毕业设计（论文）-液压泵站设计（全套图纸）

目 录1、设计液压系统方案 （1）2、组成元件设计（2） 2.1 液压泵的确定 （2） 2.2电动机的选型（3） 2.3 液压控制阀的确定（5）2.4 油箱的设计（10）2.5 液压辅助元件（16）3、液压系统计算 （20） 3.1 压力损失验算（20） 3.2 系统效率估算（20） 3.3 发热温升估算及热交换器的选择（21）4、试验台总成结构设计（22）4.1液压控制装置的集成（22）4.2试验台总体集成（23）5、试验台的组装和使用维护（25） 5.1 液压元件和管件的质量检查（25）5.2 液压泵站的使用与检查 （29）6、撰写试验指导书 （30）7、总结 （33）参考文献 （35）1、设计液压系统方案泵性能试验台用于：液压泵的空载性能测试、液压泵压力流量特性和功率特性测试、液压泵的效率特性（机械效率、容积效率、总效率）液压泵的空载性能测试主要是测试泵的空载排量。在不考虑泄漏情况下，泵轴每转排出油液的体积。理论上，排量应按泵密封工作腔容积的几何尺寸精确计算出来；工业上，以空载排量取而代之。空载排量是指泵在空载压力下泵轴每转排出油液的体积。全套图纸加153893706液压泵的流量特性是指泵的实际流量q随出口工作压力p变化特性。液压泵的功率特性是指泵轴输入功率随出口工作压力p变化特性。 图12、组成元件设计2.1 液压泵的确定液压泵的额定压力为6.3MPa，排量为10ml/r，额定转速为1450r/min。查设计手册选择YB110叶片泵通过查阅参考书系（1）机械设计手册，可以选用YB1-E型定量液片泵，具体参数如表21：表21 液压泵参数型号YB1-10排量（L/min）10额定压力（MPa）63额定转速（r/min）1450容积效率（%）80驱动功率（KW）22重量（KG）53输入轴直径（mm）20液压泵的实际最高工作压力 pppp，p1是工作压力，压力损失p=0.51.5 MPa，这里取p=0.5MPa ，泵的额定压力为ps=6.3MPa ，假定泵的实际最高压力为额定压力，则该试验台的工作压力为:6.3（0.5p）1.25 ，考虑压力储备取1.25倍p=4.54MPa2.2电动机的选型(1)电机功率的计算：泵的输出流量qvpk(qmax) ,k为系统泄漏系数（k1.11.3），这里取k=1.1，假定系统最大流量为理论流量qt=14.5L/min2.41710-4 m3/s , qvp1.12.41710-4=2.66m3/s最高输出功率为P=Ppqvp=10.51062.6610-4=2.79103W泵的额定输出功率为P=pq=1.523kW,额定压力时，叶片泵的总效率为0.70.85PPr ，取0.8 ,则Pr=1.9kW综上，为了使电动机能够有一定的功率储备，可以选取额定功率为P=2.2Kw的电动机。(2)选取电动机的规格型号：根据电动机的额定功率P=2.2Kw,查阅参考文献（2）机械设计课程设计，根据叶片泵所需的驱动功率及液压泵站的工作环境选择电动机，在这里选用Y系列（IP44）电动机，此系列电动机效率高，耗电少，性能好，噪声低，振动小，体积小，重量轻，运行可靠，维修方便。为B级绝缘，结构为全封闭、自扇冷式，能防止灰尘、铁屑、杂物侵入电动机内部， 选择电动机型号为Y100L1-4 。具体型号参数如表22：表22 Y100L1-4型电动机参数型号Y100L1-4额定功率（KW）2.2满载转速（r/min）1420同步转速（r/min）1500极数4输出轴直径（mm）28(3)安装形式：采用机座带底脚，端盖上无凸缘的机构，电动机采用卧式放置，即采用B3的安装形式。(4)电机的输出转矩的计算：由公式，式中：P电机的额定输出功率（kw） n电机的额定转速（r/min）代入数据得： T=95492.2/1420=14.8(5)联轴器的设计：根据电机输出轴直径和叶片泵输入轴直径无法选用标准的联轴器，所以自行设计梅花型弹性联轴器，设计出的联轴器如图21： 图212.3 液压控制阀的确定（1）液压阀的选取原则：各种液压控制阀的规格型号，可以以系统的最高压力和通过阀的实际流量（从工况图和系统图查得）为依据并考虑阀的控制特性、稳定性及油口尺寸、外形尺寸、安装连接方式、操纵方式等，从产品样本或型录中选取。选择中的注意事项：液压阀的实际流量与油路的串、并联有关：串联油路各处流量相等；同时工作的并联油路的流量等于各条油路流量之和。各液压控制阀的额定压力和额定流量一般应与其使用压力和流量相近。对于可靠性要求较高的系统，阀的额定压力应高出其使用压力较多。如果额定压力和额定流量小于使用压力和流量，则易引起液压卡紧和液动力并对阀的个哦凝固中欧品质产生不良影响；对于系统中的顺序和减压阀，其通过流量不应远小于额定流量，否则易产生振动或其他不稳定现象。对于流量阀，应注意其最小稳定流量。由于阀的安装连接方式对后续设计的液压装置的结构形式有决定性的影响，所以选择液压阀时应对液压控制装置的继承方式做到心中有数。例如采用版式连接液压阀，因阀可以装在油路板或油路块上，一方面便于系统集成化和液压装置设计合理化，另一方面更换液压阀时不需要拆卸油管，安装维护较为方便；如果采用叠加阀，则需根据压力和流量研究叠加阀的系列型谱进行选型。溢流阀按液压泵的最大流量选取；选择节流阀和调速阀时，要考虑最小稳定流量应满足执行机构最低稳定速度的要求。控制阀的流量一般要选得比实际通过的流量大一些，必要时也允许有20%以内的短时间过流量。（2）溢流阀的选取系统的额定压力6.3MPa，液片泵的流量为12L/min。溢流阀选用DG-02-B-22B，通径1/4 in，最大流量16L/min。调压范围0.57MPa。重量1.5Kg。其外形结构如图22： 图22 其安装面如图23 图23（3）换向阀的选用试验台使用无需长时间工作，操作不频繁，可以选用手动换向阀。三位四通阀的选用：滑阀机能M，选择4WMM6M10F型手动换向阀。具体参数如表23：表23型号4WMM6M10工作压力（MPa）A、B、P ：31.5 ； T： 16介质温度（）3070最大流量（L/min）60介质矿物质液压油重量（kg）1.4其外形结构如图24 图24安装面如图25 图25（4）节流阀的选用根据叶片泵流量12L/min，工作压力6.3Mpa选用SRCG型节流阀参数如表24。表24型号SRCG-03-50工作压力（MPa）25介质温度（）3070最大流量（L/min）30介质矿物质液压油重量（kg）2.5其外形结构如图26 图26其安装地板结构如图27 图272.4 油箱的设计2.4.1油箱的作用 存储液压油液 油箱必须能够存放液压系统中的所有油液。液压泵从油箱抽吸油液送至系统，载能油液在系统中完成动力传递之后返回油箱。 散发油液热量 液压系统中的容积损失和机械损失导致油液温度升高。油液从系统中带回来的热量有很大一部分靠油箱壁散发到周围空气中。这就要求油箱有足够大的尺寸，尽量设置在通风良好的位置上，必要时油箱外壁要设置翘片来增加散热能力。 逸出空气 液压系统低压区压力低于饱和蒸汽压、吸油管漏气或液位过低时由旋涡作用引起泵吸入空气、回油的搅动作用等都是形成气泡的原因。油液泡沫会导致噪声和损坏液压装置，尤其在液压泵中会引起气蚀。未溶解的空气可在油箱中逸出，因此希望有尽可能大的油液面积，并应使油液在油箱里逗留较长的时间。 沉淀杂质 未被过滤器捕获的细小污染物，如磨损屑或油液老化生成物，可以沉落到油箱底部并在清洗油箱时加以清除。 分离水分 由于温度变化，空气中的水蒸气在油箱内壁上凝结成水滴而落入油液中，其中只有很少数量溶解在油液里。未溶解的水会使油液乳化变质。油箱提供油水分离的机会，使这些游离水聚积在油箱中的最低点，以备清除。 安装元件 在中小型设备的液压系统中，往往把液压泵组和一些阀或整个液压控制装置直接安装在油箱顶盖上。油箱必须制造的足够牢固以支撑这些元件。一个牢固的油箱还在降低噪声方面发挥作用。2.4.2 油箱的总类 整体式油箱 是指在液压系统或机器的构件体内形成的油箱。以最小的空间提供最大的性能，并且通常提供特别整洁的外观。但是必须细心设计以克服可能存在的局部发热和噪声。 两用油箱 是指液压有与机器中的其他目的用油的公用油箱。最大优点是节省空间，但是有几个局限性。油液必须满足液压系统对传动介质的要求。油液温度控制困难，对于总量减少了的油液来说存在着两个热源。 独立油箱 是应用最为广泛的一类油箱，最常用于工业生产设备，通常做成矩形的，也有圆柱形的或油罐形的。独立油箱的热量主要通过油箱壁靠辐射和对流作用散发，因此油箱应该是尽可能窄而高的形状。液压泵吸油管在液面以下或以上穿过油箱侧壁进入油箱。2.4.3 油箱的构造和设计要点（1） 油箱必须有足够大的容量，以保证系统工作时能够保持一定的液位高度；为满足散热要求，对于管路比较长的系统，还应考虑停车维修时能容纳油液自由流回油箱时的容量；在油箱容积不能增大而又不能满足散热要求时，需要设冷却装置。（2） 设置过滤器。油箱的回油口一般都设置系统所要求的过滤精度的回油过滤器，以保持返回油箱的油液具有允许的污染等级，油箱的排油口（即泵的吸油口）为了防止意外落入油箱中的污染物，有时也装设吸油网式过滤器。犹豫这中过滤器侵入油箱的深处，不好清理，因此，即使设置过滤网目也是很低的，一般为60目一下。（3） 设置油箱主要有口。油箱的排油口与回油口之间的距离应尽可能远些，管口都应插入最低油面之下，以免发生吸空和回油冲溅产生气泡。管口制成45。的斜角，以增大吸油及出油的截面，使油液流动时速变化不致过大。管口应面向箱壁。吸油管离箱底距离H2D（D为管径），距箱边不小于3D。回油管距箱底距离h3D 。（4） 设置隔板将吸、回油管隔开，使液流循环，油流中的气泡与杂质分离和沉淀。隔板结构有溢流式标准型、回油式及溢流式等几种。另外还可根据需要在隔板上安置滤网。（5） 在开式油箱上部的通气孔上必须配置空气滤清器。兼作注油口用。油箱的注油口一般不从油桶中将油液直接注入油箱，而是经过滤车从注油口注入，这样可以保证注入油箱中的油液具有一定的污染等级。（6） 放油孔要设置在油箱底部最低位置，使换油时油液和污物能顺利地从放油孔流出。在设计油箱时，从结构上应考虑清洗换油方便，设置清洗孔，以便于油箱内沉淀物的定期清理。（7） 当液压泵和电动机安装在油箱盖板上时，必须设置安装板。安装板在油箱盖板上通过螺栓加以固定。（8） 为了能够观察向油箱注入的油液上升情况和在系统工作过程中看见液位高度，必须设置液位计。（9） 按GB/T 3766-1983中5、2、3a规定：油箱的底部应离地面150mm以上，以便于搬移、放油和散热。（10） 为了防止油液可能落在地面上，可在油箱下部或上盖附近四周设置油盘。油盘必须有排油口，以便于油盘的清洁。油箱的内壁应进行抛丸或喷砂处理，以清除焊渣和铁锈。待灰砂清理干净之后，按不同工作介质进行处理或者涂层。对于矿物油，常采用磷化处理。对于高水基或水、乙醇等介质，则应采用与介质相容的涂料进行涂刷，以防油漆剥落污染油液。2.4.4 油箱容量取6，按式V=qp=612L72L表25 标准油箱外形尺寸公称油液 近似油容量（L） b1 b2 l1 l2 h 液深度 固定孔d1 最小壁厚40 290 210 415 215 410 345 14 363 365 285 508 308 410 350 14 3100 460 360 633 393 410 350 14 3160 590 490 810 570 410 340 14 3250 690 590 1010 770 430 365 14 3400 735 635 1514 1274 430 365 14 3630 945 845 1514 1274 520 450 22 5800 900 800 2014 1774 520 450 22 51000 1065 965 2014 1774 550 475 22 5查表25，选择油箱公称油液容量100L2.4.5 油箱设计箱顶结构取决于它上面安装的元件。箱顶上安装液压泵组，所以侧壁厚度要适当加大，设计5mm，箱顶应是箱壁的4倍，所以箱顶设计20mm，油箱结构如图28。 图28清洗孔法兰盖板细节如图29。 图29在箱底部最低点设置放油塞，以便油箱清洗和油液的更换。为此，油箱底应朝向清洗孔和放油塞倾斜，倾斜坡度通常为1/25-1/20，这样可以促使沉积物（油泥或水）聚集到油箱中的最低点。为了便于放油和搬运，应该把油箱架起来，油箱底至少离开地面150mm。油箱应设有支脚，支脚上地角螺钉的固定孔，其尺寸于位置见表25。2.4.6液压油液根据选用的液压泵类型和选择牌号为L-HH32油液，其粘度范围是162202.5 液压辅助元件2.5.1 管件（1）管件内、外径的确定：常用的油管有硬管（钢管和铜管）和软管（橡胶管和尼龙管）两类。选择的主要依据是工作压力、工作环境和液压装置的总体布局等。由于硬管流动阻力小，安全可靠性高且成本低，所以选择硬管。油管的规格尺寸多由于它连接的液压元件的油口尺寸决定，只有对一些重要油管才计算其内经和壁厚。油管内经和壁厚按下公式 式中液体流量（L/min）； 流速（m/s），可查表26；计算后可按管材有关规定选取合适的油管。表26油液流经油管吸油管高压管回油管短管及局部收缩处允许流速（m/s）0.51.52.551.52.557液压系统用钢管，焊接式管头，无缝钢管，20号钢。钢管要求在退光状态下使用。管路联接螺纹为细牙普通螺纹。查表26，确定管件的流速为：吸油管： 压油管： 回油管： 实际最大流量为12L/min查表JB827-66，同时考虑制作方便选择管子的内经：吸油管的内径： = =13 压油管的内径： = =5 回油管的内径： = =11.3 查表JB82766，同时考虑制作方便，选择管径141（外径14mm，壁厚1mm）的10号冷拔无缝钢管（YB231-70）；查手册得管材的抗拉强度为412MPa。金属管子强度校核： mm 式中 p工作压力（MPa） d管子内径（mm） 许用应力（MPa），对于钢管=（抗拉强度（MPa） n安全系数，(p17.5 MPa时，n=4）。取412MPa，n8所选的管子壁厚安全。（2）管接头选用焊接式管接头。利用接管与管子焊接，接头体也接管之间用O型密封圈端面密封，结构简单，密封性好。对管子尺寸精度要求不高，但是要求焊接质量高，装卸不便。工作压力可达31.5MPa，工温为-2580，适用于油为介质的管路系统。焊接式直通管接头。为14mm;d为M141.5焊接式直角接头焊接式管接头接管焊接式管接头的材料及热处理2.5.2其他液压辅件的选型：查阅参考文献1机械设计手册液压分册，可以选取以下各液压辅件：液压辅件名称选取的型号吸油过滤器WU-1680-J精过滤器XU-10200压力表Y-403.液压系统计算3.1 压力损失验算在进油路上只考虑节流阀的压力损失，回油路上没有压力损失 沿程压力损失 局部压力损失 由于采用集成块式的液压装置，所以只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失。通过各类阀的局部压力损失按式计算，结果列于表31中元件名称额定流量(L/min)实际流量(L/min)额定压力损失（）实际压力损失（）节流阀30122072换向阀60122084溢流阀201221033.2 系统效率估算估算液压系统效率时，主要应考虑液压泵的总效率 p 、液压执行器的总效率 A及液压回路的效率 c。液压泵的总效率 p pPPrpqT=vm系统在一个完整循环周期内的平均回路效率 c=citiT 计算，式中：ci各个工作阶段的液压回路效率； ti 各个工作阶段的持续时间（s）； T 一个完整循环的时间（s）。3.3 系统发热温升验算液压系统的压力、容积和机械损失构成的能量损失，这些能量损失都将转化为热量，使系统油温升高，产生一系列不良影响。为此，必须对系统进行发热与升温计算，以便对系统温升加以控制。液压系统发热的主要原因，是由于液压泵和执行器的功率损失以及溢流阀的溢流损失所造成的。因此，系统的总发热量H可按下式估算:式中：液压泵的输入功率执行器的输出功率液压系统产生的热量，由系统中各个散热面散发至空气中，其中油箱是主要的散热面。因为管道的散热面相对较小，且与其自身的压力损失产生的热量基本平衡，故一般略去不计。当只考虑油箱散热时，其散热量Ho可按下式计算：式中：K散热系数，计算时可以选用推荐值：通风很差时K8；通风良好时，K=1420；风扇冷却时，K=2025；用循环水冷却时，K=110175;A油箱散热面积； 系统温升，即系统达到热平衡时油温与环境温度之差。一般工作机械35；工程机械40；数控机床25。当系统产生的热量H等于其散发出去的热量Ho时，系统达到热平衡，此时。当六面体油箱长宽高比例为1：1：11：2：3且液面高度是油箱高度的0.8倍时，其散热面积的近似计算为可以推算得到 式中：V油箱的油箱容量（L）.计算结果若超出允许值并且适当加大油箱散热面积仍不能满足要求时，则采用风扇强制散热或加设冷却器。4、试验台总成结构设计4.1液压控制装置的集成注意事项：为减少油路板的总体尺寸，控制元件之间的距离不宜过大，一般可取控制元件间隙b=510mm，以相邻元件不相干涉为准。由于不同元件制造厂家生产的同一系列、同一型号规格的外形尺寸的准确度不同，在布置元件时应予以注意。此外，将元件的非加工底面伸到油路板之外，也是减小油路板总体尺寸的途径之一。保证液压阀正确的安装方位，应充分了解所选用的各种控制元件的使用说明和要求，使其在油路板上具有正确的方位。尽量减少油路板上的钻孔数、缩短钻孔深度。采用板式集成 图414.2试验台总体集成如图42 图425、液压泵站的组装和使用维护5.1 液压元件和管件的质量检查5.1.1、外观检查与要求（1）液压元件的检查液压元件的型号规格应与元件清单上一致；生产日期不宜过早，否则其内部密封件可能老化；各元件上的调节螺钉、手轮及其他配件应完好无损；电磁阀的电磁铁、压力继电器的内置微动开关及电接触式压力表内的开关等应工作正常；元件及安装底板或油路块的安装面应平整，其沟槽不应有飞边、毛刺、棱角，不应有磕碰凹痕，油口内部应清洁；油路块的工艺空封堵螺塞或球涨等堵头应齐全并连接密封良好；油箱内部不能有锈蚀，通气过滤器、液位计等油箱附件应并全，安装前应清洗干净。（2）管件的检查油管的材质、牌号、通径、厚度、壁厚和接头的型号规格及加工质量均应符合设计要求及有关规定。金属材质油管的内外壁不得有腐蚀和伤口裂痕，表面凹入或有剥离层和结疤；软管（胶管和塑料管）的生产日期不得过久。管接头的螺纹、密封圈的沟槽棱角不得有伤痕、毛刺或断丝扣等现象；接头体与螺母配合不的松动或卡涩。5.1.2液压元件的拆洗与测试 液压元件一般不宜随便拆开，但对于内部污染或生产、库存时间过久，密封件可能自然老化的液压元件则应根据情况进行拆洗和测试。（1）拆洗拆洗液压元件必须在熟悉其构造、组成和工作原理的基础上进行。元件拆开时建议对各零件拆下的次序进行纪录，以便拆息结束组装时正确、顺利的安装。清洗时，一般应先用洁净的煤油清洗，再用液压系统中的工作油液清洗。不符合要求的零件和密封件必须更换。组装时要特别注意不使个零件被再次污染和异物落入元件内部。此外，油箱、油路板及油路块的通油孔道也必须严格清洗并妥善保管。（2）测试经拆洗的液压元件应尽可能进行试验，一些主要液压元件的测试项目见表1。测试元件均应达到规定的技术指标，测试后应妥善保管，以防再次污染。表1 液压元件拆息后的测试项目元件名称测试项目液压泵额定压力、流量下的容积效率直动式溢流阀调压状况，启闭压力，外泄漏三位四通换向阀换向状况；压力损失；内、外泄漏节流阀压力损失；内、外泄漏5.1.3液压元件和管道安装1、液压元件的安装（1）液压泵的安装液压泵与原动机、液压马达与其拖动的主机工作机构间的同轴度偏差在0.1以内，轴线间的倾角不得大于1；不得用敲击方式安装联轴器。（2）液压控制阀的安装方向阀一般应保持轴线水平安装；各油口处的密封圈在安装后应有一定压缩量以防泄漏；固定螺钉应均匀拧紧（勿用锤子敲打或强行扳拧），不要拧偏，最后使罚的安装平面与底板或油路块安装平面全部接触。2、管道安装在液压系统中，管道的主要作用是传输载能工作介质。一般应在所连接的设备及各液压装置部件、元件等组装、固定完毕后再进行管道安装。安装管道时应特别注意防振、防漏问题。（1）管道敷设管道敷设应变预装拆和维护，并不妨碍生产人员行走及机电设备的运行和维护。橡胶软管应远离热源或采取隔热措施，并避免相互间与其他物体间产生磨擦，还应避免急弯，管道最小弯曲半径应在10倍管径以上。官长除满足弯曲半径和移动行程外，尚应留4%的余量。（2）管道加工在管道安装过程中，应根据其尺寸、形状及焊接要求加工管材。切割加工的管材端部应平整，无裂纹和重皮等缺陷；需弯曲加工的钢质管道，弯管前要进行退火处理，以防弯管时起皱或变扁，弯曲半径一般应大于管子外径的3倍，弯制后的椭圆旅应小于8%；管端螺纹应与相配的螺纹的基本尺寸和公差标准一致，螺纹加工后应无裂纹和凹痕等缺陷；管子的焊接坡口形式、尺寸及接头间隙可根据壁厚进行加工和组对。经加工而成的管道，应将切削、毛刺等去除干净。（3）管道焊接应根据焊接对象的材质选用合适的焊接材料；管壁较厚的管道焊前应进行预热。管道焊接完毕，要将焊缝及周围的熔渣及飞溅物清理干净，并进行耐压试验，试验压力为工作压力的1.52倍，试压不合格的管道应进行补焊，同一部位的返修次数不宜超过3次。（4）酸洗和循环冲洗酸洗方法有以下两种： 式酸洗，其工序流程为：脱脂 水冲洗 酸洗 水冲洗 中和 钝化 水冲洗 干燥 防锈油（剂） 封口 环酸洗，其工序流程为：水试漏 脱脂 水冲洗 酸洗 中和 钝化 水冲洗 干燥 涂防锈油（剂） 封口。 酸洗时应遵循有关规程。酸洗后，管道内壁应无附着物；用盐酸、硝酸或硫酸洗时管道内壁呈灰白色；用磷酸酸洗时管道内壁呈灰黑色。酸洗合格后，须在专用冲洗台上将各段管子连接在一起进行循环冲洗。循环冲洗时，应当注意：应选用液压泵、油箱、过滤器等元件适用的且与系统中所有密封件材质相容的冲洗液（油），其粘度宜低些；清洗液（油）诸如油箱前，应将有向内清洗干净，不得有任何肉眼可见的污物；注入冲洗液时应经过滤，过滤精度不低于液压系统要求的过滤精度。冲洗过程中宜辅以适当的敲击或振动等，以加强冲洗效果；冲洗结束后，须将冲洗液（油）排除干净；冲洗后应对冲洗质量进行检验，冲洗清洁度可用颗粒计数法监测。5.2 液压泵站的