第4章 液压系统设计及草图

4.1 由初步计算选液压泵

4.1.1 确定液压泵的最大工作压力

液压泵所需工作压力的确定，主要根据液压缸在工作循环各阶段所需最大压力，再加上油泵的出油口到缸进油口处总的压力损失，即       

   

 =+                        （4-1）  

                          

 包括油液流经流量阀和其他元件的局部压力损失、管路沿程损失等，在系统管路未设计之前，可根据同类系统经验估计，一般管路简单的节流阀调速系统为(2～5)×Pa，用调速阀及管路复杂的系统为(5～15)×Pa，也可只考虑流经各控制阀的压力损失，而将管路系统的沿程损失忽略不计，各阀的额定压力损失可从液压元件手册或产品样本中查找，也可参照表4-1选取。

表4-1  常用中、低压各类阀的压力损失(Δ)

阀名	Δ (×Pa)	阀名	Δ (×Pa)	阀名	Δ (×Pa)
单向阀	0.3～0.5	背压阀	3～8	行程阀	1.5～2
换向阀	1.5～3	节流阀	2～3	顺序阀	1.5～3

 

确定所需液压最高压力  

=+(估算为10×Pa)

                            =1.78+1=2.78 MPa

4.1.2 确定液压泵的流量

泵的流量根据执行元件动作循环所需最大流量和系统的泄漏确定。

1、 多液压缸同时动作时，液压泵的流量要大于同时动作的几个液压缸(或马达)所需的最大流量，并应考虑系统的泄漏和液压泵磨损后容积效率的下降，即

 

≥K (/s)                  （4-2） 

                            

式中：K为系统泄漏系数，一般取1.1～1.3，大流量取小值，小流量取大值；

为同时动作的液压缸(或马达)的最大总流量(/s) 。

 

2、采用差动液压缸回路时，液压泵所需流量为：

≥(/s)                      （4-3）  

式中：

，为分别为液压缸无杆腔与有杆腔的有效面积()；为活塞的最大移动速度(m/s)。

3、当系统使用蓄能器时，液压泵流量按系统在一个循环周期中的平均流量选取，即                            = ViK/Ti                       （4-4） 

式中：Vi为液压缸在工作周期中的总耗油量()；Ti为机器的工作周期(s)；Z为液压缸的个数。

确定本系统的最大流量 

                          ≥K=1.2×

=1.2×(117.8+27+1000+1570+539)

     =3904.5 ml/s

              经整圆得   =4000 ml/s

4.1.3 选择液压泵的规格

根据上面所计算的最大压力和流量，查液压元件产品样本，选择与和相当的液压泵的规格型号。

上面所计算的最大压力是系统静态压力，系统工作过程中存在着过渡过程的动态压力，而动态压力往往比静态压力高得多，所以泵的额定压力应比系统最高压力大25%～60%，使液压泵有一定的压力储备。若系统属于高压范围，压力储备取小值；若系统属于中低压范围，压力储备取大值。

4.1.4 确定驱动液压泵的功率

1、当液压泵的压力和流量比较衡定时，所需功率为：

p=/ηB (kW)                     (4-5)

式中：为液压泵的最大工作压力(N/)；为液压泵的流量(/s)；ηB为液压泵的总效率，各种形式液压泵的总效率可参考相关书籍估取，液压泵规格大，取大值，反之取小值，定量泵取大值，变量泵取小值。

按上述功率和泵的转速，可以从产品样本中选取标准电动机，再进行验算，使电动机发出最大功率时，其超载量在允许范围内。则最终选取P7600-F125型高压齿轮泵

此泵工作压力为23 Mpa，转速为2400r/min，工作流量Q=125ml/r，可以满足需要。

机身回转缸工作压力 P=2Mpa

流量Q=600ml/s

4.2 手部抓取缸原理图

 

图 4-1  手部抓取缸液压原理图

1、手部抓取缸液压原理图如图4.1所示

2、 泵的供油压力P取10Mpa，流量Q取系统所需最大流量即Q=1300ml/s。

因此，需装图3.1中所示的调速阀，流量定为7.2L/min，工作压力P=2Mpa。

采用：                 

YF-B10B溢流阀

2FRM5-20/102调速阀

23E1-10B二位三通阀

4.3 腕部摆动液压回路图

                             图 4-2  腕部摆动液压回路

 

1、腕部摆动缸液压原理图如图4-2所示

2、工作压力  P=1Mpa

流量      Q=35ml/s

采用：

2FRM5-20/102调速阀

34E1-10B     换向阀

YF-B10B      溢流阀

4.4 小臂伸缩缸液压回路图

            图4-3  小臂伸缩缸液压回路

 

1、小臂伸缩缸液压原理图如图4-3所示

2、工作压力     P=0.25Mpa

流量       Q=1000ml/s

采用：                

  YF-B10B      溢流阀

2FRM5-20/102 调速阀

23E1-10B二位三通阀

4.5 机身上下伸缩缸液压回路图

图4-4  上下伸缩缸液压回路

 

1、上下伸缩缸液压原理图如图4-4所示

2、上下伸缩缸工作压力  P=2Mpa

流量 Q=1600ml/s

采用：                 

  YF-B10B      溢流阀

2FRM5-20/102 调速阀

23E1-10B二位三通阀

4.6 机身回转液压回路图

                             图4-5  腕部摆动液压回路

 

1、腕部摆动缸液压原理图如图4-5所示

2、机身回转缸工作压力 P=2Mpa

流量Q=600ml/s

 

采用：

2FRM5-20/102调速阀

34E1-10B     换向阀

YF-B10B      溢流阀

 

4.7 总体系统图

 

 图 4-6  总体系统图

1、总体系统图如图4-6所示

2、工作过程

平衡位置à 手臂伸长到工件位置à手部抓取à手臂回缩à手臂上升到预定位置à手腕回转à手臂伸长到预定位置à  手抓松开，放下工件à  手臂回缩à手臂下降à手臂回转到平衡位置。