液压系统设计参数的补充计算

　　0 引言

　　液压系统如今已经广泛应用在各类机械行业中,但其使用液压传动的出发点是不尽相同的:有的是利用它在传递动力上的长处;有的是利用它在操纵控制上的优点。液压系统主要由4部分组成:能源装置,执行装置,控制调节装置,辅助装置。

　　在进行液压系统的设计时,除了应满足主机在动作和性能方面规定的种种要求外,还必须符合重量轻、体积小、效率高、结构简单、工作可靠、使用和维修方便等一些公认的设计原则。

　　结合现行《液压设计手册》,可以进行常规设计,但设计手册所用的公式往往是在额定状态或一般环境下进行计算的,在实际工作现场,其工作环境会与设计条件有所差异,要求更准确地计算所设计液压系统的某些参数。针对一些容易忽略的诸如压力损失、温升等设计问题,本文从实际的角度出发,推导了一些计算公式,使液压系统的设计更加趋于合理。

　　1 压力损失计算

　　为了判断液压系统工作性能的好坏,正确调整系统的工作压力,需要计算液压管路的压力损失。对有动态特性要求的系统,还要计算液压冲击和换向性能。

　　在液压元件、油管和管接头选定后,要先画出油管装配草图,然后对管路系统的总压力损失进行计算。

　　系统的总压力损失主要包括油液流经管道的直管沿程压力损失、局部压力损失和流经阀类元件的压力损失。油液流经管道的压力损失和流经标准阀类元件的压力损失可以从液压元件技术规格中查出。但要注意的是,在液压元件技术规格中所列出的压力损失是指通过额定流量时的压力损失,在实际中当通过流量小于额定流量时,压力损失的计算应当是:

　　式中:Δp为阀在额定流量下的压力损失(MPa);

　　qc为通过该阀的实际流量(L/min);

　　q为阀的额定流量(L/min)。

　　此时管路系统的总的压力损失为:

　　式中:ΣΔp沿为管路沿程压力损失之和(MPa);

　　ΣΔp局为管路局部压力损失之和(MPa)。

　　当液压缸活塞的工作面积不相同时,应分别计算液压缸进油路和回油路的压力损失。这时液压泵的总压力损失为:

　　式中:Δp_进、Δp_回为进油路、回油路的总压力损失(MPa); A_进、A_回为液压缸进、回油腔的有效工作面积(m²)。

　　如果计算所得的管路总压力损失与初步设计假定的压力损失相差较大,则应当对设计进行修改,重新选择管道尺寸、阀的规格,降低压力损失。

　　2 温升的计算

　　液压系统工作中的各种压力损失、容积损失和机械损失组成系统总的能量损失。其中绝大部分变为热能,使油液的温度升高。油液温度过高对系统产生不利影响:加速油液变质;油液黏度降低,系统泄漏增大;机器产生热变形,降低精度;使液压元件热膨胀系数不同的相对运动零件间隙变小甚至卡死而失效。为保证系统正常工作,油液温度必须控制在规定的范围之内,其温度范围如表1所示。