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总结液压系统方案的设计

作者: 大兰液压-标 编辑: DL-TGB 来源: 大兰液压 发布日期: 2021.03.18
信息摘要:
总结液压系统方案的设计

一、回路方式的选择

一般选用开式回路,即执行元件的排油回油箱,油液经过沉淀、冷却后再进入液压泵的进口。行走机械和航空、航天液压装置为减少体积和重量可选用闭式回路,即执行元件的排油直接进入液压泵的进口。

若对执行元件的输出参数要求高精度控制,应对输出量进行检测然后反馈控制液压系统的压力和流量,即构成系统的大闭环控制。普通液压系统为开环控制或局部反馈控制回路。

二、流体介质的选定

普通液压系统选用矿物油型液压油作为流体介质,其中室内液压设备多选用汽轮机油和普通液压油,室外液压设备则应选用抗磨液压油或低凝液压油,航空液压系统多选用航空液压油。对某些高温设备或井下液压系统,应选用耐燃介质,如磷酸酯液、水一乙二醇、乳化液。

待介质选定后,设计和选用液压元件时应考虑它们与所选介质的相容性。

三、分析液压系统工况.初定系统压力

液压系统各执行元件整个工作循环的速度、负载变化规律(如负载速度谱)进行分析,确定各执行元件的最大负载,最低和最高运动速度,工作行程及最大行程,列表备用。

液压系统的压力,即泵的出口压力与液压设备的工作环境、精度要求等有关,常用的液压系统的压力推荐如下:

精加工机床0.8~2MPa

半精加工机床3~5MPa

粗加工机床或重型机床510MPa

农业机械、工程机械10~16MPa

塑料机械6—25MPa

液压机、冶金机械、挖掘机、起重运输机械20~32MPa

四、执行元件的选择

1)用于实现连续地回转运动,选用液压马达。若转速高于500r/min,可直接选用高速液压马达,如齿轮马达、双作用叶片马达和轴向柱塞马达,其中轴向柱塞马达又分为定量马达和变量马达。若转速低于500r/min,可选用低速液压马达(单作用曲柄连杆径向柱塞马达和内曲线多作用径向柱塞马达)或高速液压马达加机械减速装置。

2)若要求往复摆动,叮选用摆动缸或齿条液压缸。

3)若要求实现直线运动,应选用活塞液压缸或柱塞液压缸。如:

①要求双向工作进给,且双向输出的力、速度相等,应选用双伸出杆活塞缸。

②只要求一个方向工作,反向退回,应选用单伸出杆活塞缸。

③若负载力不与活塞杆轴线重合或缸径较大、行程较长,则不宜选用活塞缸,应选用柱塞缸。因柱塞缸只能单方向工作,因此退回需依靠重力或辅助缸。

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五、液压泵类型选择

1)依据初定的系统压力选择泵的结构型式、一般P<21MPa,选用齿轮泵和双作用叶片泵;P>21MPa,选用柱塞泵。

2)若原动机为柴油机、汽油机,主机为行走机械,宜选用齿轮泵、双作用叶片泵。双作用叶片泵因瞬时理论流量均匀而用于噪声指标要求较高的主机。

3)若系统采用节流调速回路,或可通过改变原动机的转速调节流量,或系统对速度无调节要求,可选用定量泵或手动变量泵。此时手动变量泵一旦调定即相当定量泵。

4)若系统要求高效节能,应选用变量泵。恒压变量泵适用于要求恒压源的系统,如液压伺服系统;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。前者可根据需要调节进入执行元件的流量,后者输出的流量随负载压力增大而减小,保持输出功率恒定,多用于压力机系统;电液比例变量泵适用于多级调速系统,如注塑机,此时可实现系统的大闭环控制;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应的系统,如行走机械的转向机构;双向手动或手动伺服变量泵多用于闭式回路,如卷扬机、车辆行走机构,此时泵同时起换向和调速的作用。

5)若液压系统有多个执行元件,各工作循环所需的流量相差很大,应选用多泵供油,实现分级调节。

六、调速方式的选择

1)定量泵节流调速回路,因调节方式简单,一次性投资少,在中小型液压设备,特别是机床中得到广泛应用。节流调速回路中的进、回油路调速为恒压系统,系统的刚性较好;旁油路调速为变压系统(压力适应系统),系统刚性差,主要用于对速度稳定性要求不高的粗加工机床和行走机械。用调速阀或旁通调速阀替代普通节流阀可提高系统的速度刚性,但会增加少量的功率损失。

2)若原动机为柴油机、汽油机,可采用定量泵变速调节流量,同时用手动多路换向阀实现微调,典型设备如液压汽车起重机、液压挖掘机。

3)若原动机为柴油机,而柴油机的转速只能随主运动的出力要求调节.,辅运动又有一定的速度要求时,可设置流量分配阀(单路稳流阀、双路稳流阀)优先满足辅运动(如转向)的流量要求。

4)变量泵的容积调速按控制方式可分为手动变量调速和压力(压力差)适应变量调速。前者通过外部信号(手动或比例电磁铁动)实现开环或大闭环控制;后者通过泵的出口压力或调节元件的前后压力差反馈控制。选用时应根据系统的调速要求和泵的变量特性综合考虑。

七、调压方式的选择

1)旁接在液压泵出口用以控制系统压力的溢流阀在进、回油路节流调速系统中保证系统压力恒定,在其它场合则为安全阀,限制系统的最高压力。一般系统选用弹簧加载溢流阀,如需要自动控制应选用电液比例溢流阀。

2)中低压小型液压系统为获得二次压力油可选用减压阀的减压回路,大型、高压系统宜选用单独的控制油源,以免在减压阀处出现过大的能量损失。减压阀的加载方式亦可根据系统的要求选用弹簧加载式或比例电磁铁加载式。

3)当垂直负载为定值时可采用内控外泄顺序阀作平衡阀平衡负载;若垂直负载为变负载则应选用外控外泄型顺序阀(限速锁),保证负载平稳下落。

4)为使执行元件不工作时液压泵在很小的输出功率下运行(卸载),定量泵系统一般通过换向阀的中位(M型或H型机能)或电磁溢流阀的卸载位实现低压卸载;

变量泵则可实现低压卸载或零流量卸载,零流量卸载时换向阀的中位选0型机能。需要指出的是:若换向阀为电液换向阀,采用低压卸载时,需保证卸载压力不低于液动阀要求的最小控制压力。

八、换向回路的选择

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(脚踏)换向阀。若主机执行元件较多,在结构方案设计时必须保证同时操作的手柄数目不得超过三个。若在某一工作位置停留的时间较长,可选用钢球定位式。因钢球定位无记忆功能,因此在方案设计时应采用互锁等 保全措施。若需要频繁操作,则最好选用弹簧复位式。

由若干个单连手动滑阀及安全溢流阀、单向阀、补油阀等组成的多路换向阀,因具有多种功能(指方向、流量和压力控制),其中串并联型的各滑阀之间动作互锁,各执行元件只能实现单动,因此得广泛泛应用。

2)若液压设备要求的自动化程度较高,应选用电动换向,即小流量时选电磁换向滑阀,大流量时选电液换向阀或二通插装阀。需要计算机控制时选电液比例换向阀或电液数字阀。大流量时选电液换向阀或二通插装阀。需要计算机控制时选电液比例换向阀或电液数字阀。采用电动时,各执行元件之间的顺序、互锁、连动等要求可由电气控制系统完成。

3)采用手动双向变量泵的换向回路,多用于起重卷扬、车辆马达等闭式回路。

九、其他回路的选择

当液压系统有多个执行元件时,除分别满足各自的技术要求,还要考虑它们之间的同步、互锁、顺序等要求。结构方案设计时应综合考虑。如同步回路,一般可选用机械同步的方案,同步精度要求很高时则选用伺服阀的同步回路。


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