汽车起重机液压系统设计

hb?0.433?ALpy??? (4-6) 式中:hb—缸底厚度,m;

?AL—液压缸内径,m;

py—试验压力,MPa;

???—缸底材料的许用应力,MPa。

缸底材料选用45钢,查[7]表6-5得到45钢的抗拉强度?b≥600MPa,屈服强度?s≥355MPa,伸长率?5≥16%,断面收缩率为?≥40%,冲击功为39J。则

???=600MPa。

变幅液压缸的工作压力PN=22MPa,取py=1.6PN=35.2MPa

h?0.433?ALpy?0.433?0.2?35.2?21mm 600???综合以上计算,查[3]表37.7-10可知液压缸相关尺寸为:缸径?AL=200mm,D=245mm,UE=270mm,耳环滑动轴承CD=80mm,Y=85mm,PM=105mm,MR×EW=90×90,进出油口尺寸2-EE为M42×2,耳环连接螺纹为M85×3*-95。

六:汽车起重机液压系统的发热温升计算

1计算液压系统的发热功率

液压系统工作时,除执行元件驱动外载荷输出有效功率外,其余功率损失全部转化为热量,使油温升高。油温过高,不仅使油的性质发生变化,影响系统工作,而且会引起容积效率的下降,因此,油温必须控制在一定的范围内。对于复杂系统,由于功率损失的环节太多,通常用下式计算液压系统的发热功率[2]:

Phr?Pr?Pc

式中 Pr—液压系统的总输入功率;

Pc—液压系统输出的有效功率。

(3-8) 1zpiqviti Pr??i?1Tt?Pim1nPc?(?FWiSi??TWj?jtj)

j?1Tti?1(3-9) (3-10) 式中 Tt—工作周期,S;

Z、n、m—分别为液压泵、液压缸、液压马达的数量;

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pi、qvi、?Pi—第i台液压泵的实际输出压力、流量、效率;

ti—第i台液压泵工作时间,s;

m,转速,rad/s,工作时间,s; TWj、?j、tj—液压马达的外载转矩,N·

m。 FWj、si—液压缸外载荷及驱动此载荷的行程,N·

起重机的一个工作循环包括起升、回转、变幅、伸缩臂、下降、空载、回转、装料等工序。在整个循环中,依据经验估算出所需时间为280 s。

Pr?19.5MPa?1500r/min?280min?(50.3?40.6)ml/r60?49.2Kw 280s?0.92080?19.5?57.48?1600?6060?24.1Kw5.20?105?1?4.0?105?8?19.5?80?1200?Pc?280

总发热功率:

Phr?Pr?Pc?49.2?24.1?25.1Kw。

2计算液压系统的散热功率

液压系统的散热渠道主要是油箱表面,但如果系统的外接管路较长,在计算散热功率Phc时,也应该考虑管路表面的散热[2]。

Phc?(K1A1?K2A2)?T

式中 K1—油箱散热系数,见下表3.2,取K1=16; K2—管路散热系数,见下表3.3;

A1、A2—分别为油箱。管道的散热面积,m2;

?T—油温与环境温度之差,℃。

表5.2油箱散热系数K1/[W/(m·℃)]

2(3-11) 冷却条件 通风条件很差 通风条件良好 用风扇冷却 循环水强制冷却 2K1 8~9 15~17 23 110~170 表5.3管道散热系数K2/[W/(m·℃)]

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管道外径/m s 风速/m·?10.01 0 1 5 8 25 69 0.05 6 14 40 0.1 5 10 23 若系统达到热平衡,则Phr?Phc,油温不再升高,此时,最大温差[2]

?T?Phr

K1A1?K2A2(3-12) 环境温度为T0,T0=25℃。查下表3.4可知T≤90,则△T≤T-T0=75℃。取△T=75℃

表5.4各种机械允许油温/℃

液压设备类型 数控机床 一般机床 机车车辆 船舶 冶金机械、液压机 工程机械、矿山机械 (1) 油箱散热面积A1的计算

正常工作温度 30~50 30~55 40~60 30~60 40~70 50~80 最高允许温度 55~70 55~70 70~80 80~90 60~90 70~90 油箱容积一般为液压泵流量的3~8倍,由于汽车起重机的冷却效果较好,故取油箱容量为液压泵流量的6倍,即V=8qvmax=8×128.54=1028.32l=1.03m3。

如令油箱尺寸的高、宽、长之比为1∶1∶1至1∶2∶3,油面高度选油箱高度的0.8,油箱靠自然冷却使系统保持在允许温度以下时,则油箱的散热面积可近似用以下公式计算[2]:

A1?6.663V2

式中 V—油箱的有效体积,m3; A1—油箱的散热面积,m2。

(3-13) 19

则油箱的散热面积A1=6.66m2。 (2) 管路散热面积A2的计算

液压泵吸油管道内径d[2]:

d?4qv ?v(3-14) 式中 qv—通过管道内的流量,qv=128.54l/min=0.002m3/s; v—管道允许流速,m/s,参照表3.5取0.8m/s。

5.5管道内允许流速推荐值 管道 液压泵吸油管道 液压系统压油管道 液压系统回油管道 液压泵吸油管道内径

推荐流速/(m/s) 0.5~1.5,一般常取1以下 3~6,压力高,管道短,粘度小取大值 1.5~2.6 db?管道壁厚?的计算[2]:

4?0.002?0.056m?56mm

3.14?0.8??pd 2???(3-15) 式中 p—管道内最高工作压力,p=22MPa; d—管道内径,m;

???—管道材料的许用应力,Pa,?????b—管道材料的抗拉强度,Pa; p>17.5MPa时,取n?4。

?bn;

n—安全系数,对钢管来说,p<7MPa时,取n?8;p<17.5MPa时,取n?6;由于液压泵的吸油管道内径db?56mm<80mm,故管道材料采用10钢,查表3.6钢管的力学性质得到10钢消除应力退火后的抗拉强度?b?333N/mm2。故:

?333?83.25N/mm2 ????b?n4管道壁厚:

??pd22?56??7.4mm。 2???2?83.25表5.6钢管的力学性质 牌号

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