液压系统设计之 ----液压泵和电机的选型计算
泵作为液压系统中重要的零件,他是将液压系统中驱动元件的机械能转化为液压能的元件,液压泵有很多种,比如:齿轮泵,叶片泵、柱塞泵、螺杆泵、隔膜泵等。由于齿轮泵具有:1)结构简单紧凑、2)质量轻、3)工艺性好、4)价格便宜、5)自吸力强、6)对油液污染不敏感、7)能耐冲击性负载等优点,因此应用非常广泛,今天主要讨论齿轮泵的选型。
齿轮泵可分为内啮合齿轮泵和外啮合齿轮泵,内啮合齿轮泵具有输送液体平稳、震动小、噪音低、磨损小,使用寿命长等优点,相对外啮合齿轮泵,内啮合齿轮泵加工精度要求高,价格高。
内啮合齿轮泵结构
外啮合齿轮泵结构
选择液压泵之前首先要确定执行机构所需的最高工作压力,比如液压缸或液压马达的最高工作压力。然后需要计算执行机构正常工作所需的最大流量。
Pa=液压执行机构(液压泵或液压马达)最大工作压力(MPa)
P△=液压泵出口到液压执行机构总的油路压力损失(MPa)
(P△一般对于比较简单的油路取0.5Mpa,对于比较复杂的管路取0.5MPa到1.5MPa)
Qa=液压系统中执行机构同时工作时需要的总流量(L/min)
K=液压系统总的泄漏系数,K一般取1.1至1.3
Vg=泵的排量(L)
n =泵的转速(rpm)
Pp=泵的最高工作压力(MPa)
Kp=液压泵压力安全系数,Kp一般取1.2 到1.5
ηv=泵的容积效率(查泵技术参数表)
ηm=泵的机械效率(查泵技术参数表)
Pm=电机功率(Kw)
则:
当系统中执行机构为间歇动作时,可以采用蓄能器从而选取排量较小的泵和电机,具体参见蓄能器的选型计算。
电机功率的确定;
Pm>Vg*n* η v*Pp/ η m/60
示例,
现有一个直径为50mm的液压缸需要最大顶出力为20KN,顶出速度为10cm/s.需要选择泵和电机。
首先,计算所需的最大工作压力
液压系统的压力损失取0.5Mpa,Kp取1.2
则液压泵压力:
Pp=1.2X(10.2+0.5)=13
系统执行机构所需的最大工作流量
Qa=50^2*3.14*100*60/4/10^6=11.8L/min
根据泵的转速工作范围选择泵的转速,一般电机选用1500rpm、1000rpm、750rpm转速的较多,同等功率情况下,电机转速越高,体积越小,但扭矩也越小,因此需要根据泵所需的扭矩和转速,选择合适的转速的电机。
这里选n=1450rpm(1500为同步转速,异步电机达不到1500rpm)
取ηv=0.9,ηm=0.85
则:
泵排量Vg>=1.2*11.8/(1450X0.9)=0.01085L=10.8cm^3
电机功率
Pm=0.01805*1450*0.9*13/(0.85*60)=3.6Kw