机械毕业设计（论文）-液压综合测试装置泵站设计【全套图纸】.doc

内蒙古科技大学（毕业设计说明书）第一章 绪论1.1液压技术发展趋势及我国综合液压测试台的现状1.1.1液压技术发展趋势液压技术是实现现代化传动与控制的关键技术之一，世界各国对液压工业的发展都给予很大重视。世界液压元件的总销售额为350亿美元。据统计，世界各主要国家液压工业销售额占机械工业产值的2%3.5%，而我国只占1%左右，这充分说明我国液压技术使用率较低，努力扩大其应用领域，将有广阔的发展前景。液压气动技术具有独特的优点，如:液压技术具有功率重量比大，体积小，频响高，压力、流量可控性好，可柔性传送动力，易实现直线运动等优点；气动传动具有节能、无污染、低成本、安全可靠、结构简单等优点，并易与微电子、电气技术相结合，形成自动控制系统。因此，液压气动技术广泛用于国民经济各部门。但是近年来，液压气动技术面临与机械传动和电气传动的竞争，如：数控机床、中小型塑机已采用电控伺服系统取代或部分取代液压传动。其主要原因是液压技术存在渗漏、维护性差等缺点。为此，必须努力发挥液压气动技术的优点，克服缺点，注意和电子技术相结合，不断扩大应用领域，同时降低能耗，提高效率，适应环保需求，提高可靠性，这些都是液压气动技术继续努力的永恒目标，也是液压气动产品参与市场竞争是否取胜的关键。由于液压技术广泛应用了高科技成果，如：自控技术、计算机技术、微电子技术、可靠性及新工艺新材料等，使传统技术有了新的发展，也使产品的质量、水平有一定的提高。尽管如此，走向21世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。其主要的发展趋势将集中在以下几个方面（1）、减少损耗，充分利用能量（2）、泄漏控制（3）、污染控制（4）、 主动维护（5）、机电一体化（6）、 液压CAD技术（7）、新材料、新工艺的应用1.1.2我国综合液压测试台的现状随着我国经济快速发展，国家加大对基础建设的投入，工程机械、施工设备等工业、重工业装备的需求日趋旺兴。市场需求量逐年增加，用户需求强烈，市场前景一路看好。而目前我国在为工程机械、施工设备上供应的液压产品均要依赖国外进口产品。例：山东一家企业的设计部门于06年初设计好一台较先进的液压施工设备，但在向日本等国的几家液压件生产商下单订购设备所需的液压件。由于日本工厂产量不足，等了十个月至今一台都未交货。造成整个06年度生产计划落空，给企业各方面造成极大的浪费。作为一个快速发展的人口大国，至今尚无一家生产完全自主知识产权，高质量的液压马达，柱塞泵、液压泵、阀路件的公司。到底是什么限制了我们的发展和质量提高？目前：我国设备制造厂的液压元件主要均需从国外进口配套，这极大地限制我国工程机械的健康发展，据资料显示，我国有较多的液压件生产厂家大约有200多家，但一般规模较小，研发能力不足加上产品出厂检测设备的落后。除了资金投入，研发新产品的能力不足外，主要原因也有缺少为液压元件提供较高水准的数字式高准确高精密的液压试验台，这也是一种严重的滞后，因为液压元件从设计、加工、工艺及装配过程中无论你做得多么合适，但没有一台高质量、高精度的试验台为产品质量严格把关，产品在销售到客户端时，就出现多种毛病及故障，这样一来就造成我们的整机厂在选择配套件时一般不认同国产液压元件，只有少部分整机厂选用。特别是设计人员更是直截了当提出一定要国外进口产品，例如德国力士乐、美国的萨澳、日本的油研公司的产品，这样一来就出现二个严重的损失。1. 国外工厂生产供货周期长，价格昂贵，会给生产企业增加很多生产成本。2. 国内工厂生产的液压元件只能永远地沦为三流产品并低价地为低品质的设备配套或作为售后服务产品。针对目前存在的问题，为了解决这种困境，泉州市贝克机电设备有限公司利用近几年来代理美国国际液压公司的产品之便利，加上美商提供给贝克公司的一台为了保证售后服务专用的先进的综合液压试验台，以此为基础，贝克公司工程技术部的技术工程师经过两年多的技术论证，终于在06年中期成功地研发出符合我国国情及性能稳定，操作方便，精度较高的BK-2000A系列机型，本机可比目前国内应用的试验台具有更先进,更精确。它采用数字化进行精确检测产品，也是目前世界上最先进最可靠的液压泵产品的检测设备，并是国内今后一段时间内发展的趋势，它能带给我国液压元件的一个提高，让生产商与用户都找到更符合成本效益双赢的平台。附带说明，美国国际液压元件制造公司系美国国际投资集团拥有的一个全资控股子公司。主要产品为液压元件。例：柱塞泵、马达、高压齿轮泵、液压阀件、取力器等产品。广泛应用于工程机械、重工业、船舶制造等等液压系统。另：美国国际投资集团系世界上最大之一的位列前三名的大财团，其投资领域涉及多个产业。总资产多达一千多亿美元，是一家跨国公司及世界500强之一，它主要投资领域：1、为军工行业提供专用钢材的国际锻压公司。（世界一流技术水平）2、为油田,军工,运输部门生产的重型卡车万国卡车。（全球著名）3、目前对华投资已多达几十亿美元主要涉及金融投资、重工业投资、旅游投资、房地产的投资等等。1.2液压站的概述1.2.1液压站组成及工作原理液压站又称液压泵站，是独立的液压装置，它按驱动装置要求的流向、压力和流量供油，适用于驱动装置与液压站分离的各种机械上，将液压站与驱动装置（油缸或油马达）用油管相连，液压系统即可实现各种规定的动作。液压站是由泵装置、集成块或阀组合、油箱、电器盒组合而成。各部件功用如下：泵装置上装有电机和油泵，它是液压站的动力源，将机械能转化为液压油的动力能。集成块是由液压阀及通道体组合而成。它对液压油实行方向压力、流量调节。阀组合是板式阀装在立板上，板后管连接，与集成块功能相同。油 箱是钢板焊的半封闭容器，上还装有滤器网、空气滤清器等，它用来储油、油的冷却及过滤。电器盒分两种形式。一种设置外接引线的端子板；一种配置了全套控制电器。液压站的工作原理如下：电机带动油泵工作提供压力源，通过集成块、液压阀等驱动装置（油缸或油马达）进行方向、压力、流量的调节和控制，实现各种规定动作。1.2.2液压站的结构形式液压站的结构形式，主要以泵装置的结构形式、安装位置及冷却方式来区分，按泵装置的结构形式安装位置可分为三种：（1）、上置立式：泵装置立式安装在油箱盖板上，主要用于定量泵系统，比如我所设计的辅助冷却系统中的泵机组合。（2）、上置卧式：泵装置卧式安装在油箱盖板上，主要用于变量泵系统，以便于流量调节。（3）、旁置式： 泵装置卧式安装在油箱旁单独的基础上，旁置可设备用泵，主要用于油箱容量大于250升，电机功率在7.5千瓦以上的系统。比如我所设计的泵站就采用旁置式。按站的冷却方式可分为两种：（1）、自然冷却：靠油箱本身与空气热交换冷却，一般用于油箱容量小于250升的系统。（2）、强制冷却：采取冷却器进行强制冷却，一般用于油箱容量大于250升的系统。1.2.3液压泵站及技术参数泵站是液压系统的心脏，一个性能优良、设计合理的泵站对设备的性能、寿命、使用成本、检修强度会带来至关重要的影响。根据对多个液压系统的运行过程中的问题的分析和总结，就其中泵站设计和维护中存在的部分问题进行进一步汇总。 泵站的设计中，核心部分是泵、油箱、蓄能器等元件的设计计算和选型，三者的关系是相互影响的，同时液压系统也受到外在因素诸如工作环境、温度、工作节奏的影响，这些影响对系统的产生的作用是非常大的，对这些因素的考虑不全面或不完善往往直接影响液压系统的工作性能。 泵的选择：一般的设计准则和习惯是，对于高压系统选择轴向柱塞泵，中压系统选择叶片泵或齿轮泵。对于定量泵和变量泵的选择却因系统而异，变量泵作为一种可以简化系统设计和节能的液压源，目前被广泛采用，尤其是在高压系统的设计中。但是系统污染会对两种泵产生的影响却是大相径庭。液压站以油箱的有效贮油量及电机功率为主要技术参数。1.3设计参数及特点我所设计的题目是综合液压测试装置中的泵站部分。其设计参数： 系统最高压力：300bar,最大流量：90L/min本测试台主要用于现场下线阀、油缸等液压元件修复测试使用，测试的阀主要有方向阀、单向阀、溢流阀、减压阀、流量阀，且测量具有通用性。对各种阀如何测试及测试内容在附录中有所叙述。所设计的这套泵站，其特点是：1、 系统功率大，工作参数范围大。2、 整个系统由PLC控制，可实现压力自动控制和保护。3、 蓄能器可实现自动补油控制。4、 温度自动控制和保护（冷却器根据温度自动启闭）。5、 液位自动控制和保护。6、 所设计元件大部采用进口元件。且在所设计的这套泵站中，还设计了一个辅助集油小泵站，其作用是收集测试阀测试后阀里的余油，然后将余油过滤后注入到主油箱，循环利用，防止过多的油液浪费，还避免了污染环境，一举多得。第二章 方案的设计2.1总体方案的确定一个正确的设计应该是技术上先进，经济上合理、操作和维修方便，运用安全可靠等。要做到这几个方面的要求，除了技术上的问题以外，还必须有正确的设计指导思想和丰富的实践经验，还要借鉴前人的经验。当然要达到这样的要求是需要有一个过程的，我们应该努力完成从理论知识到应用的过度。在确定主机传动方式的过程中，必须反复研究各种传动方式的优缺点和适用场合，通过分析对比，选出最合理的方案。当一种传动方式不能满足设计要求时，应考虑是否能与其他方式结合，发挥各自的优点，形成合理的设计方案。只有在主机的传动方案决定采用液压传动之后，液压系统的设计任务才会被提出来。一个好的液压系统不是往往一次就可以完成的，需要经过实践不断的修改，才能逐步完善，成为结构简单、性能好、效率高和使用方便、安全可靠的液压系统。由于实际的情况的不同，液压系统的设计步骤不可能完全相同的，在实际设计过程中，设计步骤是相互联系、相互影响的，往往需要进行多次反复进行，不断调整和修改设计的内容。通常液压系统的设计按以下程序进行：一 确定对液压系统的工作要求在开始设计前，通过调查研究，明确以下几个主要的问题：（1） 确定哪些运动需要用液压传动来完成。需要用什么样的执行元件，如液压缸、液压马达。对于往复运动，一般都采用液压缸，对于转动角度不大的运动，也常采用液压缸来完成。对于回转运动，如卷扬机等则用液压马达来完成。（2） 元件是否同时动作？或顺序动作？或自完成循环动作？需做出顺序或自完成循环动作图。并且各动作之间是否需要联锁，也应当注意。（3） 明确系统应具备的主要性能。在本次设计中，综合液压测试台的主要性能就是工作压力高，流量大。故若采用一个泵提供流量，则占地面积比较大，结构也不合理。考虑到结构布局，占地面积，决定采用两个泵供油、供压。其中一个泵作为备用泵使用。（4） 系统的工作环境。如温度、潮湿等。二 拟订液压系统的原理图液压系统的原理图是按所要求的性能及能测试阀的实验项目来完成，首先分别选择和拟订基本回路，然后在基本回路的基础上，再增加其他辅助回路，组成整个液压系统，在拟订系统的原理图时可以参考同类产品，通过分析、比较，以达到合理、完善的目的。在拟订液压系统的原理图时还应该注意以下几个问题：（1） 为了保证实现动作循环，在基本回路组合时，要防止相互干涉。（2） 在满足工作循环和生产率的条件下，液压回路应力求简单、可靠，避免存在多余的回路。（3） 提高系统的工作效率，防止系统发热和采取措施，防止液压冲击等。（4） 应尽量才用互换性的标准件，以降低成本，缩短设计，制造周期。三 计算和选择液压元件对于液压元件主要通过计算来确定他们的参数，如压力和流量等。一般从计算负载开始，在根据负载和工作要求的速度，计算液压缸的主要尺寸，工作压力和流量、或液压马达的排量。然后计算液压泵的压力、流量和所需要的功率，最后选择电动机、阀件和辅助元件等，选择液压元件时，尽量选择标准件，在特殊要求时才选用专用件。四 液压系统的验算在拟订了各个元件之后，要进行液压系统的验算，以验算设计的液压系统性能的优劣，验算内容一般包括压力损失，发热升温，运动平稳性和泄漏等。五 绘制正式的工作图和编制技术文件（1） 液压泵的型号、压力、流量、转速以及变量泵的调节范围。（2） 液压元件的转速或速度，最大扭矩或推力，工作压力以及工作行程等。（3） 所有液压元件及辅助设备的型号、性能和参数。（4） 管件规格和型号。（5） 操作说明等。在绘图时，各元件的方向和位置，尽可能与实际装配时一致。元件符号应符合国家标准。液压系统正式工作图完毕以后，还要绘制液压系统的装配图，作为施工的依据，在装配图上，应表示出各个液压元件的位置和固定方式，油路的规格和分布位置。各种管接头的形式和规格。实践时应考虑到安装、使用、调整和检修方便。管路阻力尽量小。对自行设计的非标准件，必须绘制出装配图和零件的施工图。2.2液压系统方案的选择和确定在明确了液压系统要完成的任务和要求的基础上，粗略的计算一下系统的输出功率，便可以确定液压系统的基本形式，包括以下几个具体内容：（1）、选用开式系统或闭式系统通常对于固定式机械总是采用开式系统，即系统中包含一个油箱，作为油液循环的开口环节，有利于油液的冷却和净化，但不够紧凑，不过固定机械对紧凑问题要求并不严格，本系统采用开式系统。（2）、选用油泵的类型目前，液压系统应用最普遍的油泵有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。一班情况下，中低压系统多使用齿轮泵和叶片泵，而高压系统主要则主要应用各种柱塞泵。本系统是高压系统，因此采用柱塞泵。（3）、确定控制方式控制方式从不同的角度来分。可有手动、机动、电动、气动、液动、电液动等；也可分为压力控制、行程控制；还可分为内控制和外控制等。由于本系统作为测试用，其精度高，故可采用电动，选择比例溢流阀控制泵的压力，选择电磁溢流阀控制系统的压力。（4）、冷却系统的选择大部分液压站都采用水冷，而在缺水的地区，为了节约用水可以采用风冷，风冷效果虽然没有水冷效果好，但其结构简单，能达到系统所要求的性能，也得到广泛应用。在本系统中，考虑环保和能满足冷却效果，决定采用独立式风冷系统。（5）、集油小泵站方案的选择由于测试阀测试后阀里有余油，为避免浪费和对周围环境造成污染，决定设置集油小泵站。根据性能要求，泵选用齿轮泵，油箱内液位用油标控制。由于小泵站简单，在这里就不多叙。（6）、确定工作液体常用的工作液体有矿物油、合成油和水乳油。液压传动系统几乎都采用前两种油液，特别是各种矿物油，它即可满足一般液压系统的要求，价格又便宜；合成油液具有优良的品质指标和特殊物质，但目前产量较少、成本高、不宜多用，常用于某些有专门技术要求的精密系统中。总之，在满足要求的前提下，尽量选择价格便宜的，一般工作液体，不可优材劣用，造成浪费。2.3确定最终的系统图对以上论述进行总结并加以提炼，拟订和改进原理图如下：图3第三章 液压元件的计算和选取3.1系统工作负载的确定 根据给定的参数和设计要求确定工作负载为30MP则液压泵的工作压力为： 式中： -液压执行元件的最高工作压力。-系统进油路上的总压力损失。查手册液压传动系统及设计，张利平编著，化学工业出版社出版第180页，初算时简单系统取；复杂系统取，考虑到本系统较为复杂初选取，则。3.2液压泵的流量的确定根据公式 式中： -系统的泄漏系数，一般取=1.1-1.3现取=1.2 -系统的最大流量，由设计参数可知=100L/min则1.2x100=120L/min3.3确定液压泵的规格和电机的选择1）、液压泵的规格按照原理图中拟定的液压泵的形式及上述计算得到的和值，由力士乐样本中选取规格相近的A4VSODR/10R-PPB柱塞泵，其额定压力为35Mpa,排量为71mL/r,转速为1500r/min,额定工况下能保证的输出流量为107L/min。2）、液压泵的驱动功率计算与电动机的选择根据张利平编著的液压传动系统及设计里的公式，所需电机功率为 由表5-13取泵的总效率为90%，则=65.4查表5-14，选用规格相近的Y280S-4型封闭式三相异步电动机，其额定功率为75KW，额定转速为1480r/min。 3.4液压元件的选择根据液压泵的最大流量和压力选取元件如下表（表3.4）序号 元 件 名 称通过阀的最大流量 规 格型 号额定流量额定压力 1齿轮泵 F8 1MPa 2 漏斗回油器 3 变量泵 A4VSO107L/min 35MPa 4 普通溢流阀DBDS20250L/min 1MPa 5油箱 6油箱 7橡胶管 2SN08 8橡胶管 1SN12 9橡胶管 4SP20 10橡胶管 1SN32序号 元 件 名 称通过阀的最大流量 规 格型 号额定流量额定压力 11普通过滤器ABZFD40L/min1MPa 12 滤油器ABZFD160L/min42MPa 13 压力过滤器ABZFD160L/min 42MPa 14 回油滤油器ABZFV450L/min2.5MPa 15回油滤油器ABZFV450L/min2.5MPa 16空气滤清器SPB 17普通滤油器ABZFR140L/min2.5MPa 18空气冷却器FL-101.6MPa 19浮子开关SNK254V0.1MPa 20恒温器 SLTS12 21回油平台 22放油闸阀BKH31.5MPa 23球阀BKH40MPa 24球阀BKH40MPa 25球阀BKH31.5MPa 26球阀MKH35MPa 27球阀BKH31.5MPa 28球阀BKHP80MPa 29放油闸阀BKH 30单向阀S8A32B28L/min31.5MPa序号 元 件 名 称通过阀的最大流量 规 格型 号额定流量额定压力 31单向阀S10A21B140L/min 31.5MPa 32 单向阀S20P21B160L/min 42MPa 33单向阀S30A31B160L/min 42MPa 34单向阀S20A41B200L/min 31.5MPa 35节流阀MG20G1X450L/min31.5MPa 36单向节流阀MK25G18150L/min31.5MPa 37溢流阀DBD10A120L/min40MPa 38电磁溢流阀DBW10B250L/min35MPa 39电磁溢流阀DB10250L/min31.5MPa 40溢流阀 DBDS30350L/min2.5MPa 41比例溢流阀DBETE 42减压阀DR20300L/min35MPa 43换向阀4WE6J60L/min31.5MPa 44快换接头SMA20 45压力表SPG0630-16MPa 46压力表SPG0630-10MPa 47压力表SPG0630-40MPa 48压力传感器HM1240MPa 49快换接头HA0504000 50橡胶管SMS-20M1序号 元 件 名 称通过阀的最大流量 规 格型 号额定流量额定压力 51橡胶管SMS-20M1 52 橡胶管SMS-20M1 53油标SNK127V 54油标SNK176V 55流量计VC1F4PS0.3-60L/min40MPa 56流量计VC3F4PS0.6-100L/min31.5MPa 57液压缸CDH2MP3 58油路块 59阀块 60阀块 61阀块 62阀块 63液位计SNA127B 64蓄能器集成系统ABSBG-B1033MPa 65蓄能器用安全块ABZSS20 66电机Y280S-4 67电机Y801-4 68电机Y100L1-4 69截止阀YSE 70截止阀YSE序号 元 件 名 称通过阀的最大流量 规 格型 号额定流量额定压力 71溢流阀DBDS20 72 齿轮泵G56 73液位计SNA076B3.5液压管路的计算 由拟定的最终原理图可知，系统的管路由主油路、辅助冷却回路、辅助回油回路等组成。各管路因所通过的流量和压力不同，管子的通径也不同。系统上一般管道的通径按所连接元件的通径选取。3.5.1主油路压油管路的计算和选用由设计参数可知，系统所需的最大流量为90L/min，故在这里两泵联合工作所用的管路应按计算，两泵单独工作时可按计算。查手册机械设计手册第四版第四卷，成大先主编，化学工业出版社出版，其中管子内径： （mm） Q-液体流量，L/min; v按推荐值选定：对于吸油管路现取对于压油管路现取对于回油管路现取3.5.1.1两泵单独工作时的管路计算管子直径的计算，由式子得：即，这里d取19mm。管子壁厚的计算：由手册得式子即-工作压力，；-管子内径，；-许用应力，钢管，-安全系数，当时，；时，；时，；管子材料选45号钢，则。所以查手册机械设计手册第四版第四卷，成大先主编，化学工业出版社出版。其中第17-615页表17-8-2选用无缝钢管。3.5.1.2两泵联合工作压油管路的计算管子内径的计算：由式子得即，圆整取。管壁的计算：查手册知查手册机械设计手册第四版第四卷，成大先主编，化学工业出版社出版。其中第17-615页表17-8-2选用无缝钢管。3.5.2主回油管路的计算管子内径的计算：由前面可知所以即 ，取。管壁的计算：因回油管路与油箱直接相连压力很小近似等于零，查手册现取则得查手册机械设计手册第四版第四卷，成大先主编，化学工业出版社出版。表17-8-2选用无缝钢管。3.5.3吸油管路的计算管子内径的计算：由前面可知，泵的流量为。故即，取。管壁的计算：吸油管路的压力比较小，可按回油管路的压力计算可得查手册机械设计手册第四版第四卷，成大先主编，化学工业出版社出版。表17-8-2选用无缝钢管。3.5.4控制油路的计算因液压系统的控制油路的流量和压力都比较小，因此管子的内径和壁厚不必太大，满足要求即可，参照相关设备，查手册机械设计手册第四版第四卷，成大先主编，化学工业出版社出版表17-8-2选取内径为7mm、壁厚为1.5mm的无缝钢管，即选用10x1.5mm的无缝钢管。 第四章 液压辅助的计算4.1压力表和橡胶软管的选用 根据系统的压力和流量以及试验要求和油液的流速选取压力表和橡胶软管，具体型号如前表（表4.4）所示，详见原理图。4.2各种截止阀和快换接头的选用 根据系统的压力和流量以及试验要求选取各种截止阀和快换接头具体型号如前表（表4.4）所示。4.3 蓄能器的选用 蓄能器是将压力液体的液压能转换为势能贮存起来，当系统需要时再由势能转化液压能而做功的容器。因此，蓄能器可以作为辅助的或者应急的动力源；可以补充系统的泄露，稳定系统的工作压力，以及吸收泵的脉动和回路上的液压冲击等。在所设计的系统中，蓄能器主要是作为辅助动力源以备应急使用，所以该蓄能器满足要求即可，根据相关设备以及系统的压力和流量选定蓄能器具体型号见前表（表4.4）。4.4滤油器的选择 滤油器的基本作用是使系统的液体保持清洁，以延长液压以及润滑件的寿命和保证系统工作稳定性。理想情况是滤油器能全部滤除污粒，但实际上因污物有各种来源，滤除全部污物是不可能的。因此、必须根据系统不同的使用要求，对油液中污粒的尺寸和数量加以限制，在液压系统中滤油器的过滤精度是以污粒最大颗粒度为标准的。一般分为四类：粗的（）、普通的（）、精的（）、特精的（），非随动系统要求油的过滤精度与压力的关系：当时，污粒颗粒度；当时，；，；现取具体值见前表4.5油箱的计算和选择4.5.1油箱容量的确定 合理的确定油箱容量是保证液压系统正常工作的重要条件，油箱的容积包括总容积V和有效容积。有效容积是指液压系统正常工作时油箱内储存的油液最大容积。有效容积的确定除必须保证系统的油液正常循环外，主要考虑散热的需要，而散热的条件又与系统的工作压力有关。查液压气动技术手册，路甬祥主编，机械工业出版社，第599页中一般推荐油箱的有效容积，为液压系统各执行元件同时工作的液压泵的流量总和，等式右边的系数；系统为低压或为行走机械时取小值；系统为高压或为固定设备时取大值。现取系数为4，则L在油箱的有效容积确定后，取油箱的总容积，即油箱的最高液位高度占油箱总高的80%。油箱的这一高度差是为了保证液压系统停止工作时，系统的部分油液在自重作用下能返回油箱而不会溢出。所以根据液压传动系统及设计取油箱公称容量为630L，其油箱外形尺寸 长为1514mm；宽为945mm；高为520mm；近似油液深度为450mm；最小壁厚为5mm；4.5.2液压系统的发热计算和冷却器的选择1、 液压系统的发热计算系统的压力、容积和机械损失构成总的能量损失，这些能量损失转化为热量，使系统油温升高，由此产生一系列不良影响。为此，必要对系统进行发热计算以便对系统加以控制。a、 系统的发热功率（1） 、液压泵的功率损失（2）、阀的功率损失其中以泵的全部流量流经溢流阀返回油箱时，功率损失为最大。（3）、管路及其他功率损失此项功率损失，包括很多复杂的因素，由于其值较小，加上管路散热的关系，在计算时常予以忽略。一般可取全部流量的0.030.05倍，即系统总的功率损失。b、 验算温升油箱的散热面积为 式中a为油箱的长；b为油箱的宽；c为油箱的高系统的热量全部由散发时，在平衡状态下油液达到的温度为 式中： -环境温度；=20 -散热系数； =所以需装设冷却器。2、 冷却器的选择与计算因液压测试台不便用水冷却，故选用风冷式。需用冷却器的换热面积为式中： -油箱散热功率 KW；，是允许温升, =50,所以 K-冷却器传热系数,由手册或样本中查出K=55 -平均温差 油进入冷却器的温度,流出时的温度,冷却风进入冷却器的温度,流出时的温度,则所以 按此面积选用FL10型空气冷却器,换热面积为10,工作压力为1.6MPa,设计温度100,压力降0.1Mpa,风量2210,风机功率为0.12KW。第五章 液压辅助回路的设计计算 5.1冷却辅助系统的设计计算 因冷却系统是风冷式，故采用独立的冷却系统，有单独的泵和电机，要对其进行合适的选择。在冷却系统中，因风扇的工作压力为1.6Mpa，所以该冷却系统属低压系统，且要取得良好的冷却效果，故可选用低压、排量大的齿轮泵即可。根据风扇的性能，可选G56外啮合齿轮泵，排量为56,最大连接工作压力为160bar,最大间歇工作压力为200bar,最大尖峰压力为220bar,额定工作压力为10bar，最低转速为800，最高转速为1800。电机的选择：根据液压传动系统及设计里的（58）式子，所需电机的功率为： （取80%）其中 （n取1500；取90%）所以 查表514，选用规格相近的Y100L1-4密封式三相异步电动机，其额定功率为2.2KW，转速为1430。 5.1.1液压元件的选取由拟定的原理图可知该回路的阀和辅助元件较少，工作压力也比较低，根据对冷却系统的计算，选择各元件的型号和规格见前表（表4.4）。5.1.2管路计算管子内径的计算现取可得 ，取管子壁厚的计算查手册机械设计手册第四版第四卷，成大先主编，化学工业出版社出版。表17-8-2选用38x3mm的无缝钢管。 5.2回油辅助系统设计计算5.2.1 液压泵和电机的选择由于该系统主要用来收集各种测试阀测试后阀里的余油，并将其输回主油箱，所以该系统的液压泵的压力小、流量小。（1）、液压泵的选择根据力士乐样本和性能要求可选用F8外啮合齿轮泵，排量为8,额定工作压力为10bar,转速为1500。（2）、电机的选择所需电机功率为： （取80%）其中 （n取1500；取90%）所以查表514，选用规格相近的Y801-4封闭式三相异步电动机，其额定功率为0.55KW，同步转速1500，满载时转速为1390。5.2.2阀和辅助元件的选用 根据该系统的压力和流量，所选的阀和辅助元件的型号和规格见前表（表4.4） 5.2.3小油箱的设计 根据经验确定，因系统为低压系数取小值，可取3.5，此时： L根据液压传动系统及设计取油箱公称容量为40L，其油箱外形尺寸可定为 长为520mm宽为420mm高为330mm最小壁厚为3mm第六章 液压系统的验算6.1液压系统管路压力损失的计算液压系统各管段长度、管径、弯头（表7.1）管 段管 长 管外径X壁厚弯 头 数由泵到三通1.0m25X4弯 头5个由三通到截止阀0.5m25X4由截止阀到单向节流阀7.0m30X5由单相节流阀到截止阀0.5m30X5由截止阀到油路块0.5m30X5由油路块到快换接头1.0m30X5由快换接头到流量计1.0m30X5由流量计到三通1.0m30X5由三通回油箱7.5m38X3由拟定的原理图可知，该系统较复杂、回路较多，以上选用的管路最具有代表性，只要该回路的压力损失满足了，其它各管路的压力损失既可满足，因此只需对上面的回路进行验算既可。6.2流动类型的确定 由工程流体力学课本第二版 周亨达主编 冶金工业出版社 第91页得雷诺数 式中-为流体的流速，-管子的内径，-油液的运动粘度由式 得 查手册选用液压油为HM32抗磨液压油其运动粘度为查机械设计手册第5卷 主编 徐灏 副主编 邱宣怀 蔡春源 汪恺 等 机械工业出版社 表37.33矿物油的密度为： （）现取6.2.1压油管路流动类型的确定由前可知系统的最大流量为，单泵工作的流量为 ， 则管路的雷诺数为所以该管路的流动类型为层流。管路的雷诺数为所以该管路的流动类型为紊流。6.2.2回油管路流动类型的确定管路的雷诺数为所以该管路的流动类型为层流。6.3沿程压力损失的计算项目计 算 式结果说 明使用公式由泵到三通0.01170MPa由三通到截止阀0.00585MPa由截止阀到单向节流阀0.1109MPa查手册机械零件设计手册第二版、下册东北工学院机械零件设计手册编写组编，冶金工业出版社。第64页表2914的冷拔及冷热轧钢管的绝对粗糙度则相对粗糙度查工程流体力学第121页莫迪图得、项目计 算 式结果说 明使用公式由单相节流阀到截止阀0.00792MPa由截止阀到油路块0.00792MPa由油路块到快换接头0.0158MPa由快换接头到流量计0.01584MPa由流量计到三通0.01584MPa由三通回油箱0.0140MPa项目计 算 式结果说 明使用公式总的沿层损失0.20577MPa6.4局部压力损失的计算表6.4项目计 算 式结果说 明使用公式截止阀后管道扩大0.00194MPa查查工程流体力学表41第128页得三 通0.01268MPa查查工程流体力学表410第128页得项目计 算 式结果说 明使用公式弯 头0.00184MPa，查查工程流体力学表45第128页得单向阀0.4MPa查手册机械零件设计手册第二版、下册东北工学院机械零件设计手册编写组编，冶金工业出版社。表2922得单向阀的局部压力损失为0.4MP。截止阀0.4MPa查手册机械零件设计手册第二版、下册东北工学院机械零件设计手册编写组编，冶金工业出版社。表2922得单向阀的局部压力损失为0.4MP。换向阀（溢流阀、减压阀、单向节流阀）0.4MPa项目计 算 式结果说 明使用公式总局部损失2.42382MPa 总压力损失2.62959MPa由前面的设计计算可知系统的最高压力为31.5MP，由此的液压泵的压力为，不会使系统工作压力超过其能达到的最高压力。参考文献1张利平编著，液压传动系统及设计，北京，化学工业出版社， 20052成大先主编，机械设计手册，第四版第一卷，北京，化学工业出版, 20023路甬祥主编，液压气动技术手册，北京，机械工业出版社，20024机械零件设计手册，东北工学院机械零件设计手册编写组5周亨达主编，工程流体力学，第二版，北京，冶金工业出版社，19886方桂花主编，液压传动，北京，地震出版社，20027官忠苑主编，液压传动系统，北京，机械工业出版社，1992 8王建国、安娜主编，机械制图，内蒙古，内蒙古大学出版社，20039力士乐液压电子样本10爱德华液压电子样本11西德福液压电子样本附录 各测试实验的操作步骤1.1方向阀/比例阀的测量1.1.1测试功能和流量 操作步骤 关闭液压泵,使整个实验台卸荷(检查压力表)。 安装换向阀或比例阀于多功能阀台的正确位置上。 连接A到ZA。 连接B到ZB。 连接压力表到测试点1（只适用于有外P试验油口的换向阀或比例阀）。 打开截止阀25，28。 开启液压泵03.1。 设置溢流阀41.1的测试压力。 打开截止阀24.1（只适用于有外P试验油口的换向阀或比例阀）。 设置减压阀42的试验压力（只适用于有外P试验油口的换向阀或比例阀）。 设置流量控制阀36.2，调节缸的速度。 打开截止阀24.2（只适用于有外P试验油口的换向阀或比例阀）。 打开截止阀27。 打开相应的换向阀或比例阀进行测试。如图1.1.1图1.1.11.1.2泄漏量实验 操作步骤 关闭液压泵，使整个实验台卸荷（检查压力表）。 安装换向阀或比例阀与多功能阀台的正确位置上。 连结T2到Q2。 开启液压泵03.1。 将溢流阀41.1的压力设定为试验所需的压力。 打开截止阀24.1（只适用于有外P试验油口的换向阀或比例阀）。 调定减压阀42的试验压力（只适用于有外P试验油口的换向阀或比例阀）。 打开截止阀24.2。 打开截止阀25。 打开截止阀27。 关闭截止阀28。 开启流量计55，泄漏量由流量计显示。如图1.1.2图1.1.21.1.3灵敏度和流量的测量操作步骤 关闭液压泵，使整个实验台卸荷（检查压力表）。 安装换向阀或比例阀与多功能阀台的正确位置上。 连结A或B到E。 连结C1到Q1。 连结压力表到测量点4和5。 打开截止阀25和28。 关闭流量控制阀36.1。 将溢流阀39/37的压力值设定一个较低的值。 开启液压泵03.1。 将溢流阀41.1的压力设定为试验所需的压力。 打开截止阀24.1（只适合液控单向阀/比例阀）。 调定减压阀42的压力。（只适用于有外P试验油口的换向阀或比例阀）。 将流量控制阀36.2的流量设定为最大值。 打开截止阀24.2（只适用于有外P试验油口的换向阀或比例阀）。 打开截止阀27。 开启流量计56。 打开相应的换向阀/比例阀进行测试。如图1.1.3图1.1.31.2溢流阀的测试1.2.1测试压力调整和流量 操作步骤 关闭液压泵，使整个实验台卸荷（检查压力表）。安装溢流阀于多功能阀台的正确位置上。 连结T2到Q1。 连结压力表到测量点MP。 关闭截止阀24.1。 关闭截止阀28。 开启液压泵03.1。 将溢流阀41.1的压