平面磨床电液系统的设计

目录前言 .11 绪论 .41.1 课题选择的意义 .41.2 液压站的结构及工作原理 .61.3 液压站的机构特点 .62 液压站的初步设计 .72.1 液压站的设计步骤 .72.2 液压站绿色设计原则 .72.3 主要解决的问题 .82.4 设计理论、方法及技术路线 .83 液压站执行元件的设计计算与选用 .103.1 液压泵的选择 .103.2 液压泵驱动电机的选择 .133.3 管道内径的计算和壁厚的计算 .133.4 液压阀的选择 .163.5 过滤器的选择 .173.6 油箱的设计 .193.7 加热器的选择计算 .203.8 冷却器的选择计算 .223.9 冷却系统的选择 .243.10 元件明细清单 .243.11 系统效率 计算 .254 结论 .26参考文献 .28附录 A .29附录 B .36 湘潭大学毕业设计说明书 1前言随着生产的发展，机械化、自动化程度不断提高，润滑技术也同样由简单到复杂，不断更新发展，形成了目前集中润滑系统。集中润滑系统具有明显的优点，因为压力供油有足够的供量，因此可保证数量众多、分布较广的润滑点及时得到润滑，同时将摩擦副产生的摩擦热带走；摩擦表面的金属磨粒等机械杂质，随着油的流动循环将杂质带走并冲洗干净，打到润滑良好、减轻摩擦、降低磨损和减少易损件的消耗、减少功率消耗、延长设备使用寿命目的。在整个润滑系统中，安装了各种润滑设备及装置，各种控制装置和仪表，以调节和控制润滑系统中的流量、压力、温度、杂质滤清等，使设备润滑更为合理。润滑剂的发展历程，首先是为了减少磨檫，将动植油加到摩擦副的表面上，并取得显著效果。其后，为了降低润滑剂的成本、延长油品使用寿命、改善其耐高低温性能，使用矿物油。在工艺润滑领域里，为了改善润滑剂的散热性能、降低成本。逐渐大量使用乳化液、微乳液。20 世纪 50 年代以后，对机械设备提出节能、长寿命的要求。新型、高效润滑油添加剂的种类和性能不断发展，润滑剂的性能大幅度提高，带来第一次油品更新换代。润滑油向着“高性能化、低粘化、通用化”的方向发展。20 世纪末。环保问题已经形成全世界共同遵守的准则，并成为我国的一项基本国策，国家制定了不少法规，加大了环境管理力度，环保成问题，已经成为润滑技术发 展必须跨越的难关。当前的任务，是迅速发展性能好、用量少、寿命长、可生物降解的环保型润滑油。原始的润滑方式，是手浇、油杯，逐渐发展到灌注式浸油润滑。其后为了提高润滑剂的冷却牲能、便于清除污染物、保证油品能输送到最需要的部位，发展了大油箱、循环式喷油润滑。20 世纪 60-70 年代，为了获得良好的、均匀润滑效果，带走部分热量。降低能耗，减少设备占用空间，发展丁油雾润滑。其后，由于油雾润滑对润滑油的利用率低，只有 60；油雾化后，有 20-60的润滑油通过排气进入外界空气中，成为可吸入油雾，对人体肺部极其有害，并污染环境。近 20 年为了保护环境、节约油品、提高设备寿命、实现程控化，发展了油气润滑和 MQL(最小油量润滑)润滑。润滑方式的“变”，进入到一个新时代。润滑在机械设备的正常运转和维护保养中起着重要的作用。1）降低摩擦系数在两个相对摩擦的表面之间加入润滑剂，形成以个润滑油膜的减摩层，就可以 湘潭大学毕业设计说明书 2降低摩擦系数，减少摩擦阻力，减少功率消耗。对摩擦副进行润滑后，由于润滑剂介于对偶表面之间，使摩擦状态改变，相应摩擦因数及摩擦力也随之改变。试验证明：摩擦因数和摩擦力的大小，是随着半干摩擦、边界摩擦、半流体摩擦、流体摩擦的顺序递减的，即使在同种润滑状态下，因润滑剂种类及特性不同不相同。例如在良好的液体摩擦条件下，其摩擦系数可以低到 0.001甚至更低。此时的摩擦阻力主要是液体润滑膜内部分子间相互滑移的低剪切阻力。2)减少磨损摩擦副的粘着磨损、磨粒磨损、表面疲劳磨损以及腐蚀磨损等，都与润滑条件有关。润滑剂在摩擦表面之间，可以减少由于硬粒摩擦、表面锈蚀、金属表面间的咬焊与撕裂造成的磨损。在润滑剂中加入抗氧化和抗腐蚀添加剂，有利于抑制腐蚀磨损；而加入油性和极压抗磨添加剂，可以有效地减轻粘着磨损和表面疲劳磨损；流体润滑剂对摩擦副具有清洗作用，也可相轻磨粒磨损。因此，在摩擦表面间供应足够的润滑剂，就能形成良好的润滑条件，避免油膜的破坏，保持零件配合精度，从而大大减少磨损。3)降温冷却降低摩擦副的温度是润滑的一个重要作用。众所周知，摩擦副运动时必须克服摩擦力而作功，消耗在克服摩擦力上的功全部转化为热量，其结果将引起摩擦副温度上升。摩擦热的大小与润滑状态有关，干摩擦热量最大，流体摩擦热量最小，而边界摩擦的热量则介于两者之间。因此，润滑是减少摩擦热的有效措施。摩擦副温度的高低，除了与摩擦热的高低有关最好，半固体润滑剂的散热性则介于两者之间。由此可见，用液体润滑剂不仅可以实现液润滑，减少摩擦热的产生，而且还可以将摩擦热及时地带走。4)防止腐蚀、保护金属表面机械表面，不可避免地要和周围介质接触（如空气、水湿、水汽、腐蚀性空气及液体等）使机械的金属表面生锈腐蚀而破坏。尤其是冶金工厂的高温车间和化工厂腐蚀磨损显得更为严重。润滑油、脂对金属没有腐蚀作用，能隔绝潮湿空气中的水分和有害介质的侵蚀。我们在机械的金属表面涂上一层加有防腐、防锈添加剂的油或脂，便可起到防腐、防锈和保护金属表面的作用。5）清洁冲洗作用摩擦副在运动时产生的磨损微粒或外来介质等，都会加速摩擦表面的磨损。利用液体润滑剂的流动性，可以把摩擦表面间的磨粒带走，从而减少磨粒磨损。在压力循环润滑系统中，冲洗作用更为显著。在冷轧、热轧以及切削、磨削、 湘潭大学毕业设计说明书 3拉拔等加工工艺中采用工艺润滑剂，除有降温冷却作用外，还有良好的冲洗作用，防止表面被固体杂质划伤，使加工成品（钢材）表面具有较好的质量和表面粗糙度。例如在内燃机汽缸中所用的润滑油里加入悬浮分散添加剂，使油中生成的凝胶和积碳从汽缸壁上洗涤下来，并使其分散成小颗粒状悬浮在油中，随同循环油过滤器滤除，以保持油的清洁，减少汽缸的磨损，延长换油周期。6)密封作用蒸汽机、压缩机、内燃机等汽缸与活塞，润滑油不仅能起到润滑减摩作用，而且还有增强密封的效果，使其在运转中不漏气，提高工作效率的作用。润滑脂对于形成密封有特殊作用，可以防止水湿或其他灰尘、杂质侵入摩擦副。例如采用涂上润滑脂的油侵盘根，对水泵轴头的密封既有良好的润滑作用，又可以防止泄漏和灰尘杂质侵入泵体而起到良好的密封作用。7)传递动力有不少润滑剂具有传递动力的作用，如齿轮在啮合时，其动力不是齿面间直接传递，是通过一层润滑膜传递。液压传动、液力传动都是以润滑剂作传动介质而传力的。 在磨削加工中，由于转速很高，通常为车、铣加工的 10-20 倍，而滑擦作用会产生很高的温度，尤其是在高速磨削是，瞬时温度可达 1000。这样的高温会引起被加工工件表层机械性能的改变。这种改变积累到一定程度就会造成工件表面的烧伤以致机械性能大大降低，严重影响加工质量。所以在机械加工中，机床的冷却系统显得尤为重要。在磨削加工时，冷却系统向工件提供一定流量的切削液以供加工冷却。切削液应起的作用主要有以下两方面。一是润滑作用，二是冷却作用。现主要介绍其冷却作用。冷却液的冷却作用主要是带走大量的磨削热，降低磨削温度，提高刀具耐用度；减少工件、刀具的热膨胀，提高加工精度；减小热变形等。由于磨削速度高，刀具和工件材料导热性差，而热膨胀系数又较大的情况下，冷却液的冷却作用显得尤为重要。冷却液的冷却性能主要取决于他的导热系数、比热容、汽化热、汽化速度以及流量、流速。冷却液需加入一些添加剂以便更好的发挥冷却性能。常用的添加剂有油性添加剂、极压添加剂和表面活性剂等，此外还有防锈添加剂、抗泡沫添加剂。根据具体要求，综合几种添加剂，可得到效果较好的冷却液。磨削加工的特点是温度高，会产生大量的细屑和粉末等，影响加工质量。因此，磨削液应有较好的冷却性和清洗性，并应有一定的润滑性和防腐性。一般磨削加工常选用乳化液。磨削难加工材料宜选用润滑性能较好的极压乳化液或极压切削油。 湘潭大学毕业设计说明书 41 绪论1.1 课题选择的意义展望未来中国机械工业的发展，我们不难看到，中国机械行业得到了前所未有的高速发展。在 21 世纪，世界机械工业进入前所未有的高速发展阶段，特别是作为有“世界工厂” 之称的中国，机械行业更是迅猛发展。在向机械行业提供了新的机遇的同时，也向我们提出的新的挑战；机械行业涉及面相当广泛，如：工程、建筑、汽车、船舶、电子、石化、电力、电气、仪器仪表、物流、医疗、饮食、环保、纺织等等，涉及到一个国家的国计民生的方方面面，都是国家支柱性的重要行业，对这些行业的发展和影响也起着至关重要的作用。机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一。在跨过二十一世纪的今天，机械水平更能说明一个国家的整体水平，机械工业肩负着为国民经济各个部门提供技术装备和促进技术改造的重要任务。特别是我国进入世界贸易组织之后，对我国的机械行业是个机遇，更是一个艰难的挑战。因此作为二十一世记得主人，我们更应该通过做大量的设计制造和广泛的使用各种先进的机器，以便能加快我国国民经济的增长速度，加快我国现代化建设。设备润滑是设备维护工作的重要组成部分，而且其作用日显突出。设备润滑工作包括润滑管理与润滑技术两个范畴。近年来，润滑技术发展迅速，在设备工程领域中的地位显著提高，成为四大工程技术之一。在机械运动副摩擦表面发生相对运动时，由于表面直接接触并产生摩擦阻力，使机械所传递的一部分能量由于摩擦使表面发热而消耗掉，这样就消耗了能量，磨损了机件。润滑的作用是在摩擦表面形成能承受部分或全部载荷的润滑油剂膜，将两个运动副摩擦表面分开，起到润滑作用，使金属与金属之间的摩擦转化成具有较低剪切强度的油膜分子之间的内摩擦，从而降低了摩擦阻力与表面磨损，减少了能耗，延长了设备使用寿命。 各类机械设备都是靠其机构的运转来实现其预定功能的。相互接触的机器零件在运动中不可避免地产生摩擦，并导致机件产生磨损。摩擦依润滑状态不同可分为：干摩擦、边界摩擦和液态摩擦。为了降低摩擦，减少磨损，降低能耗，提高设备运行效率，常用的措施就是在设备相对运动的部位进行润滑。就边界摩擦而言，其润滑原理为：润滑剂的分子与零件摩擦表面结合而形成边界膜， 湘潭大学毕业设计说明书 5从而不同程度地降低摩擦系数，减少或防止零件磨损。任何机械设备都是由若干零部件组合而成的，在机械设备运转过程中，可动零部件会按规定的接触表面作相对运动，有接触表面的相对运动就有摩擦，就会消耗能量并造成零部件的磨损。有人估计世界能源的 1/31/2 消耗于摩擦发热，大约有 80的零件损坏是由于磨损而引起的。由此可见，由于摩擦与磨损所造成的损失是十分惊人的。因此，加强机械设备润滑，对提高摩擦副的耐摩性和机械设备的可靠性，延长关键零部件的使用寿命，降低机械设备使用维修费用，减少机械设备故障，都有着重大意义。据统计，约有 40的机械设备故障是由于润滑不正确引起的。例如，我国各地汽车轮毂轴承的润滑曾推广采用空毅润滑技术（即只在轴承内装满润滑脂，在轮毂空腔内只填 1/31/2 容积的润滑脂，而不像过去采用装满的方法） ，使轮毅发热减少，相应降低了轮毂和轴承的温度而减少了润滑脂的流失，同时还避免了因润滑脂流到制动鼓和蹄片上而使制动失灵。为了挖掘机械设备潜力，提高劳动生产率，对旧机床的摩擦副及润滑系统进行技术改造有着十分重要的意义。特别是重型机床、精密机床及高效自动化机床，常常由于轴承、导轨及其它重要摩擦副存在缺陷而发生故障或达不到所需要的加工精度与能力，以致长期无法使用。近 20 多年来，由于在一些旧机床上应用流体静压润滑技术和固体润滑技术，取得了较好的效果。例如，东方电机厂应用流体静压润滑技术改造了大批旧机床，不但恢复了机床的精度，而且使机床的工作性能大大提高（有一台立式车床经静压改造后，使机床加工工件的重量从 160t 提高到 280 多 t） 。可见，机械设备润滑是一件非常重要的大事，涉及面很广泛，有着广阔的发展前途，值得重视。在强调润滑的作用下我们也应该高度重视冷却系统技术。冷却液作为机械加工重要的配套材料，主要起冷却、润滑、清洗和防锈作用。冷却液在金属切削过程中可以带走大量切削热，起到冷却作用；并渗透到刀具与工件的解除表面，形成润滑膜，减少摩擦啊，降低动力消耗，起到润滑作用；还能清除粘附在机床、刀具、夹具上细小切屑或磨粒，避免划伤工件表面和机床导轨，起到清洗作用。人类使用冷却液的历史可以追溯到 19 世纪 80 年代。当时美国科学家阐述了使用碳酸钠水溶液机理，是切削速度提高了 30%-40%.后来，人们尝试使用动植物油作为冷却液，能获得较好的加工表面。随着切削速度和切削温度的不断提高，油基冷却液的冷却性能已不能满足切削要求，人们又开始重视水冷却的有点，把油的润滑性能和水的冷却性能结合起来，促使了乳化液的应用，发展了合成 湘潭大学毕业设计说明书 6和半合成乳化液，并分别形成了系列产品。近年来，随着先进制造技术发展和人们环保意识的 加强，对冷却液提出了新的技术要求，人们又致力于研制开发低污染冷却液，以减少废冷却液对环境的影响。1.2 液压站的结构及工作原理液压站主要由油箱、齿轮泵装置、过滤器（网式油过滤器、线隙式和磁过滤器） ，列管式冷却器、仪表控制装置、管道、阀门等组成。结构为整体式。工作时，润滑油液由齿轮泵经吸油过滤器从油箱中吸出，经单向阀、线隙式过滤器、列管式冷却器，被直接送到设备的润滑点，油站最高工作压力0.4MPa，最低工作压力为 0.1MPa，根据润滑点的要求，通过调节安全阀确定使用压力，当油站的工作压力超过安全阀的调定压力时，安全阀自动打开，多余的油液即流回油箱。冷却液由齿轮泵经吸油过滤器从油箱中吸出，经单向阀、节流阀被直接送到磨床的冷却液喷嘴处，油站最高工作压力 0.4MPa，最低工作压力为 0.1MPa，根据加工要求，通过调节安全阀确定使用压力，当油站的工作压力超过安全阀的调定压力时，溢流阀自动打开，多余的冷却液即流回油箱。润滑液和冷却液都经过磁性过滤器流回油箱。1.3 液压站的机构特点1)有两台泵液压站有两台泵，一台提供润滑油，一台提供冷却液，两者互不影响，各司其职。2）油过滤器放在列管式冷却器之前油在过滤器中通过能力与其粘度有关，黏度大通过能力差，反之通过能力好，油温高，则粘度下降，通过能力好过滤效果也较好，改变先冷却后过滤的缺点。3）使用 2LQF4L 冷却器当油温度超过设定的温度后，由温度传感器发出信号是冷却液流经冷却器使润滑油温度降低，达到比较理想的温度。4）有磁性过滤器可将回油中的细小铁磁物质吸附过滤，保证油的纯度。 湘潭大学毕业设计说明书 75）有仪表盘和电控箱线隙式过滤器带有压力继电器，当因为杂志过多导致过滤器两端压差过大超过 0.1MPa 时，压力继电器发出信号使机组停机，这时只要更换滤油芯即可。当润滑油温度低于 25时，电温度计发出信号，开启电加热器，对油温进行加热，当油温达到 25左右时，停止加热。总之是油温保持在 25左右的范围内，使润滑油达到最理性的性能。2 液压站的初步设计液压站的计与其主机的设计是紧密联系的，往往同时进行，互相协调。在已知一些基本条件下，结合工况，对整个系统和各个元件进行并行的设计，充分发挥液压站优点，将设计过程尽量做到最优。2.1 液压站的设计步骤1)明确设计方案；2)进行工况分析，确定系统的主要参数；3)制定基本方案，拟定润滑系统原理图；4)选择系统中各元件；5)对稀油润滑系统进行性能校验；6)绘制工作图，编制技术文件。2.2 液压站绿色设计原则 该设计原则是在传统液压系统设计中通常依据的技术原则、成本原则和人机工程学原则的基础上纳入环境原则，并将环境原则置于优先考虑的地位。 1)资源最佳利用率原则 少用短缺或稀有有原材料，尽量寻找其代用材料，多用废料，余料或回收材料作为原材料；提高产品的可靠性和使用寿命；尽量减少产品中材料的种类，以利于产品废弃后的有效回收等。 2)能量损耗最少原则 尽量采用相容性好的材料，不采用难以回收或无法回收的材料；在保证产 湘潭大学毕业设计说明书 8品耐用的基础上，赋予产品合理的使用寿命，努力减少产品使用过程中的能量消耗。 3)零污染原则 尽量少用或不用有毒有害的原材料。 4)技术先进性原则 优化产品性能，在结构设计中树立“小而精” 的设计思想，有同一性能情况下，通过产品的小型化尽量节约资源的使用量，如采用轻质材料，去除多余的功能、避免过度包装等，减轻产品重量；简化产品结构，提倡“简而美” 的设计原则，如减少零部件数目，这样既便于装配、拆卸，又便于废弃后的分类处理；采用模块化设计，此时产品是由各功能模块组成，既有利于产品的装配、拆卸，又便于废弃后的回收处理，在设计过程中注重产品的多品种及系列化；采用合理工艺，简化产品加工流程，减少加工工序，简化拆卸过程，如结构设计时采用易于拆卸的连接方式、减少紧固件用量、尽量避免破坏性拆卸方式等；尽可能简化产品包装且避免产生二次污染。 5)整体效益最佳原则 考虑产品对环境产生的附加影响，提供有关产品组成的信息，如材料类型及其回收再生性能等。 2.3 主要解决的问题1)各零、部件参数的确定；2)各执行元件、能源装置、控制元件、密封件的选择和设计；3)总体系统的估算和校核。2.4 设计理论、方法及技术路线1)运用液压传动系统理论对系统进行设计；2)通过所设定的条件及各种强度规定对系统进行校核估算； 湘潭大学毕业设计说明书 9图 2-1 磨床液压系统原理图图 2-2 液压站三维图 湘潭大学毕业设计说明书 103 液压站执行元件的设计计算与选用3.1 液压泵的选择液压泵是磨床液压系统压力的重要保障。选择的过大，则投资大，功率消耗大，不经济；反之过小，则能力不够，不能满足润滑系统的要求，所以应根据系统的具体工作要求，选择合适的油泵。3.1.1 确定液压泵的工作压力由于润滑系统属于低压范畴的液压系统，故对压力的要求较低。确定油泵的工作压力，除了保证润滑点处的输油管具有 0.050.06MPa 的压力外，还应该根据流体力学的原理来计算润滑系统中各项压力损失。（31）1P式中： 油泵的实际扬程， MPa；P 接到润滑点的输油管内有的压力为 0.050.06MPa；1 润滑系统供油的压力损失，包括：（32）PP局沿 输油管路中各管段的沿程阻力损失，MPa；P沿润滑系统中各种阀门、润滑元件（如过滤器、冷却器等） ，弯局头、三通等的局部损失，MPa； 湘潭大学毕业设计说明书 11（注：为了计算方便，计算出润滑系统中的总扬程：，m（油柱） （33）iHH局 吸总 静 直 式中： 总的扬程， m（油柱） ；总静压高度等于从油泵中心到该系统最高润滑点的垂直高度，静m；直段管路的沿程损失，在工作温度下油的黏度不超过 3035直时，可按下式计算：oE（34）H直 2v (0.8l)d 局部阻力损失；局（35）局 ()g式中： l 管段长度，m；d 管子内径，mm；v 进油管油流速度， ；msg 重力加速度， ；29.81g局部阻力系数；吸入管段（从油箱吸入管的吸入口到油泵的吸油口）的扬程。H吸当计算润滑系统的总扬程（液压损失）时，是计算由油泵出口向系统各润滑点供油的扬程（液压损失） 。因此和吸入端的扬程损失无关，所以不需要把 计H吸算进去。所以一些书籍及文献上写成“可忽略不计” 。包括过滤器、冷却器等的进出油压差，可取下列数值：i过滤器（圆盘式或网式） 0.050.06MPa冷却器 列管式冷却器 0.02MPa板式冷却器 0.150.2MPa润滑点喷嘴出口的油压，应不小于 0.050.06MPa。 ）由公式 ，m（油柱）1PiHH局 吸总 静 直 得：，MPa(36)；4110总式中 润滑油得密度，取 900，kg/ ； 3m总扬程， m；H总由于无法精确计算出总扬程值。根据经验可取值，取 m2总H液压泵的工作压力： MPap18.02904 湘潭大学毕业设计说明书 123.1.2 确定液压泵的排量液压泵的排量是根据润滑系统的最大耗油量确定的。此处引入公式：， (37)01TQCtKminL式中： 润滑油的比热容， ；C.480.541okJgC润滑油的密度， ； 39kg或润滑油的温升， ，不超过 15 ；t12oto循环润滑油吸收了热量后的回油温度， ；1循环润滑油进入润滑部位时的温度， ；2t o循环润滑油在啮合除不能全部利用的系数，取 。1K 10.58KT 客服摩擦而消耗功率所产生的热量hKjN/,)1(8.460总传递效率N机械传动功率，KWjtST/,60)(.210K- 传热系数，k=7.515(Kcal/( ),通风良好，油chm2池中油的循环条件良好，油循环快，可取较大值，反之去较小值。上式是在齿轮或蜗轮蜗杆传动式产生的全部热量，除被箱体散发后的热量外，其余的热量都由循环润滑油带出，润滑油的消耗量。计算 Q：hKjT /60)253(1068.41560)92.1(8.460 C5t90.61K01TQCt min/9.6019.845.6L因为 ，取 8.7泵 泵 minL 湘潭大学毕业设计说明书 133.1.3 确定液压泵的有效功率液压泵的有效功率：，kW （38）46120eHQPN总电动机轴功率：,kW（39 ）0npe式中 油泵的实际总扬程， ，MPa；P410PH总油泵的总效率， ；00.7mv机械效率，取 ；m.8容积效率，取v 5v计算液压泵的有效功率： kW.2061.70eN计算电动机轴功率： kW4.85./.0enp3.2 液压泵驱动电机的选择液压泵在额定压力和额定流量下工作时，其驱动电机的功率一般可直接从产品样本手册中查得，但其数值在实际中往往偏大，因此，要通过计算电动机传递到油泵转轴的轴功率。这个功率不仅要满足向润滑系统压油达到的扬程（即达到克服供油到润滑点时全系统的液压损失） ，而且还要完成油箱把油液吸出来所克服吸入管段的扬程（液压损失） ，这就是为什么当计算轴功率时，还有H吸考虑取 0.5m（油柱）的道理。H吸由上述计算出的 P、Q 值，根据现已生产的标准油泵进行选择，选择出标准型号油泵的额定压力 及额定流量 应稍大于上面的计算值。额 额查参考资料【4】 ，选用 CB-B6 型号齿轮泵（额定压力 2.5Mpa,额定流量6ml/r） ，配用的电动机选用 Y801-4(额定功率 0.55KW,同步转速 1500r/min) 湘潭大学毕业设计说明书 143.3 管道内径的计算和壁厚的计算油管的直径可按下式计算：，mm(311)4.6Qdv式中： d油管内径，mm；Q油的流量，L/min；v油管内油的流速，m/s；一般情况，可参考表 31，32 确定管内流速和管径大小。润滑系统中管路液压损失计算是按水力学的方法计算管道内的局部阻力损失和静压损失。由于管道的液压损失较小，又难于精确计算，通常只作概算，管路的沿程损失一般可取 0.050.06MPa。表 31 油管内油流速度值选择参考表资料名称给油管的油流速m/s回油管的油流速m/s给油和回油速度比机床液压传动（科学出版社 1974年版）吸油管 0.72压油管 2.53.5 汽轮机强度计算（机械工业出版社1958 年（苏）日利茨基，中译本）1.51.01.5冶金设备润滑（机械工业出版社1956 年版）0.81.0 0.3 3现有某些产品的统计 0.631.51 0.230.66 2.752.3设计选用范围 0.631.84 0.230.69 2.752.65表 32 油管内流速与管径大小的参考表主油泵流量L/min35 5070 100140 200280 400500 湘潭大学毕业设计说明书 15给油管in1 122 123油管 直径 回油管in 43 4 5现有产品流速比 /ms0.87 0.63.9520.1.39.107.6管道壁厚 的计算：，mm（312）2pd式中： 管道壁厚，mm；p 管道内最高工作压力，MPa；d 管道内径，mm；管道材料的许用拉应力，其值 ；bn材料的抗拉强度，MPa；bn 安全系数，参照有关手册选用。对于钢管来说：P17.5MPa 时，n=4。根据计算的管径和壁厚，便可按管材标准规格选取合适的管子。油管内经计算，可参考表 33，选取相应的流速。表 33 允许流速推荐值管道 推荐流速（m/s）液压泵吸油管道 0.51.5 一般常取 1 以下液压系统压油管路 36 压力高，管道短，黏度小去大值液压系统回油管路 1.52.6计算油管内径，查表 33 得，该系统给油管流速约为 1m/s，则：4.6Qdv 湘潭大学毕业设计说明书 16m57.13.864考虑此管径为大概值，选用管径 15mm.计算壁厚 ，2pd3.0815选用壁厚为 1mm.通过以上计算，选用高强度无缝钢管。无缝钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的长条钢材。钢管具有中空截面，大量用作输送流体的管道，如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，是一种经济截面钢材。回油流速取 2m/s 则4.6Qdvm59.27.8选用直径为 10mm回油管道内油压很小，故壁厚可选为 1mm.3.4 液压阀的选择润滑系统油路中常用的阀有安全阀(溢流阀)、单向阀等单体控制元件。安全阀的作用是在稀油润滑系统中，使油压保持在设计允许的最高压力（一般为 0.6MPa）以下。由于某些意外原因，如管路堵塞使得系统的油压升高，到达允许的最大压力之，这时安全阀才开启，让高压油液经安全阀流回油箱，防止润滑系统因油压升高造成损坏，起到安全保护的作用。当润滑系统正常运转时，安全阀是常闭的。安全阀装在油泵出口到过滤器之间的主输油管接到邮 湘潭大学毕业设计说明书 17箱去的旁路支管上。单向阀的功用好是在润滑系统中只允许油流单向通过，反向时不能通过。一般情况下，要求单向阀通流时阻力小，也就是通过单向阀的压力损失要小；反向流动时，阀关闭的要严，不允许油通过或出现超过允许的泄漏；单向阀动作时，既要灵敏又不要有撞击和噪声。要满足公称压力和公称流量的使用要求，通过对流速和管径的计算，查【5】 ，选择型号为 DBDS6P 的安全阀，S15A02 的单向阀。由于控制阀本身是管路节流元件，在其内部流动的液体介质，由于节流原因常常出现闪蒸和空化现象，苛刻工况下的高压差场合更为严重。闪蒸和空化的发生既影响控制阀口径的选择和计算，更是能导致严重的噪声、振动及气蚀对材料的破坏等等，直接影响使用。 在流体通过控制阀阀芯阀座形成的节流端面时，流速突然急剧增加而静压力骤然下降，若节流端面后的压力骤然降到介质饱和蒸汽压及以下，将产生闪蒸，对阀内件有侵蚀作用。当节流后的压力又回复到饱和蒸汽压之上时，空化形成的气蚀有极大的冲击力，可高达几千牛顿，严重地冲撞和破坏阀芯阀座和阀体，有如猛烈喷沙的效果，即使高硬度的合金也只能承受很短时间。 对此情况，控制阀的选择要考虑压差（流速） 、材料和结构，并采取特殊设计和措施。3.5 过滤器的选择根据润滑系统的要求，确定相适应的过滤器规格和性能。即在满足规定的过滤精度情况下，使过滤器的通油量（过滤能力）与系统中的输油量相适应，以保证正常供应。过滤器的通油量（过滤能力）与过滤前后的压力差、油的黏度、油的温度、滤油速度和过滤面积（通过面积）等有关。根据已选定的过滤材料计算过滤面积（应考虑一定余量） ，选择标准规定的过滤器。油的黏度和温度（一般 2040）直接影响滤油速度。过滤油量按滤油面积和滤油速度确定。或 （313）6QvF过 v过式中：过滤能力，应于润滑系统主油泵的最大排量相适应，过L/min；v 滤油速度，m/s，v 与油的黏度，进出口压力差有关。 （参考 湘潭大学毕业设计说明书 18表 34）一般情况下，v=0.10.25 m/s，过滤器的压差一般为0.0250.035MPa。当压差超过 0.050.06MPa 时，过滤器应进行清洗；F 滤油面积， ，由圆盘直径 D，圆盘数量 n，间隙 决定。2cm，(1)Dn2间隙厚度即过滤精度，可查表 35表 34 平均过滤速度选择表油的黏度oE1.19 2.88 8.2 16.4 27.4 82 164进出口压力差MPa0.0070.0350.0210.0350.0210.0350.0210.070.0350.070.0350.07过滤速度v 1ms0.1070.2080.1750.1880.1080.1840.1120.2660.0360.0780.0240.047表 35 过滤器的过滤精度比较型号 用途过滤精度mm压力差MPa特性粗滤油网 用在稀油的吸油管头上网孔为0.81.3，过滤后正常颗粒为一般不超过0.01结构简单，通油能力强，过滤效果差 湘潭大学毕业设计说明书 190.130.4SLQ 型双筒网式过滤器装在稀油站供油管路上，过滤供至系统的油液精 0.08一般 0.12粗 0.18一般为0.035，当超过0.05 时应进行清洗结构简单，通油性好，能适应稀油润滑系统要求，工作可靠，清洗时不用停车线隙式过滤器因过滤材料强度较低，一般用于低压液压系统线隙间隙为 0.1，对 XU 型线隙过滤器的过滤精度可达0.20.030.06结构简单，通油能力强，过滤效果好，但不易清洗GLQ 型圆盘过滤器强度大，工作可靠，多用于稀油集中润滑系统精 0.08一般 0.12粗 0.180.030.06强度大，不易损坏，通油能力强。若圆盘采用铜片则价格昂贵，不易制造，过滤能力差，以堵塞，污物有时易带入系统中纸芯式滤油器一般用于低压小流量液压系统的精过滤，最好与其他滤油器联合使用。在冷轧乳化液工艺润滑系统中，用纸制与硅藻土联合的过滤方法。过滤精度高达0.0050.030.030.07纸芯强度低，通油率差，易堵塞，无法清洗，需要常更换滤纸芯过滤效果好，精度高烧结式滤油器用于要求过滤质量高，过滤流量为525L/min 的液压系统。0.010.10.030.06强度高、能在高温高压下可靠地工作，抗腐蚀性能强，性能稳定。堵塞后不易清洗，需换新的，如有颗粒脱落，会影响过 湘潭大学毕业设计说明书 20滤精度磁过滤器用于滤出铁末杂质（如铁屑、磨料等） ，在稀油及液压系统的回油管路上安装使用，亦用于机床冷却液的过滤。与过滤器的永久磁铁磁通量和磁场强度有关按过滤前与过滤后油液中所含的铁磁杂质的百分比来定滤除油液中铁末杂质的效果较好查参考资料【3】 ，吸油过滤器选用 WU-25*100，油路精过滤器选用 XU-25*25S回油过滤器 CWU-A25*100.3.6 油箱的设计油箱的主要功能是贮油。送往机器润滑点的润滑油从油箱吸取，又从机器润滑点流回，在油箱内经过沉淀、油水分离、油与机械杂质分离、消除油内泡沫、发散气体等处理后，以备再用。同时油箱体本身也起散热和冷却作用。在油箱内设有电加热或蒸汽加热装置，在油温低于要求油温时，可用来提高油温。 实际使用时，油箱的油不应改装满，油的体积应为油箱容积的 ，油箱345的容量是根据油泵每分钟排油量的 2025 倍来考虑的。， （314）4310QtV泵 m式中：V 油箱容积， 3m系统油泵的额定流量， L/min；Q泵t 时间，min。当选一个油箱时，t=1825；当选两个油箱时，t=5060。本液压站选用一个油箱，所以选择工况 t=1825 湘潭大学毕业设计说明书 211034tQV泵32.7.8m3.7 加热器的选择计算在稀油润滑系统中，为了控制摩擦副的油温，必须对温度过高或过低（如冬季或低温环境条件下）的油液进行温度调节。对于高温油采用各种冷却器进行冷却；对于温度过低的润滑油采用各种加热装置进行加热。首先，要确定油需要的总热量：，kJ/h（315） ；12T总式中：提高润滑油油温需要的热量；1（316） ；121()4TctQQ油箱所装润滑油量，安装满的 计算，L ；c润滑油的比热容，取 ，0.81.548c/()okJgC润滑油的容重， =0.9kg/L；和 润滑油加热前和加热后的温度， ；1t2 oC邮箱吸收的热量，T，kJ/h（317） ；212()wct油箱金属（钢）的比热容，取 ，1c 10.248c；/()okJgCw 油箱金属的重量，kg；加热时从油箱侧壁散失到大气中的热量，kJ/h；3T 湘潭大学毕业设计说明书 22，kJ/h（318）3()TkFt平 均 空 气k 油箱壁的传热系数；， （319） ；2.t平 均 空 气 2/()okjmhCF油箱侧壁的表面积（一般不计入油箱底面积） ， ；2m油的平均温度，t平 均， （320） ；12t平 均 oC和 润滑油加热前和加热后的平均温度， ；1t2 oC周围空气的温度， 。空 气 o计算 、 、 ：1T2343)(121QtchKJ/56102.43)5(9.08. 3212()Twct06)5(8.43()TkFt平 均 空 气8.16 10)26.5026.90(52 23T总=5643+2006+116.8=5959.8KJ/h经查样品选用型号为 SRY-220/3 的电加热器两支，电压 220V，功率 3KW。3.8 冷却器的选择计算合理选用冷却器主要是确定必须的冷区面积 F： 湘潭大学毕业设计说明书 23， （321）341260()T