液压站的设计

第四章液压站的设计第一节液压集成油路设计液压系统原理图确定以后，根据所选用的或设计的液压元件、辅件，便可进行液压装置的结构设计。⒈液压装置的结构设计液压装置按配置形式可分为集中式配置和分散式配置两种形式。①集中配置是将系统的动力源、控制及调节装置集中组成所谓液压泵站，并安装于主机之外。主要用于固定式液压设备。这种形式的优点是装配、维修方便，有利于消除动力源的振动及油温对主机精度的影响；缺点是单独设液压站，占地面积较大。②分散配置是将系统的动力源、控制及调节装置按主机的布局分散安装。这种配置形式主要用于移动式液压设备，其优点是结构紧凑、节省占地面积；缺点是安装维修较复杂，动力源的振动和油温影响主机的精度。⒉集成油路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，系统压力损失就越大，占地空间也越大，维修、保养和拆装越困难。因此，管式元件一般适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、集成块连接、叠加阀连接。把一个液压回路中各个元件合理的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，各液压元件用螺栓规则的固定在一块液压阀板上，元件与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，再把各个集成块按一定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，元件更换方便；集成块可进行专业化生产，其质量好，性能可靠而且设计生产周期短。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成的回路也有其独特的优点，它不需要另外的连接件，由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、接头引起的泄露、振动和噪声。⒊液压集成块结构设计1）液压集成回路的设计①把液压回路划分为若干个单元回路，每个单元回路一般有三个液压元件组成，采用通用的压力油路P和回油路T，这样的单元回路称为液压单元集成回路。设计液压单元集成回路时，优先选择通用液压单元集成回路，以减少集成块设计工作量，提高通用性。②把各液压单元集成回路连接起来，以减少液压单元集成回路。一个完整的液压集成回路由底板、供油回路、压力控制回路、方向回路、调速回路、顶盖及测压回路等单元液压集成回路组成。液压单元集成回路设计完成以后，要和液压回路比较，分析工作原理是否相同，否则说明液压单元集成回路出了差错。2）液压集成块及其设计液压集成块装配总图，是由底板、方向调速块、压力块、夹紧块、顶盖组成。由四个紧固螺栓把他们连接起来，再有四个螺栓将其紧固在液压油箱上，液压泵通过油管与底板连接，组成液压站，液压元件分别固定在各个集成块上，组成一个完整的液压系统。下面分别介绍其设计①底板及供油块设计底板块及供油块，其作用是连接集成块组。液压泵供应的液压油P由底板引入各个集成块，液压系统回油路T及泄露油路L经底板引入液压油箱冷却沉淀。②顶盖及测压块设计顶盖的主要用途是封闭主油路，安装压力表开关及压力表来观察液压泵及系统各个部分的工作压力的。设计顶盖时要充分利用顶盖的有效空间，也可把测压回路、卸荷回路以及定位夹紧回路等布置在顶盖上。3)集成块设计若液压单元集成块回路中的液压元件比较多或者不好安排时，可以采用过渡板把阀与集成块连接起来。如：集成块某侧面要固定两个液压元件有困难，如果采用过渡板则会使问题比较容易解决。使用过渡板时应，应注意，过渡板不能与上下集成块相碰，避免影响集成块的安装，过渡板的高度应比集成块小2mm。过渡板一般安装在集成块的正面，过渡板一般厚度为35～40mm，在不影响其他部件工作的条件下，其长度可稍大于集成块尺寸。过渡板上孔道的设计与集成块相同。可采用先将其用螺钉与集成块连好，再将阀安装在其上的方法安装。集成块设计步骤：①制作液压元件样板初学者设计时，根据产品样本，对照实物绘制液压元件顶视轮廓尺寸，依照轮廓线剪下来，便是液压元件样板。若产品有出入，则以实物为准。若产品样本中的液压元件配有底板，则样板可按底板所提供的尺寸来制作。若没有底板，则要注意，有的样本中提供的是元件的俯视图，做样板时应把产品样本中的图翻转180度。②决定通道的孔径集成块上的公用通道，即压力油孔P、回油孔T，泄漏孔L（有时不用）及四个安装孔。压力油孔由液压泵流量决定，回油孔一般不得小于压力油孔。直接与液压元件连接的液压油孔由选定的液压元件规格确定。孔与孔之间的连接孔（即工艺孔）用螺塞在集成块表面堵死。与液压管道连接的液压油孔可采用米制细牙螺纹或英制管螺纹。③集成块上液压元件的布置把制做好的液压元件样板放在集成块各视图上进行布局，有的液压元件需要连接板，则样板应以连接板为标准。电磁阀应布置在集成块的前后面上，要避免电磁阀的电磁铁、手动换向阀的手柄与其他部件相碰。液压元件的布置应以在集成块上加工的孔最少为好如图4-1所示。孔道相通的液压元件尽可能布置在同一水平面上，或在直径d范围内（如图4-1a），否则要钻垂直中间油孔（如图4-1b、c），不通孔道之间的最小壁厚h必须进行强度校核（如图4-1d）。图4-1液压元件在垂直面内的孔道关系液压元件在水平面上的孔道若与公共油道相通，则应尽可能地布置在同一垂直位置或在直径d范围（如图4-2a、b），否则要钻中间孔道（如图4-2c），集成块前后与左右连接的孔道应相互垂直，不然也要钻中间孔道（如图4-2d）。设计专用集成块时，要注意其高度应比装在其上的液压元件的最大横向尺寸大2mm，以避免上下集成块的液压元件相碰，影响集成块紧固。④集成块上液压元件布置程序手动换向阀布置在集成块的前面和后面，先布置垂直位置，后布置水平位置，要避免手动换向阀的固定螺孔与阀口通道、集成块固定螺孔相通。液压元件泄露孔可考虑与回油孔合并。水平位置孔道可分别为三层进行布置。根据水平孔道布置的需要，液压元件可以上下左右移动一定距离。溢流阀的先导阀部分可以伸出集成块外，有的元件如单向阀，可以横向布置。4)集成块零件图的绘制集成块的六个面都是加工面，其中三个侧面要装液压元件，一个侧面引出管道。块内孔道纵横交错、层次多，需要多个视图和2～3个剖视图才能表达清楚。孔隙的位置精度要求较高，因此尺寸、公差及表面粗糙度均应标注清楚，技术要求也应给予说明。集成块的视图比较复杂，视图尽可能少用虚线表达。图4-2液压元件水平布置孔道关系为了便于检查和装配集成块，应把单向集成回路图和集成块上液压元件布置简图绘在旁边。而且应将各孔道编上号，列表说明各个孔的尺寸、深度以及与哪些孔相交等情况。第二节液压油箱的结构设计1.油箱体积的确定液压有效容积的确定为pqV)12~6(1=（4-1）LL1620min2706=×=由于工作机构运作时，油管内需充满油液所以：LdV03.04)1010102020(22=×++++=π所以有效油箱体积取1900L。所以油箱的油箱容积的尺寸为长为1800mm，宽1320mm，高800mm。为了在相同的容积下得到最大的散热面积，油箱外形以立方体或长六面体为宜。油箱的顶盖上一般要安装泵和电机以及阀的集成装置等。据此可确定箱盖的尺寸。另外，最高油液面只允许达到油箱高度的80%，，这样基本可以确定油箱的高度。油箱一般用厚度为2.5～4mm的钢板焊成。油箱底脚高度应在150mm以上，以便散热、搬移和放油。油箱要有吊钩，以便吊装和运输。泵的吸油管、回油管都应插在最低液面以下，所以过滤器安装距油箱底部不小于50mm.根据有效体积确定油箱的外形尺寸为：长1800mm,宽1320mm，高1200mm.具体尺寸见大图。2.油箱的结构设计在一般设备中，液压油箱多采用钢板焊接的分离式液压油箱。⑴隔板①作用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波动。②安装形式隔板的安装形式有多种，可以设计成高出液压油面，使油液从隔板侧面流过；也可以把隔板设计在低于液压油面，其高度为最低油面的2/3，使液压油从隔板上方流过。（见图4-3）图4-3隔板的安装方式③过滤网的配置过滤网可以设计成将液压油箱内部一分为二，使吸油管和回油管隔开，这样液压油可以经过一次过滤（见下图）。过滤网通常使用50～100目左右的金属网。⑵吸油管与回油管①回油管出口回油管出口有直口、斜口、弯管直口、带扩散器的出口等几种形式，斜口应用较广，一般为450斜口。为了防止波面波动，可以在回油管出口装扩散器。回油管必须放置在液面以下，一般距油箱底面的距离大于300mm，回油管出口绝不允许放在液面以上。②回油管集单独设置回油管当然是理想的，但不得已时必须使用回油管集。对溢流阀、顺序阀等，应合理设计回油管集，不要人为地施以背压。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。滤油器要有足够的的容量，避免阻力太大。滤油器与箱底间距离应不小于20mm。吸油管应插入液压液压油面以下，防止吸油时卷吸空气或因流入液压油箱的液压油搅动油面，致使油中混入气泡。④吸油管与回油管的方向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，吸油管与回油管的斜口方向应一致，而不是相对着。⑶防止杂质侵入为了防止液压油受污染，液压油箱要做成完全密封的。在结构上注意一下几点：①不要将配管简单的插入液压油箱，这样空气、杂质和水分等便会从其周围间隙侵入。同时应尽量避免将液压泵及马达直接装在液压油箱的顶盖上。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。③为了保证液压油箱通大气并净化抽吸空气，需配备空气滤清器。空气滤清器常设计成既能过滤空气又能加油的结构。⑷顶盖及清洗孔①顶盖在液压油箱顶盖上装设有液压泵、马达、阀组、空气滤清器时，必须十分牢固。液压油箱同它们的接合面要平整光滑，将密封填料、耐油橡胶密封圈以及液态密封胶衬入其间，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露在箱盖上的液压油流回液压油箱内。液压泵和液压马达的底座要与上顶盖分开，另行制作。②清洗孔：液压油箱上的清洗孔应最大限度地易于清扫液压油箱内各个角落和取出向内的元件。③杂质和油污的排放为了便于排放油污，液压油箱底面应做成倾斜式箱底，并将放油塞安放在最低处。（见下图）⑸液面指示：为了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。液面指示计可选择为带温度计的，见下图⑹液压油箱的防锈：防止液压油箱内部生锈，应在油箱内壁涂耐油防锈涂料。⑺液压油箱的起吊对于液压装置而言，从工厂装配开始到最终送到用户，经过反复装卸，所以在液压装置整体上或阀块上装设吊钩、吊环或吊耳。⑻液压油箱的加热和冷却。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。液压油温度一般保持在30C0到50C0范围之内，最高不超过60C0，最低不超过15C0。加热采用SRY2型油用管状电加热器，冷却方式有水冷和风冷。①加热寒冷地区因温度低，液压泵启动困难，需首先加热。通常采用SRY2型油用管状电加热器。加热器的使用安装要求：1)图中L部分应全部浸入液压油中，不允许因油面降低而使L部分外漏。2）为了保证电加热器L全部浸入液压油中，应水平安装。3）使用电加热器时，应同时加一电热偶，当液压油温度升至预定值时，加热器自动断电。②冷却液压系统工作时，因各种损失，有时使液压油产生大量的热量，直接影响系统的正常工作，这些热量单凭一般的液压油箱散热是不够得。所以要设置冷却设备。冷却方式有水冷和风冷。冷却器性能的主要要求如下：1）要有足够的散热面积，以保持油温在允许范围内。2）油液通过时压力损失小。3）在系统负载变化时，容易控制油液保持恒定的温度。4）要有足够的强度。液压油箱上的装有的液面指示计型号选