液压总成设计规范

PHT001-R022000-07-15修订2000-08-01实施ParkerHannifinMotion&Control(Shanghai)Co.,Ltd.液压系统总成设计规范RegulationsforHydraulicSystemDesigning目录1范围12引用文件13定义14设计准则15设计程序16设计方法3附录1硬管外径系列10附录2有关的单位换算10附录3液压系统设计常用公式11附录4液压原理图中电气元件代号12液压系统总成设计规范DST001-R022000年09月15日修订1of121范围本规则规定了液压系统总成（以下简称“总成”）设计的要求、程序及方法等。本规则适用于本公司承接的液压系统总成项目的设计、制造和验收。2引用文件ISO1219.1流体传动系统和元件－图形符号和回路图－第一部分图形符号GB/T786.1－93液压气动图形符号GB2346－88液压气动系统及元件公称压力系列GB/T2351－93液压气动系统用硬管外径和软管内径GB2876－81液压泵站油箱公称容量系列GB3766－83液压系统通用技术条件GB3768－83噪声源声功率级的测定－简易法3定义本标准使用下列定义：a)液压系统总成若干液压元器件、辅件、机械结构件以及执行机构等经安装、组合，并用管路连接而成的，具有要求功能的整体液压装置。b)液压回路液压系统中能满足特定功能的一个部分或全部，如：压力控制回路、流量控制回路、同步控制回路等。4设计准则4.1设计符合性准则总成的设计应符合合同（定单）及其相关的技术协议，或用户方提出的有关规范的各项要求。4.2先进性和继承性准则总成的设计应尽量采用成熟的先进技术，充分参考已完成设计、制造，投入运行并确认取得成功的同类产品的设计经验。4.3标准化和模块化准则设计时，可将总成分解为液压泵组、油箱、阀台和蓄能器组等多个模块，每个模块都设计成系列化的标准组件。5设计程序5.1设计阶段液压系统总成设计原则上应有方案设计、技术设计和施工设计三个阶段。一般可在方案设计和技术设计完成后设置审查和评审节点，在施工设计完成后由上一级及用户责任单位会签。如在技术设计评审中有遗留问题或在施工设计中工艺上有较大变化，则还可在施工设计完成后设置评审节点。对已有的成熟技术或已成功应用而改进不大的设备，在征得用户同意后，可只设方案设计和施工设计两个阶段，并在该两阶段完成后设审查和评审节点。5.2方案设计方案设计一般在项目投标或承接合同阶段进行，以对总成销售作技术支持。DST001-R02液压系统总成设计规范2of125.2.1方案设计内容方案设计应进行下列工作：a)编制技术规格书及方案设计说明书；b)设计并绘制液压系统原理图、系统组成框图和方案设计总图；c)元器件初步选型，编制元器件清单；d)估算项目成本价。5.2.2方案设计输出方案设计阶段完成的标志是：提交液压系统原理图、方案设计说明书、元器件清单以及项目的成本价。5.3技术设计技术设计应是对总成的总体和基础性设计，一般应在总成项目合同确定后或进行深层次投标时进行。5.3.1技术设计内容技术设计应进行下列工作：a)深化方案设计，绘制技术设计总图或总布置图；b)进行液压系统的设计计算，编写设计计算书；c)进行准确和详细的元器件选型，编写元器件清单；d)编写技术条件或技术设计说明书；e)计算项目的准确成本价。5.3.2技术设计评审技术设计阶段完成的标志是：提交总成的技术设计总图或总布置图、设计计算书、准确的元器件清单、准确的项目成本价以及必要的技术设计说明文件。5.4施工设计施工设计是为总成的加工、制作、装配、调试和售后服务提供必须的技术资料所作的设计。5.4.1施工设计内容施工设计应进行下列工作：a)设计、绘制全套施工设计图样；b)编写图样及设计资料汇总明细表；c)编写产品试验大纲；d)编写产品使用说明书；e)编制其它必要的技术资料。5.4.2施工设计评审施工设计阶段完成的标志是：提交总成加工、制作、装配、调试以及技术服务所需的完整的设计图样和技术文件。液压系统总成设计规范DST001-R023of126设计方法6.1总体设计6.1.1液压系统的构成液压系统通常由储液装置（油箱）、液压源（液压泵组）、液压控制装置（液压控制阀组）、执行机构（液压缸、液压马达等）、液压辅件（滤油器、蓄能器、热交换器等）以及必要的测量仪表、装置等组成。6.1.2液压系统图设计总成时，应首先设计液压系统图。绘制液压系统图所使用的图形符号应符合ISO1219.1或GB/T786.1的规定。液压系统图的设计应考虑下列因素：a)必须满足合同（定单）及其技术协议、相关标准、技术规范规定的功能要求；b)充分参考已有设计成功的类似产品的液压系统图；c)充分利用本公司的元器件和技术优势；d)尽可能满足节能要求，采用节能元器件和节能液压回路；e)符合高质量、低成本原则；f)符合安全要求。6.1.3系统工作参数液压系统的主要工作参数为压力和流量，该两项参数是总成设计、元件选择依据。6.1.3.1压力a)选择液压系统的额定工作压力时，应考虑负载情况、设备的允许安装位置、运行条件等。通常，负载重、安装空间小、运行条件好时，选择较高的额定工作压力；反之，则选较低的额定工作压力。b)额定工作压力值应符合GB2346的规定。6.1.3.2流量液压系统的工作流量应按执行机构（负载）的最大运动速度和执行机构尺寸计算确定，计算方法如下：a)执行机构为液压缸时，流量Q按式（1）计算：Q=6Av×10-5（1）式中，Q－流量，L/min；A－液压缸承载面积，mm2；v－液压缸运动速度，m/s。b)执行机构为液压马达时，流量按式（2）计算：Q=qn×10-3（2）式中，Q－流量，L/min；q－液压马达排量，mL/rn－液压马达转速，rpm6.1.4一般要求6.1.4.1安全性液压系统设计时应考虑可能发生的各种故障和事故，系统的功能设置、元器件的选择、配置和调整应能使系统在发生故障或事故时处于安全状态，能保证人员的安全和设备损坏最小。系统应满足以下要求：a)具有过压及过载保护功能；b)具有操纵的安全联锁功能，以防止误操作引起的误动作；c)各调节机构应带有锁紧或防护装置；d)符合有关的安全技术标准、工业卫生和环境保护规定；e)必要时应配备具有独立的操纵功能的应急操纵或制动装置，该装置应醒目、易于识别，操作简单、直接、控制作用迅速，设置的位置应便于操作。6.1.4.2可靠性DST001-R02液压系统总成设计规范4of12为使总成具有较高的固有可靠性，设计选用的液压元件及总成整机质量应符合下列要求:a)在总成的在额定工况下，液压泵和液压马达的工作寿命不低于3.0×103h;b)电磁换向阀、电液换向阀和液动换向阀的工作寿命不低于1.0×106次；c)单向阀和液控单向阀的工作寿命不低于1.5×105次；d)溢流阀、安全阀和减压阀的工作寿命不低于1.5×105次；e)液压缸的工作寿命不少于2.0×105次，或累计工作行程不少于1.0×104m。f)总成在出厂时，应进行8h连续运行试验，试验中不得发生任何故障或误动作。6.1.4.3维修性为方便对总成的维修、保养，设计时应考虑下列要求：a)液压控制阀件应尽可能采用集成化设计，以使结构紧凑，并减少管道的连接和潜在的泄漏点；b)需要调整、定期清洗或更换的零部件应布置在便于操作的部位，并有足够的拆装、维修空间；c)当需要拆卸个别零部件或管道时，应不必大量拆卸相邻的零部件或管道，并不会引起大量的工作液损失和不要求排放油箱内的工作液。必要时，可在管道中适当地设置截止阀；d)必要时，在适当的位置设置接油盘；e)在能最大限度地、方便地放尽内部工作液的位置上设置工作液排放口；f)应设置必要的测试口、工作液取样口、排气口和投油循环所必需的备用接口。g)所有重量超过15kg的零部件应可方便地起吊，总成应有起吊装置，拆装方便，并尽可能使部件可以整体更换，利于安装和维修。h)大型或较高的总成应设置适当的踏脚架或扶梯。6.1.4.4污染控制总成中必须按下列要求配置工作液的污染控制装置或元件：a)对常规的液压系统，回油滤器的过滤精度可选为β10≥100；而对含有伺服阀或比例控制阀的液压系统，回油滤器的绝对过滤精度可选为β5≥100。回油滤器的通流能力可选为最大回油流量的1.5～3倍。b)由于液压泵是液压系统的主要污染源之一，因此应在液压泵的出口处设置高压滤器。该滤器的过滤精度一般可选为β10≥100，其通流能力可选为液压泵最大输出流量的1～2倍。c)在伺服阀和比例控制阀的进油口处,必要时也可设置滤器,滤器的绝对过滤精度应选为β5≥100,通流能力可选为阀件工作流量的1～2倍。d)必要和可能时，应设置离线的工作液过滤和温度控制循环系统，以满足对液压系统工作液污染控制的要求。可按约10～30min能将油箱内储存的工作液循环一次的原则，确定离线循环系统的工作流量，一般为40～160L/min。离线循环系统滤器的绝对过滤精度也应按液压系统的性质选取：常规液压系统可选为β10≥100；比例控制系统为β5≥100；伺服控制系统则为β3≥100。选用高过滤精度滤器时，可在该滤器前串联一较低过滤精度的滤器，以提高过滤效率和延长使用时间。离线循环系统滤器的通流能力应选为其回路流量的2～4倍。e)液压泵的吸口处不宜设置滤器，可设置密度不大于180目的网式滤油器，该滤油器的通流能力应不低于液压泵额定流量的2倍，并应不致使吸口压力降低至低于要求的数值。f)选用的滤器应带有堵塞指示及发讯装置。g)滤器一般均应设置旁通阀，当滤油器两端的压差大于规定值时，旁通阀应开启。h)各种滤器尽可能采用带磁性体的滤芯。6.1.4.5工作液温度控制a)总成使用在环境较寒冷的场合时，为确保设备能顺利启动，应设置加热器。总成加热器一般选用管状电加热器，通常安装在油箱上，加热部位插入工作液内，以对工作液直接加热。加热器的总功率按每1000L工作液约10kW计算。单个加热器的功率不宜大(1～3kW），其表面耗散功率不得超过0.7W/cm2，宜使用多个加热器组合达到需要的功率。多个加热器在油箱上应分散安装，使加热均匀。液压系统总成设计规范DST001-R025of12b)总成的冷却器应能将液压系统工作时因功率损耗而产生的热量散发掉，冷却器的计算方法如下：（1）压力油经溢流阀溢回油箱时，在溢流阀阀口处的功耗按式（3）计算：3T0Y1C10Tdt60PQN×=∫（3）式中，NC1－溢流阀阀口处一个周期内的平均功耗，kW;P－溢流阀设定压力，MPa;QY－溢流阀的溢流流量，L/min;T－工作周期，s。（2）工作液流流经节流元件的功耗按式（4）计算：3n1iT0Lii2C10Tdt60QpN×Δ∑∫=＝（4）式中，NC2－总成中节流元件（n个）在一个周期内的平均总功耗，W;ΔpI－第I个节流元件两端的压降，MPa;QLi－流经第I个节流元件的工作流量，L/min;T－工作周期，s。（3）冷却器散热面积按式（5）和式（6）计算：mCtkNAΔ=（5）式中，A－冷却器散热面积，m2;NC－液压系统总功耗，W；NC=NC1＋NC2;Δtm－工作液与冷却水之间的平均温差，K；t1－工作液进口温度，K;t2－工作液出口温度，K;tW1－冷却水进口温度，K;tW2－冷却水出口温度，K;k－冷却器的传热系数，可按下列值选取：列管式冷却器，水冷350W/m2.K;平板式冷却器，水冷465W/m2.K;蛇形管式冷却器，水冷110～175W/m2.K。平均温差Δtm的计算方法如下：当2tt21≤ΔΔ时：2tt2ttt1w2W21m+−+=Δ（6）当2tt21ΔΔ时：2tt2ttt1w2W21m−−−=Δ（7）其中：Δt1=t1-t2油液温差；Δt2=tW2-tW1冷却水温差；考虑冷却器工作过程中，由于污垢、锈蚀等的影响，使实际散热面积减少，故选择冷却器时，应按计算出的散热面积增大20～30％。（4）冷却水量按式（8）计算：()()()Qtttt45.0~36.0Qttcttc=Q1W2