液壓泵站課程設(shè)計(jì)

1、專業(yè)方向課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目名稱： P1系列雙定量齒輪泵液壓泵站設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)年級(jí)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化11級(jí) 姓 名： 張強(qiáng) 班級(jí)學(xué)號(hào)： 液壓11-1-02 指導(dǎo)教師： 張玉峰、張金濤 二一五 年 一 月 九 日目錄一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)- 1 -二、擬定系統(tǒng)液壓原理圖- 2 -三、選擇或設(shè)計(jì)液壓元件- 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- 3 -3.2.2單向閥- 4 -3.2.3截止閥- 4 -3.3液壓輔件選擇- 5 -3.3.1壓力表- 5 -3.4液壓介質(zhì)的選擇- 5 -3.5其他液壓輔助元件的設(shè)計(jì)與選擇- 5 -3.

2、5.1過(guò)濾器的選擇- 5 -3.5.2管道及管接頭的選擇- 5 -3.5.3空氣濾清器的選擇- 7 -3.5.4液位計(jì)的選擇- 7 -3.5.5冷卻器的選擇- 8 -3.5.6加熱器的選擇- 8 -3.6電動(dòng)機(jī)的選擇- 8 -3.7聯(lián)軸器選擇- 9 -四、油箱設(shè)計(jì)- 10 -4.1油箱的設(shè)計(jì)- 10 -4.2隔板，放油塞，清洗孔，通氣器，注油口的設(shè)計(jì)- 10 -4.3吊耳- 11 -4.4管路的配置- 11 -五、液壓泵站的組裝和使用維護(hù)- 12 -5.1液壓泵站的組裝- 12 -5.1.1液壓元件和管件的質(zhì)量檢查- 12 -5.2液壓元件和管道安裝- 12 -5.2.1液壓元件的安裝- 12

3、 -5.2.2管道安裝- 12 -設(shè)計(jì)小結(jié)- 14 -致謝- 14 -參考文獻(xiàn)- 14 -一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題目：P1系列雙定量齒輪泵液壓泵站設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)：齒輪泵1.3m/rev（21MPa電磁卸荷）+7.4m/rev（21MPa電磁卸荷）；回油過(guò)濾冷卻；內(nèi)置安裝。課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)： 1、泵站設(shè)計(jì)到溢流閥；2、必須設(shè)有油箱、過(guò)濾器、加熱器、冷卻器、清洗窗、液位計(jì)、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(tǒng)原理圖，（按國(guó)標(biāo)符號(hào)繪制）泵站總裝配圖，電機(jī)泵組部件裝配圖，裝配圖表達(dá)出液壓安裝關(guān)系和機(jī)械安裝關(guān)系裝配圖與系統(tǒng)原理圖一一對(duì)應(yīng)；4、主要元件參考網(wǎng)站：http:/www.kompass

4、/5、說(shuō)明書(shū)中列寫設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程、所選元件詳細(xì)技術(shù)參數(shù)；6、任務(wù)書(shū)中沒(méi)有指定內(nèi)容自定；7、油箱上通孔必須有密封措施；二、擬定系統(tǒng)液壓原理圖液壓系統(tǒng)回路圖如下：1、油箱 2、空氣濾清器3、液位計(jì)4、溫度計(jì)5、加熱器6、粗過(guò)濾器7、高壓截止閥8、冷卻器9、警報(bào)式過(guò)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(kāi)關(guān)15、壓力表圖2.1 液壓系統(tǒng)回路圖三、選擇或設(shè)計(jì)液壓元件3.1齒輪泵已知齒輪泵流量，參考提供網(wǎng)站圖3.1雙聯(lián)變量葉片泵參數(shù) 選取泵1型號(hào)為P101型號(hào)定量齒輪泵，額定壓力21MPa，泵排量1.3m/rev ，轉(zhuǎn)速范圍在8501800r/min，最大

5、流量為1.82L/min，選取泵2型號(hào)為P107型號(hào)定量齒輪泵，額定壓力21MPa，泵排量7.4m/rev ，轉(zhuǎn)速范圍在8501800r/min，最大流量為8.14L/min，由于是內(nèi)置安裝選取法蘭盤型。根據(jù)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(tǒng)工作壓力為21MPa。3.2.液壓閥類元件的選擇閥的規(guī)格，根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實(shí)際通過(guò)該閥的最大流量，選擇有定型產(chǎn)品的閥件。3.2.1溢流閥 溢流閥我們根據(jù)簡(jiǎn)單實(shí)用的原則，選用普通直動(dòng)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(jù)泵的最大流量8.14L/min及參考網(wǎng)站圖3.2 溢流閥參數(shù)選擇DG02

6、型直動(dòng)式溢流閥調(diào)壓范圍7-25MPa，最大流量16L/min。3.2.2單向閥單向閥選擇管式連接方式，根據(jù)泵的最大流量8.13L/min及參考網(wǎng)站圖3.3單向閥參數(shù)選取CIT-03型號(hào)單向閥，最大流量125L/min，開(kāi)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(dāng)回路出現(xiàn)問(wèn)題是截?cái)嘤吐?。根?jù)泵最大流量8.13L/min和系統(tǒng)壓力21MPa并且依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第4卷,選擇JZFS-T10BII型截止閥，額定流量100L/min，最高使用壓力為35MPa。3.3液壓輔件選擇3.3.1壓力表根據(jù)泵額定壓力21MPa，依據(jù)參考網(wǎng)站圖3.5壓力表參數(shù)選擇A

7、T（63）壓力表，壓力范圍為25MPa。3.4液壓介質(zhì)的選擇液壓介質(zhì)運(yùn)動(dòng)粘度，即液壓介質(zhì)的牌號(hào)的選擇：液壓系統(tǒng)的壓力不高，為低壓系統(tǒng)，并且液壓系統(tǒng)回路較為簡(jiǎn)單。在液壓系統(tǒng)中，液壓泵的負(fù)荷最重，所以根據(jù)液壓泵來(lái)選擇液壓介質(zhì)的粘度，前面選用的是齒輪泵，根據(jù)液壓設(shè)計(jì)與使用，可以查到對(duì)于符合條件的液壓介質(zhì)在30-70時(shí)推薦為HL46，這種液壓油質(zhì)量比機(jī)械油高，用于中低壓或簡(jiǎn)單機(jī)具的液壓系統(tǒng)，允許粘度范圍為16-850，其最佳粘度范圍為70-250。符合液壓站的要求。3.5其他液壓輔助元件的設(shè)計(jì)與選擇3.5.1過(guò)濾器的選擇根據(jù)題目要求和系統(tǒng)性能的考慮，并查詢機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷，選取粗過(guò)濾器型號(hào)為WU-1

8、6180，流量為250L/min，額定壓力32MPa，過(guò)濾精度180m，壓差指示器工作差0.35MPa，初始?jí)毫?.01MPa。3.5.2管道及管接頭的選擇1 管道內(nèi)徑計(jì)算式中:d管道內(nèi)徑（mm）； q通過(guò)管道內(nèi)的流量（）； 管內(nèi)允許流速（m/s），見(jiàn)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0.52，一般常取1以下液壓系統(tǒng)壓油管2.56，壓力高，管道短，粘度小取大值液壓系統(tǒng)回油管1.532 計(jì)算出內(nèi)徑d后，按標(biāo)準(zhǔn)系列選取相應(yīng)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) 對(duì)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

9、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(jīng)計(jì)算可得：吸油路、壓油路、回油路管路的內(nèi)徑分別為：0.053m、0.022m、0.053m。并采用無(wú)縫鋼管進(jìn)行管路的連接。計(jì)算出內(nèi)徑d后，按標(biāo)準(zhǔn)系列選取相應(yīng)的管子。分別為：50mm、25mm、50mm。3.管道壁厚的計(jì)算根據(jù)系統(tǒng)壓力和流量采用無(wú)縫鋼管，選擇相應(yīng)滿足要求的鋼管厚式中 管壁厚度（m）；p管道內(nèi)最高工作壓力（Pa）；d管道內(nèi)徑（m）； 材料許用拉應(yīng)力，其值； b管道材料的抗拉強(qiáng)度（Pa）；n安全系數(shù)，對(duì)鋼管來(lái)說(shuō)，p7MPa時(shí)，取n=8；p17.5MPa時(shí)，取n=6；p17.

10、5MPa時(shí)，取n=4。據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表選擇管的標(biāo)準(zhǔn)外徑和內(nèi)徑。吸油路管路內(nèi)徑和外徑為40mm、50mm，壓油路管路內(nèi)徑和外徑為20mm、28mm，回油路管管路內(nèi)徑和外徑為40mm、50mm。對(duì)于液壓泵站采用無(wú)縫鋼管，可以采用多種接頭形式，有焊接式管接頭，擴(kuò)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(kuò)口密封接頭，需要對(duì)油管進(jìn)行擴(kuò)口處理，耐振性很差并且只能用于管徑小于34mm 的系統(tǒng)?？ㄌ资竭B接裝配比較方便，但是對(duì)油管的要求很高。綜合比較，我們發(fā)現(xiàn)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(hào)也不是很全面，需要考慮專

11、門設(shè)計(jì)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(jìn)入。查參考網(wǎng)站選用型號(hào)為T0Y0-30，精度400。3.5.4液位計(jì)的選擇液位計(jì)一般設(shè)置在油箱側(cè)壁上，以指示油箱中的液面位置。通常油箱上還應(yīng)該設(shè)置溫度計(jì)，以檢測(cè)其油溫，為了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，選取帶溫度計(jì)的液位指示器。所以，查參考網(wǎng)站選取型號(hào)LS-3。3.5.5冷卻器的選擇圖3.6冷卻器根據(jù)參考網(wǎng)站選擇此K-16 滾牙式油冷卻器 LD系列冷卻器。3.5.6加熱器的選擇根據(jù)液壓傳動(dòng)，加熱器一般不超過(guò)，所以選擇的加熱器。3.6電動(dòng)機(jī)的選擇在前面已經(jīng)確定了液壓泵的型號(hào)為P101齒輪泵為21KW

12、,液壓泵工作壓力為21MPa，流量70L/min,根據(jù)表3.2取泵的總效率則液壓泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所需的功率為。表3.2液壓泵的總效率液壓泵類型齒輪泵螺桿泵葉片泵柱塞泵總效率50.800.600.750.800.85查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)取Y90S-4和Y132S-4三相異步電動(dòng)機(jī)。額定功率為1.1KW和5.5KW,同步轉(zhuǎn)速1400r/min，為90%3.8聯(lián)軸器選擇 電機(jī)與液壓泵的傳動(dòng)一般有帶傳動(dòng)或者聯(lián)軸器連接兩軸，一般聯(lián)軸器是兩軸轉(zhuǎn)速相同，要求結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合。帶傳動(dòng)是用于中心距離比較大，傳動(dòng)比不為1不能采用聯(lián)軸器直接連接的傳動(dòng)。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可以知道電動(dòng)機(jī)機(jī)的轉(zhuǎn)速為，液壓泵的額定轉(zhuǎn)

13、速為 ,最高轉(zhuǎn)速為2500r/min ,可以知道電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速滿足液壓泵的轉(zhuǎn)速范圍，并且液壓泵站要求結(jié)構(gòu)緊湊，液壓泵要求上置，所以可以確定采用聯(lián)軸器傳動(dòng)。下面進(jìn)行聯(lián)軸器的選擇： 根據(jù)公式: 其中P為電動(dòng)機(jī)的輸出功率，T 為輸出軸的轉(zhuǎn)矩，n為額定轉(zhuǎn)速，效率，由此可以計(jì)算出公稱轉(zhuǎn)矩TN.m。查機(jī)械設(shè)計(jì)第八版的工作系數(shù)，計(jì)算轉(zhuǎn)矩。為了減小啟動(dòng)載荷，緩和沖擊，所以應(yīng)該采用彈性聯(lián)軸器，一般我們采用彈性柱銷聯(lián)軸器。型號(hào)的選擇需要根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出軸的直徑才可以確定。通過(guò)查詢電機(jī)轉(zhuǎn)軸直徑為55mm。查GB/T4323-1984選擇LT型。四、油箱設(shè)計(jì)4.1油箱的設(shè)計(jì) 油箱的有效容積（油面高度為油箱高度的80%時(shí)的容

14、積）根據(jù)液壓系統(tǒng)發(fā)熱，散熱平衡計(jì)算。但是對(duì)于液壓站來(lái)說(shuō)，根據(jù)液壓泵的最大流量為10L/min，油箱容量的經(jīng)驗(yàn)公式為 式中 QV液壓泵每分鐘排出壓力油的容積（m3）； 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，見(jiàn)表4.1。表4.1經(jīng)驗(yàn)系數(shù)系統(tǒng)類型低壓機(jī)構(gòu)中高壓系統(tǒng)高壓系統(tǒng)2457810由前面可知壓力為21MPa，系統(tǒng)為中高壓，取7，初步確定油箱容量為 取100L 選取100L標(biāo)準(zhǔn)油箱a=633mm，b=460mm，c=410mm油箱至少厚度3mm。根據(jù)以往設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)可知箱底厚度應(yīng)大于箱壁厚度，取其厚度為6mm，箱蓋厚度應(yīng)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(yùn)，應(yīng)該把油箱升起來(lái)，油箱底離地50mm 。并

15、且設(shè)有支架，油箱是用鋼板焊接成的，而支架是通過(guò)單獨(dú)制作的焊接在油箱的箱底邊緣。支架上設(shè)置有416的螺栓固定在底板上。4.2隔板，放油塞，清洗孔，通氣器，注油口的設(shè)計(jì)前面我們已經(jīng)確定了，把電機(jī)機(jī)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(cè)是吸油區(qū)，另一側(cè)為回油區(qū)，并且在回油區(qū)我們把地面設(shè)計(jì)有1/10 左右的傾斜度，以利于雜質(zhì)沉淀，并且在下方設(shè)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(jīng)過(guò)隔板下的縫隙流進(jìn)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(yīng)該在油箱的兩側(cè)都設(shè)置了清洗口，清洗孔采用螺絲

16、釘連接固定板密封，并加上密封墊子。注油口對(duì)油箱來(lái)說(shuō)是必不可少的，考慮選擇帶有清洗油口，直接用清洗油口注油。4.3吊耳為了便于搬運(yùn)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(guò)估算，液壓站的重量肯定不大于600kg，根據(jù)液壓站的設(shè)計(jì)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(shè)置在吸油區(qū)，管口最低面在液面以下，在管口設(shè)置了濾油器（具體選擇見(jiàn)濾油器的選擇）。回油管設(shè)置在回油區(qū)，管口斜切45度，這樣可以增加開(kāi)口面積，降低了液流的速度，有利于沿箱壁環(huán)流。為了防止空氣進(jìn)入管中，吸油管和回油管管口都淹沒(méi)在液面以下，為了過(guò)濾大顆粒雜質(zhì)，保護(hù)液

17、壓泵，我們?cè)谖凸芸诎惭b了過(guò)濾器。(2)泄油管泄油管單獨(dú)接入油箱，并且在油箱液面以上終結(jié)。(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(jìn)入油箱的，如果密封不好，空氣肯會(huì)從此處進(jìn)入油箱，所以必須考慮他們的密封問(wèn)題。由于設(shè)計(jì)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(jìn)入油箱出焊接了一個(gè)20mm厚的一個(gè)凸臺(tái)，這樣便于密封。并且可以防止在維修的時(shí)候，污染物進(jìn)入油箱內(nèi)。五、液壓泵站的組裝和使用維護(hù)5.1液壓泵站的組裝5.1.1液壓元件和管件的質(zhì)量檢查（1）液壓元件的檢查液壓元件的型號(hào)規(guī)格應(yīng)與元件清單上一致；生產(chǎn)日期不宜過(guò)早，否則其內(nèi)部密封件可能老化；油箱內(nèi)部不能有銹蝕，通氣

18、過(guò)濾器、液位計(jì)等油箱附件應(yīng)并全，安裝前應(yīng)清洗干凈。（2）管件的檢查油管的材質(zhì)、牌號(hào)、通徑、厚度、壁厚和接頭的型號(hào)規(guī)格及加工質(zhì)量均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求及有關(guān)規(guī)定。金屬材質(zhì)油管的內(nèi)外壁不得有腐蝕和傷口裂痕，表面凹入或有剝離層和結(jié)疤；軟管（膠管和塑料管）的生產(chǎn)日期不得過(guò)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(xiàn)象；接頭體與螺母配合不的松動(dòng)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(dòng)機(jī)、液壓馬達(dá)與其拖動(dòng)的主機(jī)工作機(jī)構(gòu)間的同軸度偏差在0.1以內(nèi)，軸線間的傾角不得大于1；不得用敲擊方式安裝聯(lián)軸器。5.2.2管道安裝在液壓系統(tǒng)中，管道的主要作用是傳輸載

19、能工作介質(zhì)。一般應(yīng)在所連接的設(shè)備及各液壓裝置部件、元件等組裝、固定完畢后再進(jìn)行管道安裝。安裝管道時(shí)應(yīng)特別注意防振、防漏問(wèn)題。（1）管道敷設(shè)管道敷設(shè)應(yīng)變預(yù)裝拆和維護(hù)，并不妨礙生產(chǎn)人員行走及機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)。橡膠軟管應(yīng)遠(yuǎn)離熱源或采取隔熱措施，并避免相互間與其他物體間產(chǎn)生磨擦，還應(yīng)避免急彎，管道最小彎曲半徑應(yīng)在10倍管徑以上。官長(zhǎng)除滿足彎曲半徑和移動(dòng)行程外，尚應(yīng)留4%的余量。（2）管道加工在管道安裝過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)其尺寸、形狀及焊接要求加工管材。切割加工的管材端部應(yīng)平整，無(wú)裂紋和重皮等缺陷；需彎曲加工的鋼質(zhì)管道，彎管前要進(jìn)行退火處理，以防彎管時(shí)起皺或變扁，彎曲半徑一般應(yīng)大于管子外徑的3倍，彎制后的

20、橢圓旅應(yīng)小于8%；管端螺紋應(yīng)與相配的螺紋的基本尺寸和公差標(biāo)準(zhǔn)一致，螺紋加工后應(yīng)無(wú)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(jù)壁厚進(jìn)行加工和組對(duì)。經(jīng)加工而成的管道，應(yīng)將切削、毛刺等去除干凈。（3）管道焊接應(yīng)根據(jù)焊接對(duì)象的材質(zhì)選用合適的焊接材料；管壁較厚的管道焊前應(yīng)進(jìn)行預(yù)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(jìn)行耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為工作壓力的1.52倍，試壓不合格的管道應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)焊，同一部位的返修次數(shù)不宜超過(guò)3次。5.3液壓泵站的使用與檢查優(yōu)質(zhì)的液壓系統(tǒng)是針對(duì)無(wú)故障使用壽命長(zhǎng)而設(shè)計(jì)的，它僅需要很少的維護(hù)。但是少量的維護(hù)對(duì)于得到無(wú)故障工作非常重要。實(shí)踐表明液壓系統(tǒng)失效、損壞等多數(shù)是由于污染、維護(hù)不足和油液選用不當(dāng)造成的。為保證液壓系統(tǒng)處于良好性能狀態(tài)，并延長(zhǎng)其使用壽命，應(yīng)對(duì)其合理使用，并重視對(duì)其進(jìn)行日常檢查和維護(hù)。1.使用的一般注意事項(xiàng)液壓泵站使用中的注意事項(xiàng)如下：1）低溫下，油溫應(yīng)達(dá)到20以上才準(zhǔn)許順序動(dòng)作；油溫高于60是應(yīng)注意系統(tǒng)的工