讲解液压泵站的设计

摘要由于液压技术优于传统的电力驱动而广泛使用，为液压设备提供液压动力的液压泵站的重要性也凸显出来。液压站的工作原理：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）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。设计通过对液压泵站具体工况的分析，确定液压泵站总体方案的设计，并且对液压泵站的液压系统设计。通过对液压泵站的详细设计，使其满足了使用者的要求，同时对不同压力和流量的液压设备提供液压动力。关键字：液压元件；液压站；液压系统AbstractBecausetheliquidpressesthetechniquebetterthantraditionalelectricpowertodriveandextensiveusage,alsohighlightfortheimportancethattheliquidpressesanequipmentstoprovidealiquidtopressadynamicalliquidtopresspumpstation.Theliquidpressestheworkprincipleofstation:Theelectricalengineeringarousesanoilpumptorevolve,thepumpisfromtheoilpumpabsorboilbehindbeatoil,machinecanconvertedintoaliquidtopressoilypressureability,theliquidpressedoilpassanintegrationpiece(orvalvecombination)aliquidpressvalveaftercarryingoutadirection,pressure,dischargeregulatethroughcircumscribetuberoaddeliveraliquidpressinmechanicaloilurnoroilmotor,thuscontroledliquidmotiveadirectionofthesizeofthetransformation,strengthandtherateofspeedofthespeed,pushvariousliquidpressamachinedoachievement.Thedesignpassestopressapumptostandtheanalysisofconcreteworkconditiontotheliquidandmakesurethattheliquidpressesapumptostandthedesignoftotalproject,andpressestheliquidofpumpstationtopressasystemdesigntotheliquid.Passthedetaileddesigntopressthepumpstationtoliquid,makeitsatisfytherequestofuser,pressanequipmentstoprovidealiquidtopressmotivetotheliquidofthedifferentpressureandthedischargeinthemeantime.Keyword:Theliquidpressesacomponent;Theliquidpressesastation;Theliquidpressessystem第一章液压站概述1.1.1 液压系统概述1.2 液压站.1.1.3 液压站的工作原理.1.1.4 本章小结2.第二章液压站的设计2.2.1 设计任务系统工况图分析2.2.2 拟定系统液压原理图2.2.3 选择或设计液压元件和液压介质3.2.3.1 液压泵3.2.3.2 液压介质的选择4.2.3.3 液压阀类元件的选择4.2.3.4 油箱的设计6.2.3.5 液压集成阀块设计7.2.4 其它辅助液压装置的设计选择82.4.1 过滤器的选择a.2.4.2 管道和管接头的选择8.2.4.3 空气滤清器的诜择9.2.4.4 液位计的选择9.2.5 动力系统的设计1.02.5.1 电动机的选择.1.02.5.2 联轴器的选择.1.02.6 本章小结1.0第三章液压系统性能校核113.1 液压系统压力损失1.13.1.1 沿程压力损失.113.1.2 局部压力损失1.23.1.3 阀类零件压力损失123.1.4 液压阀类元件的选择1.23.2 系统的效率计算1.23.3 系统发热计算错误！未定义书签。3.4 系统散热计算错误！未定义书签。3.5 液压冲击计算错误！未定义书签。3.6 本章小结.5第四章液压泵站的组装和使用维护错误！未定义书签。4.1 液压泵站的组装错误！未定义书签。4.2 液压元件的拆洗与测试错误！未定义书签。4.3 液压元件和管道安装错误！未定义书签。4.4 液压泵站的使用与检查错误！未定义书签。4.5 本章小结.错误！未定义书签。第五章结论错误！未定义书签。致谢错误！未定义书签。参考文献错误！未定义书签。第一章液压站概述1.1 液压系统概述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 液压站液压站又称液压泵站，是独立的液压装置，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。使用者只需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：泵装置一一上装有电机和油泵，它是液压站的动力源，将机械能转化为液压油的动力能。泵成块一一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。阀组合一一是板式阀装在立板上，板后管连接，与集成块功能相同。油箱一一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。电器盒一一分两种形式。一种是外接引线的端子板；一种是配置了全套控制电路。1.3 液压站的工作原理电机带动油泵旋转，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)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。1.4 本章小结本章主要讲述了液压系统、液压泵站及其工作原理，熟悉液压站设计的思路。为接下来的设计做好准备。第二章液压站的设计2.1 设计任务系统工况图分析设计要求：系统（Q-t）、（P-t）如下图所示：Q(I/niin)p(Mpa)100图2.1由图可知系统需要实现一工进一一，快退一一二工进一一停止。这样的一个工作过程。工况参数压力p(MPa流量Q(L/min)时间t(min)一工进51000一5.1快退i1205.110二工进34010-10.112.2 拟定系统液压原理图1 .设计方案根据（Q-t）、（P-t）图可知，由于系统最大压力为5MPa属于低压系统，动力元件选择齿轮泵。快进时采用泵直接供油加速，工进时采用节流调速阀，换向时选择电液换向阀，在回路上加一单向阀防止油箱中油液倒流，并在回路中加一先导式溢流阀，作为安全阀使用，从而减少损失，选择闭式油箱。选择调速回路时。由这个液压系统的功率较低，运动速度较低，工作变化较大，采用进口节流的调速形式。油路循环形式采用开式系统。2 .液压系统图图2.21-先导式溢流阀2-压力继电器3-三位四通电磁换向阀4-二位二通换向阀5-二位二通换向阀6-比例调速阀7-调速阀8-压力表开关9-压力表10-单向阀11-齿轮泵12-过滤器13-液位计14-空气滤清器15-液压缸3 .系统工作原理三位四通电磁换向阀中位机能为卸荷，泵空载启动。当Y1得电时，系统提供中低压大流量，同时压力继电器开启。此时为快进状态，当压力电器计时3秒后给Y3发送电信号同时使Y3得电，Y4得电，此时系统换为一工进回路，当Y4断电时，此时调速阀6调速，此时为二工进回路，c当液压缸碰到行程开关时，触发Y2得电油路换向，系统快退，直到退回初始状态，系统卸荷。电磁铁动作顺序表如下:Y1Y2Y3Y4一工进+-+二工进+-+一快退-+-停止-2.3选择或设计液压元件和液压介质2.3.1 液压泵MPa。Qp=120L/min。2.3.2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30-70C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16-850mm2/s,其最佳粘度范围为70-250mm2/s。符合液压站的要求。2.3.3 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。溢流阀按液压泵的最大流量选取；选择节流阀和调速阀时，要考虑最小稳定流量应满足执行机构最低稳定速度的要求。控制阀的流量一般要选得比实际通过的流量大一些，必要时也允许有20犯内的短时间过流量。2 .先导式溢流阀溢流阀我们根据简单实用的原则，选用先导式直动型溢流阀：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。根据我们确定的流量为240L/min,并且前面我们已经确定了液压回路采用板式连接，根据机械设计手册我们选择采用BG-10-V-32型，调压范围0.5-25MPa,最大流量400L/min,重量8.7Kg。3 .压力继电器压力继电器是利用液体的压力信号来启闭电气触点的液压电气转换元件。它在油液压力达到其设定压力时，发出电信号，控制电气元件动作，实现泵的加载或卸载、执行元件的顺序动作。本系统设定压力为6MPa查询机械设计手册第五版可知其型号为SG-02-C-20,最高使用压力35MPa4.三位四通电磁换向阀电磁换向阀的主要作用是用于切换油路的走向。在液压回路的设计中已经确定了采用电液换向阀，根据液压元件与选用选择用3WE+G241电磁换向阀，其通径为10mm额定流量为120L/min,质量为6kg,工作压力为31.5MPa,可以采用多种直流的供电方式。为了结合我们选用无管集成的需求，我们选用板式连接。5.压力表开关压力表开关的作用主要是为了当压力表出现问题是截断油路。根据液压设计手册选用KF-L8/E,公称压力为31.5MPa6.压力表根据系统压力6MPa查询液压元件与选用选取型号为Y-60O7 .调速阀在工进是流量为110L/min。调速阀工作状态是系统工进的时候。所以根据工进时流量和压力，查询液压元件与选用选取型号2FRM1621/160L通径为16mm最大流量为160L/min,工作压力31.5MPa8.二位二通电磁换向阀换向阀的换向有压力继电器控制，在快进和快退的时候油路从这里通过。所以在快进是最大流量为200L/min,系统压力最大为6MPa查机械设计手册第四版，选择型号3WE10-20/W220-50通彳全为10mm额定压力31.5MPa,额定流量为120L/min。9 .单向阀单向阀我们根据简单实用的原则，选择板式连接，选用S型单向阀，根据确定的油路流量为200L/min,查询液压元件与选用，我们发现当通径为10mm时，流量为260L/min，额定压力31.5MPa我们选择开启压力为0.3MPa的S10P3A0型。所有元件具体规格型号及规格如表2-1o表2-1序号名称型号件数规格生产厂家额定压降MPa1先导式溢流阀BG-06-C-321调压范围0-25MPa榆次油研液压公司2压力继电器SG-02-C-201压力35MPa华德液压厂3三位四通电磁换向阀3WE0-G24131.5MPa,120L/min北京液压厂0.54压力表开关KF-L8/E131.5MPa北京液压厂5压力表Y-601华德液压厂0.26调速阀2FRM1621/160L131.5MPa,-160L/min华德液压厂0.57二位二通电磁换向阀3WE10-20/W220-50131.5MPa,120L/min北京液压厂0.58单向阀S10P3A0135.1MPa,260L/min华德液压厂2.3.4油箱的设计油箱的有效容积(油面高度为油箱高度的80%寸的容积)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120L/min,1、隔板，放油塞，清洗孔，通气器，注油口的设计清洗口，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。2、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。3.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。2.3.5液压集成阀块设计1 .控制阀的布置液压站的控制回路较为简单，根据拟定的系统原理图来布置液压阀，为了保证用最短的回路连接各个液压阀，减少沿程压力损失，需要把相关的液压阀都布置在一起。具体的液压阀型号在前面的液压阀的选择中可以知道。10 .孔径的确定液压回路孔道的尺寸，根据前面选择确定的液压阀的型号。查阅机械设计手册，可以得到其外形尺寸，根据其通径尺寸确定与之对应的油路板上的尺寸。11 .油路板的安装形式油路板的安装有整体式，支架式盒框架式三种，但是三种情况都不太适合这种情况，虽然采用皿安装刚度好，但是会增加很多空间。结合情况，油路板尺寸比较小，油箱顶部平面很大。采用平板式安装，把油路板平铺在油箱顶面，完全是可以的，并且不用铸造成L型这样麻烦。止匕外，油路板的外接油口都采用螺纹连接管件。2.4 其它辅助液压装置的设计选择2.4.1 过滤器的选择2.4.2管道和管接头的选择1.2.3.4.5.6.7.8.9.吸油路管路内压油路管路回油路管管路2.4.3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。查机械设计手册选用型号为Y200L1-6。2.4.4 液位计的选择AF3-Ea20B2.5 动力系统的设计2.5.1电动机的选择2.5.2联轴器的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n=2970r/mip液压泵的额定转速为n2=2000r/min,最高转速为2500r/min,可以知道柴油机的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：丁=9550P（2.7）n其中P为电动机的卒&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=6.37M103N.mm查机械设计第八版的工作系数（=1.7,计算转矩工=KaT=1.7父6.37父103=10.8Nm0为了减小启动载荷，缓和冲击，caa并且柴油机和齿轮泵安装在同一个机架上，没有较大的曲线偏移补偿，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柴油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/T4323-198尬择LT型。2.6本章小结本章根据设计条件建立液压系统图，并根据液压传动系统依次设计，根据需要选定好系统元件。构成完整系统。第三章液压系统性能校核3.1液压系统压力损失P=AR+&(3.1)3.1.1沿程压力损失沿程压力损失，主要是快速注射时进油管路的压力损失。此管路假设最长为2ml管内经40mm快进是流量80L/min,选用号油正常运转后油的运动粘度_52y=4.610m实际流速为：/s,油的密度P=875kg/m3。查机械设计手册知在管路中的Qu=2一d4代入相关数据:16010360=2.12m/s二24(0.04)2Re=dy代入数据：Re2.120.041843.44.610查液压传动可知，ReM2320时油在管路中呈层流状态，其沿程阻力系数为:160Re按如下公式求得压力损失:.C160l:2P1二一Red2(3代入相关数据:875 (2.12)2=0.008(MPa)1602A口=1843.40.04可见，沿程压力损失的大小与流量成正比，这是有层流所决定的。1.1.2 局部压力损失1.1.3 阀类零件压力损失3.2 系统的效率计算3.3 系统发热计算3.4 系统散热计算3.5液压冲击计算3.6 本章小结本章主要是对系统的性能校核，对系统进行压力损失、系统效率、液压冲击、系统发热计算，并对所选元件进行修正。第四章液压泵站的组装和使用维护4.1 液压泵站的组装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；各元件上的调节螺钉、手轮及其他配件应完好无损；电磁阀的电磁铁、压力继电器的内置微动开关及电接触式压力表内的开关等应工作正常；元件及安装底板或油路块的安装面应平整，具沟槽不应有飞边、毛刺、棱角，不应有磕碰凹痕，油口内部应清洁；油路块的工艺空封堵螺塞或球涨等堵头应齐全并连接密封良好；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。4.2 液压元件的拆洗与测试液压元件一般不宜随便拆开，但对于内部污染或生产、库存时间过久，密封件可能自然老化的液压元件则应根据情况进行拆洗和测试。(1)拆洗拆洗液压元件必须在熟悉其构造、组成和工作原理的基础上进行。元件拆开时建议对各零件拆下的次序进行纪录，以便拆息结束组装时正确、顺利的安装。清洗时，一般应先用洁净的煤油清洗，再用液压系统中的工作油液清洗。不符合要求的零件和密封件必须更换。组装时要特别注意不使个零件被再次污染和异物落入元件内部。止匕外，油箱、油路板及油路块的通油孔道也必须严格清洗并妥善保管。(2)测试经拆洗的液压元件应尽可能进行试验，一些主要液压元件的测试项目见表5-1。测试元件均应达到规定的技术指标，测试后应妥善保管，以防再次污染。表4-1液压元件拆息后的测试项目元件名称测试项目液压泵额定压力、流量下的容积效率先导式溢流阀调压状况，启闭压力，外泄漏三位四通换向阀换向状况；压力损失，内、外泄漏液控单向阀压力损失；内、外泄漏4.3 液压元件和管道安装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加以内，轴线间的倾角不得大于1。；不得用敲击方式安装联轴器。(2)液压控制阀的安装方向阀一般应保持轴线水平安装；各油口处的密封圈在安装后应有一定压缩量以防泄漏；固定螺钉应均匀拧紧(勿用锤子敲打或强行扳拧)，不要拧偏，最后使罚的安装平面与底板或油路块安装平面全部接触。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%勺余量。(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1.52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。4.4 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20c以上才准许顺序动作；油温高于60c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。4.5 本章小结本章主要讲述液压泵站故障的分析，及系统的保护说明。充分了解液压泵站的维护及保养。第五章结论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11王守城，容一鸣编著，液压传动，北京：北京大学出版社.21官忠范编著，液压传动系统，沈阳工业大学，机械工业出版社.【3】成大先主编，机械设计手册，北京，化学工业出版社.41王守城编著，液压元件及选用，化学工业出版社，2007.【5】张利平编著，液压泵站与使用，北京，海军工业出版社，2004.