液压泵站设计说明书

11液压系统的设计要求1.系统参数：系统最高压力：25MPa、系统流量范围：10~~30L/min2.系统工况及控制要求：（1）事先执行元件（液压油缸）的换向、缩进停止；（2）采用节流阀进行调速；（3）实线液压系统的卸载。3.设计要求：(1)确定液压传动方案、完成液压传动系统图设计；（2）完成电动机功率确定、液压元件选型、液压辅助元件选型；（3）完成液压泵站总图及主要零部件图的设计；（4）设计说明书及图纸量达到课程设计大纲的要求。22二、液压泵站的设计基本原理与要求液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。2.1设计步骤液压系统的设计步骤并无严格的顺序，各步骤间往往要相互穿插进行。一般来说，在明确设计要求之后，大致按如下步骤进行。（1）明确液压系统使用要求，进行负载特性分析；（2）设计液压系统方案；（3）计算液压系统主要参数；（4）绘制液压系统工作原理图；（5）选择液压元件；（6）验算液压系统性能；（7）液压装置结构设计；（8）绘制工作图，编制文件，并提出电气系统设计任务书。2.2明确设计要求设计要求是进行每项工程设计的依据。在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。1）主机的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等；2）液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何；333）液压驱动机构的运动形式，运动速度；4）各动作机构的载荷大小及其性质；5）对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求；6）自动化程序、操作控制方式的要求；7）对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求；8）对效率、成本等方面的要求。三、制定基本方案和绘制液压系统图3.1制定基本方案（1）制定调速方案液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问题。方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。对于一般中小流量的液压系统，大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。对高压大流量的液压系统，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现。相应的调整方式有节流调速、容积调速以及二者的结合——容积节流调速。容积调速是靠改变液压泵排量来达到调速的目的。其优点是没有溢流损失和节流损失，效率较高。但为了散热和补充泄漏，需要有辅助泵。此种调速方式适用于功率大、运动速度高的液压系统。容积节流调速一般是用变量泵供油，用流量控制阀调节输入或输出液压执行元件的流量，并使其供油量与需油量相适应。此种调速回路效率也较高，速度稳定性较好，但其结构比较复杂。44（2）制定压力控制方案液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或在一定压力范围内工作，也有的需要多级或无级连续地调节压力，一般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。在容积调速系统中，用变量泵供油，用安全阀起安全保护作用。在有些液压系统中，有时需要流量不大的高压油，这时可考虑用增压回路得到高压，而不用单设高压泵。液压执行元件在工作循环中，某段时间不需要供油，而又不便停泵的情况下，需考虑选择卸荷回路。在系统的某个局部，工作压力需低于主油源压力时，要考虑采用减压回路来获得所需的工作压力。设计采用在压油路放置溢流阀来实现液压回路压力的控制。（3）制定顺序动作方案由于液压泵站是为工作机构提供恒定压力压力源的装置，我们不必关心机械装置的动作顺序，液压泵站提供恒定的压力源接口。（4）选择液压动力源液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。采用柱塞式定量泵，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。用节流阀进行调速，用安全阀限定系统的最高压力。为节省能源提高效率，液压泵的供油量要尽量与系统所需流量相匹配。对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况，一般采用多泵供油或变量泵供油。对长时间所需流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。55油液的净化装置是液压源中不可缺少的。一般泵的入口要装有粗过滤器，进入系统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精过滤器再次过滤。为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁性过滤器或其他型式的过滤器。根据液压设备所处环境及对温升的要求，还要考虑加热、冷却等措施。3.2绘制液压系统图整机的液压系统图由拟定好的控制回路及液压源组合而成。各回路相互组合时要去掉重复多余的元件，力求系统结构简单。注意各元件间的联锁关系，避免误动作发生。要尽量减少能量损失环节。提高系统的工作效率。为便于液压系统的维护和监测，在系统中的主要路段要装设必要的检测元件（如压力表、温度计等）。大型设备的关键部位，要附设备用件，以便意外事件发生时能迅速更换，保证主要连续工作。各液压元件尽量采用国产标准件，在图中要按国家标准规定的液压元件职能符号的常态位置绘制。对于自行设计的非标准元件可用结构原理图绘制。系统图中应注明各液压执行元件的名称和动作，注明各液压元件的序号以及各电磁铁的代号，并附有电磁铁、行程阀及其他控制元件的动作表。液压传动系统图：661—液压缸2—液压锁3—节流阀4—电磁换向阀5—背压罚6—电磁溢流阀7—过滤器8—液压泵9—空气过滤器10—液面计11—油箱77四.液压元件的选型计算：1液压泵的选择1.1确定液压泵的最大工作压力PpPp≥p1+Σ△p式中p1——液压缸或液压马达最大工作压力；Σ△p——从液压泵出口到液压缸或液压马达入口之间总的管路损失。如对夹紧、压制和定位等工况，在执行元件到终点时才出现最高工作压力，则Σ△p=0；其他工况，液压元件的规格和管路长度、直径未确定时，可初定简单系统Σ△p=(0.2——0.5)MPa，复杂系统Σ△p=（0.5——1.5）MPa。此系统是简单系统，选Σ△p=0.5MPa。P1=25MPa，故Pp≥25.5MPa。为使液压泵有一定的压力储备，所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大25%～60%。1.2确定液压泵的流量泵的流量由系统正常工作时的推进油缸决定，确定液压泵的最大流量qppmaxqKq式中maxq-----同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值K-----泄漏系数，一般取K=1.1~1.3，大流量时取小值，Pp≥25.5MPaK=1.288反之取大值，此处取K=1.2已知maxq=30L/min最大流量：pmaxqKq=30*1.2L/min=36L/min1.3选择液压泵的型号根据以上求得的Pp和Qp值，按系统中拟定的液压泵的形式，从机械设计手册中选择相应的液压泵。可以选取电动机为四极电动机，同步转速为1500r/min,所以液压泵的排量应该为：V≥Qp/n=36*1000/1500ml/r=24ml/r通过查阅参考书系（1）机械设计手册，可以选用CY14型斜盘式轴向柱塞泵，具体参数如下：型号25MCY14-1B变量形式定量排量（mL/r）25额定压力（MPa）31.5额定转速（r/min）1500容积效率（%）≥92重量（kg）272液压阀的选择液压阀的选取原则：阀的规格的选取：根据系统的工作压力和实际通过该阀的pq36L/minV≥24ml/r所选的柱塞泵型号为：25MCY14-1B99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%以内的短时间过流量。阀的型式的选取：按安装和操作方式来选择较为合适的液压阀。2.1节流阀的选择根据所选柱塞泵25MCY14-1B的流量37.5L/min压力31.5MPa选择，使节流阀满足：V≥37.5;P≥31.5;V——节流阀的额定流量P——节流阀的额定压力单向节流阀参数如下：型号DRV通径（mm）8流量（L/min）60最大压力（MPa）35开启压力（MPa）0.052.2换向阀的选择节流阀的选择：DRV型单向节流阀1010选择方法同上，选择溢流阀参数如下：型号34D型电磁换向阀通径（mm）10流量（L/min）40公称压力（MPa）31.5允许背压（MPa）6.3电压220V50Hz2.3溢流阀的选择型号Y2D1-h10L电磁溢流阀通径（mm）10流量（L/min）40压力（MPa）31.5重量（Kg）4.52.4液控单向阀的选择型号Z2S型叠加式液控单向阀通径（mm）10流量（L/min）40开启压力（MPa）0.1重量（Kg）22.5背压阀的选择选择FBF3型负荷相关背压阀，该阀可使背压随载荷变化而变换向阀的选择：34D型电磁换向阀溢流阀的选择：Y2D1-h10L电磁溢流阀液控单向阀：Z2S型叠加式液控单向阀1111化，载荷增大，背压自动降低，载荷减小，背压自动增加，使运动平稳性好，提高系统效率。参数如下：型号FBF3-10B通径（mm）10流量（L/min）63调压阀范围（MPa）0.6——6.3重量（Kg）4.063.电动机的选型用作一般用途的驱动源，即用于驱动时对起动性能、调速性能及转差率无特殊要求的机器和设备，通常选用小型三相异步电动机（封闭式），即Y（IP44）型。3.1电机功率的计算：根据压力和流量选定液压泵的规格型号之后，驱动液压泵的电动机功率可按下式计算：ppppqP式中P--------电动机的功率（Kw）pp--------液压泵最大工作压力（MPa）背压阀的选择：FBF3-10B1212pq--------柱塞泵的输出流量（L/s）该柱塞泵的总效率取为p=0.92代入数据得：kWp3.17W600.92101037.525.56-3根据功率P和转速n，查机械设计手册得电动机参数如下：型号Y180M-4额定功率（kw）18.5同步转速（r/min）1500满载转速（r/min）1470转动惯量（2mkg）0.139重量（kg）1823.2电动机的安装形式：采用机座带底脚，端盖上无凸缘的机构，电动机采用卧式放置，即采用B35的安装形式。3.3电机的输出转矩的计算：由公式：T9549P/n，mN式中：P——电机的额定输出功率（kw）n——电机的额定转速（r/min）P=17.3Kw电动机型号：y系列（IP44）Y180M-4T=120.21313代入数据得：2.12014705.189549T4.管件内、外径的确定：说明：管子内径d（单位：㎜），按流速选取4.61vqdv式中vq---液体流量（L/min）；v---流速（m/s），荐用流速：对于吸油管v1~2/ms（一般取1m以下）于压油管3~6/vms（压力高、管路短或油粘度小的情况取大值，反之取小值，局部或特殊情况可取10/vms；对于回油管1.5~2.5/vms。4.1管件的内径的确定确定管件的流速为：吸油管：0.5/vms吸压油管：4/vms压回油管：2/vms回⑴吸油管的内径：14.61vqdv=304.610.5=34.1㎜1d=35mm1414⑵压油管的内径：24.61vqdv=304.614=12.6㎜⑶回油管的内径：34.61vqdv=304.612=17.8㎜4.2金属管管子壁厚的计算：2[]pdmm（76）式中p——工作压力MPad——管子内径mm[]——许用应力MPa，对于钢管[]=bS（b——抗拉强度MPaS——安全系数，p7MPa时，S=8；当p17.5MPa时，S=6；当P17.5MPa时，S=4）。对于钢管[]25MPa。管子的材料是45号钢，所以[]取180MPa。1）吸油管的壁厚112[]pd式中p=25MPa2d=13mm3d=18mm1515[]180aMP由式76得112[]pd