液壓泵站de設(shè)計

1、一、液壓泵站的設(shè)計題目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：實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的卸荷：1.3設(shè)計要求： 確定液壓傳動系統(tǒng)方案、完成液壓傳動系統(tǒng)圖設(shè)計： 完成電動機(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：設(shè)計說明書及圖紙量達(dá)到課程設(shè)計大綱的要求: 二、液壓泵站的設(shè)計基本原理與要求 液壓傳動系統(tǒng)是液壓機(jī)械的一個組成部分，液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計要同主機(jī)的總體設(shè)計同時進(jìn)行。著手設(shè)計時，必須從實際情況出發(fā)，有機(jī)地結(jié)合各種傳動形式，充分發(fā)揮液壓傳動

2、的優(yōu)點，力求設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡單、維修方便的液壓傳動系統(tǒng)。    2.1 設(shè)計步驟    液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟并無嚴(yán)格的順序，各步驟間往往要相互穿插進(jìn)行。一般來說，在明確設(shè)計要求之后，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）制定基本方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖；   &#

3、160;4）選擇液壓元件    5）液壓系統(tǒng)的性能驗算；    6）繪制工作圖，編制技術(shù)文件。    2.2 明確設(shè)計要求    設(shè)計要求是進(jìn)行每項工程設(shè)計的依據(jù)。在制定基本方案并進(jìn)一步著手液壓系統(tǒng)各部分設(shè)計之前，必須把設(shè)計要求以及與該設(shè)計內(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

4、成哪些動作，動作順序及彼此聯(lián)鎖關(guān)系如何；    3）液壓驅(qū)動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動形式，運(yùn)動速度；    4）各動作機(jī)構(gòu)的載荷大小及其性質(zhì)；    5）對調(diào)速范圍、運(yùn)動平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度等性能方面的要求；    6）自動化程序、操作控制方式的要求；    7）對防塵、防爆、防寒、噪聲、安全可靠性的要求；    8）對效率、成本等方面的要求。三、制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖

5、    3.1制定基本方案    （1）制定調(diào)速方案 液壓執(zhí)行元件確定之后，其運(yùn)動方向和運(yùn)動速度的控制是擬定液壓回路的核心問題。 方向控制用換向閥或邏輯控制單元來實現(xiàn)。對于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過換向閥的有機(jī)組合實現(xiàn)所要求的動作。對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實現(xiàn)。 速度控制通過改變液壓執(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實現(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達(dá)到調(diào)速的目的

6、。其優(yōu)點是沒有溢流損失和節(jié)流損失，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)比較復(fù)雜。  故選擇采用柱塞式變量泵實現(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

7、力控制方案    液壓執(zhí)行元件工作時，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，也有的需要多級或無級連續(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，用安全閥起安全保護(hù)作用。    在有些液壓系統(tǒng)中，有時需要流量不大的高壓油，這時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)的某個局部，工作壓力需低于主油源壓力時，要考慮采用減壓回路來

8、獲得所需的工作壓力。設(shè)計采用在壓油路放置溢流閥來實現(xiàn)液壓回路壓力的控制。    （3）制定順序動作方案    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)械裝置的動作順序，液壓泵站提供恒定的壓力源接口。    （4）選擇液壓動力源    液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供，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，溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的

9、作用。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是用變量泵供油，用安全閥限定系統(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。對長時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，通過相應(yīng)的精過濾器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁性過濾器或其他型式的過濾器。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對溫升的要求，還要考慮加

10、熱、冷卻等措施。    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。各回路相互組合時要去掉重復(fù)多余的元件，力求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。注意各元件間的聯(lián)鎖關(guān)系，避免誤動作發(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，在系統(tǒng)中的主要路段要裝設(shè)必要的檢測元件（如壓力表、溫度計等）。    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)生時能迅速更換，保證主要連續(xù)工作。

11、60;   各液壓元件盡量采用國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件，在圖中要按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓元件職能符號的常態(tài)位置繪制。對于自行設(shè)計的非標(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)行元件的名稱和動作，注明各液壓元件的序號以及各電磁鐵的代號，并附有電磁鐵、行程閥及其他控制元件的動作表。四、液壓元件的選擇與專用件設(shè)計    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、160;                  （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)確計算要待元件選定并繪出管路圖時才能進(jìn)行，初算時可按經(jīng)驗數(shù)據(jù)選?。汗苈泛唵巍⒘魉俨淮蟮?，取p=（0.20.5）MPa；管路復(fù)雜，進(jìn)口有調(diào)閥的，取p

13、=（0.51.5）MPa。 則可得液壓泵的最大工作壓力:    2）確定液壓泵的流量QP 多液壓缸或液壓馬達(dá)同時工作時，液壓泵的輸出流量應(yīng)為QPK（Qmax）    （22）    式中 K系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取K=1.11.3；    Qmax同時動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。對于在工作過程中用節(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

14、12L/min Tt液壓設(shè)備工作周期（s）；        Vi每一個液壓缸或液壓馬達(dá)在工作周期中的總耗油量（m3）；         z液壓缸或液壓馬達(dá)的個數(shù)。 則可預(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)品樣本或本手冊中選擇相應(yīng)的液壓泵。為使液壓泵有一定的壓力儲備，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: 10SCY

15、14-1B排量/mL*s(-1): 10額定壓力/MPa: 32額定轉(zhuǎn)速/r*min(-1): 1500驅(qū)動功率/kW: 10容積效率/%: 92重量/kg: 19 4）確定液壓泵的驅(qū)動功率 在工作循環(huán)中，如果液壓泵的壓力和流量比較恒定，即（p-t）、（Q-t）圖變化較平緩，則 : 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）；       

16、; 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型齒輪泵螺桿泵葉片泵柱塞泵總效率0.60.70.650.800.600.750.800.85    限壓式變量葉片泵的驅(qū)動功率，可按流量特性曲線拐點處的流量、壓力值計算。一般情況下，可取pP=0.8pPmax，QP=Qn，則    式中 液壓泵的最大工作壓力（Pa）；            液壓泵的額定流量（m3/s）。  &

17、#160; 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）曲線起伏變化較大，則須分別計算出各個動作階段內(nèi)所需功率，驅(qū)動功率取其平均功率    式中 t1、t2、tn一個循環(huán)中每一動作階段內(nèi)所需的時間（s）；         P1、P2、Pn一個循環(huán)中每一動作階段內(nèi)所需的功率（W）。按平均功率選出電動機(jī)功率后，還要驗算一下每一階段內(nèi)電動機(jī)超載量是否都在允許范圍內(nèi)。電動機(jī)允許的短時間超載量一般為25%。則可選擇電動機(jī)型號：（參數(shù)如下）名

18、稱Y系列（IP44）封閉式三相異步電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)-序號=31型號=Y160M-4 額定功率kW=11同步轉(zhuǎn)速r/min=1500滿載轉(zhuǎn)速r/min=1460滿載電流A=7滿載時效率%=88滿載功率因數(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)的工作壓力和實際通過該閥的最大流量，選擇有定型產(chǎn)品的閥件。溢流閥按液壓泵的最大流量選取；選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時，要

19、考慮最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(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際通過的流量大一些，必要時也允許有20%以內(nèi)的短時間過流量。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（參數(shù)如下）：名稱: 先導(dǎo)型溢流閥公稱通徑/in: 3/8型號: 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（參數(shù)如下）：名稱: 液控單向閥型號|板式連接: AY-HlOB型號|法蘭連接: 通徑/mm: 10壓力/MPa: 32流量/Lmin(-1)

20、: 40開啟壓力/MPa: a：0.04 b：0.4控制壓力/MPa: p 1.6電磁換向閥型號（參數(shù)如下）：通徑/mm: 10公稱流量/Lmin(-1): 40公稱壓力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允許電壓變動范圍: 10電磁鐵功耗(吸持時): AC：40W，DC：42W    4.3 過濾器的選擇   根據(jù)題目要求和系統(tǒng)性能的考慮，選擇將

21、過濾器置于壓油路上，并選擇紙質(zhì)過濾器型號（參數(shù)如下）：型號| : ZU-H10× 10S流量/(L/min): 10額定壓力/MPa: 32 過濾精度/m| : 10 過濾精度/m|: 20 壓差指示器工作差/MPa: 0.35 初始壓力降/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 管道尺寸的確定（1）管道內(nèi)徑計算 

22、0;   式中  Q通過管道內(nèi)的流量（m3/s）；         管內(nèi)允許流速（m/s），見表10。計算出內(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并采用無縫鋼管進(jìn)行管路的連接。  （2）管道壁厚的計算 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)滿足要求的鋼管壁厚 表10 允許流速推薦值管道推薦流速/（m/

23、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    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安全系數(shù)，對鋼管來說，p7MPa時，取n=8；p17.5MPa時，取n=6；

24、p17.5MPa時，取n=4。    4.5 油箱容量的確定    初始設(shè)計時，先按經(jīng)驗公式（31）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)驗公式為V=QV           （31）    式中 QV液壓泵每分鐘排出壓力油的容積（m3）；     &#

25、160;   經(jīng)驗系數(shù)，見表11。表11  經(jīng)驗系數(shù)系統(tǒng)類型行走機(jī)械低壓系統(tǒng)中壓系統(tǒng)鍛壓機(jī)械冶金機(jī)械12245761210    在確定油箱尺寸時，一方面要滿足系統(tǒng)供油的要求，還要保證執(zhí)行元件全部排油時，油箱不能溢出，以及系統(tǒng)中最大可能充滿油時，油箱的油位不低于最低限度。五、 液壓系統(tǒng)性能驗算    液壓系統(tǒng)初步設(shè)計是在某些估計參數(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，針對實際情況對所設(shè)計的系統(tǒng)進(jìn)行各項性能分析。對一般液壓傳動系統(tǒng)來說，主要是進(jìn)一步確切地計算液壓回

26、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)分析計算發(fā)現(xiàn)問題，對某些不合理的設(shè)計要進(jìn)行重新調(diào)整，或采取其他必要的措施。    5.1 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和閥類元件的局部損失p3，總的壓力損失為p=p1+p2+p3          （32）         &#

27、160;      式中 l管道的長度（m）；         d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)；      

28、;   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/s）；           Q通過閥的實際流量（m3/s）；        pn閥的額定壓力損失（Pa）（可從產(chǎn)品樣本中查到）。    對于泵到執(zhí)行元件間的壓力損失，如果計算出的

29、p比選泵時估計的管路損失大得多時，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                     （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)熱溫升計算  &

30、#160;  計算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率    液壓系統(tǒng)工作時，除執(zhí)行元件驅(qū)動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：    （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數(shù)；       Pri液壓泵的輸入功率

31、（W）；      Pi各臺液壓泵的總效率；        ti第i臺泵工作時間（s）。    （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；   

32、;     tj第j個執(zhí)行元件工作時間（s）。    （3）溢流閥的功率損失    式中 py溢流閥的調(diào)整壓力（Pa）；         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           

33、;            （40）    式中 p通過閥或管路的壓力損失（Pa）；           Q通過閥或管路的流量（m3/s）。    由以上各種損失構(gòu)成了整個系統(tǒng)的功率損失，即液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率Phr=Ph1+ Ph2+ Ph3+Ph4     &

34、#160;     （41）    式（41）適用于回路比較簡單的液壓系統(tǒng)，對于復(fù)雜系統(tǒng)，由于功率損失的環(huán)節(jié)太多，一一計算較麻煩，通常用下式計算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率Phr=Pr-Pc                      （42）    式中Pr是液壓系統(tǒng)的總輸入功率

35、，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臺泵的實際輸出壓力、流量、效率；          ti第i臺泵工作時間（s）；TWj、j、tj液壓馬達(dá)的外載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、工作時間（N·m、rad/s、s）；     FWi、si液壓缸外載荷及驅(qū)動此載荷的行程（N·m）。 &

36、#160;   計算液壓系統(tǒng)的散熱功率    液壓系統(tǒng)的散熱渠道主要是油箱表面，但如果系統(tǒng)外接管路較長，而且用式（41）計算發(fā)熱功率時，也應(yīng)考慮管路表面散熱。Phc=（K1A1+K2A2）T            （45）    式中 K1油箱散熱系數(shù)，見表12；         K2管路散熱系數(shù)，見表13；

37、     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/m0.010.050.10865

38、12514105694023    若系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，則Phr=Phc，油溫不再升高，此時，最大溫差    環(huán)境溫度為T0，則油溫T=T0+T。如果計算出的油溫超過該液壓設(shè)備允許的最高油溫（各種機(jī)械允許油溫見表14），就要設(shè)法增大散熱面積，如果油箱的散熱面積不能加大，或加大一些也無濟(jì)于事時，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)車車輛40607080船舶30608090冶金機(jī)械、液壓機(jī)40706090工程機(jī)械

39、、礦山機(jī)械50807090    式中 K冷卻器的散熱系數(shù)，見本篇第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；     t1、t2冷卻水或風(fēng)的入口和出口溫度。     根據(jù)系統(tǒng)的流量范圍計算油箱容量      5.3 計算液壓系統(tǒng)沖擊壓力  

40、  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)動中突然停止，換向閥的迅速開啟和關(guān)閉，都會產(chǎn)生高于靜態(tài)值的沖擊壓力。它不僅伴隨產(chǎn)生振動和噪聲，而且會因過高的沖擊壓力而使管路、液壓元件遭到破壞。對系統(tǒng)影響較大的壓力沖擊常為以下兩種形式：    1）當(dāng)迅速打開或關(guān)閉液流通路時，在系統(tǒng)中產(chǎn)生的沖擊壓力。    直接沖擊（即t）時，管道內(nèi)壓力增大值           &

41、#160;          間接沖擊（即t）時，管道內(nèi)壓力增大值    式中 液體密度（kg/m3）；         關(guān)閉或開啟液流通道前后管道內(nèi)流速之差（m/s）；         t關(guān)閉或打開液流通道的時間（s）；=管道長度為l時，沖擊波往返所需的時間（s）；   

42、60;      管道內(nèi)液流中沖擊波的傳播速度（m/s）。    若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；      、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×

43、;1011Pa，紫銅E=1.18×1011Pa。    2）急劇改變液壓缸運(yùn)動速度時，由于液體及運(yùn)動機(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段管道的長度（m）；         Ai第i段管道的截面積（m2）；          A液壓缸活塞面積（m2）；     &#

44、160;    M與活塞連動的運(yùn)動部件質(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間（s）。    計算出沖擊壓力后，此壓力與管道的靜態(tài)壓力之和即為此時管道的實際壓力。實際壓力若比初始設(shè)計壓力大得多時，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，如不滿足，要重新調(diào)整。六、設(shè)計液壓裝置，編制技術(shù)文件

45、    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)是將整個設(shè)備液壓系統(tǒng)的油源、控制閥部分獨立設(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)械等可移動式設(shè)備一般都采用這種結(jié)構(gòu)。本設(shè)計采用液壓裝置的集中式布局    6.2 液壓閥的配置形式

46、    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，板上鉆有與閥口對應(yīng)的孔，通過管接頭聯(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。液壓實驗臺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?；诒驹O(shè)計液壓系統(tǒng)比較簡單，故采用板式配置。    6.3 集成塊設(shè)計    1）塊體結(jié)構(gòu) 集成塊的材料一般為鑄鐵或鍛鋼，低

47、壓固定設(shè)備可用鑄鐵，高壓強(qiáng)振場合要用鍛鋼。塊體加工成正方體或長方體。    對于較簡單的液壓系統(tǒng)，其閥件較少，可安裝在同一個集成塊上。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個用以疊積緊固的螺栓孔。    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，作為供給各單元回路壓力油的公用油源。    T孔，各單元回路的回

48、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)一通過公用泄漏油孔流回油箱。    集成塊的其余四個表面，一般后面接通液壓執(zhí)行元件的油管，另三個面用以安裝液壓閥。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)尺寸的確定 外形尺寸要求滿足閥件的安裝，孔道布置及其他工藝要求。為減少工藝孔，縮短孔道長度，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。對于復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，需要多個集成塊疊積時，一定要保證三個公用油孔的坐標(biāo)相

49、同，使之疊積起來后形成三個主通道。    各通油孔的內(nèi)徑要滿足允許流速的要求，具體參照本章4.4節(jié)確定孔徑。一般來說，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，一方面防止使用過程中，由于油的壓力而擊穿，另一方面避免加工時，因油孔的偏斜而誤通。對于中低壓系統(tǒng)，不得小于5mm，高壓系統(tǒng)應(yīng)更大些。采取的液壓塊的基本尺寸為：長、寬、高分別為434mm、113mm、100mm    6.4 繪制正式工作圖，編寫技術(shù)文件    液壓系統(tǒng)完全確定后，要正規(guī)地繪出液壓

50、系統(tǒng)圖。除用元件圖形符號表示的原理圖外，還包括動作循環(huán)表和元件的規(guī)格型號表。圖中各元件一般按系統(tǒng)停止位置表示，如特殊需要，也可以按某時刻運(yùn)動狀態(tài)畫出，但要加以說明。    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)計任務(wù)書、設(shè)計說明書和設(shè)備的使用、維護(hù)說明書等。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)軌類型導(dǎo)軌材料運(yùn)動狀態(tài)摩擦系數(shù)滑動導(dǎo)軌鑄鐵對鑄鐵起動時0.150.20低速（0.16m/s)0.10.12高速（0.16m/s）0.050.08滾動導(dǎo)軌鑄鐵對滾柱（珠） 0.0050.02淬火鋼導(dǎo)

51、軌對滾柱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起動或制動時間（s）。一般機(jī)械t=0.10.5s，對輕載低速運(yùn)動部件取小值，對重載高速部件取大值。行走機(jī)械一般取=0.51.5 m/s2。  3  4550607080速比缸徑1251401601802002202501.46708090

52、100110125140290100110125140   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 通過最后確定的液壓執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，再根據(jù)實際載荷的大小，倒求出液壓執(zhí)行元件在其動作循環(huán)各階段的工作壓力，然后把它們繪制成（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

53、其運(yùn)動速度算出它在工作循環(huán)中每一階段的實際流量，把它繪制成（Q-t）圖。若系統(tǒng)中有多個液壓執(zhí)行元件同時工作，要把各自的流量圖疊加起來繪出總的流量循環(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)計要點  油箱    油箱在液壓系統(tǒng)中除了儲油外，還起著散熱、分離油液中的氣泡、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、空氣過濾器及液位計等。    油箱可分為開式油箱和閉式油箱二種。開式油箱，箱中液面與大氣相通，在油

54、箱蓋上裝有空氣過濾器。開式油箱結(jié)構(gòu)簡單，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)計要點    圖10為油箱簡圖。設(shè)計油箱時應(yīng)考慮如下幾點。    1）油箱必須有足夠大的容積。一方面盡

55、可能地滿足散熱的要求，另一方面在液壓系統(tǒng)停止工作時應(yīng)能容納系統(tǒng)中的所有工作介質(zhì)；而工作時又能保持適當(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)式或線隙式過濾器，安裝位置要便于裝卸和清洗過濾器。回油管口要斜切45°角并面向箱壁，以防止回油沖擊油箱底部的沉積物，同時也有利于散熱。    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、分離空氣及沉淀雜

56、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；2吸油管；3空氣過濾器；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，蓋板上裝有空氣過濾器，注油及通氣一般都由一個空氣過濾器來完成。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。對于不易開蓋的油箱，要設(shè)置清洗孔，以便于油箱內(nèi)部的清理。    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

57、設(shè)置液位計，以監(jiān)視液位。    6）對油箱內(nèi)表面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。因不受處理條件限制，大型油箱較多采用此方法。     噴砂后熱噴涂氧化鋁。適用于除水-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

58、限制，油箱不能過大。    考慮油箱內(nèi)表面的防腐處理時，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間間隔以及經(jīng)濟(jì)性，條件允許時采用不銹鋼制油箱無疑是最理想的選擇。    液壓泵站的油箱公稱容量系列（JB/T7938-1995），見表1。表1 油箱容量JB/T7938-1995（L）46.31025406310016025031540050063080010001250160020003150400050006300      

59、;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。計算出系統(tǒng)發(fā)熱量與散熱量，再考慮冷卻器散熱后，從熱平衡角度計算出油箱容量。不設(shè)冷卻器、自然環(huán)境冷卻時計算油箱容量的方法如下。    1）系統(tǒng)發(fā)熱量計算 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。每一個周期中，每一個工況其效率不同，因此損失也不同。一個周期發(fā)熱的功率計算公式為式中 H一個周期的平均發(fā)熱功率（W）；     T一個周期時間（s）；     Ni第i個工況的輸入功率

60、（W）；    i第i個工況的效率；     ti第i個工況持續(xù)時間（s）。    2）散熱量計算 當(dāng)忽略系統(tǒng)中其他地方的散熱，只考慮油箱散熱時，顯然系統(tǒng)的總發(fā)熱功率H全部由油箱散熱來考慮。這時油箱散熱面積A的計算公式為式中 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）與周圍環(huán)境溫度的溫差（）；     K散熱系數(shù)。與油箱周圍通風(fēng)條件的

61、好壞而不同，通風(fēng)很差時K=89；良好時X=1517.5；風(fēng)扇強(qiáng)行冷卻時K=2023；強(qiáng)迫水冷時K=110175。    3）油箱容量的計算 設(shè)油箱長、寬、高比值為：b：c，則邊長分別為l、bl、cl、時，l的計算公式為式中  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 則預(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)計參數(shù)如圖3所示。一般油面的高度為油箱高h(yuǎn)的0.8倍，與油直接接觸的表面算全散熱面，與油不直接接觸的表面算半散

62、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                   （50）A1=1.6h（+b）+1.5b      （51）    若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)尺寸。如按散熱要求求出的油箱容積過大，遠(yuǎn)超出用油量的需要，且又受空間

63、尺寸的限制，則應(yīng)適當(dāng)縮小油箱尺寸，增設(shè)其他散熱措施。根據(jù)以上基本要求以及便于液壓泵站上個元件的布置確定的油箱的基本尺寸為：a=850mm:b=490mm:h=360mm又油箱的厚度為10mm則油箱的體積為：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規(guī)格應(yīng)與元件清單上一致；生產(chǎn)日期不宜過早，否則其內(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)完好無損；電磁閥的電磁鐵、壓力繼電器的內(nèi)置微動開關(guān)及電接觸式壓力表內(nèi)的開關(guān)等應(yīng)工作

64、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，通氣過濾器、液位計等油箱附件應(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、通徑、厚度、壁厚和接頭的型號規(guī)格及加工質(zhì)量均應(yīng)符合設(shè)計要求及有關(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，表面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或卡澀。2、液壓元件的拆洗與測試 液壓元件一般不宜隨便拆開，但對于

65、內(nèi)部污染或生產(chǎn)、庫存時間過久，密封件可能自然老化的液壓元件則應(yīng)根據(jù)情況進(jìn)行拆洗和測試。（1）拆洗拆洗液壓元件必須在熟悉其構(gòu)造、組成和工作原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行。元件拆開時建議對各零件拆下的次序進(jìn)行紀(jì)錄，以便拆息結(jié)束組裝時正確、順利的安裝。清洗時，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。組裝時要特別注意不使個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）測試經(jīng)拆洗的液壓元件應(yīng)盡可能進(jìn)行試驗，一些主要液壓元件的測試項目見表1。測試元件均應(yīng)達(dá)到規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)，測試后應(yīng)妥善保管，以防再次污染。表1 液壓元件拆息后的測試項目元件名稱測試項目液壓泵額定壓力、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機(jī)、液壓馬達(dá)與其拖動的主機(jī)工作機(jī)構(gòu)間的同軸度偏差在0.1以內(nèi)，軸線間的傾角不得大于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