液压系统设计和计算禁忌111

1、 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院液压传动系统液压传动系统 第第7 7章章 液压系统设计和计算液压系统设计和计算禁忌禁忌 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.1 设计计算内容和步骤设计计算内容和步骤明确设计依据进行工况分析明确设计依据进行工况分析 确定液压系统的主要参数确定液压系统的主要参数 流量控制设计流量控制设计流量控制设流量控制设计计 液压系统拟定液压系统拟定 液压元件和非标件选择液压元件和非标件选择能耗控制设计及性能验算能耗控制设计及性能验算是 否 合 要是 否 合 要求求 液压装置的结构设计液压装置的结构设计 技术文件编制技术文件编制是是 燕山大学机械工程学院燕山大学

2、机械工程学院7.2 明确技术要求明确技术要求1.主机的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局主机的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局 2.液压系统的动作顺序及联锁关系如何液压系统的动作顺序及联锁关系如何 3.液压驱动机构的运动形式，运动速度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.自动化程度、操作控制方式的要求自动化程度、操作控制方式的要求 7.对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求对防尘、防爆、防寒、噪声、安全

3、可靠性的要求 8.对效率、成本等方面的要求对效率、成本等方面的要求 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.3 确定液压系统主要确定液压系统主要参数参数 液压系统的主要参数是压力和流量，压力决定于外载荷，液压系统的主要参数是压力和流量，压力决定于外载荷，流量取决于液压执行元件的运动速度和结构尺寸流量取决于液压执行元件的运动速度和结构尺寸 。7.3.1 初选系统压力初选系统压力 压力的选择要根据载荷大小和设备类型而定，还要考虑执行元压力的选择要根据载荷大小和设备类型而定，还要考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件供应情况等的限制。件的装配空间、经济条件及元件供应情况等的限制。 载荷/kN50

4、工作压力/MPa0.811.522.5334455按载荷选择工作压力按载荷选择工作压力 各种机械常用的系统工作压力各种机械常用的系统工作压力 机械类型机 床农业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力/MPa0.82352881010182032 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.3 确定液压系统主要确定液压系统主要参数参数7.3.1 计算液压缸尺寸或液压马达排量计算液压缸尺寸或液压马达排量 液压缸主要设计参数 液压缸有关设计参数见右图。液压缸有关设计参数见右图。图图a为液压缸活塞杆工作在受压状态，为液压缸活塞杆工作在受

5、压状态，图图b为活塞杆工作在受拉状态。为活塞杆工作在受拉状态。活塞杆受压时，活塞杆受压时， 1122WmFFp Ap A活塞杆受拉时活塞杆受拉时 1221WmFFp Ap A 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.3 确定液压系统主要确定液压系统主要参数参数22212/()/vvDdd0.71dD采用差动连接时，往返速度之比采用差动连接时，往返速度之比 如果要求往返速度相同，应取如果要求往返速度相同，应取对行程与活塞杆直径比对行程与活塞杆直径比/10L d 当工作速度很低时，还须按最低速度要求验算液压缸尺寸。当工作速度很低时，还须按最低速度要求验算液压缸尺寸。的受压柱塞或活塞杆，还要的受

6、压柱塞或活塞杆，还要做压杆稳定性验算。做压杆稳定性验算。minminvqAvA液压缸有效工作面积液压缸有效工作面积(m2)； minvq系统最小稳定流量系统最小稳定流量(m3/s) minv运动机构要求的最小工作速度运动机构要求的最小工作速度(m/s) 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.4 拟定液压系统原理图拟定液压系统原理图 液压系统原理图液压系统原理图是表示液压系统的组成和工作原理的重要技术文件。是表示液压系统的组成和工作原理的重要技术文件。拟定液压系统原理图是设计液压系统的第一步，它对系统的性能及设计拟定液压系统原理图是设计液压系统的第一步，它对系统的性能及设计方案的合理性、经

7、济性具有决定性的影响。方案的合理性、经济性具有决定性的影响。确定所选液压执行元件的类型确定所选液压执行元件的类型确定油路类型确定油路类型选择液压回路选择液压回路液压回路的综合液压回路的综合 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.5 液压元件的选择液压元件的选择 液压执行元件是液压系统的输出部分，根据液压执行元液压执行元件是液压系统的输出部分，根据液压执行元件的种类和负载质量、位移量、速度、加速度、摩擦力等，件的种类和负载质量、位移量、速度、加速度、摩擦力等，经过基本计算，确定所需的压力、流量。压力可根据受压面经过基本计算，确定所需的压力、流量。压力可根据受压面积与负载力求出。积与负载力求

8、出。 7.5.1 液压执行元件的选择液压执行元件的选择 7.5.2 液压泵的选择液压泵的选择确定液压泵的最大工作压力：确定液压泵的最大工作压力： 1Pppp管路简单、流速不大的，取管路简单、流速不大的，取=(0.20.5) MPa= (0.51.5) MPa p 管路复杂，进口有调速阀的，取管路复杂，进口有调速阀的，取 p确定液压泵的流量确定液压泵的流量: maxmaxvvqKqK系统泄漏系数，一般取系统泄漏系数，一般取 1.11.3maxvq同时动作的液压缸或液压马达的最大总流量同时动作的液压缸或液压马达的最大总流量 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.5 液压元件的选择液压元件的选

9、择确定液压泵的驱动功率确定液压泵的驱动功率: PvPPp qP Pp液压泵的最大工作压力液压泵的最大工作压力(Pa) vPq液压泵的流量液压泵的流量(m3/s) P液压泵的总效率液压泵的总效率 7.5.3 液压控制阀的选择液压控制阀的选择 选定液压控制阀时，要考虑的因素有压力、流量、工作方式、选定液压控制阀时，要考虑的因素有压力、流量、工作方式、连接方式、节流特性、控制性、稳定性、油口尺寸、外形尺寸等。连接方式、节流特性、控制性、稳定性、油口尺寸、外形尺寸等。 阀的容量要参考制造厂样本上的最大流量及压力损失值来确定。阀的容量要参考制造厂样本上的最大流量及压力损失值来确定。 估算在某一流量下的液

10、压阀的压力损失估算在某一流量下的液压阀的压力损失 ：2(/)rvvrpp qq pvq流量为流量为时的压力损失时的压力损失 rpvrq额定流量额定流量时的压力损失时的压力损失 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.5 液压元件的选择液压元件的选择7.5.4 蓄能器的选择蓄能器的选择执行元件短时间快速运动，由蓄能器来补充供油时有效工作容积为：执行元件短时间快速运动，由蓄能器来补充供油时有效工作容积为： 1zi ivPiVAl Kq tiA液压缸的有效作用面积液压缸的有效作用面积(m2) il液压缸的工作行程液压缸的工作行程(m) z液压缸的个数液压缸的个数 K油液泄漏系数，一般取油液泄漏系

11、数，一般取1.2 vPq液压泵流量液压泵流量(m3/s) t动作时间动作时间(s) 作应急能源，其有效工作容积为：作应急能源，其有效工作容积为： 1zi iiVAl K1zi iiAl K要求应急动作液压缸总的工作容积要求应急动作液压缸总的工作容积(m3) 再根据有关蓄能器的相应计算公式，求出蓄能器的容积即可确定所需蓄能器。再根据有关蓄能器的相应计算公式，求出蓄能器的容积即可确定所需蓄能器。 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.5 液压元件的选择液压元件的选择7.5.5 管路的选择管路的选择管道内径计算管道内径计算 4vqdvvq通过管道内的流量通过管道内的流量(m3/s) v管内允许

12、流速管内允许流速(m/s) 计算出内径计算出内径d后，按标准系列选取相应的管子后，按标准系列选取相应的管子 管道壁厚管道壁厚的计算的计算 2 pd p管道内最高工作压力管道内最高工作压力(Pa) d管道内径管道内径(m) bn 管道材料的许用应力管道材料的许用应力(Pa)， b管道材料的抗拉强度管道材料的抗拉强度(Pa) npnpnpn安全系数，对钢管来说，安全系数，对钢管来说，7 MPa时时,取取=8； 17.5 MPa时，时， =4。 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.5 液压元件的选择液压元件的选择7.5.6 油箱容量的选择油箱容量的选择 初始设计时，按以下经验公式确定油箱的容

13、量，待系统确定后，初始设计时，按以下经验公式确定油箱的容量，待系统确定后，再按散热的要求进行校核再按散热的要求进行校核。油箱容量的经验公式：油箱容量的经验公式：vVaqvq液压泵每分钟排出压力油的容积液压泵每分钟排出压力油的容积(m3) a经验系数经验系数 经验系数经验系数a系统类型行走机械低压系统中压系统锻压机械冶金机械a12245761210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

14、低于最低限度。位不低于最低限度。 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.5 液压元件的选择液压元件的选择7.5.7 过滤器的选择过滤器的选择根据液压系统的需要，确定过滤器的类型、过滤精度和尺寸大小。根据液压系统的需要，确定过滤器的类型、过滤精度和尺寸大小。过滤器通油能力可按下式计算，过滤器通油能力可按下式计算， 选择过滤器的通油能力时，一般选择过滤器的通油能力时，一般应大于实际通过流量的应大于实际通过流量的2倍以上。倍以上。610vKA pq vq过滤器通油能力过滤器通油能力(m3/s) 液压油的动力粘度液压油的动力粘度(Pas) A有效过滤面积有效过滤面积(m2) p压力差压力差(Pa

15、) K滤芯通油能力系数滤芯通油能力系数 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.6 液压系统的性能验算液压系统的性能验算7.6.1 系统压力损失计算系统压力损失计算液压系统总的压力损失为：液压系统总的压力损失为： 123pppp 其中，其中，212l vpd 222vp 23()vnvNqppq 1p沿程阻力损失沿程阻力损失(Pa) 2p局部压力损失局部压力损失(Pa)3p阀类元件的局部损失阀类元件的局部损失(Pa)l管道的长度管道的长度(m) d管道内径管道内径(m) v液流平均速度液流平均速度(m/s) 液压油密度液压油密度(kg/m3) 沿程阻力系数沿程阻力系数 局部阻力系数局部阻力

16、系数 vNq阀的额定流量阀的额定流量(m3/s) vq通过阀的实际流量通过阀的实际流量(m3/s) Np阀的额定压力损失阀的额定压力损失(Pa) 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.6 液压系统的性能验算液压系统的性能验算7.6.2 系统效率计算系统效率计算系统的效率指执行器的输出功率对液压泵的输出功率之比，即：系统的效率指执行器的输出功率对液压泵的输出功率之比，即：APvPPp q液压系统的效率液压系统的效率 AP液压执行器输出功率液压执行器输出功率 Pp液压泵的输出压力液压泵的输出压力 vPq液压泵的输出流量液压泵的输出流量 液压传动的总效率指执行器的输出功率对液压泵的输入功率之比

17、，即液压传动的总效率指执行器的输出功率对液压泵的输入功率之比，即AtPPP t液压传动的总效率液压传动的总效率 PP液压泵轴功率液压泵轴功率 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.6 液压系统的性能验算液压系统的性能验算7.6.3 系统发热计算系统发热计算液压泵的功率损失液压泵的功率损失 ziiPirithtPTP11)1 (1tT工作循环周期工作循环周期(s) z投入工作液压泵的台数投入工作液压泵的台数 riP第第i台液压泵的输入功率台液压泵的输入功率(W) Pi第第i台液压泵的总效率台液压泵的总效率 it第第i台液压泵工作时间台液压泵工作时间(s) 液压执行元件的功率损失液压执行元件

18、的功率损失 MjjjrjthtPTP12)1 (1M液压执行元件的数量液压执行元件的数量 rjP液压执行元件的输入功率液压执行元件的输入功率(W) j液压执行元件的效率液压执行元件的效率 jt第第j个执行元件工作时间个执行元件工作时间(s) 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.6 液压系统的性能验算液压系统的性能验算溢流阀的功率损失溢流阀的功率损失 3hyvyPp qyp溢流阀的调整压力溢流阀的调整压力(Pa) vyq经溢流阀流回油箱的流量经溢流阀流回油箱的流量(m3/s) 油液流经阀或管路的功率损失油液流经阀或管路的功率损失 4hpvPq p通过阀或管路的压力损失通过阀或管路的压力损

19、失(Pa) vq通过阀或管路的流量通过阀或管路的流量(m3/s) 得出液压系统的发热功率得出液压系统的发热功率 1234hrhhhhPPPPP 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.6 液压系统的性能验算液压系统的性能验算7.6.4 热交换器的选择热交换器的选择液压系统主要通过油箱散热，管路较长时，应考虑管路散热。液压系统主要通过油箱散热，管路较长时，应考虑管路散热。 1122()hcPK AK AT1K油箱散热系数油箱散热系数 2K管路散热系数管路散热系数 1A2A分别为油箱、管道的散热面积分别为油箱、管道的散热面积(m2) T油温与环境温度之差油温与环境温度之差() 系统达到热平衡时

20、的最大温差系统达到热平衡时的最大温差 1122hrPTK AK A0T环境温度为环境温度为 则油温则油温0TTT 计算出的油温超过该液压设备允许的最高油温，需考虑加设冷却器计算出的油温超过该液压设备允许的最高油温，需考虑加设冷却器 其散热面积为其散热面积为mhchrtKPPA，其中其中222121ttTTtmhrP液压系统的发热和散热功率液压系统的发热和散热功率 hcPK冷却器的散热系数冷却器的散热系数 1T2T液压油入口和出口温度液压油入口和出口温度 1t2t冷却水或风的入口和出口温度冷却水或风的入口和出口温度 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.7 液压装置结构设计液压装置结构设计

21、7.7.1 液压装置结构概述液压装置结构概述 液压装置设计是液压系统功能原理设计的延续和结构实现，也可液压装置设计是液压系统功能原理设计的延续和结构实现，也可以说是整个液压系统设计过程的归宿。以说是整个液压系统设计过程的归宿。 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.7 液压装置结构设计液压装置结构设计7.7.1 液压装置结构设计液压装置结构设计1)集中配置。集中配置。 即为通常所说的即为通常所说的液压站液压站。是将动力源、控制调节装置等集中组成独立于主机的液压。是将动力源、控制调节装置等集中组成独立于主机的液压动力站，与主机之间靠管道和电气控制线路联接。动力站，与主机之间靠管道和电气控制

22、线路联接。有利于有利于消除动力源振动以及温升对主消除动力源振动以及温升对主机的影响，装配、维修方便，机的影响，装配、维修方便，但但增大占地面积。增大占地面积。主要用于主要用于本身结构较紧凑的固定式液压本身结构较紧凑的固定式液压设备。设备。2)分散配置。分散配置。 是将动力源、控制调节装置等合理布局分散安装在主机本体上。这种配置是将动力源、控制调节装置等合理布局分散安装在主机本体上。这种配置主要适用主要适用于于工程机械、起重运输机械等行走式液压设备上，如液压泵安装在发动机附近、操纵机工程机械、起重运输机械等行走式液压设备上，如液压泵安装在发动机附近、操纵机构汇总在驾驶台，阀类控制元件为了便于检测

23、、观察和维修，相对集中安装在主机设计构汇总在驾驶台，阀类控制元件为了便于检测、观察和维修，相对集中安装在主机设计预留部位。虽然预留部位。虽然结构紧凑结构紧凑，但布管、安装、维修均较复杂，且振动、温升等因素均会对，但布管、安装、维修均较复杂，且振动、温升等因素均会对主机产生主机产生不利影响不利影响。(1)总体配置形式总体配置形式 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.7 液压装置结构设计液压装置结构设计7.7.1 液压装置结构设计液压装置结构设计 通过弯头、二通、三通、四通等附件经由管道把各个元件联接起通过弯头、二通、三通、四通等附件经由管道把各个元件联接起来，但难以保证在使用中不松、不漏

24、。为减少纯管式连接，提供如下来，但难以保证在使用中不松、不漏。为减少纯管式连接，提供如下元件配置方式。元件配置方式。1)板式配置。板式配置。 这种配置方式只是便于元件合理布置，缩短管长，但未避免管道这种配置方式只是便于元件合理布置，缩短管长，但未避免管道连接的麻烦。只在教学用演示板或少元件联接时局部应用。连接的麻烦。只在教学用演示板或少元件联接时局部应用。 2)无管板式配置。无管板式配置。 采用分体或整体加工形成的通油沟槽或孔道替代管道连接。分体采用分体或整体加工形成的通油沟槽或孔道替代管道连接。分体结构加工后需用粘合剂胶合和螺钉夹固才能应用。结构加工后需用粘合剂胶合和螺钉夹固才能应用。(2)

25、元件配置方式元件配置方式 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.7 液压装置结构设计液压装置结构设计7.7.1 液压装置结构设计液压装置结构设计3)箱式配置。箱式配置。 (2)元件配置方式元件配置方式液压元件的箱式配置 与无管板式配置差别只与无管板式配置差别只是缩小面积、增加了厚度，是缩小面积、增加了厚度，有利于改善孔道加工工艺，有利于改善孔道加工工艺，并增加了三个安装面。右图并增加了三个安装面。右图所示为只用了一个主安装面所示为只用了一个主安装面的箱式配置的箱式配置。 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.7 液压装置结构设计液压装置结构设计7.7.1 液压装置结构设计液压装置结

26、构设计4)集成块式配置集成块式配置 (2)元件配置方式元件配置方式液压元件的集成块式配置 它是按组成液压系统的各种基本回它是按组成液压系统的各种基本回路，设计成通用化长方形集成块，上下路，设计成通用化长方形集成块，上下面作为块与块间的叠加结合面，除背面面作为块与块间的叠加结合面，除背面留作进出管连结用外，其余三个面均可留作进出管连结用外，其余三个面均可固定标准元件用。根据需要，数个集成固定标准元件用。根据需要，数个集成块经螺栓联接就可构成一个液压系统。块经螺栓联接就可构成一个液压系统。 这种配置方式具有一定程度的通用这种配置方式具有一定程度的通用性和灵活性性和灵活性 。 燕山大学机械工程学院燕

27、山大学机械工程学院7.7 液压装置结构设计液压装置结构设计7.7.1 液压装置结构设计液压装置结构设计5)叠加阀配置式。叠加阀配置式。 (2)元件配置方式元件配置方式液压元件的叠加阀式配置 它是集成块式配置基础上发展形成它是集成块式配置基础上发展形成的。用阀体自身兼作叠加联接用，即取的。用阀体自身兼作叠加联接用，即取消了作过渡联接作用的集成块，仅保留消了作过渡联接作用的集成块，仅保留与外界进出油管连结用的底座块。不仅与外界进出油管连结用的底座块。不仅省去了联接块，使结构更加紧凑，而且省去了联接块，使结构更加紧凑，而且还缩短了流道，系统的修改、增减元件还缩短了流道，系统的修改、增减元件较方便。较

28、方便。缺点是缺点是现有品种较完整的管式现有品种较完整的管式和板式标准元件皆不能用，必须为此发和板式标准元件皆不能用，必须为此发展一种自成系列的叠加式元件。展一种自成系列的叠加式元件。 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.7 液压装置结构设计液压装置结构设计7.7.1 液压装置结构设计液压装置结构设计 配管是用管道和各种接头，把系统组成所需的元、器、辅件有序配管是用管道和各种接头，把系统组成所需的元、器、辅件有序地联接起来，构成一个完整的液压装置。地联接起来，构成一个完整的液压装置。 1)材质品种及选择材质品种及选择 按材质划分有金属、塑料和橡胶三类，金属硬管又有热轧钢管，冷拔钢管、不锈

29、钢按材质划分有金属、塑料和橡胶三类，金属硬管又有热轧钢管，冷拔钢管、不锈钢管、铜管等品种。其中热轧钢管、冷拔钢管和橡胶软管是液压系统中常用的品种。管、铜管等品种。其中热轧钢管、冷拔钢管和橡胶软管是液压系统中常用的品种。2)弯曲半径及用料计算。弯曲半径及用料计算。 3)配用软管要点。配用软管要点。 软管在工作压力变动下，有软管在工作压力变动下，有-4+2的伸缩变化，在配管长度上绝对要防止裕的伸缩变化，在配管长度上绝对要防止裕度不足造成直管拉紧而难于伸缩，或者接头处急剧弯曲现象。度不足造成直管拉紧而难于伸缩，或者接头处急剧弯曲现象。(3)配管要点配管要点 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7

30、.7 液压装置结构设计液压装置结构设计7.7.1 液压装置结构设计液压装置结构设计(3)配管要点配管要点 为防止接头联接不牢，根据管径及钢丝层数等要素，合理控制胶管的压缩量。为防止接头联接不牢，根据管径及钢丝层数等要素，合理控制胶管的压缩量。 橡胶软管的承压能力是由补强层橡胶软管的承压能力是由补强层(钢丝钢丝)承受的，在实际使用中，由于承受反复弯承受的，在实际使用中，由于承受反复弯曲运动，会使钢丝间、钢丝和管体间相互摩擦，交变应力使得材质发生疲劳破坏。故弯曲运动，会使钢丝间、钢丝和管体间相互摩擦，交变应力使得材质发生疲劳破坏。故弯曲状态下工作软管的承压能力会明显下降。曲状态下工作软管的承压能力

31、会明显下降。弯曲半径2d3d4d5d6d7d8d10d20d利用率/%738185889091939496 弯曲管的承载利用率弯曲管的承载利用率 在装配橡胶软管时，应避免软管的扭曲。在装配橡胶软管时，应避免软管的扭曲。 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.7 液压装置结构设计液压装置结构设计7.7.1 液压装置结构设计液压装置结构设计1)静密封装置。静密封装置。 主要是主要是O形橡胶密封圈、聚四氟乙烯生料带等品种。形橡胶密封圈、聚四氟乙烯生料带等品种。 O形橡胶圈使用时注意以下几点：形橡胶圈使用时注意以下几点： O形橡胶圈应符合形橡胶圈应符合GB/T 3452.1-1992的要求。的要

32、求。 合理控制压缩率值，值过小，密封性不好，过大易产生过大的合理控制压缩率值，值过小，密封性不好，过大易产生过大的永久变形，降低寿命。推荐值见下表。永久变形，降低寿命。推荐值见下表。 (4)密封设计密封设计 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.7 液压装置结构设计液压装置结构设计7.7.1 液压装置结构设计液压装置结构设计1)静密封装置。静密封装置。 (4)密封设计密封设计 K/% d/mm形式1.802.653.555.307.00活塞密封15.127.714.226.314.525.213.523.813.121.4活塞杆密封12.025.011.522.311.023.310.5

33、20.810.018.5轴向密封20.031.919.028.117.524.716.821.815.020.0O形密封圈压缩率形密封圈压缩率 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.7 液压装置结构设计液压装置结构设计7.7.1 液压装置结构设计液压装置结构设计 为防止橡胶圈被压力挤出而损坏，在未使用档圈保护时，应按为防止橡胶圈被压力挤出而损坏，在未使用档圈保护时，应按下表根据胶质硬度和工作压力范围控制密封间隙。下表根据胶质硬度和工作压力范围控制密封间隙。 (4)密封设计密封设计O形密封圈允许密封间隙形密封圈允许密封间隙6070708080901.80，2.653.555.307.001

34、.80,2.653.555.307.001.80,2.653.555.307.002.50.140.180.200.250.180.200.220.250.200.250.220.252.58.00.080.120.100.150.100.150.130.200.140.180.200.238.010.0-0.060.080.080.110.080.110.100.1310.032.0-0.040.070.070.09工作压力 /MPad/mm邵氏硬度 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.7 液压装置结构设计液压装置结构设计7.7.1 液压装置结构设计液压装置结构设计2)动密封装置。动

35、密封装置。 动密封装置分为往复运动密封和旋转运动密封。动密封装置分为往复运动密封和旋转运动密封。 区别于静密封的是单纯靠密封圈本身实现绝对无泄漏，难度较大，区别于静密封的是单纯靠密封圈本身实现绝对无泄漏，难度较大，往往需在结构上采取多重措施。但是，注意密封部位的工艺质量和控往往需在结构上采取多重措施。但是，注意密封部位的工艺质量和控制间隙或配合过盈量，则是密封有效性的关键所在。制间隙或配合过盈量，则是密封有效性的关键所在。 (4)密封设计密封设计 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.7 液压装置结构设计液压装置结构设计7.7.1 液压装置结构设计液压装置结构设计2)动密封装置动密封装置

36、。 (4)密封设计密封设计公称直径/mm5050125125200200250250300300400压力/MPa3.50.150.200.250.300.360.403.5210.130.150.200.250.300.36丁腈橡胶唇形密封许用最大间隙丁腈橡胶唇形密封许用最大间隙 (单位：mm) 公称直径/mm7575200200250250300300400400600压力/MPa210.150.200.250.300.360.41夹织物、聚氨酯胶圈许用间隙夹织物、聚氨酯胶圈许用间隙 (单位：mm) 往复运动唇形密封允许最大密封间隙见下表往复运动唇形密封允许最大密封间隙见下表 燕山大学机械

37、工程学院燕山大学机械工程学院7.7 液压装置结构设计液压装置结构设计7.7.1 液压装置结构设计液压装置结构设计2)动密封装置。动密封装置。 (4)密封设计密封设计旋转运动唇形密封的轴间过盈量推荐值见下表旋转运动唇形密封的轴间过盈量推荐值见下表 轴径(d0)唇 口 直 径允许偏心量低速型高速型无簧型180(d0-1) -1.5(d0-1.5) -1.00.7旋转唇形密封轴间过盈旋转唇形密封轴间过盈 (单位：单位：mm) 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.7 液压装置结构设计液压装置结构设计7.7.1 液压装置结构设计液压装置结构设计3)螺栓、螺钉。螺栓、螺钉。 液压件或阀块装配联接中

38、使用的螺栓和螺钉，由于承受极大的张液压件或阀块装配联接中使用的螺栓和螺钉，由于承受极大的张力，一旦产生塑性变形就会破坏密封性。必须采用由冷锻制造工艺生力，一旦产生塑性变形就会破坏密封性。必须采用由冷锻制造工艺生产的高强度螺栓和螺钉，其力学性能应达到螺纹紧固件分级中的产的高强度螺栓和螺钉，其力学性能应达到螺纹紧固件分级中的8.8、10.9、12.9等三个等级。等三个等级。32MPa时应用最高级，螺母亦应选时应用最高级，螺母亦应选12级。级。材料材料推荐选用推荐选用35CrMo、30CrMnSi或或Q420合金结构钢，同一材料通合金结构钢，同一材料通过不同工艺措施，可得到不同的性能等级，螺母材料一

39、般较配合螺栓过不同工艺措施，可得到不同的性能等级，螺母材料一般较配合螺栓略软。略软。 (4)密封设计密封设计 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.7 液压装置结构设计液压装置结构设计7.7.1 液压装置结构设计液压装置结构设计4)堵头。堵头。 液压元件或流道联接块体上常有些工艺孔或多余通口需要堵塞，液压元件或流道联接块体上常有些工艺孔或多余通口需要堵塞，螺堵是最常用的标准件。螺堵是最常用的标准件。 (4)密封设计密封设计球涨式堵头 高压密封堵 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.8 液压泵站设计液压泵站设计液压泵站组成液压泵站组成 液压泵组液压泵组 油箱组件油箱组件 温控组件温

40、控组件 过滤器组件过滤器组件 蓄能器蓄能器液压泵站分类液压泵站分类 上置式液压泵站上置式液压泵站非上置式液压泵站非上置式液压泵站上置式液压泵站上置式液压泵站 1-油箱；油箱；2-电动机；电动机；3-液压泵；液压泵；4-联轴器联轴器非上置式液压泵站非上置式液压泵站 1-油箱；油箱；2-电动机；电动机；3-液压泵；液压泵；4-过滤器；过滤器；5-底座底座7.8.1 液压泵站的组成及分类液压泵站的组成及分类 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.8 液压泵站设计液压泵站设计系统的发热量求出，可根据散热的要求确定油箱的容量系统的发热量求出，可根据散热的要求确定油箱的容量 油箱的散热面积油箱的散热

41、面积 1221KAKTPAhr1K油箱和管路的散热系数油箱和管路的散热系数 2K1A2A油箱和管道的散热面积油箱和管道的散热面积(m2) hrP液压系统的发热功率液压系统的发热功率 T油温与环境温度之差油温与环境温度之差() 不考虑管路的散热，上式简化为不考虑管路的散热，上式简化为 11TKPAhr油箱结构尺寸 一般油面的高度为油箱高的一般油面的高度为油箱高的0.8倍，与油直接接触的表面算全倍，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。散热面，与油不直接接触的表面算半散热面。V1A油箱的有效容积油箱的有效容积和散热面积和散热面积为为 0.8Vabh11.8 () 1.5Ah

42、 abab1A确定后，根据结构要求确定确定后，根据结构要求确定abh的关系，即可确定油箱尺寸的关系，即可确定油箱尺寸7.8.2 油箱及其设计油箱及其设计 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.8 液压泵站设计液压泵站设计7.8.3 液压泵组的结构设计液压泵组的结构设计液压泵组的结构设计要点如下液压泵组的结构设计要点如下 ： 液压泵组是指液压泵及驱动泵的原动机液压泵组是指液压泵及驱动泵的原动机(固定设备上的电动机和行固定设备上的电动机和行走设备上的内燃机走设备上的内燃机)和联轴器及传动底座组件和联轴器及传动底座组件 。(1)布置方式布置方式 可根据主机的结构布局、工况特点、使用要求及安装空

43、间的大小，可根据主机的结构布局、工况特点、使用要求及安装空间的大小，按照前面的方法合理确定液压泵组的布置方式。按照前面的方法合理确定液压泵组的布置方式。(2)连接和安装方式连接和安装方式1)轴间连接方式。轴间连接方式。 直接驱动型连接。直接驱动型连接。 a.联轴器。联轴器。 b.花键连接。花键连接。 间接驱动连接。间接驱动连接。 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.8 液压泵站设计液压泵站设计7.8.3 液压泵组的结构设计液压泵组的结构设计2)安装方式。安装方式。 角形支架卧式安装。角形支架卧式安装。 角形支架卧式安装 如右图所示，如右图所示，YBX-16型液压泵直接装在角型液压泵直接

44、装在角形支架形支架1的止口里，依靠的止口里，依靠角形支架的底面与基座角形支架的底面与基座2相连接，再通过挠性联相连接，再通过挠性联轴器轴器3与带底座的卧式电与带底座的卧式电动机动机(Y90L-4-1)相连。相连。 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.8 液压泵站设计液压泵站设计7.8.3 液压泵组的结构设计液压泵组的结构设计2)安装方式。安装方式。 钟形罩立式安装钟形罩立式安装 。 钟形罩立式安装 如右图所示，通过如右图所示，通过YB1-32型液型液压泵上的轴端法兰实现泵与钟形罩压泵上的轴端法兰实现泵与钟形罩(也称钟形法兰也称钟形法兰)的连接，钟形罩再与的连接，钟形罩再与带法兰的立式电

45、动机带法兰的立式电动机(Y112M-685)连接，依靠钟形罩上的止口保证液压连接，依靠钟形罩上的止口保证液压泵与电动机的同轴度。泵与电动机的同轴度。 此种方式安装和拆卸均较方便。此种方式安装和拆卸均较方便。 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.8 液压泵站设计液压泵站设计7.8.3 液压泵组的结构设计液压泵组的结构设计2)安装方式。安装方式。 脚架钟形罩卧式安装脚架钟形罩卧式安装 脚架钟形罩卧室安装1-电动机；2-脚架；3-液压泵 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.8 液压泵站设计液压泵站设计7.8.3 液压泵组的结构设计液压泵组的结构设计2)安装方式。安装方式。 支架钟形罩

46、卧式安装。支架钟形罩卧式安装。 支架钟形罩卧式安装 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.8 液压泵站设计液压泵站设计7.8.3 液压泵组的结构设计液压泵组的结构设计3)液压泵的安装姿态。液压泵的安装姿态。 应使液压泵的壳体泄油口朝上，以保证工作时泵壳体中始终充满油应使液压泵的壳体泄油口朝上，以保证工作时泵壳体中始终充满油液。泵轴和联轴器等外露的旋转部分，应该设有可拆装的防护罩以保证液。泵轴和联轴器等外露的旋转部分，应该设有可拆装的防护罩以保证安全。泵的下方应设置滴油盘，以免检修时油液流到地面上。安全。泵的下方应设置滴油盘，以免检修时油液流到地面上。 (3)液压泵组的传动底座液压泵组的传

47、动底座 液压泵组的传动底座在结构上应具有足够的强度和刚度，特别是对液压泵组的传动底座在结构上应具有足够的强度和刚度，特别是对于油箱箱顶上安装液压泵组的情况，箱顶要有足够的厚度于油箱箱顶上安装液压泵组的情况，箱顶要有足够的厚度(通常应不小于通常应不小于箱壁厚度的箱壁厚度的4倍倍)。还应考虑安装、检修的方便性，要在合适的部位设置。还应考虑安装、检修的方便性，要在合适的部位设置滴油盘，以防油液污染工作场地。滴油盘，以防油液污染工作场地。 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.8 液压泵站设计液压泵站设计7.8.4 蓄能器装置的设计蓄能器装置的设计 蓄能器在液压系统中，具有蓄能、吸收液压冲击和脉

48、动、减振、平衡、蓄能器在液压系统中，具有蓄能、吸收液压冲击和脉动、减振、平衡、保压等用途，在弹簧加载、重力加载和气体加载等三种类型蓄能器中，气保压等用途，在弹簧加载、重力加载和气体加载等三种类型蓄能器中，气体加载型可挠式中的皮囊式蓄能器应用最多。体加载型可挠式中的皮囊式蓄能器应用最多。 (1)蓄能器装置的设计与安装蓄能器装置的设计与安装 蓄能器装置应安装在便于检查、维修的位置，并远离热源。用于降低蓄能器装置应安装在便于检查、维修的位置，并远离热源。用于降低噪声、吸收脉动和液压冲击的蓄能器，应尽可能靠近振动源。蓄能器的铭噪声、吸收脉动和液压冲击的蓄能器，应尽可能靠近振动源。蓄能器的铭牌应置于醒目

49、的位置。牌应置于醒目的位置。 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.8 液压泵站设计液压泵站设计7.8.4 蓄能器装置的设计蓄能器装置的设计(2)蓄能器使用注意事项蓄能器使用注意事项 不能在蓄能器上进行焊接、铆焊及机械加工。不能在蓄能器上进行焊接、铆焊及机械加工。 非隔离式蓄能器不能放空油液，以免气体进入管路中。使用压力非隔离式蓄能器不能放空油液，以免气体进入管路中。使用压力不宜过高，防止过多气体溶入油液中。不宜过高，防止过多气体溶入油液中。 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.9 液压集成块设计液压集成块设计液压集成块设计要点液压集成块设计要点 1)确定公用油道孔的数目。确定公

50、用油道孔的数目。 集成块体的公用油道孔，有二孔、三孔、四孔、五孔等多种设计方集成块体的公用油道孔，有二孔、三孔、四孔、五孔等多种设计方案，应用较广的为二孔式和三孔式，其结构及特点见下表。案，应用较广的为二孔式和三孔式，其结构及特点见下表。 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.9 液压集成块设计液压集成块设计液压集成块设计要点液压集成块设计要点 1)确定公用油道孔的数目。确定公用油道孔的数目。 aR 在集成块上分别设置压力油孔P和回油孔O各一个，用四个螺栓孔与块组连接螺栓间的环形孔来作为泄漏油通道。优点：结构简单，公用通道少，便于布置元件；泄漏油道孔的通流面积大，泄漏油的压力损失小。缺点

51、：在基块上需将四个螺栓孔相互钻通，所以需堵塞的工艺孔较多，加工麻烦，为防止油液外漏，集成块间相互叠积面的粗糙度要求较高，一般应小于 0.8m 在集成块上分别设置压力油孔P、回油孔O和泄油孔L共三个公用孔道。优点：结构简单，公用油道孔数较少。缺点：因泄漏油孔L要与各元件的泄漏油口相通，故其连通孔道一般细( 56mm)而长，加工较困难，且工艺孔较多公用油道孔结构简图特 点二孔式三孔式二孔式和三孔式集成块的结构及特点二孔式和三孔式集成块的结构及特点 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.9 液压集成块设计液压集成块设计液压集成块设计要点液压集成块设计要点 2)制作液压元件样板。制作液压元件样板

52、。 为了在集成块四周面上实现液压阀的合理布置及正确安排其通油孔为了在集成块四周面上实现液压阀的合理布置及正确安排其通油孔(这些孔将与公用油道孔相连这些孔将与公用油道孔相连)，可按照液压阀的轮廓尺寸及油口位置预，可按照液压阀的轮廓尺寸及油口位置预先制作元件样板，放在集成块各有关视图上，安排合适的位置。先制作元件样板，放在集成块各有关视图上，安排合适的位置。 对于简单回路则不必制作样板，直接摆放布置即可。对于简单回路则不必制作样板，直接摆放布置即可。 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.9 液压集成块设计液压集成块设计液压集成块设计要点液压集成块设计要点 3)确定孔道直径及通油孔间壁厚。确

53、定孔道直径及通油孔间壁厚。 集成块上的孔道可分为三类：集成块上的孔道可分为三类： 第一类是通油孔道，其中包括贯通上下面的公用孔道，安装液压阀第一类是通油孔道，其中包括贯通上下面的公用孔道，安装液压阀的三个侧面上直接与阀的油口相通的孔道，另一侧面安装管接头的孔道，的三个侧面上直接与阀的油口相通的孔道，另一侧面安装管接头的孔道，不直接与阀的油口相通的中间孔道即工艺孔四种；不直接与阀的油口相通的中间孔道即工艺孔四种； 第二类是连接孔，其中包括固定液压阀的定位销孔和螺钉孔第二类是连接孔，其中包括固定液压阀的定位销孔和螺钉孔(螺孔螺孔)，成摞连接各集成块的螺栓孔成摞连接各集成块的螺栓孔(光孔光孔)； 第

54、三类是质量在第三类是质量在30kg以上的集成块的起吊螺钉孔。以上的集成块的起吊螺钉孔。 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.9 液压集成块设计液压集成块设计液压集成块设计要点液压集成块设计要点 4)中间块外形尺寸的确定。中间块外形尺寸的确定。 中间块用来安装液压阀，其高度取决于所安装元件的高度。通常应大于所安装的液压中间块用来安装液压阀，其高度取决于所安装元件的高度。通常应大于所安装的液压阀的高度。阀的高度。 在确定中间块的长度和宽度尺寸时，在已确定公用油道孔基础上，应首先确定公用油在确定中间块的长度和宽度尺寸时，在已确定公用油道孔基础上，应首先确定公用油道孔在块间结合面上的位置。道孔

55、在块间结合面上的位置。 如果集成块组中有部分采用标准系列通道块，则自行设计的公用油道孔位置应与标准如果集成块组中有部分采用标准系列通道块，则自行设计的公用油道孔位置应与标准通道块上的孔一致。中间块的长度和宽度尺寸均应大于安放元件的尺寸，以便于设计集成通道块上的孔一致。中间块的长度和宽度尺寸均应大于安放元件的尺寸，以便于设计集成块内的通油孔道时调整元件的位置。一般长度方向的调整尺寸为块内的通油孔道时调整元件的位置。一般长度方向的调整尺寸为4050 mm，宽度方向，宽度方向为为2030 mm。调整尺寸留得较大，孔道布置方便，但将加大块的外形尺寸和质量，反。调整尺寸留得较大，孔道布置方便，但将加大块

56、的外形尺寸和质量，反之，则结构紧凑、体积小、质量轻，但孔道布置困难。之，则结构紧凑、体积小、质量轻，但孔道布置困难。 最后确定的中间块长度和宽度应与标准系列块的一致。最后确定的中间块长度和宽度应与标准系列块的一致。 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.9 液压集成块设计液压集成块设计液压集成块设计要点液压集成块设计要点 5)布置集成块上的液压元件。布置集成块上的液压元件。 元件安放位置不仅与典型单元回路的合理性有关，还要受到元件结构、元件安放位置不仅与典型单元回路的合理性有关，还要受到元件结构、操纵调整的方便性等因素的影响。即使单元回路完全合理，若元件位置操纵调整的方便性等因素的影响。

57、即使单元回路完全合理，若元件位置不当，也难于设计好集成块体。因此，它往往与设计者的经验多寡、细不当，也难于设计好集成块体。因此，它往往与设计者的经验多寡、细心程度有很大关系。心程度有很大关系。 中间块中间块 a.应给安装液压阀、管接头、传感器及其他元件的各面留有足够的空间。应给安装液压阀、管接头、传感器及其他元件的各面留有足够的空间。 b.集成块体上要设置足够的测压点，以便调试时和工作中使用。集成块体上要设置足够的测压点，以便调试时和工作中使用。 c.需经常调节的控制阀，如各种压力阀和流量阀等应安放在便于调节和观察的位置，应需经常调节的控制阀，如各种压力阀和流量阀等应安放在便于调节和观察的位置

58、，应避免相邻侧面的元件发生干涉。避免相邻侧面的元件发生干涉。 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.9 液压集成块设计液压集成块设计液压集成块设计要点液压集成块设计要点 5)布置集成块上的液压元件布置集成块上的液压元件。 d. 应使与各元件相通的油孔尽量安排在同一水平面内，并在公用通油孔道的直径范围内，应使与各元件相通的油孔尽量安排在同一水平面内，并在公用通油孔道的直径范围内，以减少中间连接孔以减少中间连接孔(工工艺孔艺孔)、深、深孔和斜孔的数量。互不相通的孔间应保持一定壁厚，以防工孔和斜孔的数量。互不相通的孔间应保持一定壁厚，以防工作时击穿。作时击穿。 e. 集成块的工艺孔均应封堵，封

59、堵有螺塞、焊接和球涨三种方式，如图所示。集成块的工艺孔均应封堵，封堵有螺塞、焊接和球涨三种方式，如图所示。 燕山大学机械工程学院燕山大学机械工程学院7.9 液压集成块设计液压集成块设计液压集成块设计要点液压集成块设计要点 5)布置集成块上的液压元件。布置集成块上的液压元件。 f. 在集成块间的叠积面上在集成块间的叠积面上(块的上面块的上面)，公用油道孔出口处要安装，公用油道孔出口处要安装O形密封圈，以实现块间形密封圈，以实现块间的密封。应在公用油道孔出口处按选用的的密封。应在公用油道孔出口处按选用的O形密封圈的规格加工出沉孔，形密封圈的规格加工出沉孔，O形圈沟槽尺寸应满形圈沟槽尺寸应满足相关标

60、准足相关标准(GB 3542.3-1998)的规定。的规定。基块基块(底板底板)。 基块的基块的作用作用是将集成块组件固定在油箱顶盖或专用底座上，并将公用通油孔道通过管接是将集成块组件固定在油箱顶盖或专用底座上，并将公用通油孔道通过管接头与液压泵和油箱相连接，有时需在基块侧面上安装压力表开关。头与液压泵和油箱相连接，有时需在基块侧面上安装压力表开关。 设计时要留有安装法兰、压力表开关和管接头等的足够空间。当液压泵出油口经单向阀设计时要留有安装法兰、压力表开关和管接头等的足够空间。当液压泵出油口经单向阀进入主油路时，可采用管式单向阀，并将其装在基块外。进入主油路时，可采用管式单向阀，并将其装在基