2.12 验算液压系统性能
液压系统的参数有许多是由估计或经验确定的,其设计水平需通过性能的验算来评判。验算项目主要有压力损失、温升和液压冲击等。
(1)验算压力损失
管路系统上的压力损失由管路的沿程损失∑ΔpT、管件局部损失∑Δpj和控制元件的压力损失∑Δpv三部分组成。
Δp=∑ΔpT+∑Δpj+∑Δpv(MPa) (21-2-7)
ΔpT和Δpj值的计算见本篇第1章3.4雷诺数、流态、压力损失公式。Δpv值可从元件样本中查出,当流经阀的实际流量Q与阀的额定流量QN不同时,Δpv值按式(21-2-8)近似算出。
(21-2-8)
式中 ΔpvN——查到的阀在额定压力和流量下的压力损失值。
计算压力损失时,通常是把回油路上的各项压力损失折算到进油路上一起计算,以此算得的总压力损失若比原估计值大,但泵的工作压力还有调节余地时,将泵出口处溢流阀的压力适当调高即可。否则,就需修改有关元件的参数(如适当加大液压缸直径或液压马达排量),重新进行设计计算。
(2)验算温升
液流经液压泵、液压执行元件、溢流阀或其他阀及管路的功率损失都将转化为热量,使工作介质温度升高。系统的散热主要通过油箱表面和管道表面。若详细进行液压系统的发热及散热计算较麻烦。通常液压系统在单位时间内的发热功率PH,可以由液压泵的总输入功率Pp和执行元件的有效功率Pe概略算出。
PH=Pp-Pe(kW) (21-2-9)
液压系统在一个动作循环内的平均发热量可按它在各个工作阶段内的发热量PHi估算。
(21-2-10)
式中 T——循环周期时间,s;
ti——各个工作阶段所经历的时间,s。
系统中的热量全部由油箱表面散发时,在热平衡状态下油液达到的温度计算见本篇第8章油箱及其附件部分。在一般情况下,可进行以下简化计算。
①在系统的发热量中,可以只考虑液压泵及溢流阀的发热。
②在系统的散热量中,可以只考虑油箱的散热(在没有设置冷却器时)。
③在系统的贮存热量中,可以只考虑工作介质及油箱温升所需的热量。
在液压传动系统中,工作介质温度一般不应超过70℃。因此在进行发热计算时,工作介质最高温度(即温升加上环境温度)不应超过65℃。如果计算温度较高,就必须采取增大油箱散热面积或增加冷却器等措施。
各种机械的液压系统油温允许值见表21-2-16。
表21-2-16 液压系统油温允许值
(3)验算液压冲击
按本篇第1章3.8液压冲击公式验算。
液压冲击常引起系统振动,过大的冲击压力与管路内的原压力叠加可能破坏管路和元件。对此,可以考虑采用带缓冲装置的液压缸或在系统上设置减速回路,以及在系统上安装吸收液压冲击的蓄能器等。