放松 停止 - - - - - -
+ - - - - - - - 3．液压系统的计算和选择液压元件
3．1、液压缸主要尺寸的确定 （1）工作压力P的确定。
工作压力P可以根据负载大小以及机器的类型来初步确定，现参阅参考文献[2]表2-1，取液压缸的工作压力为4MP。 （2）计算液压缸内径D和活塞杆直径d 1）进给缸内径D和活塞杆直径d
由负载图知道最大负载F为30550N，按参考文献[2]可取P2为0.5MP，η
cm
为
0.95，考虑到快进、快退速度相等，取d/D=0.7。将上述数据代入参考文献[2]
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式（2-3）
D?4F………………………（3-1） 2P2?P1?cm{1?[1?dD]}P1??D工作?4?30550?0.1m
0.523.14?4?106?0.95?{1?[1??0.7?]}4工作
根据参考文献[2]表2-4，将液压缸内径圆整为标准系列直径D活塞杆直径d
工作
=100mm；
按参考文献[1],取d/D=0.7，按参考文献[2]表2-5，活塞杆直
径系列取d工作=70mm。
2）夹紧缸内径D和活塞杆直径d
按工作要求夹紧力由单个夹紧缸提供，考虑到夹紧力的稳定，夹紧缸的工作压力应该低于进给液压缸的工作压力，现取夹紧缸的工作压力为3MPa，回油背压为零，η
cm
为0.95，则按参考文献[2]式（2-3）可得
D夹紧?4?6000m?5.2?10?2m 63.14?3?10?0.95按参考文献[2]表（2-4）及表（2-5）液压缸和活塞杆的尺寸系列，取夹紧液压缸的D夹紧和d夹紧分别为63mm和45mm。
3）定位缸缸内径D和活塞杆直径d和夹紧缸尺寸一样
按最低工进速度验算液压缸的最小稳定速度，由参考文献[2]式（2-4）可得
A?qmin50?cm2?16.7cm2………………………（3-2） vmin3式中，qmin是由产品样本查得GE系列调速阀AQF3-E10B的最小稳定流量为50mL/min。
本设计中调速阀是安装在回油路上，故液压缸节流腔有效工作面积应该选
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取液压缸有杆腔的实际面积，即
A?（D2?d2）??(102?72)cm2?40cm2
44??可见上述不等式能满足，液压缸能达到所需低速。 （3）计算在各工作阶段液压缸所需的流量
q快进?q工进??4d2v快进?D2v工进??4?0.072?6m3/min?23.1?10?3m3/min?23.1L/min ?0.12?1m3/min?6.28?10?3m3/min?7.85L/min
?4?4q快退?（D2?d2）v快退??（0.12?0.072）?6m3/min?24L/min
44q夹????4D夹v夹?2?4?0.0632?35?10?3?60m3/min?6.5?10?3m3/min?6.5L/min
3．2、确定液压缸的流量、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???p………………………………………（3-4）
式中 pp——液压泵最大工作压力；
p1——执行元件最大工作压力；
??p——进油管路中的压力损失，初算时简单系统可取
统取0.5—1.5，本设计中取0.5MPa
0.2—0.5MPa，复杂系
pp?p1???p=（4+0.5）MPa=4.5MPa
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进度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应该满足Pn?(1.25-1.6) pp。中低压系统取小值，高压系统取大值。在本设计中Pn=1.25pp=5.625MPa。 （2）泵的流量确定
液压泵的最大流量应为
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qp?KL(?q)max…………………………………（3-5） 式中 qp--液压泵的最大流量；
（?q）max---同时动作的各执行元件所需要流量之和的最大值。
L
L
KL---系统泄露系数，一般取K=1.1—1.3，现取K=1.2。
qpKL（?q）max==1.2×24L/min=28.8L/min
（3）选择液压泵的规格
根据以上算得的Pp和qp再查阅参考文献[2]，现选用YBX-25限压式变量叶片泵，该泵的基本参考为：每转排量V=25mL/r，泵的额定的压力Pn=6.3MPa，电动机转速nH?1390r/min，容积效率?v=0.85，总效率?=0.7。 （4）与液压泵匹配的电动机的选定
首先分别算出快进与工进两种不同工况时的功率，取两者较大值作为选择电动机规格的依据。由于在慢进时泵输出的流量减小，泵的效率急剧降低，一般当流量在0.2-1L/min范围内时，可取?=0.03—0.14。同时还应注意到，为了使所选择的电动机在经过泵的流量特性曲线最大功率点时不至停转，需进行验算，即
pBqp ??2pn……………………………………（3-6）
式中 pn--所选电动机额定功率；
pB--限压式变量泵的限定压力
qp---压力为pB时，泵的输出流量。
首先计算快进时的功率，快进时的外负载为550N，进油路的压力损失0.3MPa，由式（3-4）得 Pp???
550?4??6?10?0.3?MPa?0.95Mpa 2?3.14?0.07?18
快进时所需电动机功率为
P?ppqp??0.95?23.1kw?0..52kw
60?0.7工进时所需电动机功率P为
P?4.5?6.28kw?0.67kw
60?0.7查阅文献[4]，选用Y90s-4型电动机，其额定功率为1.1kW，额定转速为1400 r/min。
根据产品样本可查 YBX-25 的流量压力特性曲线。再由已知的快进时流量为24L/min，工进时的流量为7.85L/min，压力为4.5MPa，作出泵的实际工作时的流量压力特性曲线，如图3-1所示：
图3-1 YBX-25液压泵特性曲线
查得该曲线拐点处的流量为24L/min，压力为0.7MPa，该工作点对应的功率为
P?28.8?3.3?2.26kw
60? 0.719