液压站设计

压站的设计第一节液压站简介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同类型的液压泵、驱动电机及其它们之间的联轴器等。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。机床液压站的结构型式有分散式和集中式两种类型。(1)集中式这种型式将机床按压系统的供油装置,控制调节装置独立于机床之外，单独设置一个液压站。这种结构的优点是安装维修方便，控制调节装置独立于机床之外，液压装置的振动、发热都与机床隔开；缺点是液压站增加了占地面积。(2)分散式这种型式将机床液压系统的供油装置、控制调节装置分散在机床的各处。例如利用机床床身或底座作为液压油箱存放液压油。把控制调节装置放任便于操作的地方。这种结构的优点是结构紧凑，泄漏油易回收，节省占地面积，但安装维修不方使。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，故较少采用，一般非标设备不推荐使用。第二节油箱设计在开式传动的油路系统中，油箱是必不可少的，它的作用是，贮存油液，净化油液，使油液的温度保持在一定的范围内，以及减少吸油区油液中气泡的含量。因此，进行油箱设计时候，要考虑油箱的容积、油液在油箱中的冷却、油箱内的装置和防噪音等问题。一油箱有效容积的确（一）油箱的有效容积油箱应贮存液压装置所需要的液压油，液压油的贮存量与液压泵流量有直接关系，在一般情况下，油箱的有效容积可以用经验公式确定：（6.1）式中，——油箱的有效容积（L）；Q——油泵额定流量（L/min）；K——系数；查参考文献[1]，P47，取K=7，油泵额定流量Q=41.76L/min，代入公式6.1，计算得：=7×41.76=292.32L油箱有效容积确定后，还需要根据油温升高的允许植，进行油箱容积的验算。（二）油箱容积的验算液压系统的压力、容积和机械损失构成总的能量损失，这些能量损失转化为热量，使系统油温升高，由此产生一系列不良影响。为此，必须对系统进行发热计算，以便对系统温升加以控制。液压系统发热的主要原因，是由于液压泵和执行元件的功率损失以及溢流阀的溢流损失所造成的，当液压油温度升高后，会引起油液粘度下降，从而导致液压元件性能的变化，寿命降低以及液压油老化。因此，液压油必须在油箱中得到冷却,以保证液压系统正常工作。1系统总的发热公率系统总的发热公率H是估算得来的，查参考文献[1]，P46，得系统总的发热公中国城镇水网估算公式：（6.2）式中，N——液压泵输入功率（KW）；——执行元件的有效功率（KW）；若一个工作循环中有几种工况，则应求出其总平均有效功率，系统总的发热公率：H=N（1-η）（6.3）式中η——系统总效率。由查参考文献[5]，液压泵输入功率：N=Nd×η1（6.4）式中Nd——电动机功率（KW）；η1——联轴器传动效率。查参考文献[5]P7取η=0.99，代入公式6.4得：N=0.99×7.5KW=7.425KW所以，液压泵输入功率N=7.425KW。将N=7.425KW代入公式6.3，得：H=N（1-η）=7.425×（1-0.695）KW=2.265KW。2散热功率及温升油路系统的散热,主要靠油箱表面散热,油箱的散热功率可以用下式进行估算：=KA(KW)（6.5）式中,K——油箱的散热系数（KW/℃）；A——油箱散热面积（）；——系统温升植（℃）。其中，油箱的散热面积可以用下式估算A=0.065（）（6.6）式中，——油箱的有效容积（L）。液压系统的热平衡条件：机器在长期连续工作下，应该保持系统的热平衡，其热平衡式为：H-=0，（6.7）H-KA=0，（6.8）（6.9）查参考文献[1]，P40，取K=0.025KW/℃，将K=0.025代入公式6.9，得：==29.7℃查参考文献[1]表3-32所给的允许值为：一般工作机械≤35℃，故系统温升验算合格。二油箱的结构设计（一）结构简介长期以来，液压油箱的结构型式，基本上是由矩形板折边压形成四棱柱，再用封板堵住两侧而构成。端部封板及中间隔板由冲压成形，箱体是经四次压圆角，接头外焊接而成的。这种结构的液压油箱制造工艺较差，主要表现在箱体钢板下料时要求的精度较高；压形的反弹量因每次供货钢板的机械性能不同有所不同，导致箱体的圆角与衬板的半径吻合不良；不同机型上的液压油箱必须使用自己专用中国城镇水网的一套压型模具。每套模具的体积大、造价高、利用率低。图6.1所示的液压油箱完全不用压形模，而是利用折边机折边成形。箱底面及端部，以及箱底面和侧面分别折成Ｕ形断面；再焊好加油口和中间隔板等附件后，扣合拼焊而成。这种结构的液压油箱具有以下优点：下料精度要求不高；对原材料机械性能适应力强；折边部位可随意调整，适合多品种小批量生产；不用模具，大大节省了费用，缩短了生产周期等等。这种结构的液压油箱，近年来被我们广泛应用在工程机械、建筑机械等行走机械上。图6.1（二）结构设计通过对油箱的了解，压装机的油箱，是单件的生产，因此，采用拼焊的方法焊接而成。进行油箱结构设计时,首先考虑的是油箱的刚度,其次考虑便于换油和清洗油箱以及安装和拆卸油泵装置,当然,从企业的方面考虑，油箱的结构应该尽量简单,以利于密封和降低造价。（1）油箱体油箱体由A3钢板焊接而成,取钢板厚度3～6mm，箱体大者取大值，本压装机的油箱板厚度为4mm。在油箱侧壁上安装油位指示器。在油箱与隔板垂直的一个壁上常常开清洗孔，以便于清洗油箱。（2）油箱底部油箱底部采用倾斜的方式，用焊接方法与壁板焊接而成，采用这种结构，便于排油，底部最低处有排油口，排油口与基础面的距离为150mm，。焊接结构油箱，油箱用A3钢板，其厚度等于侧壁钢板的厚度，为4mm。（3）油箱隔板为了使吸油区和压油区分开，便于回油中杂质的沉淀，油箱中设置了隔板。隔板的安装方式主要有两种，第一种：回油区的油液按一定方向流动，既有利于回油中的杂质、气泡的分离，又有利于散热。第二种：回油经过隔板上方溢流至吸油区，或经过金属网进入吸油区，更有利于杂质和气泡的分离。在本压装机的设计中，采用隔板的方式，主要为了将沉淀的杂质分开。隔板的位置在油箱的中间，将吸油区和回油区分开，隔板的高度，为最低油面的1/2。隔板的厚度等于油箱侧壁厚度。（4）油箱盖油箱盖多用铸铁或钢板两种材料制造，现采用钢板，在油箱盖上钻下列通孔：回油管孔、通大气孔（孔口有空气滤清器）以及安装液压集成装置的安装孔。（三）减少油箱噪音防噪音问题是现代机械装备设计中必须考虑的问题之一。油路系统的噪音源，以泵站为首，因此，进行油箱设计时，从下列几方面减轻噪音：（1）油箱与箱盖间增加防振橡皮垫：（2）用地脚螺栓将油箱牢固固定在基础上；（3）油泵排油口用橡胶软管与阀类元件相连接；（4）回油管管接头振动噪音较大时，改变回油管直径或增设一条回油管，使每个回油管接头的通路减少。第三节液压站的结构设计一液压泵的安装方式中国城镇水网液压泵装置包括不同类型的液压泵．驱动电动机及其联轴器等。其安装方式分为上置式和非上置式两种。(1)上置式安装将液压泵和与之相联的油管放在液压油箱内(如图6.2)，这种结构型式紧凑、美观，同时电动机与液压泵的同轴度能保证，吸油条件好，漏油可直接回液压油箱，并节省内地面积。但散热条件不好。图6.2(2）非上置式安装将液压泵和与电动机放在液压油箱旁，(如图6.3)所示，这种结构，振动较小，油箱的清洗比较容易，但占地面积较大，吸油管与泵连接要求严格，应用于较大型液压站。图6.3YZJ压装机的液压系统安放在压装机的结构架上面，要求结构紧凑，站地面积小，经过对比分析，采用上置式安装,通过螺栓将电机上的法兰与油箱和好的固定在一起,并且将泵放在油箱内,泵浸在油液中,可以改善泵的吸油条件。二液压泵与电动机的连接将液压泵与电动机连接方式,采用联轴器，用来把电动机轴与泵轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离；只有在机器停车并将联接拆开后，两轴才能分离(如图6.4)。图6.4（一）选择联轴器的类型联轴器有刚性联轴器、挠性联釉器两大类，其中挠性联釉器又可以分为无弹性元件的挠性联釉器和有弹性元件的挠性联釉器两大类别。选择联釉器考虑以下几点：（1）所需传递的转矩大小和性质以及对缓冲减娠功能的要求。例如，对大功率的重载传动，可选用齿联轴器；对严重冲击载荷或要求消除轴系扭转振动的传动，可选用轮胎式联袖器等具有高弹性的联轴器。（2）联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小。对于高速传动轴，应选用平衡精度高的联轴器，例如膜片联轴器等，而不宜选用存在偏心的滑块联轴器等。液压泵与电机之间的联轴器，一般用简单弹性套柱销联轴器或弹性。其二者的共同特点是传递扭矩范围较大，转速较高，弹性好，能缓冲扭矩急剧变化引起的振动，能补偿轴位移。但在使用中应定期检查弹性圈。（二）计算联轴器的计算转矩由于机器起动时的动载荷和运转中可能出现的过载现象，所以应当按轴上的最大转矩作为计算转矩Tca，查参考文献[4]P343，计算转矩按下式计算；TCa=KAT（6.10）式中T——公称转矩，单位为N•m；KA——工作情况系数。查参考文献[4]表14-1，转矩变化小，原动机为电动机，得KA=1.3。KA=1.3代入公式6.10，计算得：=9550=49.74N•m。TCa=KAT=1.3×49.74=64.66N•m。中国城镇水网（三）确定联轴器的型号根据计算转矩Tca及所选的联轴器类型，按照Tca≤[T]的条件出联轴器标准中选定该联轴器型号。查参考文献[4]表17-5，选择ML3型梅花形弹性联轴器，该型号联轴器公称扭矩为[T]=90N•m＞Tca，许用转速[n]=6700r/min，满足要求。（四）安装联轴器的技术要求技术要求如下：（1）半联轴器Ⅰ做主动件。（2）联轴器与电动机轴配合时采用H7/H6配合，与泵轴则采用H8/H7的配合（3）最大同轴度偏差不大于0.1mm，轴线倾角不大于40′中国城镇水网