液压泵站的设计禁忌

液压泵站的设计禁忌

(1)禁忌泵轴存在径向或轴向负载

泵轴在结构上一般不能承受径向和轴向负载，因此泵最好由原动机经柔性联轴器直接驱动，并使泵和原动机的出轴严格对中，轴线的同轴度误差不大于0.05 mm。为了便于安装、调整，在中、小功率泵站中，常采用以下连接方式：

1)采用特殊的轴端带内花键连接孔的电动机。将泵的花键轴直接插入电动机轴端这种连接方式既可省掉联轴器，又能保持两轴的同轴度。

2)采用钟形法兰连接。常见的安装方式有立式、卧式等连接形式。有关钟形法兰的结构、联系尺寸等，请参考有关手册。

对于泵不能经联轴器由原动机直接驱动而需通过齿轮传动、链传动或带传动间接驱动(如车辆上的动力转向泵大多是由原动机通过带传动间接驱动的)的情况，泵轴上所受的径向负载不得超过泵制造厂的规定，否则带动泵轴的齿轮、链轮或带轮应架在另外设置的轴承上，用轴承来承受径向负载。这种间接驱动的驱动轴与泵轴也要按上述要求严格找正对中。

原动机与泵之间的联轴器，宜采用带非金属弹性元件的柔性联轴器，如国标GB/T 5272-2002中规定的梅花形弹性联轴器。梅花形弹性联轴器不但具有高的弹性和耐磨性、耐冲击性及耐油性，而且有零件数少、制造容易、外形尺寸小、工作可靠和不需维护等优点。但安装时需沿轴向移动两个半联轴器，故不宜用于大型设备上。

(2)禁忌液压泵组传动底座强度或刚度不足

当油箱顶上安装泵组时，要求油箱顶板较厚，一般为油箱侧板厚度的4倍左右。泵组底座与油箱顶板或机架之间应装设橡胶减振器，并使减振器的固有频率与泵组的回转频率远远错开，以防发生共振产生噪声。

(3)液压泵安装姿态禁忌

安装时应使泵的泄油口朝上，以保证泵壳体内始终被油液充满。

(4)不要忽略设置滴油盘

泵组底座上要设置滴油盘，以防检修时油液污染场地并回收漏油。

(5)油温控制回路的设计禁忌

油箱中的油温一般应在30～50 °C范围内，最高不得超过80 °C，最低不要低于15 °C。

1)油温过高或过低的影响

①油温过高会产生下列不良影响：

a．油液粘度降低，泄漏增加，容积效率下降，并使油液经节流元件的节流特性变化，使速度不稳定。

b．引起热膨胀系数不同的运动副之间间隙变化，变小时会造成“卡死”现象，变大时会增加泄漏。

c．随油温升高石油基油液会产生胶状物质，并在物体局部过热的表面上形成沉积物，堵塞元件内的小孔相缝隙，使其不能正常工作；对于水一油乳化液，过热时会使其分解而失去工作能力。

d．密封件、尼龙管、塑料管和过滤器等辅件的工作性能均受油温的影响，甚至连通常对高温不太敏感的网式过滤器，也会因油温过高使其密封或塑料件的品质变坏而不能正常工作。

②油温过低，油液粘度就过大，阻力损失剧增，这不但会造成泵起动时吸油

困难，而且也会使控制阀操作失常。

2)设计油温控制回路原则在设计这种油温控制回路时，有以下原则可供参考：

①如在系统设计时就能判断出系统油温的升高主要是由大量高压油从溢流阀溢出所引起时，宜将冷却器设置在溢流阀的回油管路上，如图20-3-105所示。这样设置时，由于经过溢流阀3溢出的热油立即通过冷却器，油与冷却介质温差大，油液流出的速度大(相对油箱内的流速而言)，大大改善了传热效果，从而提高了冷却效率。回路中的截止阀2是用来切断冷却器的，压力阀1是用来防止回路压力突然升高时冷却器芯子因超压被击穿。

图20-3-105 油温控制回路图20-3-106 油温控制回路

②如在系统设计时就能判断出系统中存在着若干个发热量较大的元件时，应该把冷却器设在系统总回油管路上，如图20-3-106所示。当同时在回油管路上设置过滤器和冷却器时，应把过滤器放在回油管路的上游，这可使低粘度的热油流经过滤器的阻力损失降低。

③电加热器表面的功率密度应适当。当采用电加热器时，要考虑其表面功率密度及加热器表面与油液的温差不要过大，以防油液局部过热变质。

④确保设置在油箱内的加热器或冷却器始终被油液所淹没。

⑤当系统油温变化范围要求严格控制时，可设计如图20-3-107所示的油温自动控制回路。图中1为水用电磁阀，由分别控制上、下限油温的电接点温度计6、7对其进行开关控制，从而控制冷却水路的通断，以此实现油温自动控制。

图20-3-107 油温自动控制回路

1-水用电磁阀；2-可调节流阀；3-冷却器；4-加热器；5-过滤器；

6、7-电接点温度计；8-目视温度计；9-液位计；10-连续放气装置

(6)液压油净化回路的设计禁忌

据资料统计，液压系统的故障约有75％以上是油液污染造成的。油液的污染是指从外界混人空气、水分和固体异物、使用中混入锈蚀的金属粉末、破坏的密封材料、涂料等碎状物，以及油液自身氧化变质生成的不溶解的沉淀物等。

油液中各种固体杂质会使相对运动零件划伤、磨损、甚至卡死，会使阻尼小孔或节流小孔堵塞造成元件作用失灵等。例如，液压泵配油盘划伤将使泵的高、低压腔沟通，造成严重内漏，甚至不能输出压力油；柱塞泵的柱塞中心阻尼孔被堵塞，将破坏滑靴和斜盘之问的静压支承，引起半干摩擦或干摩擦，使泵发热，甚至烧伤损坏；溢流阀上的阻尼孔被堵塞，引起溢流阀失灵等。

为了保证液压系统工作的可靠性和延长液压元件的使用寿命，应避免只注重调速、调压、油路循环形式等所谓主要回路的设计，而忽略油液污染控制环节的设计。液压油净化回路同上述液压回路设计一样，同样存在着回路构成是否合理，过滤器设置位置是否得当等问题。现对上述有关问题简要说明如下：

1)不要忽略吸油过滤器的压降要求吸油过滤器主要用来保护液压泵不被较大污物颗粒损伤，一般用网式粗过滤器。为了防止液压泵发生气蚀，吸油过滤器的压降要严格限制，因而其容量要选得足够大。实际使用的液压系统，常因选用精过滤器作为吸油过滤器，导致发生气蚀，造成液压泵产生高频噪声，影响系统正常工作。

2)不要忽略压油管路上过滤器的设置位置图20-3-108a、图20-3-108b油路所用元件完全相同，只是过滤器设置位置不同，但比较这两个回路的性能，前者优于后者。因为前者流过过滤器的流量稳定，从而使其过滤效果较好，而且过滤器同时对溢流阀起保护作用。后者则做不到这两点。

图20-3-108 压油管过滤回路

另外，压油管路过滤回路内必须设有与过滤器并联的限压旁路阀或压差发信器，以免压差过大将滤芯压破，造成滤芯表面截留的大量污垢进人系统。压油过滤器的压差值一般不超过0.35 Pa 。

3)回油管路过滤适用于回油量比较稳定的系统 回油管路过滤，可使在流人油箱以前侵入系统的或系统内部产生的污染物，被回油过滤器滤除，间接地保护整个液压系统。由于回油压力低，可选用强度较低的过滤器。但是液压缸等执行元件往往会在回油路中造成流量波动和压力冲击，使过滤器处于不利的工作条件，降低了其过滤性能。因此，要注意将过滤器尽量安装在流量、压力波动较小，工作状态相对稳定的系统内或位置上。同时还要注意，回油过滤器的流量即通油能力，不是按液压泵的流量来选取的，而是按它所通过的最大实际流量选取的。这是因为系统的最大回油量常远远大于泵的流量。

另外，在油箱顶上安装回油过滤器，可以简化管路，并方便滤芯清洗、更换及维护。

4)不要忽略过滤器参数和功能与系统要求的匹配性 根据液压系统和元件的过滤要求选取过滤器过滤精度的经验数据，如表20-3-33和表20-3-34所示。

过滤器流量，一般应选得比系统实际流量大些。处于不同安装位置的过滤器，因其工况不同，选用流量也有所不同，可按如下经验公式选取：

F Q Q α= (20-3-44)

式中 F Q ——过滤器所选流量，单位为L/min ；

Q ——系统流量，单位为L/min ；

α——倍率，取值范围见表20-3-35。

表20-3-33 液压系统的过滤要求

系统种类过滤精度/μm系统种类过滤精度/μm 低压工业用液压系统100～150 速度控制装置10～15

7MPa工业用液压系统50 机床进给10

10MPa工业用液压系统25 14～20MPa重型液压系统10

14MPa工业用液压系统25 带电液伺服阀系统 2.5～5

往复运动15 带精密电液伺服阀系统 2.5

表20-3-34 液压元件的过滤要求

元件过滤精度/μm元件过滤精度/μm 滑动零件小于间隙高增益伺服阀 5

节流孔小于孔径齿轮泵及齿轮马达50

橡胶密封20～30 叶片泵及叶片马达30

溢流阀10～15 柱塞泵及柱塞马达20

调速阀10～15 液压缸50

低增益伺服阀10

表20-3-35流量倍率α的取值范围

过滤器安装位置α的取值范围过滤器安装位置α的取值范围吸油管路过滤器3～4 回油管路过滤器 2.5～3.5

压油管路过滤器 1.5～2

5)不要忽略注油口的过滤一般将油箱注油口和通气口合二为一。取下通气

帽时可以注油，放回通气帽即成通气器。注油时油液通过的滤网网眼应小于250 μm，过流量应大于20 L/min；通气过滤器的过滤精度不低于40 μm，其容量应

是泵容量的2倍，以便即使在系统尖峰耗油期间液面迅速下降时，也能在油箱内

保持大气压力或者保持通气压降不超过0.1 kPa。

6)液压泵吸油口的粗过滤器应按泵的制造厂的要求选用主要用于液压泵

吸油口的网式粗过滤器，其过滤精度等级分80 μm(200目)、100 μm(150目)、

180 μm(100目)三种标准等级，究竞选哪一等级，应按泵的制造厂要求选用。另

外，在安装时应保证过滤器的上缘应比油箱最低液位低75 mm以上，过滤器与

油箱底的距离应大于5 mm。

(7)系统外过滤回路(离线过滤回路)的设置

在压、回油管路的过滤回路中，过滤器的过滤性能，都不同程度地受系统流量和压力波动的影响。采用独立于液压系统之外的单独过滤回路，专门对系统油

液进行循环过滤，可不受系统流量、压力波动的影响，不间断地滤除系统中的污

物，在清洗、更换过滤器时不影响系统工作。这种过滤回路(见图20-3-109)主要

用于对油液清洁度要求高的大型液压设备上。

图20-3-109 系统外过滤回路

(8)油箱的设计禁忌

1)避免油箱连接法兰结构不合理(图20-3-110) 在图20-3-110所示结构中，油液可经法兰与油箱箱壁的缝隙处通过螺纹孔外泄。此时可选用图20-3-110b所

示的两种结构。

图20-3-110油箱连接法兰结构

a)误；b)正

2)油箱底面不应设计成平底结构(图20-3-111) 液压系统运行一定时间后，

需更换液压油，为了使液压油能排放尽并带走底部的沉淀，油箱底面应设计成斜坡状。

3)油箱底不可做成双层底面(图20-3-112) 由于油箱具有散热作用，在设计油箱时不能因为油箱要求斜形底面，而再加一层底面形成双层底面，不利于散热。

4)油箱底面不应与地面接触(图20-3-113) 考虑到使油箱底面充分散热，油

箱应带有油箱腿，而不应让底面直接落在地面上。通常油箱腿高不小于150 mm。

图20-3-111 油箱底面成斜坡状

图20-3-112 油箱底不可做成双层底面

a)误；b)正

图20-3-113 油箱底面不应与地面接触

a)正；b)误

5)避免把放油塞安装在不易操作的位置(图20-3-114) 在设置放油塞时，应

安置于工人易于操作的位置。另外应距地面有一定高度，便于收集经放油孔排出的残油。

6)液压泵吸油管不可离油箱底面太近(图20-3-115) 在油箱底面会沉淀一些油液中的杂质。设计液压泵吸油管时，应尽量避免吸油管太低而将杂质吸人泵内，一般吸油管应高于底面3倍管径的距离。

7)液压系统回油管出口避免在液面以上(图20-3-116) 油箱中的系统回油管应伸到油面以下，这样可以避免回油飞溅而产生气泡和噪声。

8)较大油箱避免无隔板将吸油、回油管隔开(图20-3-117) 对于容腔较大的油箱，应中间设置隔板，使系统吸油管与回油管分别置于隔板的两侧，这样可以增加液流循环途径，提高散热、分离空气的效果。隔板还可有效地挡住回油杂质进人吸油一侧。

图20-3-114 放油塞位置图20-3-115 泵吸油管不可离油箱底面太近

a)误；b)正

图20-3-116 回油管出口应浸在液面以下20-3-117 设置隔板

a)正；b)误a)好；b)差

9)油箱内的吸油及回油管端部角度不宜随意选取，宜加工成45°(图20-3-118)斜断面油管端部制成45°斜断面，以加大吸油管及油管端部的断面积，使流经此处的油流速度减缓，避免流速过快造成吸油阻力大、吸空及气蚀现象。另一方面，回油冲溅大，不利于油液的沉淀及气体的分离。

10)油箱隔板避免高度设置不当，以免液压泵吸空油箱设置隔板，隔板的高度应适当，隔板过低不起作用，过高则在泵吸油时，油箱吸油侧油面将下降，因为隔板太高，回油侧的油液不能及时经过隔板上端进入吸油侧，则造成液压泵吸空。

11)禁忌油箱无封闭防尘措施(图20-3-119) 为了防止灰尘、杂质等进入油箱内污染油液，油箱应密封防尘，油箱盖与箱体之间应采用橡胶垫密封，而箱盖上设置空气过滤器使油箱与大气相通，但空气中的灰尘不能进人油箱之内。

12)油箱装置空气过滤器大小避免随意选取封闭的油箱，只通过空气过滤器与大气沟通。当泵开始抽油时，油箱液面下降，空气则通过空气过滤器进入油箱而补充液面下降出现的空间，液面下降的速度与液压泵的流量有关。为了及时补充足够的空气以避免油箱内出现真空，空气过滤器的通流量应大于液压泵的流量，以便空气及时补充液位的下降。

13)油箱内壁不宜采用除喷塑之外的其他工艺除特殊的不锈钢油箱外，其他油箱一般均采用普通钢板制作，由于使用环境、气候、油温变化大等因素，油箱内壁极易锈蚀，造成对油液的污染，为此人们采用过多种处理工艺，如内壁喷漆、涂树脂、喷涂氧化铝、镀锌、喷塑等。从目前来看，内壁采用喷塑工艺效果最佳。塑料以它耐酸碱性、附着力好、抗冲击力强、塑层均匀美观、光亮等优点，受到使用者的好评。

14)油箱应根据需要设置相应的清洗口设置清洗口是为了方便油箱内部的维护，如定期的清洗油箱，清除沉淀物，观察防护层，调整、更换内置式液位信号发生器等。清洗口的大小、数量及位置要根据油箱的大小、隔板的设置而定，总之要以方便用户徒手进行维护为目的。

图20-3-118 吸油及回油管端部宜加工成45°图20-3-119 油箱应封闭防尘

a)差；b)好a)误；b)正