液压系统原理的合理性对系统的性能以及设计方案的经济性具有决定性影响。拟定液压系统原理图的方法是:根据具体动作性能要求,通过分析对比选择出合适的液压基本回路,然后将这些基本回路有机地组合成一个完整的液压系统。
1.选择系统类型
液压系统的类型有开式系统和闭式系统,可以根据系统调速方式和安装空间大小来选择系统类型。若采用节流调速和容积节流调速方式,则有较大的空间放置油箱且要求结构简单的系统,宜采用开式系统;若采用容积调速方式,则要求减小体积和重量,且换向平稳、换向速度高和效率较高的系统,宜采用闭式系统。
2.确定和选择基本回路
不同类型的液压机械所选择的液压基本回路不同,如对速度的调节、变换和稳定性要求较高的主机(如各类金属切削机床),调速和速度换接回路往往是组成这类机械液压系统的基本回路;对输出力、力矩或功率调节有要求而对速度调节无严格要求的设备(如大型挖掘机),其功率调节和分配是系统设计的核心,其系统特点是采用复合油路、功率调节回路等。
3.选择执行元件
用于实现连续回转运动的执行元件应选用液压马达;若要求往复摆动,则应选用摆动液压缸或齿轮齿条式液压缸;若要求实现直线运动,则应选用活塞式液压缸或柱塞式液压缸;若要求双向工作进给,且双向输出的力、速度都相等,则应选用双杆活塞缸;若要求一个方向工作,反向退回,则应选用单杆活塞缸;若负载力不与活塞杆轴线重合或缸径较大,行程较长,则应选用柱塞缸。
4.选择液压泵类型
选择液压泵类型的方法如下。
(1)根据初选系统压力选择泵的类型。当工作压力小于21 MPa 时,选用齿轮泵和叶片泵;当工作压力大于21 MPa 时,宜选用柱塞泵。
(2)若原动机为柴油机、汽油机,主机为行走机械,则宜选用齿轮泵、叶片泵。
(3)若系统采用节流调速回路,或通过改变原动机的转速调节流量,又或系统对速度无调节要求,则可选用定量泵或手动变量泵。
(4)若系统要求高效节能,则应选用变量泵。恒压变量泵适用于要求恒压源的系统;限压式变量泵和恒功率变量泵适用于要求低压大流量、高压小流量的系统;电液比例变量泵适用于多级调速系统;负载敏感变量泵(压差式变量泵)适用于要求随机调速且功率适宜的系统;双向变量泵多用于闭式系统。
(5)若液压系统有多个执行元件,各工作循环所需要的流量相差很大,则应选用多泵供油,实现分级调节。
5.制定调速方案(www.daowen.com)
液压调速分为节流调速、容积调速和容积节流调速。在压力较低、功率较小、负载变化不大且工作平稳性要求不高的场合,宜选用节流阀节流调速回路;在功率较小、负载变化较大且速度稳定性较高的场合,宜采用调速阀节流调速回路;当既要温升小,又要工作平稳性较好时,宜采用容积节流调速回路;在功率较大,要温升小而稳定性要求不高的情况下,宜采用容积调速回路。
6.制定压力控制方案
压力控制方案如下。
(1)一般在节流调速回路中,通常由定量泵供油,泵出口溢流阀调节系统所需压力,并保持恒定。在容积调速回路中,用变量泵供油,溢流阀起安全保护作用,限制系统的最高压力。
(2)中低压小型液压系统为获得二次压力可选用减压阀的减压回路。
(3)立式缸回路应采用平衡阀的平衡回路。
(4)为使执行元件不工作时液压泵在很小输出功率下运行,定量泵系统一般选择卸荷回路,变量泵则实现压力卸荷或流量卸荷。
7.制定方向控制方案
方向控制方案如下。
(1)对装载机、起重机、挖掘机等工作环境恶劣的液压系统,主要考虑安全可靠,一般采用手动(脚动)换向阀。
(2)对液压设备要求自动化程度较高的液压系统,应选用电动换向,当流量小时选用电磁换向阀,当流量大时选用电液换向阀或二通插装阀。采用电动换向时,各执行元件之间的顺序、互锁、联动等可由电气控制系统完成。
(3)采用双向变量泵的换向回路多用于闭式回路。
8.选择其他回路
拟定系统原理时还需注意防止回路之间可能存在的相互干扰。例如,采用电液换向阀中位卸荷回路,需保证卸荷压力不低于电液阀要求的最小控制压力。另外,也要注意防止液压冲击和提高系统效率,为缩短设计周期、便于使用维护,尽量选用标准件、通用件等。
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