液压泵站机械设计

喜欢这套资料就充值下载吧。资源目录里展示的都可在线预览哦。下载后都有，请放心下载，文件全都包含在内，图纸为CAD格式可编辑，有疑问咨询QQ:414951605 或 1304139763p 第一章 液压泵及电机的确定 已知参数: 供油压力：14MPa 供油流量：32l/min 1．1液压泵的选用 1.1.1液压泵在系统中的作用 液压泵作为液压系统的动力元件，讲原动机（电动机、柴油机等）输入的机械能（转矩T和角速度w）转换为压力能（压力P和流量q）输出，为执行元件提供压力油。液压泵性能的好坏直接影响到液压系统的工作性能和可靠性，在液压传动中占有极其重要的地位。 1.1.2液压泵的分类 液压泵是利用封闭容积的大小变化来工作的。泵内的封闭油腔分为吸油腔和压油腔，当泵轴旋转时，吸油腔的容积增大形成局部真空，油箱中的液体介质在大气压的作用下进入吸油腔，压油腔的容积减小，容腔内的液体介质背挤压排出。根据构件不同，液压泵分为齿轮式，螺杆式，叶片式和柱塞式。 一般定义液压泵每转一转理论上可排出的液体体积为泵的理论排量。理论排量取决于液压泵的结构尺寸，与其工作压力无关。按理论排量是否可变，液压泵又分为定量型和变量型两种。 液压泵按进、出口的方向是否可变分为单向泵和双向泵。 1.1.3选用液压泵的原则和根据 (1)是否要求变量，要求变量选用变量泵，其中单作用叶片泵的工作压力较低，仅适用机床系统。 (2)工作压力，目前各类液压泵的额定压力都有所提高，但相对而言，柱塞泵的额定压力最高。 (3)工作环境，齿轮泵的抗污染能力最好，因此特别适用于工作环境较差的场合。 (4)噪声指标，属于低噪声的液压泵内有啮合齿轮泵、双作用叶片泵和螺杆泵，后两种泵的瞬时理论流量均匀。 (5)效率，按结构形式分，轴向柱塞泵的总效率最高；而同一种结构的液压泵，排量大的总效率高；同一排量的液压泵，在额定工况（额定压力、额定转速、最大排量）时总效率最高，若工作压力低于额定压力或转速低于额定转速、排量小于最大排量，泵的总效率将会下降，甚至下降很多。因此，液压泵应在额定工况（额定压力和额定转速）或接近额定工况的条件下工作。 综上所述，本设计中选用齿轮泵CBF-E16 。 1.1.4液压泵的主要性能参数 排量：16ml/min 额定压力：16 MPa 最高压力：20 MPa 额定转速：2500r/min 最高转速：3000r/min 1．2电机的选用 在泵的规格表中，一般同时给出额定工况（额定压力、转速、排量或流量）下的驱动功率，可按此直接选择电动机，也可按液压泵的实际使用情况，用下式计算液压泵的驱动功率： (4.4) Pn—液压泵的额定压力，Pa. qt—液压泵的理论流量，m3/s. —液压泵的总效率，从规格表查出； —转换系数，一般液压泵， 。 —液压泵实际中使用的最大工作压力。 = 根据以上计算的数据这里选用电机Y160L-2；额定功率18.5KW；满载转速2930r/min；同步转速3000r/min。 第2章 确定液压系统元件、辅件及液压油路块 2．1液压系统中液压元件选取 (1)单向阀 选用型号S10A320，工作压力31.5MPa，最大流量42L/min，温度范围-30—80摄氏度。 如图5-2是单向阀的结构图，单向阀有直通式和直角式两种。直通式结构简单，成本低，体积小，但容易产生震动，噪声大 ，在同样流量下，它的阻抗比直角式大，更换弹簧不方便。 图5.2单向阀结构图 普通单向阀是一种只允许液流沿一个方向通过，而反向液流则被截止的方向阀。要求其正向液流通过时压力损失小，反向截止时密封性好。 单向阀常被安装在泵的出口，一方面防止系统的压力冲击影响泵的正常工作，另一方面在泵不工作的时候防止系统的油液倒流经泵会油箱。 根据泵的流量和系统的压力来选取各类阀。 (2)溢流阀 系统中用到1个溢流阀都选用型号DBD的溢流阀。 通径6-20mm，P口工作压力40Mpa，T口的工作压力31.5Mpa，流量50L/min，通径：3/8in;介质矿物油磷酸酯液压液，介质温度-20——70度。 溢流阀按结构分可分为是直动型和先导型两种，它接在液压泵的出口保证系统压力恒定或限制其最高压力，有时也接在执行元件的进口，对执行元件起安全保护作用。本设计中选用的是直动型溢流阀。 直动型溢流阀当系统中压力低于弹簧调定压力时，阀不起作用，当系统中压力超过弹簧所调整的压力时，锥阀被打开，油经溢流口会油箱。其压力可以进行一定程度的调节。 溢流阀的主要用途有：作定压阀，保持系统压力的恒定；做安全阀，保证系统安全；使系统卸荷，节省能量消耗；远程调压阀用于系统高、低压力的多级控制。 本设计中的两个溢流阀都是起到保持系统压力恒定，在定量泵系统中，与节流元件及负载并联，此时阀是常开的，常溢流，随着工作机构需油量的不同，阀门的溢流量时大时小，以调解及平衡进入液压系统中的油量，使液压系统中的压力保持恒定。但由于溢流部分损耗功率，故一般酯应用于小功率带定量泵的系统中。溢流阀的调整压力，应等于系统的工作压力。 (3)手动换向阀 设计中选用型号是PMT-03-30※-50型 换向阀的通径是20mm，A、B、P腔的工作压力是21Mpa，额定流量60L/min，工作介质是矿物油或磷酸酯，介质温度-30——80摄氏度。 (4)截止阀 设计中选用型号是ZF型截止阀 2．2液压系统中液压辅件选取 2.2.1.过滤器 (1)过滤原理 过滤是从流体中分离非溶性固体颗粒污染物的过程。它在压力差的作用下，让流体通过多孔隙可透性介质（过滤介质），迫使流体中的固体颗粒被截留在过滤介质上，从而达到分离污染物的目的。液压过滤器简称过滤器或滤油器。它就是采用上述原理，利用过滤介质分离，减少油液中颗粒污染物，使之达到和保持油液目标清洁度的工业装置。 (2)过滤器的分类 过滤器按过滤方式区分主要有：表面型过滤器，深度型过滤器和磁性过滤器。结合滤材及使用范围考虑，则唱分为表面型和深度型两大类。 表面型过滤器是靠滤材表面的孔口阻截液流中的颗粒，属于这一类的有金属网，金属微孔板，线隙式，片式等过滤元件。表面型滤材的通径大小一般是均匀的，过滤机制比较单一，主要是直接阻截，凡尺寸大于通孔的颗粒被截留在液流上游一侧的滤材表面，则小于通孔的颗粒则进入下游。当滤材表面有限的孔口全部被截留的污染物堵塞后，滤芯前后的压差增加到最大值，其过滤作用也就停止了，所以表面型滤材的纳垢容量较少，但经过反向冲洗后，滤材表面的污染物可被清除干净，然后可重复使用。 深度型过滤器的滤材为多孔可透性材料，常用的有非织品纤维，如滤纸，复合滤纸，合成纤维，不锈钢丝毡；多孔刚性材料，如陶瓷，金属粉末烧结，天然和合成纤维织品等。这类滤材中有无数细长且迂回曲折的通道，每一通道中还可能有一些狭窄的横向空穴。当油液流过时，大颗粒污染物被阻截在滤材表面或内部通道的缩口处，而小颗粒污染物在重力，布朗扩散，静电力或惯性力作用下，有些可能被吸附在通道内壁表面，有些可能沉积在通道横向空穴内。所以深度型滤材的过滤机制既有直接阻截，又有吸附作用，过滤作用发生在滤材整个深度范围内。与表面型相比，深度型滤材的纳垢容量大，但被滤除的污染物不容易被清洗掉，所以只能一次性使用。 过滤器按过滤芯可分为：网式过滤器（一般装在液压泵吸油管路上，保护油泵）；线隙式过滤器（一般用于低压回路，小于2.5Mpa回路或辅助回路）；纸式过滤器（用于精过滤，可在38Mpa高压下工作）；磁性过滤器；烧结式过滤器（用于高温条件下）。 过滤器按过滤精度分可分为：粗过滤器（能滤掉100微米以上的颗粒）；普通过滤器（能滤掉10—100微米的颗粒）；精过滤器（能过滤掉5—10微米的颗粒）；特精过滤器（能过滤到1—5微米的颗粒）。 过滤器按安装部位可分为：油箱加油口用过滤器，或通气口用过滤器，属于粗过滤器；吸油管路用过滤器，可以是粗过滤器；回油管路用过滤器，属于精过滤器；压油管路用过滤器，属于精过滤器。 (3)过滤器的安装与应用 安装在液压泵吸油管路上，保护液压泵，要求通油能力大，阻力小，一般多用粗过滤器。 安装在回油管路上，保证回油箱的油液是清洁的，可用作低压过滤器。 装在供油管路上，保护除液压泵以外的其他液压元件。要求滤芯及壳体耐高压，装在溢流阀之后或与安全阀并联，安全阀的开启压力应略低于过滤器的最大允许压力差；有事装堵塞只是器，过滤器允许有较大压力降（不超过0.35Mpa）。 单独过滤，可连续滤除油液中的杂质，对滤除油中全部杂质有利，需增加一台液压泵，用于大型液压系统。 装在支流管路上，可减少过滤器上通过的流量（只占泵流量的20%到30%左右），属于局部过滤，方法有很多种，应用于开式回路中泵的流量较大的情况，在重要液压元件如伺服阀等之前要装辅助的精过滤器。 由于过滤器只能单方向使用，所以不要安装在液流方向经常改变的油路上。 (4)过滤器的主要性能参数 1)过滤精度 过滤精度是指过滤器对不同尺寸颗粒精度污染物的滤除能力，时选用过滤器的首要参数。系统的污染控制水平，过滤精度越高，系统油液的清洁度越高。评定过滤器精度的常用方法有下面几种： 名义过滤精度：名义过滤精度的评定方法最早有美国军工部门提出，用微米值表示。 绝对过滤精度：绝对过滤精度是指能够通过过滤器的最大球形颗粒的直径。绝对过滤精度比较确定地反映出过滤介质的最大孔口尺寸和过滤器能够滤除和控制的最小颗粒尺寸，这对实施污染控制有实用意义。但污染物并不都是球形，其形状一般是不规则的，长度尺寸大于绝对精度的扁长形颗粒仍有可能通过滤芯而到达下游。 2)过滤效率 过滤效率是指被过滤器滤除的污染物数量与加入到过滤器上游的污染物数量之比。污染物的量可以用质量表示，也可用各种尺寸的颗粒数表示。 1) 过滤比 过滤器上游油液单位体积中大于某一给定尺寸的污染颗粒数与下游油液单位体积中大于同一尺寸过滤数之比。 5)压差特性 油液流经滤油器时由于油液运动和粘性阻力的作用，在滤油器的入口和出口之间产生一定的压差。影响清洁的滤油器压差的因素有：油液的粘度和比重，通过流量，以及滤芯的结构参数。 6)纳垢流量 过滤器在工作过程中，随着被截留的污染物数量的增加，压差增大，当压差达到规定的最大极限值时，滤芯使用寿命结束。在过滤器整个使用寿命期间被滤芯截留的污染物总量称为过滤器的纳垢容量。纳垢容量越大，则使用寿命越长。 纳垢容量与过滤面积以及滤材的孔隙度有关。过滤面积越大，孔隙度越大，则纳垢容量越大。对于外形尺寸一定的折叠式圆筒形滤芯，适当增大折叠数及折叠深度可以增大过滤面积，从而延长过滤器的使用生命。 (5)过滤器的选择 选择过滤器的基本要求如下： (1) 过滤精度应满足液压系统的要求； (2) 具有足够大的过滤能力，压力损失小； (3) 滤芯及外壳应有足够的强度，不致因油压而破坏； (4) 有良好的抗腐蚀性，不会对油液造成化学的或机械的污染； (5) 在规定的工作温度下，能保持性能稳定，有足够的耐久性； (6) 清洗维护方便，更换滤芯容易； (7) 结构尽量简单紧凑； (8) 价格低廉。 根据以上要求综合考虑，设计中的粗过滤器选取WU-40*180,流量40L/min，额定压力20Mpa，过滤精度180微米。 2.2.2压力表 Y-100型压力表 2.2.3管路 (1)管路材料 在液压传动系统中常用的管子有钢管、铜管、橡胶软管以及尼龙管等。液压系统用钢管，有精密无缝钢管和输送液体用无缝钢管或不锈钢无缝钢管。卡套式管接头须采用精密无缝钢管，焊接式管接头一般采用普通无缝钢管。材料用10号或20号刚，中、高压或大通径（DN>80mm）采用20号钢。这些钢管均要求在退火状态下使用。 本设计中选用普通无缝钢管，耐压高，变形小，耐油，抗腐蚀，虽装配时不易弯曲，但装配后能长期保持原状，用于中高压系统。其外径尺寸准确，质地均匀，强度高，而且可焊性好。管接头选用焊接式管接头。 (1) 管子内径 管路内径的大小取决于管路的种类及管路的种类及管内流速的大小。在流量一定的情况下，内径小则流速高，压力损失大，容易产生噪声；内径大则难于安装，所占空间大，重量大。管路内径一般由下式确定： (5.1) Q—液体流量，L/min。 v—按推荐值选取。 吸油管路v<0.5-2m/s； 回油管路v<1.5-3m/s。 管子壁厚一般由下式确定： (5.2) P—工作压力，Mpa。 —材料的许用应力，这里选用20号钢，许用应力105Mpa。 将数据代人公式5.1和5.2得： 吸油管的外径取28mm，压油管比吸油管略细外径取22mm,回油管外径取34mm。 (3)硬管的安装 1）管子的长度要短，管径要合适； 2）两固定点之间的直管连接，应避免紧拉直管，要有一个松弯部分。这不仅便于装拆，同时也不会因热胀冷缩造成严重的拉应力。 3）子的弯曲半径应尽可能大。 4）管路的安装连接必须牢固坚实。当管路较长时需要加支撑。 2.3确定油箱有效容积 根据V=aqv来确定油箱的有效容积 已知所选泵的流量为40l/min,这样，液压泵每分钟排出压力油的体积为：0.04。取a=6，算得有效容积为 V= 油箱的有效容积不小于240L 第3章 液压系统性能验算 1.验算回路中的压力损失 本系统较为复杂，主要验算由泵到马达的管路损失。 （1）沿程压力损失 沿程压力损失，主要是到马达的管路的压力损失。此管路长0.4m,管内径0.025m, 快速时通过流量为0.6 L/s,选用20号机械系统损耗油，正常运转后油的粘度v=27,油的密度ρ=918kg/ 油在管路中的实际流速为： V = = =1.37m/s Re=vd/v = =1268<2300 油在管路中呈层流流动状态，其沿程阻力系数为： =0.028MPa 压油管路的压力损失。此管路长0.5m,管内径0.012m, 快速时通过流量为0.53 L/s,选用20号机械系统损耗油，正常运转后油的粘度v=27,油的密度ρ=918kg/ 油在管路中的实际流速为： V = = =4.42m/s Re=vd/v = =1964<2300 油在管路中呈层流流动状态，其沿程阻力系数为： =0.12MPa 压油管路的压力损失。此管路长0.3m,管内径0.02m, 快速时通过流量为0.5 L/s,选用20号机械系统损耗油，正常运转后油的粘度v=27,油的密度ρ=918kg/ 油在管路中的实际流速为： V = = =1.59m/s Re=vd/v = =1177<2300 油在管路中呈层流流动状态，其沿程阻力系数为： =0.009MPa （2）局部压力损失 局部压力损失包括通过管路中折管和管接头等处的局部压力损失，以及通过控制阀的局部压力损失。主要计算通过控制阀的局部压力损失。 通过各阀的局部压力损失之和为 Δp2=[] =0.07+0.02+0.13 =0.22MPa 泵到马达的压力损失为： Δp=0.009+0.028+0.12+0.22 =0.38MPa 泵的出口压力为： Pp=14+0.38=14.38MPa 综合考虑各工况的需要，确定系统的最高工作压力为14.38MPa,也是溢流阀的调定压力。 4液压系统发热温升计算 1） 计算发热功率 液压系统的功率损失全部转换为热量，按式计算其发热功率 Phr=Pr-Pc 对本系统来说，Pr是整个工作循环中泵的平均输入功率。 Phr= 这样，可算得泵平均输入功率Pr=13KW 按式求系统的输出有效功率： Pc= 已知 转矩: 215N.m 额定功率：17KW 调速范围：5-750r/min 排量：107ml/r 额定压力：14MPa Pc=(17×1000×30)/75 =6.8KW 2) 计算散热功率 前面初步求得油箱的有效容积为0.24，按V=0.8abh 求得油箱各边之积： a.b.h=0.3 取a=0.84m,b=0.6m,c=0.6m 求得油箱散热面积为： At=1.8h(a+h)+1.5ab =1.8×0.6(0.84+0.6)+1.5×0.84×0.6 =2.31 油此可见，油箱的散热远远满足不了系统散热的要求，管路散热是极小的，需要另设冷却器。 3） 冷却器所需冷却面积的计算 冷却面积为： A= 式中 K—传热系数，用管式冷却器时，取K=116W/() - 平均温升 冷却面积为： A= ==1.51 考虑到冷却器对散热的影响。所以用冷却器的散热面积为： A=1.3×1.51=1.96 第5章.液压油路块的设计 通常使用的液压元件有板式和管式两种结构。管式元件通过油管来实现相互之间的连接，液压元件的数量越多，连接的管件越多，结构就越复杂，系统压力损失越大，占用空间也越大，维修、保养和拆装越困难。因此，管式元件一般用于结构简单的系统。 板式元件固定在板件上，分为液压油路板连接、集成油路板连接和叠加阀连接。把一个液压回路中各个元件合理地布置在一块液压油路板上，这与管式连接比较，除了进出液压油液通过管道外，各液压元件用螺钉规则的固定在一块液压阀板上，元件之间由液压油路板上的孔道沟通。板式元件的液压系统安装、调试和维修方便，压力损失小，外形美观。但是，其结构标准化程度差，互换性不好，结构不够紧凑，制造加工困难，使用受到限制。此外，还可以把液压元件分别固定在几块集成块上，再把各集成块按设计规律装配成一个液压集成回路，这种方式与油路板比较，标准化、系列化程度高，互换性好，维修、拆装方便，元件更换容易；集成块可进行专业生产，其质量好、性能可靠而设计生产周期短。使用近年来在液压油路板和集成块基础上发展起来的新型液压元件叠加阀组回路也有其独特的优点，它不需要另外的连接条件，有叠加阀直接叠加而成。其结构更为紧凑，体积更小，重量更轻，无管件连接，从而消除了因油管、接头引起的泄振动和噪声。 液压油路块一般用灰铸铁来制造，要求材料致密，无缩孔疏松等缺陷。液压油路块正面用螺钉固定液压元件，表面粗糙度值为0.8微米。液压元件之间通过液压油路块内部的孔道连接。除正面外，其它加工面和孔道的表面粗糙度值为6.3～12.5微米。 此外液压油路块的安装固定也是最重要的。油路块一般采用框架固定，要求安装、维修和检测方便。它可以安装固定在机床上或机床附属设备上，但比较方便的是安装在液压站上。 (1)分析液压系统，确定液压油路块数目 简单液压系统的元件不多，要求液压油路块上的元件布局紧凑，尽量把元件都装在一块阀块上。但液压系统较复杂时，应避免液压油路板上的孔道过长，给加工制造带来困难，所以块的外形尺寸一般不大于400mm；块上安装的阀一般不多于10~12个，这也可以避免孔道过于复杂，难与设计和制造。若一个液压系统需多块液压油路块布局，则应当对该系统进行分解，但应注意： 1)同一个液压回路的液压元件应布局在同一块液压油路块上，尽量减少连接管道。 2)组合机床加工自动线或多工位机床液压系统，结构相同的部分应设计成可互换的通用板，不同结构应设计成专用板。 (2)制作液压元件的样板 初学者设计液压油路板时，要制作液压元件样板。根据产品样本，对照实物绘制液压元件顶视图轮廓尺寸，虚线绘出液压元件底面各油口位置的尺寸，依照轮廓线剪下来，便是液压元件样板。若产品样本与实物有出入，则以实物为准。 若产品样本中的液压元件配有底版，则样板可以按底版所提供的尺寸来制做。若没有底版，则要注意，有的样本中所提供的是元件的俯视图，做样板是应把产品样本中的图翻转180度。 (3)液压元件的布局 绘出液压油路板平面尺寸，把制做好的液压元件样板放在液压油路板上进行布局，此时要注意： 1)液压阀阀心应处于水平方向，防止阀心自重影响液压阀的灵敏度，特别是换向阀一定要水平布置。 2)与液压油路板上主液压油路相通的液压元件，其相应油口应尽量沿同一坐标轴线布置，以减少加工孔道。 3)压力表开关布置在最上方，如果需要在液压元件之间布置，则应留足空间。 4)液压元件之间的距离应大于5mm，换向阀上的电磁铁、压力阀的先导阀以及压力表安装等可适当的伸到液压油路板的轮廓线之外，以减小油路板的尺寸。 (4)确定油孔的位置尺寸 液压油路板正面用来安装液压元件，表面粗糙度值为0.8微米。上面布置有液压元件固定螺孔、油路板固定孔和液压元件的油孔。当液压元件布置完毕后，孔道位置尺寸就基本上确定了。 (5)绘制液压油路板的零件图 液压油路板结构较复杂，用多个视图表达，主视图表示液压元件安装固定的位置、液压元件进出油口的位置和大小，以液压油路板的两条棱为坐标轴绘出。液压元件规格一旦确定，安装螺孔和油口的尺寸亦定。后视图表示各油管接头的位置和尺寸。 第6章.液压泵站设计 6．1液压泵站分类及特点 液压站是由液压油箱、液压泵装置及液压控制装置三大部分组成。液压油箱装有空气滤清器、滤油器、液面指示器和清洗孔等。液压泵装置包括不同类型的液压泵、驱动电机及其它们之间的连轴器等。液压控制装置是指组成液压系统的各阀类元件及其联接体。泵站是液压系统的动力源，可按机械设备工况需要的压力、流量和清洁度，提供工作介质。 规模小的单机型液压泵站，通常将液压控制阀安装在油箱面板之上或集成在油路块上，在安装在油箱之上。中等规模的机组型液压泵站则将控制阀组安装与一个或几个阀台上，阀台设置在被控设备（机构）附近。大规模的中央型液压泵站，往往设置在地下室内，可以对组成的个液压系统进行集中管理。 液压站的结构型式有分离式和整体式两种类型。 整体式这种型式将液压系统的供油装置、控制调节装置独立在设备之外，单独设置一个液压站。这种结构的优点是安装维修方便，液压装置的振动、发热都与机床隔开；缺点是增加了占地面积。 整体式又可分为上置式、非上置式、柜式等型式。 如图6.1所示，上置式有立式和卧式两种结构。立式电动机安装在油箱上，液压泵置于油箱之内，结构紧凑，占地小，噪声低：卧式是将电动卧式安装在油箱上，液压泵置于油箱之上，控制阀组也可以置于油箱之上，结构紧凑，占地小。整体式泵站广泛应用在中、小功率液压泵站，油箱容量可达1000L。 图6.1上置式泵站 如图6.2所示，非上置式泵组有旁置式和下置式。旁置式泵组（液压泵、电动机、联轴器、传动底座等）安装在油箱旁侧，与油箱公用同一个底座，泵站奥度低，便于维修。下置式泵组安装在油箱之下，有效的改善液压泵的吸入性能。非上置式泵组的传动功率较大。 图6.2非上置式泵组 柜式泵组和油箱 置于封闭型柜体内，可以在柜体上布置仪表板和电控箱，此型式外形整齐，尺寸较大，噪声低，受外界污染小。不过仅用于中小功率液压泵站。 图6.3分离式泵组 如图6.3所示，分离式这种型式泵组和油箱组件分离，单独安装在地基上。这种结构的优点是改善液压泵的吸入性能，传动功率大，油箱容量大，便于维修，占地大。同时供油装置的振动、液压油的发热都将对机床的工作精度产生不良影响，故少采用，一般非标准设备不推荐使用。 通过上述个方式的比较，本设计中采用整体型上置式卧式结构。图6.4为本设计中泵站外形。 6．2油箱极其辅件 6.2.1油箱的用途和分类 油箱在系统中的功能主要是储能和散热，也起着分离油液中的气体和沉淀污物的作用。要根据系统的具体条件，合理选用油箱的容积，形式和附件，以使油箱充分发挥作用。 油箱有开式和闭式两种:开式油箱应用广泛。箱内液面与大气相通。为防止油液被大气污染，在油箱顶部设置空气滤清器，并兼作注油口用；闭式油箱一般指箱内液面不直接与大气相通，而将通气孔与具有一定压力的惰性气体相通，充气压力可达0.05MPa。 这里采用通常的开式油箱。 图6.4油箱 6.2.2油箱的构造和设计要点 油箱的容量很大，能够保证系统工作时保持一定的液位高度；为满足散热要求，对于管路比较长的系统，还应考虑停车维修时能容纳油液自由流回油箱时的容量；在油箱容积不能增大而又不能满足散热要求时，需要设冷却装置。 油箱的排油口（即泵的吸口）为了防止以外落入油箱中污染物，有时装有吸油网式过滤器，由于这种过滤器侵入油箱的深处，不好清理，因此即使设置，过滤网也是很低的。 设置油箱主要出口。油箱的排油口与回油口之间的距离应尽可能远些，管口都应插入最低液面以下，以免产生吸空和回油冲溅产生气泡。管口制成45°的斜角，以增大吸油及出油的截面，使油液流动时速度变化不致过大。管口应面向箱壁。吸油管离箱底距离应大于2倍的管径，距箱壁不小于3倍的管径。回油管离箱底的距离也应大于3倍的管径。 设置隔板将吸、回油管隔开，使液流循环，油流中的气泡与杂质分离和沉淀。隔板结构有溢流式标准型、回流式和溢流式等几种。 在开式油箱上部的通气孔上配置空气滤清器。兼作注油口用。油箱的注油口一般不从油桶中将油液直接注入油箱，而是经过滤车从注油口注入，这样可以保证注入油箱中的油液具有一定的污染等级。 放油口设置在油箱底部最低的位置，使换油时油液与污物能从放油口顺利的流出。在设计油箱时，从结构上应考虑清洗换油的方便。设置清洗孔，以便于油箱内沉淀物的定期清理。 当液压泵和电动机安装在油箱盖板上时，必须设置安装板。安装板在油箱盖板上通过螺栓加以固定。 为了能够观察向油箱中注油液位的上升情况和在系统中看见液位高度，设置一个液位计。 油箱的内壁应进行抛丸或喷沙处理，以清除焊渣或铁锈。待灰沙清理干净之后，按不同工作介质进行处理或涂层。对于对矿物油，常采用磷化处理。对于高水基或水，乙二醇等介质，则应采用与介质相容的涂料进行涂刷。以防油漆脱落污染油液。 6.2.3油箱容积确定 油箱有效容量一般为泵每分钟流量的3—7倍。对于行走机械，冷却效果比较好的设备，油箱的容量可选择小些；对于固定设备，空间、面积不受限制的设备，则应采用较大的容量。 本设计中油箱的有效容量可用下式大体估算： （6.1） V—油箱有效容积，L。 q—泵的额定流量，L/min。 油箱有效容积要不小于240L。 液压油箱的有效容积确定后，需设计液压油箱的外形尺寸，一般尺寸比(长：宽：高)为1：1：1～1：2：3。为提高冷却效率，安装位置不受限制时，可将液压油箱的容量予以增大。本设计油箱长684mm，宽600mm，高600mm。 6.2.4油箱结构设计 (1)隔板 隔板的作用可增长液压油流动循环时间，除去沉淀的杂质，分离、清除水和空气，调整温度，吸收液压油压力的波动及防止液面的波动。 隔板的安装型式有多种，可以设计成高出液压油面，使液压油从隔板侧面流过；还可以把隔板设计成低于液压油面，其高度为最低油面的2/3，使液压油从隔板上方流过。见图6.5。 (2)回油管 回油管出口型式，有斜口、直口、弯管直口、带扩散器的出口等几种型式(如图6.6所示)，斜口应用的较多，一般为45度斜口。为了防止液面波动，可以在回油管出口装扩散器(如图6.6(d)所示)。回油管必需放置在液面以下，一般距离液压油箱底面的距离大于300mm，回油管出口绝对不允许放在液面以上(如图6.6(e)所示)。 a） b） c) d) e） f） g） h） i） 图6.5隔板安装型式 (3)吸油管 吸油管前一般应设置滤油器，其精度为100～200目的网式或线隙式滤油器。滤油器要有足够的容量，避免阻力太大。滤油器与箱底之间的距离应不小于20mm。吸油管应插入液面以下，防止吸油时卷吸空气或因流入液压油箱的液压油搅动液面，致使油中混入气泡。安装如图6.7所示。 a) b) c) d) e) 图6.6回油管的安装 a) b) c) d) 图6.7 吸油管的安装 为了使油液流动具有方向性，要综合考虑隔板、吸油管和回油管的配置，尽量把吸油管和回油管用隔板隔开。为了不使回油管的压力波动波及吸油管，吸油管及回油管的斜口方向应一致，而不是对着。 (4)防止杂质侵入 为了防止液压油被污染，液压油箱应做成完全密封型的。在结构上应注意以下几点： 1)不要将配管简单地插入液压油箱，这样空气、杂质和水分等便会从其周围的间隙侵入。同时应尽量避免将液压油泵及马达直接装在液压油箱顶盖上。见图6.8、图6.9。 a) b) c) 图6.8 错误安装之一 图6.9 错误安装之二 2)在接合面上需衬入密封填料、密封胶和液态密封胶，以保证可靠的气密性。例如，液压油箱的上盖可直接焊上，也可加密封垫（1.5mm厚以上的耐油密封垫）进行密封（见图6.10、6.11所示）。 a) b) c) 图6.10 正确安装之一 1—压入密封圈 2—密封圈 3—油管 4—油箱 图6.11 正确安装之二 3)为保证液压油箱通大气并净化抽吸空气，需配置空气滤清器。空气虑清器常设计成既能过滤空气又能加油的结构，本设计中选用的是型号为EF4-50的空气滤清器。 (5)顶盖及清洗盖 在液压油箱顶盖上装设泵、马达、阀组、空气滤清器时，必需十分牢固。液压油箱同他们的结合面要平整光滑，将密封填料、耐油橡胶密封垫圈（厚2～2.5mm左右）以及液态密封胶（耐油性、半干燥性）衬入其间，以防杂质、水和空气侵入，并防止漏油。同时不允许由阀和管道泄漏在箱盖上的液压油液流回液压油箱内。 液压泵或液压马达的底座要与上顶盖分开，另行制做。本设计中是将液压泵的安装底座焊接在油箱顶盖上。 液压油箱上的清洗孔，应最大限度的易于清扫液压油箱内的各个角落和取出箱内的元件。 为了便于排放污油和杂质，液压油箱底部应做成倾斜式箱底，并将油塞安放在最低处。油箱底部的各种构造型式如图6.12所示。本设计中采用的是图6.12(a)的结构。 a) b) c) d) e) f) 图6.12 液压油箱底面的构造 (6)液面指示 为观察液压油箱内的液面情况，应在箱的侧面安装液面指示计，指示最高，最低油位。液面指示计可选用带温度计的（见图6.13）。 (7)液压油箱的起吊 对液压装置而言，从工厂装配开始，到最终送到用户，要经过反复的装拆，所以在液压装置整体上或阀块上应装设吊钩、吊环螺钉或吊耳环。 (8)油箱的保护 为了防止液压油箱内部生锈，应在油箱内壁涂耐油防锈的涂料。为了提高液压系统的工作稳定性，应使系统在适宜的温度下工作。液压油温度一般希望保持在30°C——50°C范围内，最高不超过60°C，最低不低于15°C。 a) b) c) d) 图6.13 液面指示计的形式与位置 第7章 液压工作介质的选用 7．1对液压工作介质的主要要求 (1)粘度合适，随温度的变化小 工作介质粘度是根据液压系统中重要液压元件的油膜承载能力确定的，故应在保证承载能力的条件下，选择合适的介质粘度。工作介质粘度太大，系统的压力损失大，效率降低，而且泵的吸油状况恶化，容易产生空穴和气蚀作用，使泵运转困难。粘度太小、则系统泄漏太多，容积损失增加，系统效率亦低，并使系统的刚性变差。此外，季节改变，以及极其在启动前后和正常运转的过程中，工作介质的温度会发生变化，因此，为了使液压系统能够正常和稳定的工作，要求工作介质的粘度随温度的变化要小。 (2)润滑性良好 工作介质对液压系统中的各运动不见起润滑作用，以降低摩擦和减少磨损，保证系统能够长时间正常工作。近来，液压系统和元件正朝高性能化方向发展，许多摩擦不见处于边界润滑状态，所以，要求液压工作介质具有良好的润滑性。 (2) 抗氧化性 工作介质与空气接触会产生氧化变质，高温、高压和某些物质会加速氧化过程。氧化后介质的酸值增加，腐蚀性增强，而且氧化生成的粘稠物会堵塞元件的孔隙，影响系统的正常工作，因此，要求工作介质具有良好的氧化性。 (3) 剪切安定性好 工作介质在经过泵、阀和微孔元、器件时，要经受剧烈的剪切。这种机械作用会使介质产生两种型式的粘度变化：即在高剪切速度下的暂时性粘度损失和聚合型增粘剂分子破坏后造成的永久性粘度下降。在高速、高压时这种情况尤为严重。段度降低到一定程度后就不能够继续使用，因此，，要求工作介质的剪切安定性好。 (4) 防锈和不腐蚀金属 液压系统中许多金属零件长期与工作介质接触，其表面在溶解于介质中的水分子和空气的作用下会发生锈蚀，使精度和表面质量受到破坏。锈蚀颗粒在系统中循环，还会引起元件加速磨损和系统故障。同时，也不允许介质自身对金属零件有腐蚀作用，或会缓慢分解产生酸等腐蚀性物质。所以，要求液压工作介质具有良好的保护金属、防止生锈和不腐蚀金属的性能。 (5) 同密封材料相容 工作介质必须同元件上的密封材料相容，不引起溶胀、软化或硬化，否则，密封会实效，产生泄漏，是系统压力下降，工作不正常。 (6) 消泡和抗泡沫性 混入和溶于工作介质的空气，常以气泡和雾沫空气两种型式析出，即起泡。起泡的介质使系统的压力降低，润滑条件恶化，动作刚性下降，并引 起系统产生异常噪声、震动和气蚀。此外，空气泡和雾沫空气的表面积大，同介质接触使氧化加速，所以，要求工作介质具有良好的消泡和抗泡沫性。 (7) 抗乳化性 水可能从不同途径混入工作介质。含水的液压油工作时受剧烈搅动极易乳化，乳化是油液劣化变质和生成沉淀物，妨碍冷却器的导热，阻滞管道和阀门，降低润滑性及腐蚀金属，所以，要求工作介质具有良好的抗乳化性。 (8) 清洁度 工作介质中的机械杂质会堵塞液压元件的通路，引起系统故障。机械杂质又会使液压元件加速磨损，影响设备正常工作，加大生产成本。各种液压系统工作介质都应符合相应的清洁度的要求。 (9) 其他 良好的化学稳定性、低温流动性、抗燃性，以及无毒、无臭，在工作压力下，具有充分的不可压缩性。 7．2液压工作介质的选用 根据上述要求，本设计中选用L-HM 46型液压油。它由深度精致矿油加入抗氧、防锈、抗磨、抗泡等添加剂调制而成。产品具有良好的抗磨性，在中、高压条件下能使摩擦面具有一定的油膜强度，降低摩擦和磨损；有良好的润滑性、防锈性及抗氧安定性，与丁腈橡胶有良好的相容性。适用于各种那个液压泵的中、高压 第8章 液压传动系统的安装、使用和维护 8．1液压元件的安装 各种液压元件在安装时都必须加以注意，其注意事项如下： (1)前元件应进行质量检查，若确认元件被污染需进行清洗，并进行测试应符 合《液压元件通用技术条件》（GB/T 7935）的规定，合格后安装。 (2)安装前应将各种自动控制仪表进行校验。这对以后的调整工作极为重要,以避免不准确而造成事故。 (3)液压泵装置安装要求如下: 1)液压泵与原动机之间的联轴器的安装,必须保证中心线对齐。 2)外露的旋转轴、联轴器安装防护罩。 3)液压泵与原动机的安装底座必须有足够的刚性，以保证运转时始终同轴。 4)液压泵的进油管路应短而直，避免拐弯增多，窜面突变。在规定的油液粘度范围内，必须使泵的进油压力和其他条件符合规定值。 5)液压泵的进油管路密封必须可靠，不得吸入空气。 (4)油箱装置安装要求如下。 1)油箱应仔细清洗，用压缩空气干燥后，再用煤油检查焊缝质量。 2)油箱底部应高于安装面150mm以上，以便搬移，放油和散热。 3)必须有足够的支撑面积，以便在安装和装配时用垫片和楔块等进行调整。 (5)液压阀的安装要求如下: 1)阀的安装方式应符合制造厂规定。 2)为了保证安全，阀的安装必须考虑重力、冲击、振动对阀内主要零件的影响。 3)应注意进油口与回油口的方位，某些阀如将进油口与回油口装反，回造成事故。有些阀为了安装方便，往往开有同作用的两个孔，安装后不用的一个要堵死。 4)为了避免空气渗入阀内，连接处应保证密封良好。 5)方向控制阀的安装，一般应使轴线安装在水平位置上。 6)一般调整的阀件，顺时针方向旋转时，增加流量、压力，反之减小。 (6)其它辅件的安装要求如下: 1)为了检测滤油器何时需要清洗和更换滤芯，必须装有污染指示器或设有测试装置。 2)蓄能器充气种类和安装必须符合制造厂的规定；蓄能器的安装位置必须远离热源；蓄能器在泄压前不得拆卸，禁止在蓄能器上进行焊接、铆接和机加工。 3)密封件的材料必须与它相接触的介质相容；密封件的使用压力、温度以及密封件的安装应符合有关标准规定。 (7)液压缸的安装要求如下: 1)液压缸的安装必须符合设计图样规定； 2)安装液压缸时，进出油口的位置应放在最上面； 3)液压缸的安装应牢固可靠，为了防止热膨胀的影响，在行程大和工作条件热的场合下，缸的一端必须保持浮动。 4)配管连接不得松弛。 5)液压缸的安装面和活塞杆的滑动面，应保持足够的平行度和垂直度。 8．2液压管路安装与清洗 管路安装一般在所连接的设备及y。管路酸案件安装完毕后进行。钢管路酸洗应在管路配制完毕，且已具备冲洗条件后进行。管路酸洗位后，应尽快进行循环冲洗，以保证清洁和防锈。 管路安装应遵循下列要求： (1)管路敷设、安装应按有关工艺规范进行； (2)管路敷设、安装应防止元件、液压元件受到污染； (3)管路应在自由状态下进行敷设，焊装后的管路固定和连接不得施加过大的径向力强行固定和连接； (4)管路的排列和走向应整齐一致，层次分明，尽量采用水平和垂直布管。 (5)相邻管路的管件轮廓边缘的距离不应小于10mm。 (6)细的管子应沿着设备主体及主管路布置。 8．3试压 系统的压力试压应在安装完毕组成系统，并冲洗合格后进行。实验压力在一般情况下应符合一下规定。实验压力见表8—1。 表8—1 公称压力p/Mpa <16 16—31.5 >31.5 试验压力 1.5p 1.25p 1.15p 系统在充液前，其清洁度应符合规定；系统中的液压缸、伺服阀、比例阀、压力继电器、压力传感器以及蓄能器等均不能参加压力试验。 试验压力应逐级升高，没升高一级宜稳压2—3min，达到试验压力后，持压10min，然后降至工作压力，进行全面检查，以系统所有焊缝、接口和密封处无漏油，管道无永久变形为合格。 系统中出现不正常声响时，应立即停止试验。处理故障必须先卸压。如有焊缝需要重焊，必须将该管卸下，并在除净油液后方可焊接。压力试验初期，不得锤击管道。 8．4调整和试运行 系统调试一般应按泵站调试、系统压力调试和执行元件速度调试的顺序进行，并应配合机械的单部件调试、单击调试、区域联动、机组联动的调试顺序。 启动液压泵，泵进油口油温不得大于60°C，且不得低于15°C；过滤器不得吸入空气，先空转10—20min，再调解溢流阀逐渐分挡升压到溢流阀调定值。 气囊式蓄能器必须在充油之前充气。充气应缓慢，充气后必须检查充气阀是否漏气。 系统的压力调试应从压力调定值最高的猪溢流阀开始，逐次调整每个分支回路的各种压力阀。速度调试应在正常工作压力和正常工作油温下进行；遵循先低速后高速的原则。 8．5系统的使用和维护 液压系统通常采用“日常检查”和“定期检查”的方法，以保证设备的正常运行。 在设备运行中，应监视系统的压力是否稳定和在规定范围内；监视噪声和振动有无异常；监视油温是否在35～55°C;监视系统有无漏油；监视液位是否正常等。同时还要定期检查系统的油箱、油道、阀板、密封件、弹簧、油污染度以及压力表和压元件的使用。 液压系统的合理使用，还应注意以下事项。 (1)油箱中的液压油液应经常保持正常液面（液位一般在液位控制计的中上部）。管路和液压缸最初应放入足够数量的油液，在启动之后，由于油液进入了管路和液压缸，液面会下降，甚至使过滤器露出液面，因此必须一次补充油液。 (2)液压油液应经常保持清洁。检查油液的清洁应经常和检查油液面同时进行。 (3)换油液时必须将油箱内部的旧油液全部放完，并且冲洗合格。新油液过滤后再注入油箱，过滤精度不得低于系统的过滤精度。油箱的油液量在系统(管路和元件)充满油液后应保持在规定液位范围内。在连续运转，高温、高湿、灰尘多的地方，需要缩短换油的周期。 (4)油温应适当。油箱的油温不能超过60°C。从维护的角度看，也应绝对避免油温过高。若油温有异常上升，应进行检查。 (5)回路里的空气应完全清除掉。回路中进入空气后，因为气体的体积和压力成反比，所以随着载荷的变动，液压缸的运动也要受到影响。另外空气又是造成油液变质和发热的主要原因，所以应特别注意下列事项： 1)为了防止回油管回油时带入空气，回油管应插入液面以下； 2)吸入管和泵轴密封部分等各个低于大气压的地方应注意不要漏入空气； 3)油箱的液面应尽量大些,吸入侧和回油侧要用隔板隔开，以达到消除气泡的目的。 (6)在初次启动液压泵时应注意以下事项： 1)向泵里灌满工作介质； 2)检查转动方向是否正确； 3)入口和出口是否接反； 4)检查吸入侧是否漏入空气； 5)在规定的转速内启动和运转。 (7)其他注意事项： 1)在液压泵启动和停止时，应使溢流阀卸荷； 2)溢流阀的调定压力不得超过液压系统的最高压力； 3)应尽量保持电磁阀的电压稳定，否则可能会导致线圈过热； 4)易损零件，应经常有备品，以便及时更换。 8．6液压系统常见故障诊断与排除 (1)没有压力 故障分析可能有如下原因： 1) 油泵吸不进油液； 2) 油液全部从溢流阀溢流回油箱； 3) 液压泵装配不当，泵不工作； 4) 泵的定向控制装置位置错误； 5) 液压泵损坏； 6) 泵的驱动装置扭断。 排除方法有： 1) 油箱加油，换过滤器等； 2) 调整溢流阀； 3) 修理或更换； 4) 查控制装置线路。 (2)压力不稳定 故障分析可能有如下原因： 1) 油液中有空气； 2) 溢流阀内部磨损； 3) 蓄能器有缺陷或失掉压力； 4) 泵、液压缸磨损； 5) 油液污染。 排除方法有： 1) 排气、堵漏、加油； 2) 修理或更换磨损的阀； 3) 冲洗、换油。 (3)流量过小 故障分析可能有如下原因： 1) 溢流阀压力调的太低； 2) 泵的容积效率下降； 3) 系统内泄漏严重； 4) 泵、阀等其他元件磨损。 排除方法有： 1) 可把溢流阀的压力调高； 2) 更换新泵； 3) 泄漏严重的可紧联接、换密封； 4) 可更换磨损的元件。 (4)液压缸推力不足或工作速度逐渐下降 故障分析可能有如下原因： 1) 液压缸和活塞配合间隙太大或O型密封圈损坏，造成高低压腔互通； 2) 液压缸孔径直线性不亮，致使液压缸两端高低压油互通； 3) 缸端油封压得太紧或活塞杆弯曲，使摩擦里或阻力增加； 4) 泄漏过多； 5) 油温太高，粘度减小，靠间隙密封或密封质量差的液压缸行速变慢。 排除方法有： 1) 单配活塞和液压缸的间隙或更换O型密封圈； 2) 镗磨修复液压缸的孔径，单配活塞； 3) 放松油封以不漏油为限，校直活塞杆； 4) 寻找泄漏部位，紧固各接合面； 5) 分析发热原因，设法散热降温。 参考文献： 新编实用液压技术手册 主编 张岚 刘宇辉 人民邮电出版社 液压气动技术速查手册 主编 张利平 化学工业出版社 机械设计手册单行本液压传动与控制 机械工业出版社 机械设计课程上机与设计 东南大学出版社 36