液压泵站课程设计

专业方向课程设计说明书题 目 名 称 ：P1 系列双定量齿轮泵液压泵站设计学院 ：机械工程学院专 业 年 级 ：机械设计制造及其自动化11 级姓名 ：张强班 级 学 号 ：液压 11-1-02指 导 教 师 ：张玉峰、张金涛二一五年 一 月 九 日目录一、课程设计任务书 .- 1 -二、拟定系统液压原理图 .- 2 -三、选择或设计液压元件 .- 3 -3.1齿轮泵.- 3 -3.2.液压阀类元件的选择 .- 3 -3.2.1溢流阀 .- 3 -3.2.2单向阀 .- 4 -3.2.3截止阀 .- 4 -3.3液压辅件选择 .- 5 -3.3.1压力表 .- 5 -3.4 液压介质的选择 .- 5 -3.5其他液压辅助元件的设计与选择 .- 5 -3.5.1过滤器的选择 .- 5 -3.5.2管道及管接头的选择 .- 5 -3.5.3空气滤清器的选择 .- 7 -3.5.4液位计的选择 .- 7 -3.5.5冷却器的选择 .- 8 -3.5.6加热器的选择 .- 8 -3.6电动机的选择 .- 8 -3.7联轴器选择 .- 9 -四、油箱设计 .- 10 -4.1油箱的设计 .- 10 -4.2隔板，放油塞，清洗孔，通气器，注油口的设计.- 10 -4.3吊耳 .- 11 -4.4管路的配置 .- 11 -五、液压泵站的组装和使用维护 .- 12 -5.1液压泵站的组装 .- 12 -5.1.1液压元件和管件的质量检查 .- 12 -5.2液压元件和管道安装 .- 12 -5.2.1液压元件的安装 .- 12 -5.2.2管道安装 .- 12 -设计小结 .- 14 -致谢 .- 14 -参考文献 .- 14 -一、课程设计任务书题目： P1 系列双定量齿轮泵液压泵站设计原始数据：齿轮泵 1.3m?/rev （ 21MPa电磁卸荷） +7.4m?/rev （21MPa电磁卸荷）；回油过滤冷却；内置安装。课程设计任务书：1 、泵站设计到溢流阀；2、必须设有油箱、过滤器、加热器、冷却器、清洗窗、液位计、空气滤清器以及各元件所必须的配附件；3、需完成泵站系统原理图，（按国标符号绘制）泵站总装配图，电机泵组部件装配图， 装配图表达出液压安装关系和机械安装关系装配图与系统原理图一一对应；4、主要元件参考网站： http:/www.kompassptc.com/5、说明书中列写设计计算过程、所选元件详细技术参数；6、任务书中没有指定内容自定；7、油箱上通孔必须有密封措施；- 1 -二、拟定系统液压原理图液压系统回路图如下：1、油箱 2、空气滤清器 3、液位计 4、温度计 5、加热器 6、粗过滤器 7、高压截止阀 8、冷却器 9、警报式过滤器 10、单向阀 11、齿轮泵 I 12、齿轮泵 II 13 、溢流阀 14、压力表开关 15、压力表图 2.1 液压系统回路图- 2 -三、选择或设计液压元件3.1 齿轮泵已知齿轮泵流量，参考提供网站图 3.1 双联变量叶片泵参数选取泵 1 型号为 P101 型号定量齿轮泵，额定压力 21MPa，泵排量 1.3m?/rev ，转速范围在 8501800r/min，最大流量为 1.82L/min ，选取泵 2 型号为 P107 型号定量齿轮泵，额定压力 21MPa，泵排量 7.4m?/rev ，转速范围在 8501800r/min，最大流量为 8.14L/min ，由于是内置安装选取法兰盘型。根据所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大25% 60%，所以拟定系统工作压力为21MPa。3.2.液压阀类元件的选择阀的规格，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。3.2.1 溢流阀溢流阀我们根据简单实用的原则，选用普通直动型溢流阀： 灵敏度高，压力溢流量的影响较小，适合在中高压大流量下工作。根据泵的最大流量8.14 L/min及参考网站- 3 -图 3.2 溢流阀参数选择 DG02型直动式溢流阀调压范围7-25MPa，最大流量 16L/min。3.2.2 单向阀单向阀选择管式连接方式，根据泵的最大流量8.13L/min 及参考网站图 3.3 单向阀参数选取 CIT-03 型号单向阀，最大流量 125L/min ，开启压力为 0.35MPa，最高使用压力为 21MPa。3.2.3 截止阀截止阀的作用主要是为了当回路出现问题是截断油路。根据泵最大流量8.13L/min 和系统压力 21MPa 并且依据机械设计手册第 4 卷,选择 JZFS-T10BII 型截止阀，额定流量 100L/min ，最高使用压力为 35MPa。- 4 -3.3 液压辅件选择3.3.1 压力表根据泵额定压力 21MPa，依据参考网站图 3.5 压力表参数选择 A T（63）压力表，压力范围为25MPa。3.4 液压介质的选择液压介质运动粘度， 即液压介 质的牌号的选择： 液压系统的压力不高， 为低压系统，并且液压系统回路较为简单。在液压系统中，液压泵的负荷最重，所以根据液压泵来选择液压介质的粘度， 前面选用的是齿轮泵， 根据液压设计与使用，可以查到对于符合条件的液压介质在 30-70 时推荐为 HL46，这种液压油质量比机械油高，用于中低 压或简单 机具的液压系统， 允许粘度范围为16-850 mm2 / s ，其最佳粘度范围为70-250 mm2 / s 。符合液压站的要求。3.5 其他液压辅助元件的设计与选择3.5.1 过滤器的选择根据题目要求和系统性能的考虑，并查询机械设计手册第四卷，选取粗过滤器型号为 WU-16 180，流量为 250L/min ，额定压力 32MPa，过滤精度 180 m，压差指示器工作差 0.35MPa，初始压力降 0.01MPa。3.5.2 管道及管接头的选择1管道内径计算- 5 -d 4q 1.13 qvv式中 : d管道内径（ mm）；q通过管道内的流量（m3 / s ）；管内允许流速（ m/s），见表 3.1。表 3.1 允许流速推荐值管道推荐流速（ m/s ）液压泵吸油管0.5 2，一般常取1 以下液压系统压油管2.5 6，压力高，管道短，粘度小取大值液压系统回油管1.5 32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：1.55 m/ s1.51) 对于液压泵压油管这段取流量为 70L/min ，压力为 14MPa；2) 分支到各条液压支路的压油管取流量为 50L/min ，压力为 14MPa；3) 回油管选取流量为 120L/min ，压力为 6MPa。经计算可得：吸油路、压油路、回油路管路的内径分别为： 0.053m、0.022m、0.053m。并采用无缝钢管进行管路的连接。计算出内径 d 后，按标准系列选取相应的管子。分别为： 50mm、25mm、50mm。3. 管道壁厚 的计算根据系统压力和流量采用无缝钢管，选择相应满足要求的钢管厚pd2式中 管壁厚度（ m）；p 管道内最高工作压力（ Pa）；d 管道内径（ m）； 材料许用拉应力，其值 b ；nb 管道材料的抗拉强度（Pa）；n 安全系数，对钢管来说 ，p7MPa 时，取 n=8；p17.5MPa时，取 n=6； p 17.5MPa 时，取 n=4。- 6 -据机械设计手册 表选择管的标准外径和内径。吸油路管路内径和外径为40mm、50mm，压油路管路内径和外径为 20mm、28mm，回油路管管路内径和外径为 40mm、 50mm。对于液压泵站采用无缝钢管，可以采用多种接头形式，有焊接式管接头，扩口密封管接头，卡套式管接头。焊接式管接头式最常用的，它采用接管焊接油管，焊接工作很大，需要酸洗，耐振性很好。扩口密封接头，需要对油管进行扩口处理，耐振性很差并且只能用于管径小于 34mm 的系统。卡套式连接装配比较方便， 但是对油管的要求很高。 综合比较， 我们发现采用焊接式管接头比较符合我们的要求，但是也有很多不足，接头型号也不是很全面，需要考虑专门设计接头，采用螺纹密封和连接。3.5.3 空气滤清器的选择空气滤清器主要是保持液压油箱油液的纯洁度， 以免灰尘进入。 查参考网站选用型号为 T0Y0-30，精度 400 m 。3.5.4 液位计的选择液位计一般设置在油箱侧壁上， 以指示油箱中的液面位置。 通常油箱上还应该设置温度计， 以检测其油温， 为了结构设计的合理性， 选取带温度计的液位指示器。所以，查参考网站选取型号 LS-3。- 7 -3.5.5 冷却器的选择图 3.6 冷却器根据参考网站选择此K-16 滚牙式油冷却器LD 系列冷却器。3.5.6 加热器的选择根据液压传动，加热器一般不超过3W / cm2 ，所以选择 2W / cm2 的加热器。3.6 电动机的选择在前面已经确定了液压泵的型号为P101齿轮泵为 21KW , 液压泵工作压力为21MPa，流量 70L/min, 根据表 3.2 取泵的总效率 p 0.65 则液压泵驱动电动机所需的功率为。pP qP14120P25.13 KWP600.65表 3.2 液压泵的总效率- 8 -液压泵类型齿轮泵螺杆泵叶片泵柱塞泵总效率0.6 0.70.65 0.800.60 0.750.80 0.85查阅机械设计手册取 Y90S-4 和 Y132S-4 三相异步电动机。额定功率为 1.1 KW 和 5.5KW,同步转速 1400r/min ， 为 90%3.8 联轴器选择电机与液压泵的传动一般有带传动或者联轴器连接两轴， 一般联轴器是两轴转速相同， 要求结构紧凑的场合。 带传动是用于中心距离比较大， 传动比不为 1 不能采用联轴器直接连接的传动。 根据机械设计手册 可以知道电动机机的转速为 n1 2950r/min ，液压泵的额定转速为 n 2 2000r/min , 最高转速为2500r/min ,可以知道电动机转速满足液压泵的转速范围，并且液压泵站要求结构紧凑，液压泵要求上置， 所以可以确定采用联轴器传动。下面进行联轴器的选择：根据公式 :其中 P 为电动机的输出功率， T 为输出轴的转矩， n 为额定转速， 效率，由此可以计算出公称转矩 T 143.25 N.m。查机械设计第八版的工作系数 K a =1.5 ，计算转矩 Tca K a T 1.5 143.25 214.87 。为了减小启动载荷，缓和冲击，所以应该采用弹性联轴器，一般我们采用弹性柱销联轴器。型号的选择需要根据电动机输出轴的直径才可以确定。通过查询电机转轴直径为55mm。查GB/T4323-1984 选择 LT 型。9550 PTn- 9 -四、油箱设计4.1 油箱的设计油箱的有效容积（油面高度为油箱高度的80%时的容积）根据液压系统发热，散热平衡计算。但是对于液压站来说，根据液压泵的最大流量为 10L/min ，油箱容量的经验公式为VQV式中 QV液压泵每分钟排出压力油的容积（3m）； 经验系数，见表 4.1。表 4.1 经验系数 系统类低压机中高压高压系型构系统统2 4578 10由前面可知压力为21MPa，系统为中高压，取7 ，初步确定油箱容量为V Q 7 1070L取100LV选取 100L 标准油箱 a=633mm， b=460mm，c=410mm油箱至少厚度 3mm。根据以往设计的经验可知箱底厚度应大于箱壁厚度， 取其厚度为 6mm，箱盖厚度应比箱壁厚度和箱底厚度大，选取箱盖厚度为9mm。为了便于放油和搬运，应该把油箱升起来，油箱底离地50mm 。并且设有支架，油箱是用钢板焊接成的， 而支架是通过单独制作的焊接在油箱的箱底边缘。支架上设置有 4 16的螺栓固定在底板上。4.2 隔板，放油塞，清洗孔，通气器，注油口的设计前面我们已经确定了， 把电机机和液压泵放置在油箱上面， 为了保证油泵吸油的干净，需要把油箱用隔板分成两部分。一侧是吸油区，另一侧为回油区，并且在回油区我们把地面设计有 1/10 左右的倾斜度，以利于杂质沉淀，并且在下方设置放油口， 在附近放置一些永磁体， 取出油液中的铁屑， 这样液压回路的回油必须在回油区沉淀一下后， 才能经过隔板下的缝隙流进吸油区， 保证吸油的干净。油箱需要定期清洗， 所以为了清洗的方便应该在油箱的两侧都设置了清洗口，清洗孔采用螺丝钉连接固定板密封， 并加上密封垫子。 注油口对油箱来说是必不可少的，考虑选择带有清洗油口，直接用清洗油口注油。- 10 -4.3 吊耳为了便于搬运油箱， 在油箱的四角箱壁的上方和焊接了吊耳，吊耳有圆柱形和钩型两种。选用圆柱吊耳，通过估算，液压站的重量肯定不大于 600kg，根据液压站的设计与使用，我们选用 0.7t 的。4.4 管路的配置(1)吸油管和回油管吸油管设置在吸油区， 管口最低面在液面以下， 在管口设置了滤油器 （具体选择见滤油器的选择）。回油管设置在回油区，管口斜切 45度，这样可以增加开口面积，降低了液流的速度，有利于沿箱壁环流。为了防止空气进入管中，吸油管和回油管管口都淹没在液面以下， 为了过滤大颗粒杂质， 保护液压泵， 我们在吸油管口安装了过滤器。(2)泄油管泄油管单独接入油箱，并且在油箱液面以上终结。(3)穿孔的密封吸油管，回油管以及泄油管都是要在油箱顶部进入油箱的，如果密封不好，空气肯会从此处进入油箱， 所以必须考虑他们的密封问题。由于设计油箱顶盖只有 9mm厚，这样薄的壁厚不利于密封，所以需要在油管进入油箱出焊接了一个20mm厚的一个凸台，这样便于密封。并且可以防止在维修的时候，污染物进入油箱内。- 11 -五、液压泵站的组装和使用维护5.1 液压泵站的组装5.1.1 液压元件和管件的质量检查（ 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；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。5.2 液压元件和管道安装5.2.1 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。5.2.2 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，并避免相互间与其他物体间产生磨- 12 -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。5.3 液压泵站的使用与检查优质的液压系统是针对无故障使用寿命长而设计的，它仅需要很少的维护。但是少量的维护对于得到无故障工作非常重要。实践表明液压系统失效、 损坏等多数是由于污染、 维护不足和油液选用不当造成的。为保证液压系统处于良好性能状态， 并延长其使用寿命， 应对其合理使用，并重视对其进行日常检查和维护。1. 使用的一般注意事项液压泵站使用中的注意事项如下：1）低温下，油温应达到 20以上才准许顺序动作； 油温高于 60是应注意系统的工作情况。2）停机 4h 以上的设备，应先使液压泵孔在运转5min，再起动执行器工作。3）各种液压元件、辅助元件未经主管部门同意，不准私自调节火拆换。4）液压站出现故障时，不准擅自乱动，应通知有关部门分析原因并拆除。2. 检查液压系统种类繁杂， 各有其特定用途和使用要求。 为了及时了解和掌握液压站和整个系统的运行状况， 消除故障隐患， 缩短为修周期， 通常应采用点检和定检的方法对系统进行检查。- 13 -设计小结通过对系统的校核计算各项细数满足设计要求。 同时，通过对液压泵站的设计，会发现对于一个液压系统而言对于系统回路的选择、 元件的选择是很重要的。液压站的设计首先分析系统工况， 分析快进、 工进、快退等运动状态所需压力、流量。根据系统要求选定系统回路初步设计系统原理图， 然后查相关手册选择系统元件，而后校核筛选元件。最后，布置油箱安装方式。致谢在液压泵站的设计过程中， 我查阅了许多相关的设计资料， 通过仔细的阅读，巩固了以前所学的相关液压传动、 液压系统传动、 液压控制系统等理论知识， 在设计的过程中， 我深刻的感觉到了书到用时方恨少的痛楚， 在以后的日子里我会加强自己的专业素养，争取早日能够成为一个能够独当一面的专业人才，同时，感谢张玉峰和张金涛老师对我的指点。由于本人专业能力有限， 设计中难免出现很多错误和不足， 希望老师能够谅解，并且给予指点。参考文献1 成大先 . 3 版.机械设计手册 . 北京：化学工业出版社， 19972 张利平 . 液压站设计与使用 . 北京：海洋出版社， 2004.3 官忠范 . 3 版. 液压传动系统 . 北京 : 机械工业出版社 , 2004.8.4 雷天觉 . 新编液压工程手册 . 北京 : 理工大学出版社- 14 -