液压站设计.doc

题目液压站设计学 生 姓 名： 谢文辉 学 号： 13 班 级： 093352 所在院（系）： 电气工程系 指 导 老 师： 吴海峰老师 完 成 日 期： 2012.5 目录第一节 液压站简介31.1液压系统的简介31.2液压站的总体结构方案及选用31.3液压站的工作原理：3第二节 液压站的设计42.1液压泵和驱动电机的选择：62.2滤油器72.3油箱的选择8第三节 液压站结构形式93.1液压站装置的总体布置形式93.2液压元件的连接103.3液压动力源装置10第四节 液压站噪声产生的原因和降噪措施114.1噪声产生的原因114.2 噪声的控制13第五节 论文感想14第一节 液压站的简介1.1液压系统的简介液压站是由液压油箱、液压泵装置及液压控制装置三大部分组成。液压油箱装有空气滤清器、滤油器、液面指示器和清洗孔等。液压泵装置包括不同同类型的液压泵、驱动电机及其它们之间的联轴器等。液压控制装置是指组成液压系统的各阀类元件及其联接体。液压系统主要有以下几部分组成：（1）能源装置 把机械能转换成流体压力能的装置，一般最常见的是液压泵或空气压缩机。（2）执行装置 把流体的压力能转换成机械能的装置，一般指做直线运动的液压缸、做回转运动的液压马达等。（3）控制调节装置 对液压系统图中流体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的装置。如溢流阀、节流阀、换向阀等。（4）辅助装置 指除以上三种以外的其他装置，如邮箱、过滤器、分水过滤器、油雾器、蓄能器等，它们对保证液压系统可靠和稳定地工作起重大作用。（5）传动介质 传动能量的流体，即液压油或压缩空气。1.2液压站的总体结构方案及选用按照动力源与控制装置是否安装在一起，可分为整体式液压站和分离式液压站，这两种典型的总体结构如图所示。液压站主要适宜固定式机械设备(如各类机床及自动线、轻工纺织机械和冶金设备等)采用。显然，整体式液压站适合小型及中等复杂程度的液压设备及系统采用，而分离式液压站适合大型及较复杂的设备及系统(如大吨位液压机和冶金设备等)采用。1.3液压站的工作原理压站又称液压泵站，是*的液压装置，它按驱动装置（主机）要求供油，并控制油流的方向、压力和流量，它适用于主机与液压装置可分离的各种液压机械下。用户购买后只要将液压站与主机上的执行机构（油缸和油马达）用油管相连，液压机械即可实现各种规定的动作、工作循环。液压站是由泵装置、集成块或阀组合、油箱、电气盒组合而成。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，上还装有滤油网、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；一种是配置了全套控制电器。 液压站的工作原理如下：电机带动油泵旋转，泵从油泵中吸油后打油，将机械能转化为液压油的压力能，液压油通过集成块（或阀组合）被液压阀实现了方向、压力、流量调节后经外接管路传输到液压机械的油缸或油马达中，从而控制了液动机方向的变换、力量的大小及速度的快慢，推动各种液压机械做功第二节 液压站的设计 液压站原理图1油箱 2变量泵 3可调式减压阀 4溢流阀 5压力继电器 6压力表 7三位四通换向阀 8液压缸 9单向阀 10滤油器图中，油箱的容积1、泵2的功率下面通过计算可以得到，采用可调式减压阀3的目的是为了通过压力表6的读数，来调节其大小，溢流阀4起系统保压的作用，压力继电器5的作用是防止液压缸压力过大时改变其运动方向，三位四通换向阀7的作用可以控制液压缸左右移动，断电的时候不会夹紧或松开，液压缸8是执行元件，单向阀9的作用是防止回流，滤油器10的作用是过滤系统中的杂质。规格活塞有效面积平房厘米活塞行程最大使用压力MPa 极限转速r/min最大推拉力KN推荐动力卡盘净重kgP23100X2666203.5500020K52460，k5516013P23125X35103253.5400032K52，k55（160，200）16P23160X52162303.5350051K52，k55（200，250）30P23200X65261303.5300082K52，k55（250，315）42 液压缸性能参数 规格D楔心套行程爪行程直径许用推拉力KN最大加紧力KN极限转速r/min加紧范围撑紧范围推荐气缸P21推荐油缸P23净重kg1601791530300012-14（160）60（30）-140（160）160100 12511.520020102550250016-180（200）75（36）-180（200）160125 160 19.525025133575200025-230（250）96（45）-230（250）200160 20030.4315251348100150040-280（315）110（60）-280（315）25020050400301658120100040-370（400）150（60）-370（400） -200 -5403016100220700（120）-（540）(140)-(540) -300 -630301613028950050-63070-630 -300 -液压卡盘性能参数K52楔式通孔动力卡盘选用的是D200 的其尺寸最大长度是H=137液压卡盘选用K52D200的液压卡盘。 2.1 液压泵和驱动电机的选择各种泵的介绍（1）齿轮泵是液压系统中广泛采用的一种液压泵，它一般做成定量泵，按结构不同，齿轮泵分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵，而外啮合齿轮泵应用最广。（2）叶片泵的结构较齿轮泵复杂，但其工作压力较高，且流量脉动小，工作平稳，噪声较小，寿命较长。所以它被广泛应用于机械制造中的专用机床、自动线等中低压液压系统中，但其结构复杂，吸油特性不太好，对油液的污染也比较敏感。叶片泵根据各密封工作容积在转子旋转一周吸、排油液次数的不同可分为单作用叶片泵和双作用叶片泵。（3）柱塞泵分为轴向柱塞泵和径向柱塞帮两种代表性的结构形式；由于径向柱塞泵属于一种新型的技术含量比较高的高效泵，随着国产化的不断加快，径向柱塞泵必然会成为柱塞泵应用领域的重要组成部分。 1）确定液压泵的工作压力 液压泵的最大工作压力 Pp=P1+P =3.5+0.3=3.8MPa （1.1）式中 P1-执行元件的最大工作压力；P-液压泵出口到执行元件入口之间的压力损失。初算时按经验数据选取：管路简单、流速不大的取P=0.20.5MPa：管路复杂、流速较大的取P=0.51.5MPa。由上式可得出所选液压泵为中低压泵，综合考虑下来，在此设计中，选用双作用叶片泵来做为液压站的动力源。2）确定液压泵的流量Qp有以下三种情况 多液压缸（液压马达）同时动作 液压泵的流量要大于同时动作的几个液压缸（液压马达）所需的最大流量，并要考虑到系统的漏损和液压泵磨损后容积效率的下降，即 QpK（q）max (1.2) 式中 K-系统泄漏系数，一般取1.11.3； 大流量取小值；小流量取大值； （q）max-同时动作的液压缸（液压马达）的最大总流量，从qt图上查得；对于工作过程始终用节流调速的系统，在确定流量时，需加上溢流阀的最小溢流量，一般取23L/min.采用差动液压缸回路时 液压泵所需流量为 QpK（A1-A2）max （1.3） 式中A1、A2液压缸无杆腔、有杆腔的有效面积； max活塞的最大移动速度。当系统使用蓄能器时 液压泵流量按系统在一个循环周期中的平均流量选取，即z ViK Qp - (1.4) i=1 Ti 式中 Vi-液压缸（液压马达）在工作周期中的总耗油量； Ti-机器的工作周期；Z-液压缸（液压马达）的个数。 综上，由原理图得出该链接为差动链接，估算液压泵所需流量： Q=1.2x103cm x0.5m/min=6.18 L/minP额=1.4xPp=1.4x3.8=5.32MPa3）确定驱动液压泵的功率 工作循环中，液压泵的压力和流量比较恒定，即工况图pt 、qt 曲线变化比较平稳时，则液压泵的驱动功率 PpQq Pp=-=3.8x6.18/0.8=29.355kW(1.5) p 式中 Pp-液压泵的最大工作压力；Qq-液压泵的流量；p-液压泵的总功率。 液压泵的总效率即是液压泵的容积效率与其机械效率之乘积。各类液压泵的总效率可参考表1.1中的数值估取，液压泵规格大取较大值；规格小取小值；变量泵一般取较小值。 液压泵类型齿轮泵 螺杆泵 叶片泵 柱塞泵总效率0.60.80.650.850.70.850.80.9 液压泵的总效率2.2 滤油嘴液压油中往往含有颗粒状杂质，会造成液压元件相对运动表面的磨损、滑阀卡滞、节流孔口堵塞，使系统工作可靠性大为降低。在系统中安装一定精度的滤油器，是保证液压系统正常工作的必要手段。滤油器的过滤精度是指滤芯能够滤除的最小杂质颗粒的大小，以直径d作为公称尺寸表示，按精度可分为粗滤油器（d100 )普通滤油器(d10 )，精滤油器（d5 )，特精滤油器（d1 )。一般对滤油器的基本要求是： （1）能满足液压系统对过滤精度要求，即能阻挡一定尺寸的杂质 进入系统。 （2）滤芯应有足够强度，不会因压力而损坏。 （3）通流能力大，压力损失小。 （4）易于清洗或更换滤芯。滤油器的类型特点：（1）网式滤油器网式滤油器，其滤芯以铜网为过滤材料，在周围开有很多孔的塑 料或金属筒形骨架上，包着一层或两层铜丝网，其过滤精度取决于铜网层数和网孔的大小。这种滤油器结构简单，通流能力大，清洗方便，但过滤精度低，一般用于液压泵的吸油。(2)线隙式滤油器线隙式滤油器，用钢线或铝线密绕在筒形骨架的外部来组成滤芯，依靠铜丝间的微小间隙滤除混入液体中的杂质。其结构简单，通流能力大，过滤精度比网式滤油器高，但不易清洗，多为回油滤油器。 （3）纸质滤油器纸质滤油器，其滤芯为平纹或波纹的酚醛树脂或木浆微孔滤纸制成的纸芯，将纸芯围绕在带孔的镀锡铁做成的骨架上，以增大强度。为增加过滤面积，纸芯一般做成折叠形。其过滤精度较高，一般用于油液的精过滤，但堵塞后无法清洗，须经常更换滤芯。 （4）烧结式滤油器烧结式滤油器，其滤芯用金属粉末烧结而成，利用颗粒间的微孔来挡住油液中的杂质通过。其滤芯能承受高压，抗腐蚀性好，过滤精度高，适用于要求精滤的高压、高温液压系统。吸油、回油滤油器优缺点：吸油滤油器一般安装在油泵的吸油口处，用以保护油泵和其他液压元件，以避免吸入污染杂质，可以有效的控制液压系统的清洁度。 回油滤油器用于液压系统回油过滤，过滤液压系统中由于元件磨损产生的金属颗粒，心脏密封件产生的污染物，使流回油箱的油液保持清洁。相比较下来，我选择用在吸油口安装一个网式滤油器，回油口用一个烧结式滤油器。2.3 油箱的选择1油箱容量的确定在开式传动的油路系统中，油箱是必不可少的，它的作用是，贮存油液，净化油液，使油液的温度保持在一定的范围内，以及减少吸油区油液中气泡的含量。因此，进行油箱设计时候，要考虑油箱的容积、油液在油箱中的冷却、油箱内的装置和防噪音等问题。 按使用情况确定油箱容量初始设计时，可依据使用情况，按下列经验公式确定油箱容积。 V=aq=6x6.18x10=37.08x10m (1.6) 式中 V-油箱的有效容积（m）； q-液压泵的流量（m/min）； a-经验系数，见下表： 行走机械低压系统中压系统锻压系统冶金机械A12 24 57 612 10 如果安装空间不受限制，可适当增大油箱容积，以提高其散热能力。系统确定后，应按照系统的发热与散热关系进行校核。2. 油箱结构简介 长期以来，液压油箱的结构型式，基本上是由矩形板折边压形成四棱柱，再用封板堵住两侧而构成。端部封板及中间隔板由冲压成形，箱体是经四次压圆角，接头外焊接而成的。这种结构的液压油箱制造工艺较差，主要表现在箱体钢板下料时要求的精度较高；不同机型上的液压油箱必须使用自己专用的一套压型模具。每套模具的体积大、造价高、利用率低。箱底面及端部，以及箱底面和侧面分别折成形断面；再焊好加油口和中间隔板等附件后，扣合拼焊而成。这种结构的液压油箱具有以下优点：1、下料精度要求不高；2、对原材料机械性能适应力强；3、折边部位可随意调整，适合多品种小批量生产；4、不用模具，大大节省了费用，缩短了生产周期等等。第三节 液压站结构形式3.1 液压装置的总体布置方式可分为集中式与分散式两种。1）集中式布置集中式布置是将液压系统的油源、控制及调节装 置r土机之外、构成独直的液压站。这种布置方式主要用于固定式液设备，如机床及自动线液压系统，冶金设备液 系统等。其优点是装配、维修方便，从根本卜消除了动力源的振动和油温对主机的影响。缺点是单独设置液压站，占地面积火。有强烈热源和烟尘污染严重的冶金设备，常将液压站置于地下 。2）分散式布置分散式布置是将液压系统的液压泵、控制调节装置等分别布置存设备的遁当位置卜。这种布置方式主要用于移动式液压设备(如工程机械上)，一 些机床液压系统也有采用分散式布置的。优点是结构紧凑，占地面积小。缺点是安装维护较复杂。对机床来说，动力源的振动及油温对j二机的精度有影响。选择方案女如下。鉴于本系统需要装配、维修方便，消除动力源的振动和油温对主机的影响和把液压系统的油源、控制及调节置于主机之外，所以本系统选择集中布置为液压装置的总体布置方式。3.2 液压元件的连接在一套完整的液压系统中有许多液压元什，这些元件可以用不同的方式连接。不同连接方式对系统的性能、使用及维护均有很大影响。液压元件的连接方式可分为管式连接、板式连接和集成连接三种。1）管式连接管式连接是液膳系统最早采用的一种连接方式，它是用管丁将各元件连接起来，组成所要求的系统。这种有管连接方式只能用于较简单的系统。因为，即使不太复杂的系统也要有很多管子和管接头，上下交叉，纵横交错， 霞很小方便，安装维修闲难，占地空间大，压力损失大，容易漏油、混入 以肢产生振动等不良现象。管式连接多川于移动式机械巾。2）板式连接液压元件用螺钉连接在阀板上，阀板内加工出油道，实现各元件之间所要求的联接。照阀板内油道加工方式的不同，可分为两种结构形式。(1)粘合式阀板阀板由底板和面板组成。在面板上钻出通道孔，炸铣出通油沟槽，用粘合剂将底板和面板粘合在一起，并用螺钉紧固，成为一个完整的封闭体。面板上的通道孔分别对应于各个液压元件上相应的油13，而各元件之间油液的流动则经过面板上铣出的沟槽。这种结构的阀板制造较方便，但当系统产生压力冲击时，粘合剂会失效，造成油路串腔，使系统不能正常工作。(2)整体式悯板整体式阀扳上的油路，是存整块板上钻出或用精密铸造铸出的这种结构的阀板比粘台式阀板叮靠性好，应用较多。但工艺性差，特别足深扎的加工较难。3）集成式连接集成式连接是由标准液压元件或专用、通用的辅助元件，按设计要求用螺栓连接组合成一个系统。应用较多的有集成块、叠加阀、锥阀和插装阀等。集成连接结构紧凑，安装方便，可以很容易地增减元件，油路直接做在阀体或连接块上，属无管连接，压力损失小。在一些工程机械及拖拉机等行走机械的液压系统中，为了减轻重量，常将大部分控制元件与液压泵集成在一起 控制元件多采用专门设计的结构。也有将全部控制元件与泵和马达集成任一起的。选择方案如下。由于本系统结构简单、且本系统属丁移动式机械类，又从经济的角度来综合考虑。所以选择管式连接为液压元件的连接方式。3.3液压动力源装置液压泵站是液压系统的动力源。它向系统提供压力、流量和清洁度的工作介质。是液压系统的童要组成部分。液压泵站适于主机与液压装置呵分离的各种液压机械上。泵组布置存油箱之上的上置式液压泵站，当电机采用立式安装，液压泵置于油箱内时，称为立式液压泵站；当电机采用卧式安装，液压泵置于油箱之上时，称为卧式液压泵站， 置式液压泵站L卜地小，结构紧凑，液压泵置于油箱内的立式武安装噪声低。这种结构在中、小助率液压泵站中被广泛采用。将泉组布置在底座或地基上的非 置式液压泵站，如果泵组位于在与油箱一体的公用底座上，则称为整体型液压泵站；泵组单独安装在地基上的则称为分离型液压泵立站。整体型液压泵站又可分为旁置式液压泵站和下置式液压泵站。非上置式液压泵站由于液压获得干油箱液面以下，能有效地政善液压泵的吸入性能。这种泵站装置高度低，便 维修，但占地面积大。因此，适用于泵的吸人允许高度受限制，传动功率较人，而使用空间不受限制以及开机串低，使片空间时又要求很快投入运行的场合。将泵组和油箱整体置下封闭型柜体内的结构称为柜式液压泵站。这种泵站可以在柜体上很方便地布置仪表板和电控箱。柜式液压泵站外形整齐美观，因泵组皮机体封1才J而使得噪声较低，能有效地减少外界污染。缺点是由于需顺及操作和l维护的宅问及系统的散热，致使外形尺寸较夫，通常仪在中、小功率场合下采用。液压泉站通常由以下五个相对独立的 元组合而成，它仃J是：泉组、油箱组件、控温组件、蓄能器组什及过滤器组件。实际 叮以根据要求进行合理的取含，设计出与工况相适应的液压泵站。按输出流量特性可将液 泵站分为定量型和变量型。后者按压力一流量的调节持性可分为恒功率式、恒压式、恒流量式、电压式及压力切断式等。以适应不同工况和场合的要求。按液压泵站的规模大小，可划分为三种。规模较小的单机型液压泵站，通常将控制阀组并置于油箱面板上，组成较完整的液压系统总成，这种液压泵站应用较多。中等规模的机组型液压泵站则将控制阀组集巾安装于一个或儿个专用阀台上，阀台一般设置任靠近被控制设备的地方。中央型液压泵站是大规模的液压泵站，设置这种泵站可以对组成的各液压系统进行集中管理。为了便干配管、减小噪声，保持稳定的环境温度和清洁度，人们常将中央型液压泵站设置任地下寄，如轧钢设备液压系统的泵站。选择方案。由于该系统属于小功率液压系统，为了减少电动机运转带来的振动、噪声，本系统将电动机立式安装住油箱之上，液压再泵置下油箱内、噪声低且便丁收集漏油使该系统结构紧凑，占地小，把撺制阀也置于油箱之上，所以该系统的液压泵站的布置方式选择上置式立式布置方式第四节 液压站噪声产生的原因和降噪措施4.1 噪音的产生原因 液压站的电动机和液压泵是主要发声元件，它本身是一个噪音源，另一些元件如油滤、溢流阀、油箱和管道等，本身不会发声，不是独立的噪音源，但液压泵产生的机械噪音和液体噪音会激发它们产生振动，从而产生和辐射出很大的噪音在液压系统传动系统中，各元件或部件产生或传递噪声的程度是不同的其名次排列见表1 1）电机的噪音电动机噪音主要来源是机械噪音、通风噪音和电磁噪音机械噪音主要是由于转子不平衡引起的噪音、轴承有缺陷和安装不合适而引起的高频噪音以及电动机支架与电动机之间共振所引起的噪音2）液压泵的噪音在液压站中液压泵是主要噪音源，液压泵的流体噪音主要是由液压泵的压力、流量的周期性变化以及气穴现象引起的在液压泵的吸油和注油的循环中，产生周期性的压力和流量变化，形成压力脉冲，从而引起液压振动发出噪音一般来说，液压泵的噪音随功率的提高而增加液压功率是由液压泵输出压力P、排量Q、以及转速n这3个参数决定的，它们对泵噪音的影响程度是不同的，转速n对噪音的影响最大，而液压泵排量Q对噪音的影响受压力P变化的影响为获得最低的噪音级，一般使用最低的实用转速(如l 000。1 200 rmin)和压力组合以提供所要的功率电网电压发生变化、也会引起液压泵的压力、流量的周期性变化】，从而产生噪音，因此在设计泵站的过程中要要求电网容量要足够大，或者采取稳压电子设备3 ）液压泵和电动机的安装噪音液压泵和电机为高速的回转体，其转动部分不可能绝对平衡，液压泵和电机高速回转时会产生周期性的不平衡力，这种不平衡力引起轴承的弯曲振动而产生噪音，当液压泵或电机固定不牢靠或联轴器安装不同心将引起较大的振动噪音4）各类阀的噪音液压站的压力和流量脉动是由其自身的结构决定的压力脉动是一种激振力，液压站内各类阀安装不牢固则会在这种激振力的作用下振动，产生噪音此外，油滤不清洁对起高压油液节流作用而产生流体噪音，单向阀选择不合理，液体流向单向阀时，其内的活门易产生振动引起噪音换向阀突然换向，液压油流速瞬间突然改变，引起压力冲击，导致振动与噪声产生。5）管道引起的噪音管道本身不是振动源，但是，若导管的选择和安装不合理，在液压油的压力脉动作用下，将会产生共振，同时发出的噪音很大，必须对此类噪音进行抑制和消除常用的办法是设置蓄能器或采用高压软管来吸收液压泵的压力脉动，阻止机械振动传播，这是一简单、易行和有效的办法表14.2 噪音的控制从液压站噪音产生的机理可以看出，噪音虽不可能完全消除，但在设计时，选择合适液压元件和合适的设计方案，可以大大地降低液压噪音1）选用低噪音液压元件液压附件选型时应选用流阻小、工作可靠、工作噪音低的附件，如选用低噪音摆线内啮合齿轮泵；带有阻尼活塞式先导阀结构的低噪音溢流阅；浸油电磁阀等2）设计合理的液压站液压站设计、布局是否合理，直接影响机械噪音的大小液压泵和电机的连接件加工、安装精度应严格要求，液压泵和电机的连接可采用挠性联轴器来减小联轴器噪音，安装时确保固定牢靠；如果空问尺寸允许，可将液压泵与电动机采用同一基础安装，并与油箱分开安置，以隔离泵振动对油箱的影响如果泵置于油箱盖板上，则应在泵底座下采取隔振措施，如加装橡胶振垫，用来切断机械噪音的传播通道，防止油箱振动对于液压泵产生的噪音，可利用