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机械毕业设计论文
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机械毕业设计1559液压泵站设计说明书,机械毕业设计论文
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一、液压泵站的设计题目 1.1 系统参数： 系统的最高压力： 25Mpa 系统的流量范围： 412L/min 1.2. 系统工况及控制要求： 实现执行元件的换向、锁紧停止： 采用变量泵进行调速： 实现液压系统的卸荷： 1.3设计要求： 确定液压传动系统方案、完成液压传动系统图设计： 完成电动机功率确定、液压元件选型、液压辅助元件选型： 完成液压泵站总图及主要零、部件图的设计： 设计说明书及图纸量达到课程设计大纲的要求 : nts 二 、 液压 泵站 的设计 基本原理与 要求 液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。 2.1 设计步骤 液压系统的设计步骤并无严格的顺序，各步骤间往往要相互穿插进行。一般来说，在明确设计要求之后，大致按如下步骤进行。 1）确定液压执行元件的形式； 2）进行工况分析，确定系统的主要参数； 3）制定基本方案 ，拟定液压系统原理图； 4）选择液压元件 5）液压系统的性能验算； 6）绘制工作图，编制技术文件。 2.2 明确设计要求 设计要求是进行每项工程设计的依据。在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。 1）主机的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等； 2）液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何； 3）液压驱动机构的运动形式，运动速度； 4）各动作机构的载 荷大小及其性质； 5）对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求； 6）自动化程序、操作控制方式的要求； 7）对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求； 8）对效率、成本等方面的要求。 三、 制定基本方案和绘制液压系统图 3.1制定基本方案 （ 1）制定调速方案 nts 液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问题。 方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。对于一般中小流量的液压系统，大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。对高压大 流量的液压系统，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。 速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现。相应的调整方式有节流调速、容积调速以及二者的结合 容积节流调速。 容积调速是靠改变液压泵排量来达到调速的目的。其优点是没有溢流损失和节流损失，效率较高。但为了散热和补充泄漏，需要有辅助泵。此种调速方式适用于功率大、运动速度高的液压系统。 容积节流调速一般是用变量泵供油，用流量控制阀调节输入或输出液压执行元件的流量，并使其供油量与需油量相适应。此种调速回路效率也较高， 速度稳定性较好，但其结构比较复杂。 故选择采用柱塞式变量泵实现液压回路的调速 。 容积调速大多采用闭式循环形式。闭式系统中，液压泵的吸油口直接与执行元件的排油口相通，形成一个封闭的循环回路。其结构紧凑，但散热条件差。 （ 2）制定压力控制方案 液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或在一定压力范围内工作，也有的需要多级或无级连续地调节压力，一般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。在容积调速系统中，用变量泵供油，用安全阀起安全保护作用。 在有些液压系统中，有时需要流量不大的高压油，这时可考虑用增压回路得到高压，而不用单设高压泵。液压执行元件在工作循环中，某段时间不需要供油，而又不便停泵的情况下，需考虑选择卸荷回路。 在系统的某个局部，工作压力需低于主油源压力时，要考虑采用减压回路来获得所需的工作压力。 设计采用在压油路放置溢流阀来实现液压回路压力的控nts 制。 （ 3）制定顺序动作方案 由于液压泵站是为工作机构提供恒定压力压力源的装置，我们不必关心机械装置的动作顺序，液压泵站提供恒定的压力源接口。 （ 4）选择液压动力源 液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。 采用柱塞式变量泵容积式调速， 液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。容积调速系统多数是用变量泵供油，用安全阀限定系统的最高压力。 为节省能源提高效率，液压泵的供油量要尽量与系统所需流量相匹配。对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况，一般采用多泵供油或变量泵供油。对长时间所需流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。 油液的净化装置是液压源中不可缺少的。一般泵的 入口要装有粗过滤器，进入系统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精过滤器再次过滤。为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁性过滤器或其他型式的过滤器。根据液压设备所处环境及对温升的要求，还要考虑加热、冷却等措施。 3.2 绘制液压系统图 整机的液压系统图由拟定好的控制回路及液压源组合而成。各回路相互组合时要去掉重复多余的元件，力求系统结构简单。注意各元件间的联锁关系，避免误动作发生。要尽量减少能量损失环节。提高系统的工作效率。 为便于液压系统的维护和监测，在系统中的主要路段要装 设必要的检测元件（如压力表、温度计等）。 大型设备的关键部位，要附设备用件，以便意外事件发生时能迅速更换，保证主要连续工作。 各液压元件尽量采用国产标准件，在图中要按国家标准规定的液压元件职能符号的常态位置绘制。对于自行设计的非标准元件可用结构原理图绘制。 系统图中应注明各液压执行元件的名称和动作，注明各nts 液压元件的序号 以及各电磁铁的代号，并附有电磁铁、行程阀及其他控制元件的动作表 。 四、 液压元件的选择与专用件设计 4.1 液压泵的选择 1）确定液压泵的最大工作压力 pp ppp1+ p （ 21） 式中 p1 液压缸或液压马达最大工作压力 为 25MPa p 从液压泵出口到液压缸或液压马达入口之间总的管路损失。 p 的准确计算要待元件选定并绘出管路图时才能进行，初算时可按经验数据选取：管路简单、流速不大的，取 p=（ 0.2 0.5） MPa；管路复杂，进口有调阀的，取 p=（ 0.5 1.5） MPa。 则可得液压泵的最大工作压力 : 2）确定液压泵的流量 QP 多液压缸或液压马达同时工作时，液压泵的输出流量应为 QPK（ Qmax） （ 22） 式中 K 系统泄漏系数，一般取 K=1.1 1.3； Qmax 同时动作的液压缸或液压马达的最大总流量，可从（ Q-t）图上查得。对于在工作过程中用节流调速的系统，还须加上溢流阀的最小溢流量，一般取 0.510-4m3/s。 由题知系统的最大工作流量为 12L/min Tt 液压设备工作周期（ s）； Vi 每一个液压缸或液压马达在工作周期中的总耗油量（ m3）； z 液压缸或液压马达的 个数。 则可预选液压泵的流量大概为 Qp: 3）选择液压泵的规格 根据以上求得的 pp和 Qp值，按系统中拟定的液压泵的形式，从产品样本或本手册中选择相应的液压泵。为使液压泵有一定的压力储备，所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大 25% 60%。 选得的液压泵的参数规格如下： 型号 : 10SCY14-1B 排量 /mL*s(-1): 10 Pp=25.4MPa Qp=14.4L/min nts 额定压力 /MPa: 32 额定转速 /r*min(-1): 1500 驱动功率 /kW: 10 容 积效率 /%: 92 重量 /kg: 19 4）确定液压泵的驱动功率 在工作循环中，如果液压泵的压力和流量比较恒定，即（ p-t）、（ Q-t）图变化较平缓，则 : P=Pp*Qp/P 式中 pp 液压泵的最大工作压力（ Pa）； QP 液压泵的流量（ m3/s）； P 液压泵的总效率，参考表 9 选择。 表 9 液压泵的总效率 液压泵类型 齿轮泵 螺杆泵 叶片泵 柱塞泵 总效率 0.60.7 0.650.80 0.600.75 0.800.85 限压式变量叶片泵的驱动功率，可按流量特性曲线拐点处的流量、压力值计算。一般情况下，可取 pP=0.8pPmax，QP=Qn，则 式中 液压泵的最大工作压力（ Pa）； 液压泵的额定流量（ m3/s）。 在工作循环中，如果液压泵的流量和压力变化较大，即（ Q-t），（ p-t）曲线起伏变化较大，则须分别计算出各个动作阶段内所需功率，驱动功率取其平均功率 式中 t1、 t2、 tn 一个循环中每一动作阶段 内所需的时间（ s）； P1、 P2、 Pn 一个循环中每一动作阶段内所需的功率（ W）。 按平均功率选出电动机功率后，还要验算一下每一阶段内电动机超载量是否都在允许范围内。电动机允许的短时间超载量一般为 25%。 则可选择电动机型号：（参数如下） 名称 Y系列（ IP44）封闭式 三相异步电动机技术数据 P=7.7kW Y160M-4 nts -序号 =31 型号 =Y160M-4 额定功率 kW=11 同步转速 r/min=1500 满载转速 r/min=1460 满载电流 A=7 满载时效率 %=88 满载功 率因数 cos =0.84 堵转电流 /额定电流 =7 堵转转矩 /额定转矩 =2 最大转矩 /额定转矩 =2.2 噪声 dB(A)=82 转动惯量 kg.m2=0.07 净重 kg=123 4.2 液压阀的选择 1）阀的规格，根据系统的工作压力和实际通过该阀的最大流量，选择有定型产品的阀件。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）阀的型 式，按安装和操作方式选择。 根据系统的工作压力和流量选择： 先导溢流阀的型号（参数如下）： 名称 : 先导型溢流阀 公称通径 /in: 3/8 型号 : BT-03-*-32 调压范围 /MPa: 0.5 25.0 最大流量 /Lmin(-1): 100 重量 /kg: 5.0 液控单向阀的型号（参数如下）： 名称 : 液控单向阀 型号 |板式连接 : A Y-H lOB 型号 |法兰连接 : 额 定 功率 = 11kW BT-03-*-32 A Y-Hnts 通径 /mm: 10 压力 /MPa: 32 流量 /Lmin(-1): 40 开启压力 /MPa: a： 0.04 b： 0.4 控制压力 /MPa: p 1.6 电磁换向阀型号（参数如下）： 通径 /mm: 10 公称流量 /Lmin(-1): 40 公称压力 MPa: 31.5 允许背压 MPa: 6.3 换向频率次 *min(-1): 干式电磁铁 30湿式电磁铁 60 最高换向频率 /次 *min(-1): 干式电磁铁 60湿式电磁铁 120 电压 : AC220V 50Hz； DC12V、 24V 允许电压变动范围 : 10 电磁铁功耗 (吸持时 ): AC： 40W， DC： 42W 4.3 过滤器 的选择 根据题目要求和系统性能的考虑，选择将过滤器置于压油路上， 并选择纸质过滤器型号（参数如下）： 型号 | : ZU-H10 10S 流量 /(L/min): 10 额定压力 /MPa: 32 过滤精度 / m| : 10 过滤精度 / m| : 20 压差指示器工作差 /MPa: 0.35 初始压力降 /MPa: 0.08 重量 /kg: 3.3 外形尺寸 /mm|h: 193 外形尺寸 /mm|A: 118 外形尺寸 /mm|B: 70 外形尺寸 /mm|B1: 外形尺寸 /mm|D: 88 lOB 34E/D/B ZU-H10 10S nts 外形尺寸 /mm|D1: 73 外形尺寸 /mm|M: M27 2 4.4 管道尺寸的确定 （ 1） 管道内径计算 d 4 q v 式中 Q 通过管道内的流量（ m3/s）； 管内允许流速（ m/s），见表 10。 计算出内径 d 后，按标准系列选取相应的管子。 分别取吸油、压油、回油管路的液压油流速分别如下： q 2.5 10 4 m3sv0.821.7ms 经计算可得：吸油路、压油路、回油路、管路的内径分别为： 0.02 m、 0.013m、 0.014m 并采用无缝钢管进行管路的连接。 （ 2）管道壁厚 的计算 根据系统压力和流量以及钢管的系列标准选择相应满足要求的钢管壁厚 表 10 允许流速推荐值 管道 推荐流速 /（ m/s） 液压泵吸油管道 0.5 1.5，一般常取 1 以下 液压系统压油管道 3 6，压力高，管道短，粘 度小取大值 液压系统回油管道 1.5 2.6 式中 p 管道内最高工作压力（ Pa）； d 管道内径（ m）； b 管道材料的抗拉强度（ Pa）； n 安全系数，对钢管来说， p 7MPa时，取 n=8； p 17.5MPa 时，取 n=6； p 17.5MPa 时，取 n=4。 4.5 油箱容量的确定 初始设计时，先按经验公式（ 31）确定油箱的容量，待系统确定后，再按散热的要求进行校核。 油 箱容量的经验公式为 D1=0.02m D2=0.013m D3=0.014m nts V=QV （ 31） 式中 QV 液压泵每分钟排出压力油的容积（ m3）； 经验系数，见表 11。 表 11 经验系数 系统类型 行走机械 低压系统 中压系统 锻压机械 冶金机械 1 2 2 4 5 7 6 12 10 在确定油箱尺寸时，一方面要满足系统供油的要求，还要保证执行元件全部排油时，油箱不能溢出，以及系统中最大可能充满油时，油箱的油位不低于最低限度。 五、 液压系统性能验算 液压系统初步设计是在某些估计 参数情况下进行的，当各回路形式、液压元件及联接管路等完全确定后，针对实际情况对所设计的系统进行各项性能分析。对一般液压传动系统来说，主要是进一步确切地计算液压回路各段压力损失、容积损失及系统效率，压力冲击和发热温升等。根据分析计算发现问题，对某些不合理的设计要进行重新调整，或采取其他必要的措施。 5.1 液压系统压力损失 压力损失包括管路的沿程损失 p1，管路的局部压力损失 p2和阀类元件的局部损失 p3，总的压力损失为 p= p1+ p2+ p3 （ 32） 式中 l 管道的长度（ m）； d 管道内径（ m）； 液流平均速度（ m/s）； 液压油密度（ kg/m3）； 沿程阻力系数； 局部阻力系数。 、 的具体值可参考第 2章有关内容。 式中 Qn 阀的额定流量（ m3/s）； Q 通过阀的实际流量（ m3/s）； pn 阀的额定压力损失（ Pa） （可从产品样本中查到）。 对于泵到执行元件间的压力损失，如果计算出的 p 比 p1 = p2 = p3 =0.1MPa nts 选泵时估计的管路损失大得多时，应该重新调整泵及其他有关元件的规格尺寸等参数。 系统的调整压力 pTp1+ p （ 36） 式中 pT 液压泵的工作压力或支路的调整压力。 5.2 液压系统的发热温升计算 5.2.1 计算液压系统的发热功率 液压系统工作时，除执行元件驱动外载荷输出有效功率外，其余功率损失全部转化为热量，使油温升高。液压系统的功率损失 主要有以下几种形式： （ 1）液压泵的功率损失 式中 Tt 工作循环周期（ s）； z 投入工作液压泵的台数； Pri 液压泵的输入功率（ W）； Pi 各台液压泵的总效率； ti 第 i台泵工作时间（ s）。 （ 2）液压执行元件的功率损失 式中 M 液压执行元件的数量； Prj 液压执行元件的输入功率（ W）； j 液压执行元件的效率； tj 第 j个执行元件工作 时间（ s）。 （ 3）溢流阀的功率损失 式中 py 溢流阀的调整压力（ Pa）； Qy 经溢流阀流回油箱的流量（ m3/s）。 （ 4）油液流经阀或管路的功率损失 Ph4= pQ （ 40） 式中 p 通过阀或管路的压力损失（ Pa）； Q 通过阀或管路的流量（ m3/s）。 由以上各种损失构成了整个系统的功率损失，即液压系统的发热功率 Phr=Ph1+ Ph2+ Ph3+Ph4 （ 41） 式（ 41）适用于回路比较简单的液压系统，对于复杂系统，由于功率损失的环节太多，一一计算较麻烦，通常用下式计算液压系统的发热功率 符 合 要求 W=7.6kW nts Phr=Pr-Pc （ 42） 式中 Pr是液压系统的总输入功率， PC是输出的有效功率。 其中 Tt 工作周期（ s）； z、 n、 m 分别为液压泵、液压缸、液压马达的数量； pi、 Qi、 Pi 第 i台泵的实际输出压力、流量、效率； ti 第 i 台泵工作时间（ s）； TWj、 j、 tj 液压马达的外载转矩、转速、工作时间（ Nm、rad/s、 s）； FWi、 si 液压缸外载荷及驱动此载荷的行程（ Nm）。 5.2.2 计算液压系统的散热功率 液压系统的散热渠道主要是油箱表面，但如果系统外接管路较长，而且用式（ 41）计算发热功率时，也应考虑管路表面散热。 Phc=（ K1A1+K2A2） T （ 45） 式中 K1 油箱散热系数，见表 12； K2 管路散热系数，见表 13； A1、 A2 分别为油箱、管道的散热面积（ m2）； T 油温与环境温度之差（ ）。 表 12 油箱散热系数 K1 （ W/（ m2 ） 冷却条件 K1 通风条件很差 8 9 通风条件良好 15 17 用风扇冷却 23 循环水强制冷却 110 170 表 13 管道散热系数 K2 （ W/（ m2 ） 风速 /ms-1 管道外径 /m 0.01 0.05 0.1 0 8 6 5 1 25 14 10 5 69 40 23 若系统达到热平衡，则 Phr=Phc，油温不再升高，此时，最大温差 环境温度为 T0，则油温 T=T0+ T。如果计算出的油温超nts 过该液压设备允许的最高油温（各种机械允许油温见表14），就要设法增大散热面积，如果油箱的散热面积不能加大，或加大一些也无济于事时，需要装设冷却器。冷却器的散热面积 表 14 各种机械允许油温（ ） 液压设备类型 正常工作温度 最高允许温度 数控机床 30 50 55 70 一般机床 30 55 55 70 机车车辆 40 60 70 80 船舶 30 60 80 90 冶金机械、液压机 40 70 60 90 工程机械、矿山机械 50 80 70 90 式中 K 冷却器的散热系数，见本篇第 8章液压辅助元件有关散热器的散热系数； tm 平均温升（ ）， T1、 T2 液压油入口和出口温度； t1、 t2 冷却水或风的入口和出口温度。 5.2.3 根据 系统的流量范围 计算油箱容量 5.3 计算液压系统冲击压力 压力冲击是由于管道液流速度急剧改变而形成的。例如液压执行元件在高速运动中突然停止，换向阀的迅速开启和关闭，都会产生 高于静态值的冲击压力。它不仅伴随产生振动和噪声，而且会因过高的冲击压力而使管路、液压元件遭到破坏。对系统影响较大的压力冲击常为以下两种形式： 1）当迅速打开或关闭液流通路时，在系统中产生的冲击压力。 直接冲击（即 t ）时，管道内压力增大值 间接冲击（即 t ）时，管道内压力增大值 式中 液体密度（ kg/m3）； 关闭或开启液流通道前后管道内流速之差nts （ m/s）； t 关闭或打开液流通道的 时间（ s）； = 管道长度为 l时，冲击波往返所需的时间 （ s）； 管道内液流中冲击波的传播速度（ m/s）。 若不考虑粘性和管径变化的影响，冲击波在管内的传播速度 式中 E0 液压油的体积弹性模量（ Pa），其推荐值为E0=700MPa； 、 d 管道的壁厚和内径（ m）； E 管道材料的弹性模量（ Pa），常用管道材料弹性模量：钢 E=2.11011Pa，紫铜 E=1.181011Pa。 2）急剧改变液压缸运动速度时，由 于液体及运动机构的惯性作用而引起的压力冲击，其压力的增大值为 式中 液流第 i 段管道的长度（ m）； Ai 第 i 段管道的截面积（ m2）； A 液压缸活塞面积（ m2）； M 与活塞连动的运动部件质量（ kg）； 液压缸的速度变化量（ m/s）； t 液压缸速度变化 所需时间（ s）。 计算出冲击压力后，此压力与管道的静态压力之和即为此时管道的实际压力。实际压力若比初始设计压力大得多时，要重新校核一下相应部件管道的强度及阀件的承压能力，如不满足，要重新调整。 六、 设计液压装置，编制技术文件 6.1 液压装置总体布局 液压系统总体布局有集中式、分散式。 集中式结构是将整个设备液压系统的油源、控制阀部分独立设置于主机之外或安装在地下，组成液压站。如冷轧机、锻压机、电弧炉等有强烈热源和烟尘污染的冶金设备，一般都是采用集中供油方式。 分散式结构是把液压系统中液压泵、控制调节 装置分别安装在设备上适当的地方。机床、工程机械等可移动式设备一般都采用这种结构。 nts 本设计采用液压装置的集中式布局 6.2 液压阀的配置形式 1）板式配置 板式配置是把板式液压元件用螺钉固定在平板上，板上钻有与阀口对应的孔，通过管接头联接油管而将各阀按系统图接通。这种配置可根据需要灵活改变回路形式。液压实验台等普遍采用这种配置。 2）集成式配置 目前液压系统大多数都采用集成形式。它是将液压阀件安装在集成块上，集成块一方面起安装底板作用，另一方面起内部油路作用。这种配置结构紧凑、安装方便。 基于 本设计液压系统比较简单，故采用板式配置。 6.3 集成块设计 1）块体结构 集成块的材料一般为铸铁或锻钢，低压固定设备可用铸铁，高压强振场合要用锻钢。块体加工成正方体或长方体。 对于较简单的液压系统，其阀件较少，可安装在同一个集成块上。如果液压系统复杂，控制阀较多，就要采取多个集成块叠积的形式。 相互叠积的集成块，上下面一般为叠积接合面，钻有公共压力油孔 P，公用回油孔 T，泄漏油孔 L 和 4个用以叠积紧固的螺栓孔。 P 孔，液压泵输出的压力油经调压后进入公用压力油孔P，作为供 给各单元回路压力油的公用油源。 T 孔，各单元回路的回油均通到公用回油孔 T，流回到油箱。 L 孔，各液压阀的泄漏油，统一通过公用泄漏油孔流回油箱。 集成块的其余四个表面，一般后面接通液压执行元件的油管，另三个面用以安装液压阀。块体内部按系统图的要求，钻有沟通各阀的孔道。 2）集成块结构尺寸的确定 外形尺寸要求满足阀件的安装，孔道布置及其他工艺要求。为减少工艺孔，缩短孔道长度，阀的安装位置要仔细考虑，使相通油孔尽量在同一水平面或是同一竖直面上。对于复杂的液压系统，需要多nts 个集成块叠积 时，一定要保证三个公用油孔的坐标相同，使之叠积起来后形成三个主通道。 各通油孔的内径要满足允许流速的要求，具体参照本章4.4 节确定孔径。一般来说，与阀直接相通的孔径应等于所装阀的油孔通径。 油孔之间的壁厚 不能太小，一方面防止使用过程中，由于油的压力而击穿，另一方面避免加工时，因油孔的偏斜而误通。对于中低压系统， 不得小于 5mm，高压系统应更大些。 采取的液压块的基本尺寸为： 长、宽、高分别为 434mm、 113mm、 100mm 6.4 绘制正式工作图，编写技术文件 液压系统完全确定后 ，要正规地绘出液压系统图。除用元件图形符号表示的原理图外，还包括动作循环表和元件的规格型号表。图中各元件一般按系统停止位置表示，如特殊需要，也可以按某时刻运动状态画出，但要加以说明。 装配图包括泵站装配图，管路布置图，操纵机构装配图，电气系统图等。 技术文件包括设计任务书、设计说明书和设备的使用、维护说明书等。 七、 进行工况分析、确定液压系统的主要参数 表 1 摩擦系数 导轨类型 导轨材料 运动状态 摩擦系数 滑动导轨 铸铁对铸铁 起动时 0.15 0.20 低速（ 0.16m/s) 0.1 0.12 高速（ 0.16m/s） 0.05 0.08 滚动导轨 铸铁对滚柱（珠） 0.005 0.02 淬火钢导轨对滚柱 0.003 0.006 静压导轨 铸铁 0.005 式中 g 重力加速度； g=9.81m/s2； 液压块的长、宽、高分别为434mm 、113mm 、100mm nts 速度变化量（ m/s）； t 起动或制动时间（ s）。一般机械 t=0.1 0.5s，对轻载低速运动部件取小值，对重载高速部件取大值。行走机械一般取 =0.51.5 m/s2。 3 45 50 60 70 80 速比 缸径 125 140 160 180 200 220 250 1.46 70 80 90 100 110 125 140 2 90 100 110 125 140 2.5 绘制液压系统工况图 工况图包括压力循环图、流量循环图和功率循环图。它们是调整系统参数、选择液压泵、阀等元件的依据。 1）压力循环图 （ p-t）图 通过最后确定的液压执行元件的结构尺寸，再根据实际载荷的大小，倒求出液压执行元件在其动作循环各阶段的工作压力，然后把它们绘制成（ p-t）图。 2）流量循环图 （ Q-t）图 根据已确定的液压缸有效工作面积或液压马达的排量，结合其运动速度算出它在工作循环中每一阶段的实际流量，把它绘制成（ Q-t）图。若系统中有多个液压执行元件同时工作，要把各自的流量图叠加起来绘出总的流量循环图。 3）功率循环图 （ P-t）图 绘出压力循环图和总流量循环图后，根据 P=pQ，即可绘出系统的功率循环图。 八、 油箱的设计要点 油箱 油箱在液压系统中除了储油外，还起着散热、分离油液中的气泡、沉淀杂质等作用。油箱中安装有很多辅件，如冷却器、加 热器、空气过滤器及液位计等。 油箱可分为开式油箱和闭式油箱二种。开式油箱，箱中液面与大气相通，在油箱盖上装有空气过滤器。开式油箱结构简单，安装维护方便，液压系统普遍采用这种形式。闭式油箱一般用于压力油箱，内充一定压力的惰性气体，nts 充气压力可达 0.05MPa。如果按油箱的形状来分，还可分为矩形油箱和圆罐形油箱。矩形油箱制造容易，箱上易于安放液压器件，所以被广泛采用；圆罐形油箱强度高，重量轻，易于清扫，但制造较难，占地空间较大，在大型冶金设备中经常采用。 2.1 油箱的设计要点 图 10为油 箱简图。设计油箱时应考虑如下几点。 1）油箱必须有足够大的容积。一方面尽可能地满足散热的要求，另一方面在液压系统停止工作时应能容纳系统中的所有工作介质；而工作时又能保持适当的液位。 2）吸油管及回油管应插入最低液面以下，以防止吸空和回油飞溅产生气泡。管口与箱底、箱壁距离一般不小于管径的 3倍。吸油管可安装 100m 左右的网式或线隙式过滤器，安装位置要便于装卸和清洗过滤器。回油管口要斜切 45角并面向箱壁，以防止回油冲击油箱底部的沉积物，同时也有利于散热。 3）吸油管和回油管之间的距离要 尽可能地远些，之间应设置隔板，以加大液流循环的途径，这样能提高散热、分离空气及沉淀杂质的效果。隔板高度为液面高度的2/3 3/4。 图 10 油箱 1 液位计； 2 吸油管； 3 空气过滤器； 4 回油管； 5侧板； 6 入孔盖； 7 放油塞； 8 地脚； 9 隔板； 10底板； 11 吸油过滤器； 12 盖板； 4）为了保持油液清洁，油箱应有周边密封的盖板，盖板上装有空气过滤器，注油及通气一般都由一个空气过滤器来完成。为便于放油和清理，箱底要有一定的斜度，并在最低处设置放油阀。对于不易开盖的油箱，要设置清洗孔，以便于 油箱内部的清理。 5）油箱底部应距地面 150mm 以上，以便于搬运、放油和散热。在油箱的适当位置要设吊耳，以便吊运，还要设置液位计，以监视液位。 6）对油箱内表面的防腐处理要给予充分的注意。常用的方法有： nts 酸洗后磷化。适用于所有介质，但受酸洗磷化槽限制，油箱不能太大。 喷丸后直接涂防锈油。适用于一般矿物油和合成液压油，不适合含水液压液。因不受处理条件限制，大型油箱较多采用此方法。 喷砂后热喷涂氧化铝。适用于除水 -乙二醇外的所有介质。 喷砂后进行喷 塑。适用于所有介质。但受烘干设备限制，油箱不能过大。 考虑油箱内表面的防腐处理时，不但要顾及与介质的相容性，还要考虑处理后的可加工性、制造到投入使用之间的时间间隔以及经济性，条件允许时采用不锈钢制油箱无疑是最理想的选择。 液压泵站的油箱公称容量系列（ JB/T7938-1995），见表 1。 表 1 油箱容量 JB/T7938-1995（ L） 4 6.3 10 25 40 63 100 160 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 3150 4000 5000 6300 油箱容量与系统的流量有关，一般容量可取最大流量的3 8倍。另外，油箱容量大小可从散热角度去设计。计算出系统发热量与散热量，再考虑冷却器散热后，从热平衡角度计算出油箱容量。不设冷却器、自然环境冷却时计算油箱容量的方法如下。 1）系统发热量计算 在液压系统中，凡系统中的损失都变成热能散发出来。每一个周期中，每一个工况其效率不同，因此损失也不同。一个周期发热的功率计算公式为 式中 H 一个周期的平均发热功率（ W）； T 一个周期时间（ s）； Ni 第 i 个工况的输入功率（ W）； i 第 i个工况的效率； ti 第 i 个工况持续时间（ s）。 2）散热量计算 当忽略系统中其他地方的散热，只考虑油箱散热时，显然系统的总发热功率 H 全部由油箱散热来nts 考虑。这时油箱散热面积 A的计算公式为 式中 A 油箱的散热面积（ m2）； H 油箱需要散热的热功率（ W）； t 油温（一般以 55 考虑）与周围环境温度的温差（ ）； K 散热系数。与油箱周围通风条件的好坏而不同，通风很差时 K=8 9；良好时 X=15 17.5；风扇强行冷却时 K=20 23；强迫水冷时 K=110 175。 3）油箱容量的计算 设油箱长、宽、高比值为 ： b： c，则边长分别为 l、 bl、 cl、时， l的计算公式为 式中 A 散热面积（ m2）。 根据所选取的柱塞泵可知液压泵的最大流量为： 15L/min 则预算油箱的容积大概为液压泵最大流量的 3 到 8 倍，即油箱的容积 V不小于 120L 油箱主要设计参数如图 3所示。一般油面的高度为油箱高 h 的 0.8 倍，与油直接接触的表面算全散热面，与油不直接接触的表面算半散热面，图示油箱的有 效容积和散热面积分别为 图 3 油箱结构尺寸 V=0.8bh （ 50） A1=1.6h（ +b） +1.5b （ 51） 若 A1求出，再根据结构要求确定 、 b、 h 的比例关系，即可确定油箱的主要结构尺寸。 如按散热要求求出的油箱容积过大，远超出用油量的需要，且又受空间尺寸的限制，则应适当缩小油箱尺寸，增设其他散热措施。 根据以上基本要求以及便于液压泵站上个元件的布置确定的油箱的基本尺寸为： a=850mm:b=490mm:h=360mm 又油箱的厚度为 10mm 则油箱的体积为： V=(a-20)*(b-20)*(h-20) 油箱的油容积约为 :V1=0.8*V 九 液压泵站的组装和使用维护 a=850mm nts 1.液压泵站的组装： 1.1 液压元件和管件的质量检查 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。 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。 b=490mm h=360mm V=132.6L V1=119.9L nts （ 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 先导式溢流阀 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 液控单向阀 压力损失；内、外泄漏 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nts 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 1.5 2 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： 槽式酸洗 其
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