液壓泵站de設(shè)計(jì)

1、一、液壓泵站的設(shè)計(jì)題目1.1 系統(tǒng)參數(shù)：系統(tǒng)的最高壓力：25Mpa系統(tǒng)的流量范圍：412L/min1.2. 系統(tǒng)工況及控制要求：實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的換向、鎖緊停止：采用變量泵進(jìn)行調(diào)速：實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的卸荷：1.3設(shè)計(jì)要求： 確定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)方案、完成液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)： 完成電動(dòng)機(jī)功率確定、液壓元件選型、液壓輔助元件選型：完成液壓泵站總圖及主要零、部件圖的設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及圖紙量到達(dá)課程設(shè)計(jì)大綱的要求: 二、液壓泵站的設(shè)計(jì)根本原理與要求 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是液壓機(jī)械的一個(gè)組成局部，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要同主機(jī)的總體設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。著手設(shè)計(jì)時(shí)，必須從實(shí)際情況出發(fā)，有機(jī)地結(jié)合各種傳動(dòng)形式，充分發(fā)揮液壓傳動(dòng)

2、的優(yōu)點(diǎn)，力求設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、本錢(qián)低、效率高、操作簡(jiǎn)單、維修方便的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。    2.1 設(shè)計(jì)步驟    液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟并無(wú)嚴(yán)格的順序，各步驟間往往要相互穿插進(jìn)行。一般來(lái)說(shuō)，在明確設(shè)計(jì)要求之后，大致按如下步驟進(jìn)行。    1確定液壓執(zhí)行元件的形式；    2進(jìn)行工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數(shù)；    3制定根本方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖；    

3、;4選擇液壓元件    5液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算；    6繪制工作圖，編制技術(shù)文件。    2.2 明確設(shè)計(jì)要求    設(shè)計(jì)要求是進(jìn)行每項(xiàng)工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。在制定根本方案并進(jìn)一步著手液壓系統(tǒng)各局部設(shè)計(jì)之前，必須把設(shè)計(jì)要求以及與該設(shè)計(jì)內(nèi)容有關(guān)的其他方面了解清楚。    1主機(jī)的概況：用途、性能、工藝流程、作業(yè)環(huán)境、總體布局等；    2液壓系統(tǒng)要完成哪些動(dòng)作，動(dòng)作

4、順序及彼此聯(lián)鎖關(guān)系如何；    3液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式，運(yùn)動(dòng)速度；    4各動(dòng)作機(jī)構(gòu)的載荷大小及其性質(zhì)；    5對(duì)調(diào)速范圍、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度等性能方面的要求；    6自動(dòng)化程序、操作控制方式的要求；    7對(duì)防塵、防爆、防寒、噪聲、平安可靠性的要求；    8對(duì)效率、本錢(qián)等方面的要求。三、制定根本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖  &#

5、160; 3.1制定根本方案    1制定調(diào)速方案 液壓執(zhí)行元件確定之后，其運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度的控制是擬定液壓回路的核心問(wèn)題。 方向控制用換向閥或邏輯控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過(guò)換向閥的有機(jī)組合實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。對(duì)高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現(xiàn)多采用插裝閥與先導(dǎo)控制閥的邏輯組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。 速度控制通過(guò)改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來(lái)實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)的調(diào)整方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者的結(jié)合容積節(jié)流調(diào)速。容積調(diào)速是靠改變液壓泵排量來(lái)到達(dá)調(diào)速的目的。其優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有溢流損失和節(jié)流損失

6、，效率較高。但為了散熱和補(bǔ)充泄漏，需要有輔助泵。此種調(diào)速方式適用于功率大、運(yùn)動(dòng)速度高的液壓系統(tǒng)。容積節(jié)流調(diào)速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與需油量相適應(yīng)。此種調(diào)速回路效率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但其結(jié)構(gòu)比擬復(fù)雜。  應(yīng)選擇采用柱塞式變量泵實(shí)現(xiàn)液壓回路的調(diào)速。    容積調(diào)速大多采用閉式循環(huán)形式。閉式系統(tǒng)中，液壓泵的吸油口直接與執(zhí)行元件的排油口相通，形成一個(gè)封閉的循環(huán)回路。其結(jié)構(gòu)緊湊，但散熱條件差。    2制定壓力控制方案  &

7、#160; 液壓執(zhí)行元件工作時(shí)，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍內(nèi)工作，也有的需要多級(jí)或無(wú)級(jí)連續(xù)地調(diào)節(jié)壓力，一般在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需壓力，并保持恒定。在容積調(diào)速系統(tǒng)中，用變量泵供油，用平安閥起平安保護(hù)作用。    在有些液壓系統(tǒng)中，有時(shí)需要流量不大的高壓油，這時(shí)可考慮用增壓回路得到高壓，而不用單設(shè)高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時(shí)間不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。 在系統(tǒng)的某個(gè)局部，工作壓力需低于主油源壓力時(shí)，要考慮采用減壓回路來(lái)獲得所需的工作壓力。設(shè)計(jì)采用在壓油路

8、放置溢流閥來(lái)實(shí)現(xiàn)液壓回路壓力的控制。    3制定順序動(dòng)作方案    由于液壓泵站是為工作機(jī)構(gòu)提供恒定壓力壓力源的裝置，我們不必關(guān)心機(jī)械裝置的動(dòng)作順序，液壓泵站提供恒定的壓力源接口。    4選擇液壓動(dòng)力源    液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來(lái)提供，液壓源的核心是液壓泵。采用柱塞式變量泵容積式調(diào)速，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥同時(shí)起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是用變量泵供油，用平安

9、閥限定系統(tǒng)的最高壓力。    為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。對(duì)在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。對(duì)長(zhǎng)時(shí)間所需流量較小的情況，可增設(shè)蓄能器做輔助油源。    油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。一般泵的入口要裝有粗過(guò)濾器，進(jìn)入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護(hù)元件的要求，通過(guò)相應(yīng)的精過(guò)濾器再次過(guò)濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁性過(guò)濾器或其他型式的過(guò)濾器。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對(duì)溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。  &#

10、160; 3.2 繪制液壓系統(tǒng)圖    整機(jī)的液壓系統(tǒng)圖由擬定好的控制回路及液壓源組合而成。各回路相互組合時(shí)要去掉重復(fù)多余的元件，力求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。注意各元件間的聯(lián)鎖關(guān)系，防止誤動(dòng)作發(fā)生。要盡量減少能量損失環(huán)節(jié)。提高系統(tǒng)的工作效率。    為便于液壓系統(tǒng)的維護(hù)和監(jiān)測(cè)，在系統(tǒng)中的主要路段要裝設(shè)必要的檢測(cè)元件如壓力表、溫度計(jì)等。    大型設(shè)備的關(guān)鍵部位，要附設(shè)備用件，以便意外事件發(fā)生時(shí)能迅速更換，保證主要連續(xù)工作。    各液壓

11、元件盡量采用國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件，在圖中要按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓元件職能符號(hào)的常態(tài)位置繪制。對(duì)于自行設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)元件可用結(jié)構(gòu)原理圖繪制。系統(tǒng)圖中應(yīng)注明各液壓執(zhí)行元件的名稱(chēng)和動(dòng)作，注明各液壓元件的序號(hào)以及各電磁鐵的代號(hào)，并附有電磁鐵、行程閥及其他控制元件的動(dòng)作表。四、液壓元件的選擇與專(zhuān)用件設(shè)計(jì)    4.1 液壓泵的選擇    1確定液壓泵的最大工作壓力pp       ppp1+p      

12、60;              21    式中 p1液壓缸或液壓馬達(dá)最大工作壓力為25MPa      p從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達(dá)入口之間總的管路損失。 p的準(zhǔn)確計(jì)算要待元件選定并繪出管路圖時(shí)才能進(jìn)行，初算時(shí)可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取：管路簡(jiǎn)單、流速不大的，取p=0.20.5MPa；管路復(fù)雜，進(jìn)口有調(diào)閥的，取p=0.51.5MPa。 那么可得液壓泵的最大工作壓力:&#

13、160;   2確定液壓泵的流量QP 多液壓缸或液壓馬達(dá)同時(shí)工作時(shí)，液壓泵的輸出流量應(yīng)為QPKQmax    22    式中 K系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取K=1.11.3；    Qmax同時(shí)動(dòng)作的液壓缸或液壓馬達(dá)的最大總流量，可從Q-t圖上查得。對(duì)于在工作過(guò)程中用節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，還須加上溢流閥的最小溢流量，一般取0.5×10-4m3/s。 由題知系統(tǒng)的最大工作流量為12L/min Tt液壓設(shè)備工作周期s；  

14、      Vi每一個(gè)液壓缸或液壓馬達(dá)在工作周期中的總耗油量m3；         z液壓缸或液壓馬達(dá)的個(gè)數(shù)。 那么可預(yù)選液壓泵的流量大概為Qp:3選擇液壓泵的規(guī)格 根據(jù)以上求得的pp和Qp值，按系統(tǒng)中擬定的液壓泵的形式，從產(chǎn)品樣本或本手冊(cè)中選擇相應(yīng)的液壓泵。為使液壓泵有一定的壓力儲(chǔ)藏，所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大25%60%。 選得的液壓泵的參數(shù)規(guī)格如下：型號(hào): 10SCY14-1B排量/mL*s(-1): 10額定壓力/MPa: 32額定轉(zhuǎn)速/r*mi

15、n(-1): 1500驅(qū)動(dòng)功率/kW: 10容積效率/%: 92重量/kg: 19 4確定液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率 在工作循環(huán)中，如果液壓泵的壓力和流量比擬恒定，即p-t、Q-t圖變化較平緩，那么 : P=Pp*Qp/P    式中 pp液壓泵的最大工作壓力Pa；         QP液壓泵的流量m3/s；        P液壓泵的總效率，參考表9選擇。表9液壓泵的總效率液壓泵類(lèi)型齒輪泵螺桿泵葉片泵柱塞泵總效率0.

16、60.70.650.800.600.750.800.85    限壓式變量葉片泵的驅(qū)動(dòng)功率，可按流量特性曲線(xiàn)拐點(diǎn)處的流量、壓力值計(jì)算。一般情況下，可取pP=0.8pPmax，QP=Qn，那么    式中 液壓泵的最大工作壓力Pa；            液壓泵的額定流量m3/s。    在工作循環(huán)中，如果液壓泵的流量和壓力變化較大，即Q-t，p-t曲線(xiàn)起伏變化較大，那

17、么須分別計(jì)算出各個(gè)動(dòng)作階段內(nèi)所需功率，驅(qū)動(dòng)功率取其平均功率    式中 t1、t2、tn一個(gè)循環(huán)中每一動(dòng)作階段內(nèi)所需的時(shí)間s；         P1、P2、Pn一個(gè)循環(huán)中每一動(dòng)作階段內(nèi)所需的功率W。按平均功率選出電動(dòng)機(jī)功率后，還要驗(yàn)算一下每一階段內(nèi)電動(dòng)機(jī)超載量是否都在允許范圍內(nèi)。電動(dòng)機(jī)允許的短時(shí)間超載量一般為25%。那么可選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)：參數(shù)如下名稱(chēng)Y系列IP44封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)-序號(hào)=31型號(hào)=Y160M-4 額定功率kW=11同步轉(zhuǎn)速r/min=15

18、00滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速r/min=1460滿(mǎn)載電流A=7滿(mǎn)載時(shí)效率%=88滿(mǎn)載功率因數(shù)cos=0.84堵轉(zhuǎn)電流/額定電流=7堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩=2最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩=2.2噪聲dB(A)=82轉(zhuǎn)動(dòng)慣量kg.m2=0.07凈重kg=123    4.2 液壓閥的選擇    1閥的規(guī)格，根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實(shí)際通過(guò)該閥的最大流量，選擇有定型產(chǎn)品的閥件。溢流閥按液壓泵的最大流量選?。贿x擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí)，要考慮最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿(mǎn)足執(zhí)行機(jī)構(gòu)最低穩(wěn)定速度的要求。    控制閥的流量一般要選得比實(shí)際

19、通過(guò)的流量大一些，必要時(shí)也允許有20%以?xún)?nèi)的短時(shí)間過(guò)流量。2閥的型式，按安裝和操作方式選擇。根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和流量選擇：先導(dǎo)溢流閥的型號(hào)參數(shù)如下：名稱(chēng): 先導(dǎo)型溢流閥公稱(chēng)通徑/in: 3/8型號(hào): BT-03-*-32調(diào)壓范圍/MPa: 0.525.0最大流量/Lmin(-1): 100重量/kg: 5.0液控單向閥的型號(hào)參數(shù)如下：名稱(chēng): 液控單向閥型號(hào)|板式連接: AY-HlOB型號(hào)|法蘭連接: 通徑/mm: 10壓力/MPa: 32流量/Lmin(-1): 40開(kāi)啟壓力/MPa: a：0.04 b：0.4控制壓力/MPa: p 1.6電磁換向閥型號(hào)參數(shù)如下：通徑/mm: 10公稱(chēng)流量/L

20、min(-1): 40公稱(chēng)壓力MPa: 31.5允許背壓MPa: 6.3換向頻率次*min(-1): 干式電磁鐵30濕式電磁鐵60最高換向頻率/次*min(-1): 干式電磁鐵60濕式電磁鐵120電壓: AC220V 50Hz；DC12V、24V允許電壓變動(dòng)范圍: 10電磁鐵功耗(吸持時(shí)): AC：40W，DC：42W    4.3 過(guò)濾器的選擇   根據(jù)題目要求和系統(tǒng)性能的考慮，選擇將過(guò)濾器置于壓油路上，并選擇紙質(zhì)過(guò)濾器型號(hào)參數(shù)如下：型號(hào)| : ZU-H10× 10S流量/(L/min): 10額定壓力/MPa:

21、 32 過(guò)濾精度/m| : 10 過(guò)濾精度/m|: 20 壓差指示器工作差/MPa: 0.35 初始?jí)毫?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 外形尺寸/mm|D1: 73 外形尺寸/mm|M: M27×2    4.4 管道尺寸確實(shí)定1管道內(nèi)徑計(jì)算     式中  Q通過(guò)管道內(nèi)的流量m3/s；     &

22、#160;   管內(nèi)允許流速m/s，見(jiàn)表10。計(jì)算出內(nèi)徑d后，按標(biāo)準(zhǔn)系列選取相應(yīng)的管子。分別取吸油、壓油、回油管路的液壓油流速分別如下：經(jīng)計(jì)算可得：吸油路、壓油路、回油路、管路的內(nèi)徑分別為： 0.02 m、0.013m、0.014m并采用無(wú)縫鋼管進(jìn)行管路的連接。  2管道壁厚的計(jì)算 根據(jù)系統(tǒng)壓力和流量以及鋼管的系列標(biāo)準(zhǔn)選擇相應(yīng)滿(mǎn)足要求的鋼管壁厚 表10 允許流速推薦值管道推薦流速/m/s液壓泵吸油管道0.51.5，一般常取1以下液壓系統(tǒng)壓油管道36，壓力高，管道短，粘度小取大值液壓系統(tǒng)回油管道1.52.6   &#

23、160;式中 p管道內(nèi)最高工作壓力Pa；         d管道內(nèi)徑m；       b管道材料的抗拉強(qiáng)度Pa；       n平安系數(shù)，對(duì)鋼管來(lái)說(shuō)，p7MPa時(shí)，取n=8；p17.5MPa時(shí)，取n=6；p17.5MPa時(shí)，取n=4。    4.5 油箱容量確實(shí)定    初始設(shè)計(jì)時(shí)，先按經(jīng)驗(yàn)公式31

24、確定油箱的容量，待系統(tǒng)確定后，再按散熱的要求進(jìn)行校核。    油箱容量的經(jīng)驗(yàn)公式為V=QV           31    式中 QV液壓泵每分鐘排出壓力油的容積m3；         經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，見(jiàn)表11。表11  經(jīng)驗(yàn)系數(shù)系統(tǒng)類(lèi)型行走機(jī)械低壓系統(tǒng)中壓系統(tǒng)鍛壓機(jī)械冶金機(jī)械12245761210   

25、 在確定油箱尺寸時(shí)，一方面要滿(mǎn)足系統(tǒng)供油的要求，還要保證執(zhí)行元件全部排油時(shí)，油箱不能溢出，以及系統(tǒng)中最大可能充滿(mǎn)油時(shí)，油箱的油位不低于最低限度。五、 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算    液壓系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)是在某些估計(jì)參數(shù)情況下進(jìn)行的，當(dāng)各回路形式、液壓元件及聯(lián)接管路等完全確定后，針對(duì)實(shí)際情況對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行各項(xiàng)性能分析。對(duì)一般液壓傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，主要是進(jìn)一步確切地計(jì)算液壓回路各段壓力損失、容積損失及系統(tǒng)效率，壓力沖擊和發(fā)熱溫升等。根據(jù)分析計(jì)算發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)某些不合理的設(shè)計(jì)要進(jìn)行重新調(diào)整，或采取其他必要的措施。    5.

26、1 液壓系統(tǒng)壓力損失    壓力損失包括管路的沿程損失p1，管路的局部壓力損失p2和閥類(lèi)元件的局部損失p3，總的壓力損失為p=p1+p2+p3          32                式中 l管道的長(zhǎng)度m；         d

27、管道內(nèi)徑m；         液流平均速度m/s；         液壓油密度kg/m3；         沿程阻力系數(shù)；         局部阻力系數(shù)。    、的具體值可參考第2章有關(guān)內(nèi)容。    式中  Qn閥的額定流量m3

28、/s；           Q通過(guò)閥的實(shí)際流量m3/s；        pn閥的額定壓力損失Pa可從產(chǎn)品樣本中查到。    對(duì)于泵到執(zhí)行元件間的壓力損失，如果計(jì)算出的p比選泵時(shí)估計(jì)的管路損失大得多時(shí)，應(yīng)該重新調(diào)整泵及其他有關(guān)元件的規(guī)格尺寸等參數(shù)。    系統(tǒng)的調(diào)整壓力pTp1+p      

29、;               36    式中 pT液壓泵的工作壓力或支路的調(diào)整壓力。    5.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計(jì)算     計(jì)算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率    液壓系統(tǒng)工作時(shí)，除執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)外載荷輸出有效功率外，其余功率損失全部轉(zhuǎn)化為熱量，使油溫升高。液壓系統(tǒng)的功率損失主要有以下幾種形式：&#

30、160;   1液壓泵的功率損失    式中 Tt工作循環(huán)周期s；         z投入工作液壓泵的臺(tái)數(shù)；       Pri液壓泵的輸入功率W；      Pi各臺(tái)液壓泵的總效率；        ti第i臺(tái)泵工作時(shí)間s。   

31、 2液壓執(zhí)行元件的功率損失    式中 M液壓執(zhí)行元件的數(shù)量；       Prj液壓執(zhí)行元件的輸入功率W；       j液壓執(zhí)行元件的效率；        tj第j個(gè)執(zhí)行元件工作時(shí)間s。    3溢流閥的功率損失    式中 py溢流閥的調(diào)整壓力Pa；  

32、       Qy經(jīng)溢流閥流回油箱的流量m3/s。    4油液流經(jīng)閥或管路的功率損失Ph4=pQ                       40    式中 p通過(guò)閥或管路的壓力損失Pa；    

33、       Q通過(guò)閥或管路的流量m3/s。    由以上各種損失構(gòu)成了整個(gè)系統(tǒng)的功率損失，即液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率Phr=Ph1+ Ph2+ Ph3+Ph4           41    式41適用于回路比擬簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)，對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)，由于功率損失的環(huán)節(jié)太多，一一計(jì)算較麻煩，通常用下式計(jì)算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率Phr=Pr-Pc  

34、0;                   42    式中Pr是液壓系統(tǒng)的總輸入功率，PC是輸出的有效功率。    其中 Tt工作周期s；    z、n、m分別為液壓泵、液壓缸、液壓馬達(dá)的數(shù)量；pi、Qi、Pi第i臺(tái)泵的實(shí)際輸出壓力、流量、效率；    

35、60;     ti第i臺(tái)泵工作時(shí)間s；TWj、j、tj液壓馬達(dá)的外載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、工作時(shí)間N·m、rad/s、s；     FWi、si液壓缸外載荷及驅(qū)動(dòng)此載荷的行程N(yùn)·m。     計(jì)算液壓系統(tǒng)的散熱功率    液壓系統(tǒng)的散熱渠道主要是油箱外表，但如果系統(tǒng)外接管路較長(zhǎng)，而且用式41計(jì)算發(fā)熱功率時(shí)，也應(yīng)考慮管路外表散熱。Phc=K1A1+K2A2T      

36、0;     45    式中 K1油箱散熱系數(shù)，見(jiàn)表12；         K2管路散熱系數(shù)，見(jiàn)表13；     A1、A2分別為油箱、管道的散熱面積m2；        T油溫與環(huán)境溫度之差。 表12  油箱散熱系數(shù)K1     W/m2·冷卻條

37、件K1通風(fēng)條件很差89通風(fēng)條件良好1517用風(fēng)扇冷卻23循環(huán)水強(qiáng)制冷卻110170表13 管道散熱系數(shù)K2      W/m2·風(fēng)速/m·s-1管道外徑/m0.010.050.1086512514105694023    假設(shè)系統(tǒng)到達(dá)熱平衡，那么Phr=Phc，油溫不再升高，此時(shí)，最大溫差    環(huán)境溫度為T(mén)0，那么油溫T=T0+T。如果計(jì)算出的油溫超過(guò)該液壓設(shè)備允許的最高油溫各種機(jī)械允許油溫見(jiàn)表14，就要設(shè)法增大散熱面積，如果油箱的散熱面積不能

38、加大，或加大一些也無(wú)濟(jì)于事時(shí)，需要裝設(shè)冷卻器。冷卻器的散熱面積表14 各種機(jī)械允許油溫液壓設(shè)備類(lèi)型正常工作溫度最高允許溫度數(shù)控機(jī)床30505570一般機(jī)床30555570機(jī)車(chē)車(chē)輛40607080船舶30608090冶金機(jī)械、液壓機(jī)40706090工程機(jī)械、礦山機(jī)械50807090    式中 K冷卻器的散熱系數(shù)，見(jiàn)本篇第8章液壓輔助元件有關(guān)散熱器的散熱系數(shù)；      tm平均溫升，     T1、T2液壓油入口和出口溫度；    &#

39、160;t1、t2冷卻水或風(fēng)的入口和出口溫度。     根據(jù)系統(tǒng)的流量范圍計(jì)算油箱容量      5.3 計(jì)算液壓系統(tǒng)沖擊壓力    壓力沖擊是由于管道液流速度急劇改變而形成的。例如液壓執(zhí)行元件在高速運(yùn)動(dòng)中突然停止，換向閥的迅速開(kāi)啟和關(guān)閉，都會(huì)產(chǎn)生高于靜態(tài)值的沖擊壓力。它不僅伴隨產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，而且會(huì)因過(guò)高的沖擊壓力而使管路、液壓元件遭到破壞。對(duì)系統(tǒng)影響較大的壓力沖擊常為以下兩種形式：    1當(dāng)迅速翻開(kāi)或關(guān)閉液流通

40、路時(shí)，在系統(tǒng)中產(chǎn)生的沖擊壓力。    直接沖擊即t時(shí)，管道內(nèi)壓力增大值                      間接沖擊即t時(shí)，管道內(nèi)壓力增大值    式中 液體密度kg/m3；         關(guān)閉或開(kāi)啟液流通道前后管道內(nèi)流速

41、之差m/s；         t關(guān)閉或翻開(kāi)液流通道的時(shí)間s；=管道長(zhǎng)度為l時(shí)，沖擊波往返所需的時(shí)間s；          管道內(nèi)液流中沖擊波的傳播速度m/s。    假設(shè)不考慮粘性和管徑變化的影響，沖擊波在管內(nèi)的傳播速度    式中 E0液壓油的體積彈性模量Pa，其推薦值為E0=700MPa；     

42、60;、d管道的壁厚和內(nèi)徑m；          E管道材料的彈性模量Pa，常用管道材料彈性模量：鋼E=2.1×1011Pa，紫銅E=1.18×1011Pa。    2急劇改變液壓缸運(yùn)動(dòng)速度時(shí)，由于液體及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的慣性作用而引起的壓力沖擊，其壓力的增大值為    式中 液流第i段管道的長(zhǎng)度m；         Ai第i段管道的截

43、面積m2；          A液壓缸活塞面積m2；          M與活塞連動(dòng)的運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量kg；       液壓缸的速度變化量m/s；          t液壓缸速度變化所需時(shí)間s。    計(jì)算出沖擊壓力后，此

44、壓力與管道的靜態(tài)壓力之和即為此時(shí)管道的實(shí)際壓力。實(shí)際壓力假設(shè)比初始設(shè)計(jì)壓力大得多時(shí)，要重新校核一下相應(yīng)部件管道的強(qiáng)度及閥件的承壓能力，如不滿(mǎn)足，要重新調(diào)整。六、設(shè)計(jì)液壓裝置，編制技術(shù)文件    6.1 液壓裝置總體布局    液壓系統(tǒng)總體布局有集中式、分散式。    集中式結(jié)構(gòu)是將整個(gè)設(shè)備液壓系統(tǒng)的油源、控制閥局部獨(dú)立設(shè)置于主機(jī)之外或安裝在地下，組成液壓站。如冷軋機(jī)、鍛壓機(jī)、電弧爐等有強(qiáng)烈熱源和煙塵污染的冶金設(shè)備，一般都是采用集中供油方式。分散式結(jié)構(gòu)是把液壓系統(tǒng)中液壓泵、控制

45、調(diào)節(jié)裝置分別安裝在設(shè)備上適當(dāng)?shù)牡胤?。機(jī)床、工程機(jī)械等可移動(dòng)式設(shè)備一般都采用這種結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)采用液壓裝置的集中式布局    6.2 液壓閥的配置形式    1板式配置 板式配置是把板式液壓元件用螺釘固定在平板上，板上鉆有與閥口對(duì)應(yīng)的孔，通過(guò)管接頭聯(lián)接油管而將各閥按系統(tǒng)圖接通。這種配置可根據(jù)需要靈活改變回路形式。液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)等普遍采用這種配置。2集成式配置 目前液壓系統(tǒng)大多數(shù)都采用集成形式。它是將液壓閥件安裝在集成塊上，集成塊一方面起安裝底板作用，另一方面起內(nèi)部油路作用。這種配置結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便。基于本設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)比擬

46、簡(jiǎn)單，故采用板式配置。    6.3 集成塊設(shè)計(jì)    1塊體結(jié)構(gòu) 集成塊的材料一般為鑄鐵或鍛鋼，低壓固定設(shè)備可用鑄鐵，高壓強(qiáng)振場(chǎng)合要用鍛鋼。塊體加工成正方體或長(zhǎng)方體。    對(duì)于較簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)，其閥件較少，可安裝在同一個(gè)集成塊上。如果液壓系統(tǒng)復(fù)雜，控制閥較多，就要采取多個(gè)集成塊疊積的形式。    相互疊積的集成塊，上下面一般為疊積接合面，鉆有公共壓力油孔P，公用回油孔T，泄漏油孔L和4個(gè)用以疊積緊固的螺栓孔。  

47、  P孔，液壓泵輸出的壓力油經(jīng)調(diào)壓后進(jìn)入公用壓力油孔P，作為供應(yīng)各單元回路壓力油的公用油源。    T孔，各單元回路的回油均通到公用回油孔T，流回到油箱。    L孔，各液壓閥的泄漏油，統(tǒng)一通過(guò)公用泄漏油孔流回油箱。    集成塊的其余四個(gè)外表，一般后面接通液壓執(zhí)行元件的油管，另三個(gè)面用以安裝液壓閥。塊體內(nèi)部按系統(tǒng)圖的要求，鉆有溝通各閥的孔道。    2集成塊結(jié)構(gòu)尺寸確實(shí)定 外形尺寸要求滿(mǎn)足閥件的安裝，孔道布置及其他

48、工藝要求。為減少工藝孔，縮短孔道長(zhǎng)度，閥的安裝位置要仔細(xì)考慮，使相通油孔盡量在同一水平面或是同一豎直面上。對(duì)于復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，需要多個(gè)集成塊疊積時(shí)，一定要保證三個(gè)公用油孔的坐標(biāo)相同，使之疊積起來(lái)后形成三個(gè)主通道。    各通油孔的內(nèi)徑要滿(mǎn)足允許流速的要求，具體參照本章4.4節(jié)確定孔徑。一般來(lái)說(shuō)，與閥直接相通的孔徑應(yīng)等于所裝閥的油孔通徑。油孔之間的壁厚不能太小，一方面防止使用過(guò)程中，由于油的壓力而擊穿，另一方面防止加工時(shí)，因油孔的偏斜而誤通。對(duì)于中低壓系統(tǒng)，不得小于5mm，高壓系統(tǒng)應(yīng)更大些。采取的液壓塊的根本尺寸為：長(zhǎng)、寬、高分別為434mm、113mm、

49、100mm    6.4 繪制正式工作圖，編寫(xiě)技術(shù)文件    液壓系統(tǒng)完全確定后，要正規(guī)地繪出液壓系統(tǒng)圖。除用元件圖形符號(hào)表示的原理圖外，還包括動(dòng)作循環(huán)表和元件的規(guī)格型號(hào)表。圖中各元件一般按系統(tǒng)停止位置表示，如特殊需要，也可以按某時(shí)刻運(yùn)動(dòng)狀態(tài)畫(huà)出，但要加以說(shuō)明。    裝配圖包括泵站裝配圖，管路布置圖，操縱機(jī)構(gòu)裝配圖，電氣系統(tǒng)圖等。技術(shù)文件包括設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和設(shè)備的使用、維護(hù)說(shuō)明書(shū)等。七、進(jìn)行工況分析、確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)表1 摩擦系數(shù)導(dǎo)軌類(lèi)型導(dǎo)軌材料運(yùn)動(dòng)狀態(tài)摩擦系

50、數(shù)滑動(dòng)導(dǎo)軌鑄鐵對(duì)鑄鐵起動(dòng)時(shí)0.150.20低速0.16m/s)0.10.12高速0.16m/s0.050.08滾動(dòng)導(dǎo)軌鑄鐵對(duì)滾柱珠 0.0050.02淬火鋼導(dǎo)軌對(duì)滾柱0.0030.006靜壓導(dǎo)軌鑄鐵 0.005    式中  g重力加速度；g=9.81m/s2；       速度變化量m/s；     t起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間s。一般機(jī)械t=0.10.5s，對(duì)輕載低速運(yùn)動(dòng)部件取小值，對(duì)重載高速部件取大值。行走機(jī)械一般取=0.

51、51.5 m/s2。  3  4550607080速比缸徑1251401601802002202501.46708090100110125140290100110125140   2.5 繪制液壓系統(tǒng)工況圖    工況圖包括壓力循環(huán)圖、流量循環(huán)圖和功率循環(huán)圖。它們是調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)、選擇液壓泵、閥等元件的依據(jù)。    1壓力循環(huán)圖p-t圖 通過(guò)最后確定的液壓執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，再根據(jù)實(shí)際載荷的大小，倒求出液壓執(zhí)行元件在其動(dòng)作循環(huán)各階段的工作壓力，然后

52、把它們繪制成p-t圖。    2流量循環(huán)圖Q-t圖 根據(jù)已確定的液壓缸有效工作面積或液壓馬達(dá)的排量，結(jié)合其運(yùn)動(dòng)速度算出它在工作循環(huán)中每一階段的實(shí)際流量，把它繪制成Q-t圖。假設(shè)系統(tǒng)中有多個(gè)液壓執(zhí)行元件同時(shí)工作，要把各自的流量圖疊加起來(lái)繪出總的流量循環(huán)圖。3功率循環(huán)圖P-t圖 繪出壓力循環(huán)圖和總流量循環(huán)圖后，根據(jù)P=pQ，即可繪出系統(tǒng)的功率循環(huán)圖。 八、油箱的設(shè)計(jì)要點(diǎn)  油箱    油箱在液壓系統(tǒng)中除了儲(chǔ)油外，還起著散熱、別離油液中的氣泡、沉淀雜質(zhì)等作用。油箱中安裝有很多輔件，如冷卻器、加熱器、空

53、氣過(guò)濾器及液位計(jì)等。    油箱可分為開(kāi)式油箱和閉式油箱二種。開(kāi)式油箱，箱中液面與大氣相通，在油箱蓋上裝有空氣過(guò)濾器。開(kāi)式油箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝維護(hù)方便，液壓系統(tǒng)普遍采用這種形式。閉式油箱一般用于壓力油箱，內(nèi)充一定壓力的惰性氣體，充氣壓力可達(dá)0.05MPa。如果按油箱的形狀來(lái)分，還可分為矩形油箱和圓罐形油箱。矩形油箱制造容易，箱上易于安放液壓器件，所以被廣泛采用；圓罐形油箱強(qiáng)度高，重量輕，易于清掃，但制造較難，占地空間較大，在大型冶金設(shè)備中經(jīng)常采用。    2.1 油箱的設(shè)計(jì)要點(diǎn)   &#

54、160;圖10為油箱簡(jiǎn)圖。設(shè)計(jì)油箱時(shí)應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)。    1油箱必須有足夠大的容積。一方面盡可能地滿(mǎn)足散熱的要求，另一方面在液壓系統(tǒng)停止工作時(shí)應(yīng)能容納系統(tǒng)中的所有工作介質(zhì)；而工作時(shí)又能保持適當(dāng)?shù)囊何弧?#160;   2吸油管及回油管應(yīng)插入最低液面以下，以防止吸空和回油飛濺產(chǎn)生氣泡。管口與箱底、箱壁距離一般不小于管徑的3倍。吸油管可安裝100m左右的網(wǎng)式或線(xiàn)隙式過(guò)濾器，安裝位置要便于裝卸和清洗過(guò)濾器?；赜凸芸谝鼻?5°角并面向箱壁，以防止回油沖擊油箱底部的沉積物，同時(shí)也有利于散熱。  

55、60; 3吸油管和回油管之間的距離要盡可能地遠(yuǎn)些，之間應(yīng)設(shè)置隔板，以加大液流循環(huán)的途徑，這樣能提高散熱、別離空氣及沉淀雜質(zhì)的效果。隔板高度為液面高度的2/33/4。圖10 油箱1液位計(jì)；2吸油管；3空氣過(guò)濾器；4回油管；5側(cè)板；6入孔蓋；7放油塞；8地腳；9隔板；10底板；11吸油過(guò)濾器；12蓋板；    4為了保持油液清潔，油箱應(yīng)有周邊密封的蓋板，蓋板上裝有空氣過(guò)濾器，注油及通氣一般都由一個(gè)空氣過(guò)濾器來(lái)完成。為便于放油和清理，箱底要有一定的斜度，并在最低處設(shè)置放油閥。對(duì)于不易開(kāi)蓋的油箱，要設(shè)置清洗孔，以便于油箱內(nèi)部的清理。 

56、0;  5油箱底部應(yīng)距地面150mm以上，以便于搬運(yùn)、放油和散熱。在油箱的適當(dāng)位置要設(shè)吊耳，以便吊運(yùn)，還要設(shè)置液位計(jì)，以監(jiān)視液位。    6對(duì)油箱內(nèi)外表的防腐處理要給予充分的注意。常用的方法有：     酸洗后磷化。適用于所有介質(zhì)，但受酸洗磷化槽限制，油箱不能太大。     噴丸后直接涂防銹油。適用于一般礦物油和合成液壓油，不適合含水液壓液。因不受處理?xiàng)l件限制，大型油箱較多采用此方法。     噴砂后熱噴涂氧化鋁。適

57、用于除水-乙二醇外的所有介質(zhì)。     噴砂后進(jìn)行噴塑。適用于所有介質(zhì)。但受烘干設(shè)備限制，油箱不能過(guò)大。    考慮油箱內(nèi)外表的防腐處理時(shí)，不但要顧及與介質(zhì)的相容性，還要考慮處理后的可加工性、制造到投入使用之間的時(shí)間間隔以及經(jīng)濟(jì)性，條件允許時(shí)采用不銹鋼制油箱無(wú)疑是最理想的選擇。    液壓泵站的油箱公稱(chēng)容量系列JB/T7938-1995，見(jiàn)表1。表1 油箱容量JB/T7938-1995L46.310254063100160250315400500630800100012501

58、60020003150400050006300      油箱容量與系統(tǒng)的流量有關(guān)，一般容量可取最大流量的38倍。另外，油箱容量大小可從散熱角度去設(shè)計(jì)。計(jì)算出系統(tǒng)發(fā)熱量與散熱量，再考慮冷卻器散熱后，從熱平衡角度計(jì)算出油箱容量。不設(shè)冷卻器、自然環(huán)境冷卻時(shí)計(jì)算油箱容量的方法如下。    1系統(tǒng)發(fā)熱量計(jì)算 在液壓系統(tǒng)中，凡系統(tǒng)中的損失都變成熱能散發(fā)出來(lái)。每一個(gè)周期中，每一個(gè)工況其效率不同，因此損失也不同。一個(gè)周期發(fā)熱的功率計(jì)算公式為式中 H一個(gè)周期的平均發(fā)熱功率W；   

59、  T一個(gè)周期時(shí)間s；     Ni第i個(gè)工況的輸入功率W；    i第i個(gè)工況的效率；     ti第i個(gè)工況持續(xù)時(shí)間s。    2散熱量計(jì)算 當(dāng)忽略系統(tǒng)中其他地方的散熱，只考慮油箱散熱時(shí)，顯然系統(tǒng)的總發(fā)熱功率H全部由油箱散熱來(lái)考慮。這時(shí)油箱散熱面積A的計(jì)算公式為式中 A油箱的散熱面積m2；     H油箱需要散熱的熱功率W；   t油溫一般以55考慮與周?chē)h(huán)境溫度的溫差；&

60、#160;    K散熱系數(shù)。與油箱周?chē)L(fēng)條件的好壞而不同，通風(fēng)很差時(shí)K=89；良好時(shí)X=1517.5；風(fēng)扇強(qiáng)行冷卻時(shí)K=2023；強(qiáng)迫水冷時(shí)K=110175。    3油箱容量的計(jì)算 設(shè)油箱長(zhǎng)、寬、高比值為：b：c，那么邊長(zhǎng)分別為l、bl、cl、時(shí)，l的計(jì)算公式為式中  A散熱面積m2。根據(jù)所選取的柱塞泵可知液壓泵的最大流量為： 15L/min 那么預(yù)算油箱的容積大概為液壓泵最大流量的3到8倍，即油箱的容積V不小于120L    油箱主要設(shè)計(jì)參數(shù)如圖3所示。一般油面的高度

61、為油箱高h(yuǎn)的0.8倍，與油直接接觸的外表算全散熱面，與油不直接接觸的外表算半散熱面，圖示油箱的有效容積和散熱面積分別為圖3  油箱結(jié)構(gòu)尺寸V=0.8bh                   50A1=1.6h+b+1.5b      51    假設(shè)A1求出，再根據(jù)結(jié)構(gòu)要求確定、b、h的比例關(guān)系，即可確定油箱的主要結(jié)構(gòu)

62、尺寸。如按散熱要求求出的油箱容積過(guò)大，遠(yuǎn)超出用油量的需要，且又受空間尺寸的限制，那么應(yīng)適當(dāng)縮小油箱尺寸，增設(shè)其他散熱措施。根據(jù)以上根本要求以及便于液壓泵站上個(gè)元件的布置確定的油箱的根本尺寸為：a=850mm:b=490mm:h=360mm又油箱的厚度為10mm那么油箱的體積為：V=(a-20)*(b-20)*(h-20)油箱的油容積約為:V1=0.8*V九液壓泵站的組裝和使用維護(hù)1.液壓泵站的組裝：1.1 液壓元件和管件的質(zhì)量檢查1、外觀檢查與要求1液壓元件的檢查液壓元件的型號(hào)規(guī)格應(yīng)與元件清單上一致；生產(chǎn)日期不宜過(guò)早，否那么其內(nèi)部密封件可能老化；各元件上的調(diào)節(jié)螺釘、手輪及其他配件應(yīng)完好無(wú)損；電

63、磁閥的電磁鐵、壓力繼電器的內(nèi)置微動(dòng)開(kāi)關(guān)及電接觸式壓力表內(nèi)的開(kāi)關(guān)等應(yīng)工作正常；元件及安裝底板或油路塊的安裝面應(yīng)平整，其溝槽不應(yīng)有飛邊、毛刺、棱角，不應(yīng)有磕碰凹痕，油口內(nèi)部應(yīng)清潔；油路塊的工藝空封堵螺塞或球漲等堵頭應(yīng)齊全并連接密封良好；油箱內(nèi)部不能有銹蝕，通氣過(guò)濾器、液位計(jì)等油箱附件應(yīng)并全，安裝前應(yīng)清洗干凈。2管件的檢查油管的材質(zhì)、牌號(hào)、通徑、厚度、壁厚和接頭的型號(hào)規(guī)格及加工質(zhì)量均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求及有關(guān)規(guī)定。金屬材質(zhì)油管的內(nèi)外壁不得有腐蝕和傷口裂痕，外表凹入或有剝離層和結(jié)疤；軟管膠管和塑料管的生產(chǎn)日期不得過(guò)久。管接頭的螺紋、密封圈的溝槽棱角不得有傷痕、毛刺或斷絲扣等現(xiàn)象；接頭體與螺母配合不的松動(dòng)或卡

64、澀。2、液壓元件的拆洗與測(cè)試 液壓元件一般不宜隨便拆開(kāi)，但對(duì)于內(nèi)部污染或生產(chǎn)、庫(kù)存時(shí)間過(guò)久，密封件可能自然老化的液壓元件那么應(yīng)根據(jù)情況進(jìn)行拆洗和測(cè)試。1拆洗拆洗液壓元件必須在熟悉其構(gòu)造、組成和工作原理的根底上進(jìn)行。元件拆開(kāi)時(shí)建議對(duì)各零件拆下的次序進(jìn)行紀(jì)錄，以便拆息結(jié)束組裝時(shí)正確、順利的安裝。清洗時(shí)，一般應(yīng)先用潔凈的煤油清洗，再用液壓系統(tǒng)中的工作油液清洗。不符合要求的零件和密封件必須更換。組裝時(shí)要特別注意不使個(gè)零件被再次污染和異物落入元件內(nèi)部。此外，油箱、油路板及油路塊的通油孔道也必須嚴(yán)格清洗并妥善保管。2測(cè)試經(jīng)拆洗的液壓元件應(yīng)盡可能進(jìn)行試驗(yàn)，一些主要液壓元件的測(cè)試工程見(jiàn)表1。測(cè)試元件均應(yīng)到達(dá)規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)，測(cè)試后應(yīng)妥善保管，以防再次污染。表1 液壓元件拆息后的測(cè)試工程元件名稱(chēng)測(cè)試工程液壓泵額定壓力、流量下的容積效率先導(dǎo)式溢流閥調(diào)壓狀況，啟閉壓力，外泄漏三位四通換向閥換向狀況；壓力損失；內(nèi)、外泄漏液控單向閥壓力損失；內(nèi)、外泄漏3.液壓元件和管道安裝1、液壓元件的安裝1液壓泵的安裝液壓泵與原動(dòng)機(jī)、液壓馬達(dá)與其拖動(dòng)的主機(jī)工作機(jī)構(gòu)間的同軸度偏差在0.1以?xún)?nèi)，軸線(xiàn)間的傾角不得大于1°；不得用敲擊方式安裝聯(lián)軸器。2液壓控制閥的安裝方向閥一般應(yīng)保持軸線(xiàn)水平安裝；各油口處的密封圈在安裝后應(yīng)有一定壓縮量以防泄漏；固定螺釘應(yīng)均勻擰緊勿用錘子敲打或強(qiáng)行