接简图,按照活塞杆的设计要求,选用直径⨯螺距-螺纹长=φKK⨯t-A=33⨯2-45。