液壓泵站課程設計

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1、 專業(yè)方向課程設計說明書 題 目 名 稱 ： P1 系列雙定量齒輪泵液壓泵站設計 學 院 ： 機械工程學院 專 業(yè) 年 級 ： 機械設計制造及其自動化 11 級 姓 名 ： 張強 班 級 學 號 ： 液壓 11-1-02 指 導 教 師 ： 張玉峰、張金濤 二Ｏ一五 年 一 月 九 日

2、 目錄 一、課程設計任務書 .............................................................................................. - 1 - 二、擬定系統液壓原理圖 ....................................................................................... - 2 - 三、選擇或設計液壓元件 ......................................................

3、................................. - 3 - 3.1 齒輪泵 ......................................................................................................... - 3 - 3.2.液壓閥類元件的選擇 ................................................................................. - 3 - 3.2.1 溢流閥 ................

4、.............................................................................. - 3 - 3.2.2 單向閥 .............................................................................................. - 4 - 3.2.3 截止閥 ....................................................................................

5、.......... - 4 - 3.3 液壓輔件選擇 ............................................................................................. - 5 - 3.3.1 壓力表 .............................................................................................. - 5 - 3.4 液壓介質的選擇 ...................................

6、.............................................. - 5 - 3.5 其他液壓輔助元件的設計與選擇 ............................................................. - 5 - 3.5.1 過濾器的選擇 .................................................................................. - 5 - 3.5.2 管道及管接頭的選擇 .........................

7、............................................. - 5 - 3.5.3 空氣濾清器的選擇 .......................................................................... - 7 - 3.5.4 液位計的選擇 .................................................................................. - 7 - 3.5.5 冷卻器的選擇 ...................

8、............................................................... - 8 - 3.5.6 加熱器的選擇 .................................................................................. - 8 - 3.6 電動機的選擇 ............................................................................................. - 8 - 3.7

9、聯軸器選擇 ................................................................................................. - 9 - 四、油箱設計 ......................................................................................................... - 10 - 4.1 油箱的設計 ....................................................

10、........................................... - 10 - 4.2 隔板，放油塞，清洗孔，通氣器，注油口的設計............................... - 10 - 4.3 吊耳 ........................................................................................................... - 11 - 4.4 管路的配置 ...........................................

11、.................................................... - 11 - 五、液壓泵站的組裝和使用維護 ......................................................................... - 12 - 5.1 液壓泵站的組裝 ....................................................................................... - 12 - 5.1.1 液壓元件和管件的質量檢查 ....

12、.................................................... - 12 - 5.2 液壓元件和管道安裝 ............................................................................... - 12 - 5.2.1 液壓元件的安裝 ............................................................................ - 12 - 5.2.2 管道安裝 ...............

13、......................................................................... - 12 - 設計小結 ................................................................................................................. - 14 - 致謝 ......................................................................................

14、................................... - 14 - 參考文獻 ................................................................................................................. - 14 - 一、課程設計任務書 題目： P1 系列雙定量齒輪泵液壓泵站設計 原始數據：齒輪泵 1.3m?/rev （ 21MPa電磁卸荷） +7.4m?/rev （21MPa電磁卸荷）；

15、 回油過濾冷卻；內置安裝。 課程設計任務書： 1 、泵站設計到溢流閥； 2、必須設有油箱、過濾器、加熱器、冷卻器、清洗窗、液位計、 空氣濾清器以及各元件所必須的配附件； 3、需完成泵站系統原理圖，（按國標符號繪制）泵站總裝配圖， 電機泵組部件裝配圖， 裝配圖表達出液壓安裝關系和機械安裝關系 裝配圖與系統原理圖一一對應； 4、主要元件參考網站： 5、說明書中列寫設計計算過程、所選元件詳細技術參數； 6、任務書中沒有指定內容自定； 7 、 油 箱 上 通 孔 必 須 有 密 封 措 施 ；

16、 - 1 - 二、擬定系統液壓原理圖 液壓系統回路圖如下： 1、油箱 2、空氣濾清器 3、液位計 4、溫度計 5、加熱器 6、粗過濾器

17、 7、高壓截止閥 8、冷卻器 9、警報式過濾器 10、單向閥 11、齒輪泵 I 12、齒輪泵 II 13 、溢流閥 14、壓力表開關 15、壓力表 圖 2.1 液壓系統回路圖 - 2 - 三、選擇或設計液壓元件 3.1 齒輪泵 已知齒輪泵流量，參考提供網站

18、 圖 3.1 雙聯變量葉片泵參數 選取泵 1 型號為 P101 型號定量齒輪泵，額定壓力 21MPa，泵排量 1.3m?/rev ，轉速范圍在 850~1800r/min，最大流量為 1.82L/min ，選取泵 2 型號為 P107 型號定量齒輪泵，額定壓力 21MPa，泵排量 7.4m?/rev ，轉速范圍在 850~1800r/min，最大流量為 8.14L/min ，由于是內置安裝選取法蘭盤型。根據所選泵的額定壓力 一般要比最大工作壓力大 25%～ 60%，所以擬定系統工作壓力為 21MPa。 3.2.液壓閥類元件的選擇

19、 閥的規(guī)格，根據系統的工作壓力和實際通過該閥的最大流量，選擇有定型產品的閥件。 3.2.1 溢流閥 溢流閥我們根據簡單實用的原則， 選用普通直動型溢流閥： 靈敏度高，壓力 溢流量的影響較小，適合在中高壓大流量下工作。根據泵的最大流量 8.14 L/min 及參考網站 - 3 - 圖 3.2 溢流閥參數 選擇 DG02型直動式溢流閥調壓范圍 7-25MPa，最大流量 16L/min。 3.2.2 單向閥

20、 單向閥選擇管式連接方式，根據泵的最大流量 8.13L/min 及參考網站 圖 3.3 單向閥參數 選取 CIT-03 型號單向閥，最大流量 125L/min ，開啟壓力為 0.35MPa，最高使用壓力為 21MPa。 3.2.3 截止閥 截止閥的作用主要是為了當回路出現問題是截斷油路。根據泵最大流量 8.13L/min 和系統壓力 21MPa 并且依據機械設計手冊第 4 卷,選

21、擇 JZFS-T10BII 型截止閥，額定流量 100L/min ，最高使用壓力為 35MPa。 - 4 - 3.3 液壓輔件選擇 3.3.1 壓力表 根據泵額定壓力 21MPa，依據參考網站 圖 3.5 壓力表參數 選擇 A T（ 63）壓力表，壓力范圍為 25MPa。 3.4 液壓介質的選擇 液壓介質運動粘度， 即液壓介 質的牌號的選擇： 液壓系統的壓力不高， 為低壓系統，并

22、且液壓系統回路較為簡單。在液壓系統中，液壓泵的負荷最重，所以 根據液壓泵來選擇液壓介質的粘度， 前面選用的是齒輪泵， 根據《液壓設計與使用》，可以查到對于符合條件的液壓介質在 30-70 ℃時推薦為 HL46，這種液壓油 質量比機械油高， 用于中低 壓或簡單 機具的液壓 系統， 允許粘度范 圍為 16-850 mm2 / s ，其最佳粘度范圍為 70-250 mm2 / s 。符合液壓站的要求。 3.5 其他液壓輔助元件的設計與選擇 3.5.1 過濾器的選擇 根據題目要求和系統性能的考慮，并查詢《機械設計手冊》第四卷，選取粗

23、 過濾器型號為 WU-16 180，流量為 250L/min ，額定壓力 32MPa，過濾精度 180μ m，壓差指示器工作差 0.35MPa，初始壓力降 0.01MPa。 3.5.2 管道及管接頭的選擇 1．管道內徑計算 - 5 - d 4q 1.13 q vv 式中 : d—管道內徑（ mm）； q—通過管道內的流量（ m3 / s ）； υ—管內允許流速（ m/s），見表 3.1。 表 3.1 允許流速推薦值 管道 推薦流速（ m/s ） 液壓泵吸油管 0.5 ～ 2

24、，一般常取 1 以下 液壓系統壓油管 2.5 ～6，壓力高，管道短，粘度小取大值 液壓系統回油管 1.5 ～ 3 2．計算出內徑 d 后，按標準系列選取相應的管子。分別取吸油、壓油、回油管路的液壓油流速分別如下： 1.5 5 m/ s 1.5 1) 對于液壓泵壓油管這段取流量為 70L/min ，壓力為 14MPa； 2) 分支到各條液壓支路的壓油管取流量為 50L/min ，壓力為 14MPa； 3) 回油管選取流量為 120L/min ，壓力為 6MPa。 經計算可得：吸油路、壓油路、回油路管路的內徑分別為： 0.0

25、53m、0.022m、0.053m。并采用無縫鋼管進行管路的連接。 計算出內徑 d 后，按標準系列選取相應的管子。分別為： 50mm、25mm、50mm。 3. 管道壁厚 δ的計算 根據系統壓力和流量采用無縫鋼管，選擇相應滿足要求的鋼管厚 pd 2 式中 —— 管壁厚度（ m）； p—— 管道內最高工作壓力（ Pa）； d—— 管道內徑（ m）； —— 材料許用拉應力，其值 σ σ b ； n σb—— 管道材料的抗拉強度（ Pa）； n—— 安全系數，對鋼管來

26、說 ，p＜7MPa 時，取 n=8；p＜17.5MPa時，取 n=6； p＞ 17.5MPa 時，取 n=4。 - 6 - 據《機械設計手冊》 表選擇管的標準外徑和內徑。 吸油路管路內徑和外徑為 40mm、50mm，壓油路管路內徑和外徑為 20mm、28mm，回油路管管路內徑和外徑為 40mm、 50mm。對于液壓泵站采用無縫鋼管，可以采用多種接頭形式，有焊接式管接頭，擴口密封管接頭，卡套式管接頭。焊接式管接頭式最常用的，它采用接管焊接油管，焊接工作很大，需要酸洗，耐振性很好。擴口密封接頭， 需要對油管進行擴口處理，耐振性很差并且只能用于管徑

27、小于 34mm 的系統?？ㄌ资竭B接裝配比較方便， 但是對油管的要求很高。 綜合比較， 我們發(fā)現采用焊接式管接頭比較符合我們的要求，但是也有很多不足，接頭型號也不是很全面，需要考慮專門設計接頭，采用螺紋密封和連接。 3.5.3 空氣濾清器的選擇 空氣濾清器主要是保持液壓油箱油液的純潔度， 以免灰塵進入。 查參考網站選用型號為 T0Y0-30，精度 400 m 。 3.5.4 液位計的選擇 液位計一般設置在油箱側壁上， 以指示油箱中的液面位置。 通常油箱上還應該設置溫度計， 以檢測其油溫， 為了結構設計的合理性， 選取帶溫度計的液位指

28、示器。所以，查參考網站選取型號 LS-3″。 - 7 - 3.5.5 冷卻器的選擇 圖 3.6 冷卻器 根據參考網站選擇此 K-16

29、 滾牙式油冷卻器 LD 系列冷卻器。 3.5.6 加熱器的選擇 根據《液壓傳動》，加熱器一般不超過 3W / cm2 ，所以選擇 2W / cm2 的加熱 器。 3.6 電動機的選擇 在前面已經確定了液壓泵的型號為 P101齒輪泵為 21KW , 液壓泵工作壓力為 21MPa，流量 70L/min, 根據表 3.2 取泵的總效率 p 0.65 則液壓泵驅動電動機所需的功率為。 pP qP 14 120 P 25.13 KW P 60 0.65 表 3.2 液壓泵的總效率

30、 - 8 - 液壓泵類型 齒輪泵 螺桿泵 葉片泵 柱塞泵 總效率 0.6 ～ 0.7 0.65 ～ 0.80 0.60 ～ 0.75 0.80 ～ 0.85 查閱《機械設計手冊》取 Y90S-4 和 Y132S-4 三相異步電動機。額定功率為 1.1 KW 和 5.5KW,同步轉速 1400r/min ， η為 90% 3.8 聯軸器選擇 電機與液壓泵的傳動一般有帶傳動或者聯軸器連接兩軸， 一般聯軸器是兩軸轉速相同， 要求結構緊湊的場合。 帶傳動是用于中心距離比較大， 傳動比不 為 1 不能采用聯軸器直接連接的

31、傳動。 根據《機械設計手冊》 可以知道電動機機的轉速為 n1 2950r/min ，液壓泵的額定轉速為 n 2 2000r/min , 最高轉速為 2500r/min , 可以知道電動機轉速滿足液壓泵的轉速范圍，并且液壓泵站要求結 構緊湊，液壓泵要求上置， 所以可以確定采用聯軸器傳動。 下面進行聯軸器的選 擇： 根據公式 : 其中 P 為電動機的輸出功率， T 為輸出軸的轉矩， n 為額定轉速， η效率，由此可以計算出公稱轉矩 T＝ 143.25 N.m。查《機械設計》第八版的工作系數 K a =1.5 ，計算轉矩 Tca K a T 1.5 143.25 214

32、.87 。為了減小啟動載荷，緩和 沖擊，所以應該采用彈性聯軸器，一般我們采用彈性柱銷聯軸器。。型號的選擇 需要根據電動機輸出軸的直徑才可以確定。通過查詢電機轉軸直徑為 55mm。查 GB/T4323-1984 選擇 LT 型。 9550 P T n - 9 - 四、油箱設計 4.1 油箱的設計 油箱的有效容積（油面高度為油箱高度的 8

33、0%時的容積）根據液壓系統發(fā)熱， 散熱平衡計算。但是對于液壓站來說，根據液壓泵的最大流量為 10L/min ，油箱容量的經驗公式為 V αQ V 式中 QV——液壓泵每分鐘排出壓力油的容積（ 3 m）； α ——經驗系數，見表 4.1。 表 4.1 經驗系數 α 系統類 低壓機 中高壓 高壓系 型 構 系統 統 α 2～ 4 5～7 8～ 10 由前面可知壓力為 21MPa，系統為中高壓，取 7 ，初步

34、確定油箱容量為 V αQ 7 10 70L 取100L V 選取 100L 標準油箱 a=633mm， b=460mm，c=410mm 油箱至少厚度 3mm。根據以往設計的經驗可知箱底厚度應大于箱壁厚度， 取 其厚度為 6mm，箱蓋厚度應比箱壁厚度和箱底厚度大，選取箱蓋厚度為 9mm。 為了便于放油和搬運，應該把油箱升起來，油箱底離地 50mm 。并且設有支架， 油箱是用鋼板焊接成的， 而支架是通過單獨制作的焊接在油箱的箱底邊緣。 支架 上設置有 4φ 16的螺栓固定在底板上。

35、 4.2 隔板，放油塞，清洗孔，通氣器，注油口的設計 前面我們已經確定了， 把電機機和液壓泵放置在油箱上面， 為了保證油泵吸油的干凈，需要把油箱用隔板分成兩部分。一側是吸油區(qū)，另一側為回油區(qū)，并且在回油區(qū)我們把地面設計有 1/10 左右的傾斜度，以利于雜質沉淀，并且在下方設置放油口， 在附近放置一些永磁體， 取出油液中的鐵屑， 這樣液壓回路的回油必須在回油區(qū)沉淀一下后， 才能經過隔板下的縫隙流進吸油區(qū)， 保證吸油的干凈。油箱需要定期清洗， 所以為了清洗的方便應該在油箱的兩側都設置了清洗口，清洗孔采用螺絲釘連接固定板密封， 并加上密封墊子。 注油口對油箱來說是必不可

36、少的，考慮選擇帶有清洗油口，直接用清洗油口注油。 - 10 - 4.3 吊耳 為了便于搬運油箱， 在油箱的四角箱壁的上方和焊接了吊耳， 吊耳有圓柱形 和鉤型兩種。選用圓柱吊耳，通過估算，液壓站的重量肯定不大于 600kg，根據《液壓站的設計與使用》，我們選用 0.7t 的。 4.4 管路的配置 (1)吸油管和回油管 吸油管設置在吸油區(qū)， 管口最低面在液面以下， 在管口設置了濾油器 （具體選擇見濾油器的選擇）?；赜凸茉O置在回油區(qū)，管口斜切 45度，這樣可以增加開口面積，降低了液流的速

37、度，有利于沿箱壁環(huán)流。為了防止空氣進入管中，吸油 管和回油管管口都淹沒在液面以下， 為了過濾大顆粒雜質， 保護液壓泵， 我們在吸油管口安裝了過濾器。 (2)泄油管 泄油管單獨接入油箱，并且在油箱液面以上終結。 (3)穿孔的密封 吸油管，回油管以及泄油管都是要在油箱頂部進入油箱的，如果密封不好， 空氣肯會從此處進入油箱， 所以必須考慮他們的密封問題。 由于設計油箱頂蓋只 有 9mm厚，這樣薄的壁厚不利于密封，所以需要在油管進入油箱出焊接了一個 20mm厚的一個凸臺，這樣便于密封。并且可以防止在維修的時候，污染物進入 油箱內。

38、 - 11 - 五、液壓泵站的組裝和使用維護 5.1 液壓泵站的組裝 5.1.1 液壓元件和管件的質量檢查 （ 1）液壓元件的檢查 液壓元件的型號規(guī)格應與元件清單上一致； 生產日期不宜過早， 否則其內部密封件可能老化；油箱內部不能有銹蝕， 通氣過濾器、液位計等油箱附件應并全，安裝前應清洗干凈。 （ 2）管件的檢查 油管的材質、牌號、

39、通徑、厚度、壁厚和接頭的型號規(guī)格及加工質量均應符 合設計要求及有關規(guī)定。 金屬材質油管的內外壁不得有腐蝕和傷口裂痕，表面凹入或有剝離層和結疤；軟管（膠管和塑料管）的生產日期不得過久。管接頭的螺紋、密封圈的溝槽棱角不得有傷痕、毛刺或斷絲扣等現象；接頭體與螺母配合不的松動或卡澀。 5.2 液壓元件和管道安裝 5.2.1 液壓元件的安裝 （ 1）液壓泵的安裝 液壓泵與原動機、 液壓馬達與其拖動的主機工作機構間的同軸度偏差在 0.1 ㎜以內，軸線間的傾角不得大于 1；不得用敲擊方式安裝聯軸器。 5.2.2 管道安裝

40、 在液壓系統中， 管道的主要作用是傳輸載能工作介質。 一般應在所連接的設備及各液壓裝置部件、 元件等組裝、 固定完畢后再進行管道安裝。 安裝管道時應特別注意防振、防漏問題。 （1）管道敷設 管道敷設應變預裝拆和維護， 并不妨礙生產人員行走及機電設備的運行和維 護。 橡膠軟管應遠離熱源或采取隔熱措施，并避免相互間與其他物體間產生磨 - 12 - 擦，還應避免急彎，管道最小彎曲半徑應在 10 倍管徑以上。官長除滿足彎曲半徑和移動行程外，尚應留 4%的余量。 （2）管道加工 在管道安裝過程中， 應根據其尺寸、

41、 形狀及焊接要求加工管材。 切割加工的管材端部應平整， 無裂紋和重皮等缺陷； 需彎曲加工的鋼質管道， 彎管前要進行退火處理，以防彎管時起皺或變扁， 彎曲半徑一般應大于管子外徑的 3 倍，彎制后的橢圓旅應小于 8%；管端螺紋應與相配的螺紋的基本尺寸和公差標準一致，螺紋加工后應無裂紋和凹痕等缺陷； 管子的焊接坡口形式、 尺寸及接頭間隙可根據壁厚進行加工和組對。經加工而成的管道，應將切削、毛刺等去除干凈。 （3）管道焊接 應根據焊接對象的材質選用合適的焊接材料； 管壁較厚的管道焊前應進行預熱。管道焊接完畢，要將焊縫及周圍的熔渣及飛濺物清理干凈， 并進行耐壓試驗，試驗壓力為工作壓力的 1.

42、5 ～2 倍，試壓不合格的管道應進行補焊，同一部位的返修次數不宜超過 3 次。 5.3 液壓泵站的使用與檢查 優(yōu)質的液壓系統是針對無故障使用壽命長而設計的，它僅需要很少的維護。 但是少量的維護對于得到無故障工作非常重要。 實踐表明液壓系統失效、 損壞等多數是由于污染、 維護不足和油液選用不當造成的。為保證液壓系統處于良好性能狀態(tài)， 并延長其使用壽命， 應對其合理使用，并重視對其進行日常檢查和維護。 1. 使用的一般注意事項 液壓泵站使用中的注意事項如下： 1）低溫下，油溫應達到 20℃以上才準許順序動作； 油溫高于 60℃是應注意 系統

43、的工作情況。 2）停機 4h 以上的設備，應先使液壓泵孔在運轉 5min，再起動執(zhí)行器工作。 3）各種液壓元件、輔助元件未經主管部門同意，不準私自調節(jié)火拆換。 4）液壓站出現故障時，不準擅自亂動，應通知有關部門分析原因并拆除。 2. 檢查 液壓系統種類繁雜， 各有其特定用途和使用要求。 為了及時了解和掌握液壓 站和整個系統的運行狀況， 消除故障隱患， 縮短為修周期， 通常應采用點檢和定 檢的方法對系統進行檢查。 - 13 - 設計小結 通過對系統的校核

44、計算各項細數滿足設計要求。 同時，通過對液壓泵站的設計，會發(fā)現對于一個液壓系統而言對于系統回路的選擇、 元件的選擇是很重要的。 液壓站的設計首先分析系統工況， 分析快進、 工進、快退等運動狀態(tài)所需壓力、流量。根據系統要求選定系統回路初步設計系統原理圖， 然后查相關手冊選擇系統元件，而后校核篩選元件。最后，布置油箱安裝方式。 致謝 在液壓泵站的設計過程中， 我查閱了許多相關的設計資料， 通過仔細的閱讀，鞏固了以前所學的相關液壓傳動、 液壓系統傳動、 液壓控制系統等理論知識， 在設計的過程中， 我深刻的感覺到了書到用時方恨少的痛楚， 在

45、以后的日子里我會加強自己的專業(yè)素養(yǎng)，爭取早日能夠成為一個能夠獨當一面的專業(yè)人才，同時，感謝張玉峰和張金濤老師對我的指點。 由于本人專業(yè)能力有限， 設計中難免出現很多錯誤和不足， 希望老師能夠諒解，并且給予指點。 參考文獻 [1] 成大先 . 3 版.機械設計手冊 . 北京：化學工業(yè)出版社， 1997． [2] 張利平 . 液壓站設計與使用 . 北京：海洋出版社， 2004. [3] 官忠范 . 3 版. 液壓傳動系統 . 北京 : 機械工業(yè)出版社 , 2004.8. [4] 雷天覺 . 新編液壓工程手冊 . 北京 : 理工大學出版社 - 14 -