液压泵站课程设计

专业方向课程设计说明书

题目名称：P1系列双定量齿轮泵液压泵站设计

学院：机械工程学院

专业年级：机械设计制造及其自动化11级

姓名：张强

班级学号：液压11-1-02

指导教师：张玉峰、张金涛

二Ｏ一五年一月九日

目录

一、课程设计任务书.............................................................................................. - 1 -

二、拟定系统液压原理图 ....................................................................................... - 2 -

三、选择或设计液压元件 ....................................................................................... - 3 -

3.1齿轮泵 ......................................................................................................... - 3 -

3.2.液压阀类元件的选择 ................................................................................. - 3 -

3.2.1溢流阀 .............................................................................................. - 3 -

3.2.2单向阀 .............................................................................................. - 4 -

3.2.3截止阀 .............................................................................................. - 4 -

3.3液压辅件选择 ............................................................................................. - 5 -

3.3.1压力表 .............................................................................................. - 5 -

3.4液压介质的选择 ................................................................................. - 5 -

3.5其他液压辅助元件的设计与选择 ............................................................. - 5 -

3.5.1过滤器的选择 .................................................................................. - 5 -

3.5.2管道及管接头的选择 ...................................................................... - 5 -

3.5.3空气滤清器的选择 .......................................................................... - 7 -

3.5.4液位计的选择 .................................................................................. - 7 -

3.5.5冷却器的选择 .................................................................................. - 8 -

3.5.6加热器的选择 .................................................................................. - 8 -

3.6电动机的选择 ............................................................................................. - 8 -

3.7联轴器选择 ................................................................................................. - 9 -

四、油箱设计 ......................................................................................................... - 10 -

4.1油箱的设计 ............................................................................................... - 10 -

4.2隔板，放油塞，清洗孔，通气器，注油口的设计 ............................... - 10 -

4.3吊耳 ........................................................................................................... - 11 -

4.4管路的配置 ............................................................................................... - 11 -

五、液压泵站的组装和使用维护 ......................................................................... - 12 -

5.1液压泵站的组装 ....................................................................................... - 12 -

5.1.1液压元件和管件的质量检查 ........................................................ - 12 -

5.2液压元件和管道安装 ............................................................................... - 12 -

5.2.1液压元件的安装 ............................................................................ - 12 -

5.2.2管道安装 ........................................................................................ - 12 - 设计小结 ................................................................................................................. - 14 - 致谢 ......................................................................................................................... - 14 - 参考文献 ................................................................................................................. - 14 -

一、课程设计任务书

题目：P1系列双定量齿轮泵液压泵站设计

原始数据：齿轮泵1.3m?/rev（21MPa电磁卸荷）+7.4m?/rev（21MPa电磁卸荷）；回油过滤冷却；内置安装。

课程设计任务书：

1、泵站设计到溢流阀；

2、必须设有油箱、过滤器、加热器、冷却器、清洗窗、液位计、

空气滤清器以及各元件所必须的配附件；

3、需完成泵站系统原理图，（按国标符号绘制）泵站总装配图，

电机泵组部件装配图，装配图表达出液压安装关系和机械安装关系

装配图与系统原理图一一对应；

4、主要元件参考网站：https://www.360docs.net/doc/4e17296278.html,/

5、说明书中列写设计计算过程、所选元件详细技术参数；

6、任务书中没有指定内容自定；

7、油箱上通孔必须有密封措施；

二、拟定系统液压原理图

液压系统回路图如下：

1、油箱

2、空气滤清器

3、液位计

4、温度计

5、加热器

6、粗过滤器

7、高压截止阀

8、冷却器

9、警报式过滤器10、单向阀11、齿轮泵I 12、齿轮泵II 13、溢流阀14、压力表开关15、压力表

图2.1 液压系统回路图

三、选择或设计液压元件

3.1齿轮泵

已知齿轮泵流量，参考提供网站

图3.1双联变量叶片泵参数

选取泵1型号为P101型号定量齿轮泵，额定压力21MPa，泵排量1.3m?/rev ，转速范围在850~1800r/min，最大流量为1.82L/min，选取泵2型号为P107型号定量齿轮泵，额定压力21MPa，泵排量7.4m?/rev ，转速范围在850~1800r/min，最大流量为8.14L/min，由于是内置安装选取法兰盘型。根据所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大25%～60%，所以拟定系统工作压力为21MPa。

3.2.液压阀类元件的选择

阀的规格，根据系统的工作压力和实际通过该阀的最大流量，选择有定型产品的阀件。

3.2.1溢流阀

溢流阀我们根据简单实用的原则，选用普通直动型溢流阀：灵敏度高，压力溢流量的影响较小，适合在中高压大流量下工作。根据泵的最大流量8.14L/min 及参考网站

图3.2 溢流阀参数

选择DG02型直动式溢流阀调压范围7-25MPa，最大流量16L/min。

3.2.2单向阀

单向阀选择管式连接方式，根据泵的最大流量8.13L/min及参考网站

图3.3单向阀参数

选取CIT-03型号单向阀，最大流量125L/min，开启压力为0.35MPa，最高使用压力为21MPa。

3.2.3截止阀

截止阀的作用主要是为了当回路出现问题是截断油路。根据泵最大流量8.13L/min和系统压力21MPa并且依据机械设计手册第4卷,选择JZFS-T10BII 型截止阀，额定流量100L/min，最高使用压力为35MPa。

3.3液压辅件选择

3.3.1压力表

根据泵额定压力21MPa，依据参考网站

图3.5压力表参数

选择A T（Φ63）压力表，压力范围为25MPa。

3.4液压介质的选择

液压介质运动粘度，即液压介质的牌号的选择：液压系统的压力不高，为低压系统，并且液压系统回路较为简单。在液压系统中，液压泵的负荷最重，所以根据液压泵来选择液压介质的粘度，前面选用的是齿轮泵，根据《液压设计与使用》，可以查到对于符合条件的液压介质在30-70℃时推荐为HL46，这种液压油质量比机械油高，用于中低压或简单机具的液压系统，允许粘度范围为16-850s

mm/2。符合液压站的要求。

mm/2，其最佳粘度范围为70-250s

3.5其他液压辅助元件的设计与选择

3.5.1过滤器的选择

根据题目要求和系统性能的考虑，并查询《机械设计手册》第四卷，选取粗过滤器型号为WU-16?180，流量为250L/min，额定压力32MPa，过滤精度180μm，压差指示器工作差0.35MPa，初始压力降0.01MPa。

3.5.2管道及管接头的选择

1．管道内径计算

v

q q d 13.1v 4==

π 式中:d —管道内径（mm ）； q —通过管道内的流量（s m /3）；

υ—管内允许流速（m/s ），见表3.1。

表3.1允许流速推荐值

2．计算出内径d 后，按标准系列选取相应的管子。分别取吸油、压油、回油管路的液压油流速分别如下：

s

m /5.155.1????? ??=υ

1) 对于液压泵压油管这段取流量为70L/min ，压力为14MPa ；

2) 分支到各条液压支路的压油管取流量为50L/min ，压力为14MPa ；

3) 回油管选取流量为120L/min ，压力为6MPa 。

经计算可得：吸油路、压油路、回油路管路的内径分别为：0.053m 、0.022m 、0.053m 。并采用无缝钢管进行管路的连接。

计算出内径d 后，按标准系列选取相应的管子。分别为：50mm 、25mm 、50mm 。

3.管道壁厚δ的计算

根据系统压力和流量采用无缝钢管，选择相应满足要求的钢管厚

σδ2pd =

式中 δ——管壁厚度（m ）；

p ——管道内最高工作压力（Pa ）；

d ——管道内径（m ）；

σ——材料许用拉应力，其值n

σσb =； σb ——管道材料的抗拉强度（Pa ）；

n ——安全系数，对钢管来说，p ＜7MPa 时，取n=8；p ＜17.5MPa

时，取n=6；p ＞17.5MPa 时，取n=4。

据《机械设计手册》表选择管的标准外径和内径。吸油路管路内径和外径为40mm、50mm，压油路管路内径和外径为20mm、28mm，回油路管管路内径和外径为40mm、50mm。对于液压泵站采用无缝钢管，可以采用多种接头形式，有焊接式管接头，扩口密封管接头，卡套式管接头。焊接式管接头式最常用的，它采用接管焊接油管，焊接工作很大，需要酸洗，耐振性很好。扩口密封接头，需要对油管进行扩口处理，耐振性很差并且只能用于管径小于34mm的系统。卡套式连接装配比较方便，但是对油管的要求很高。综合比较，我们发现采用焊接式管接头比较符合我们的要求，但是也有很多不足，接头型号也不是很全面，需要考虑专门设计接头，采用螺纹密封和连接。

3.5.3空气滤清器的选择

空气滤清器主要是保持液压油箱油液的纯洁度，以免灰尘进入。查参考网站选用型号为T0Y0-30，精度400 m。

3.5.4液位计的选择

液位计一般设置在油箱侧壁上，以指示油箱中的液面位置。通常油箱上还应该设置温度计，以检测其油温，为了结构设计的合理性，选取带温度计的液位指示器。所以，查参考网站选取型号LS-3″。

3.5.5冷却器的选择

图3.6冷却器

根据参考网站选择此K-16 滚牙式油冷却器 LD 系列冷却器。

3.5.6加热器的选择

根据《液压传动》，加热器一般不超过2/3cm W ，所以选择2/2cm W 的加热器。

3.6电动机的选择

在前面已经确定了液压泵的型号为P101齿轮泵为21KW ,液压泵工作压力为21M Pa ，流量70L/min,根据表3.2取泵的总效率65.0=p η则液压泵驱动电动机所需的功率为。

1412025.13600.65P P

P p q P KW η?===?

表3.2液压泵的总效率

查阅《机械设计手册》取Y90S-4和Y132S-4三相异步电动机。额定功率为

1.1KW 和5.5KW,同步转速1400r /min ，η为90%

3.8联轴器选择

电机与液压泵的传动一般有带传动或者联轴器连接两轴，一般联轴器是两轴转速相同，要求结构紧凑的场合。带传动是用于中心距离比较大，传动比不为1不能采用联轴器直接连接的传动。根据《机械设计手册》可以知道电动机机

的转速为1n 2950r/min =，液压泵的额定转速为00r/m in 02n 2= ,最高转速为

2500r/min ,可以知道电动机转速满足液压泵的转速范围，并且液压泵站要求结构紧凑，液压泵要求上置，所以可以确定采用联轴器传动。下面进行联轴器的选择：

根据公式:

其中P 为电动机的输出功率，T 为输出轴的转矩，n 为额定转速，η效率，由此可以计算出公称转矩T ＝143.25N.m 。查《机械设计》第八版的工作系数a K =1.5，计算转矩 1.5143.25214.87ca a T K T ==?=。为了减小启动载荷，缓和冲击，所以应该采用弹性联轴器，一般我们采用弹性柱销联轴器。。型号的选择需要根据电动机输出轴的直径才可以确定。通过查询电机转轴直径为55mm 。查GB/T4323-1984选择LT 型。

n

P T 9550=

四、油箱设计

4.1油箱的设计

油箱的有效容积（油面高度为油箱高度的80%时的容积）根据液压系统发热，散热平衡计算。但是对于液压站来说，根据液压泵的最大流量为10L/min ，油箱容量的经验公式为

V αQ V =

式中 Q V ——液压泵每分钟排出压力油的容积（m 3）；

α——经验系数，见表4.1。

由前面可知压力为21MPa ，系统为中高压，取7，初步确定油箱容量为

L 70107αQ V V =?== 取100L

选取100L 标准油箱a=633mm ，b=460mm ，c=410mm

油箱至少厚度3mm 。根据以往设计的经验可知箱底厚度应大于箱壁厚度，取其厚度为6mm ，箱盖厚度应比箱壁厚度和箱底厚度大，选取箱盖厚度为9mm 。为了便于放油和搬运，应该把油箱升起来，油箱底离地50mm 。并且设有支架，油箱是用钢板焊接成的，而支架是通过单独制作的焊接在油箱的箱底边缘。支架上设置有4×φ16的螺栓固定在底板上。

4.2隔板，放油塞，清洗孔，通气器，注油口的设计

前面我们已经确定了，把电机机和液压泵放置在油箱上面，为了保证油泵吸油的干净，需要把油箱用隔板分成两部分。一侧是吸油区，另一侧为回油区，并且在回油区我们把地面设计有1/10 左右的倾斜度，以利于杂质沉淀，并且在下方设置放油口，在附近放置一些永磁体，取出油液中的铁屑，这样液压回路的回油必须在回油区沉淀一下后，才能经过隔板下的缝隙流进吸油区，保证吸油的干净。油箱需要定期清洗，所以为了清洗的方便应该在油箱的两侧都设置了清洗口，清洗孔采用螺丝钉连接固定板密封，并加上密封垫子。注油口对油箱来说是必不可少的，考虑选择带有清洗油口，直接用清洗油口注油。

4.3吊耳

为了便于搬运油箱，在油箱的四角箱壁的上方和焊接了吊耳，吊耳有圆柱形和钩型两种。选用圆柱吊耳，通过估算，液压站的重量肯定不大于600kg，根据《液压站的设计与使用》，我们选用0.7t的。

4.4管路的配置

(1)吸油管和回油管

吸油管设置在吸油区，管口最低面在液面以下，在管口设置了滤油器（具体选择见滤油器的选择）。回油管设置在回油区，管口斜切45度，这样可以增加开口面积，降低了液流的速度，有利于沿箱壁环流。为了防止空气进入管中，吸油管和回油管管口都淹没在液面以下，为了过滤大颗粒杂质，保护液压泵，我们在吸油管口安装了过滤器。

(2)泄油管

泄油管单独接入油箱，并且在油箱液面以上终结。

(3)穿孔的密封

吸油管，回油管以及泄油管都是要在油箱顶部进入油箱的，如果密封不好，空气肯会从此处进入油箱，所以必须考虑他们的密封问题。由于设计油箱顶盖只有9mm厚，这样薄的壁厚不利于密封，所以需要在油管进入油箱出焊接了一个20mm厚的一个凸台，这样便于密封。并且可以防止在维修的时候，污染物进入油箱内。

五、液压泵站的组装和使用维护

5.1液压泵站的组装

5.1.1液压元件和管件的质量检查

（1）液压元件的检查

液压元件的型号规格应与元件清单上一致；生产日期不宜过早，否则其内部密封件可能老化；油箱内部不能有锈蚀，通气过滤器、液位计等油箱附件应并全，安装前应清洗干净。

（2）管件的检查

油管的材质、牌号、通径、厚度、壁厚和接头的型号规格及加工质量均应符合设计要求及有关规定。

金属材质油管的内外壁不得有腐蚀和伤口裂痕，表面凹入或有剥离层和结疤；软管（胶管和塑料管）的生产日期不得过久。管接头的螺纹、密封圈的沟槽棱角不得有伤痕、毛刺或断丝扣等现象；接头体与螺母配合不的松动或卡涩。

5.2液压元件和管道安装

5.2.1液压元件的安装

（1）液压泵的安装

液压泵与原动机、液压马达与其拖动的主机工作机构间的同轴度偏差在0.1㎜以内，轴线间的倾角不得大于1°；不得用敲击方式安装联轴器。

5.2.2管道安装

在液压系统中，管道的主要作用是传输载能工作介质。一般应在所连接的设备及各液压装置部件、元件等组装、固定完毕后再进行管道安装。安装管道时应特别注意防振、防漏问题。

（1）管道敷设

管道敷设应变预装拆和维护，并不妨碍生产人员行走及机电设备的运行和维护。

橡胶软管应远离热源或采取隔热措施，并避免相互间与其他物体间产生磨

擦，还应避免急弯，管道最小弯曲半径应在10倍管径以上。官长除满足弯曲半径和移动行程外，尚应留4%的余量。

（2）管道加工

在管道安装过程中，应根据其尺寸、形状及焊接要求加工管材。切割加工的管材端部应平整，无裂纹和重皮等缺陷；需弯曲加工的钢质管道，弯管前要进行退火处理，以防弯管时起皱或变扁，弯曲半径一般应大于管子外径的3倍，弯制后的椭圆旅应小于8%；管端螺纹应与相配的螺纹的基本尺寸和公差标准一致，螺纹加工后应无裂纹和凹痕等缺陷；管子的焊接坡口形式、尺寸及接头间隙可根据壁厚进行加工和组对。经加工而成的管道，应将切削、毛刺等去除干净。

（3）管道焊接

应根据焊接对象的材质选用合适的焊接材料；管壁较厚的管道焊前应进行预热。管道焊接完毕，要将焊缝及周围的熔渣及飞溅物清理干净，并进行耐压试验，试验压力为工作压力的1.5～2倍，试压不合格的管道应进行补焊，同一部位的返修次数不宜超过3次。

5.3液压泵站的使用与检查

优质的液压系统是针对无故障使用寿命长而设计的，它仅需要很少的维护。但是少量的维护对于得到无故障工作非常重要。

实践表明液压系统失效、损坏等多数是由于污染、维护不足和油液选用不当造成的。为保证液压系统处于良好性能状态，并延长其使用寿命，应对其合理使用，并重视对其进行日常检查和维护。

1.使用的一般注意事项

液压泵站使用中的注意事项如下：

1）低温下，油温应达到20℃以上才准许顺序动作；油温高于60℃是应注意系统的工作情况。

2）停机4h以上的设备，应先使液压泵孔在运转5min，再起动执行器工作。

3）各种液压元件、辅助元件未经主管部门同意，不准私自调节火拆换。

4）液压站出现故障时，不准擅自乱动，应通知有关部门分析原因并拆除。

2.检查

液压系统种类繁杂，各有其特定用途和使用要求。为了及时了解和掌握液压站和整个系统的运行状况，消除故障隐患，缩短为修周期，通常应采用点检和定检的方法对系统进行检查。

设计小结

通过对系统的校核计算各项细数满足设计要求。同时，通过对液压泵站的设计，会发现对于一个液压系统而言对于系统回路的选择、元件的选择是很重要的。

液压站的设计首先分析系统工况，分析快进、工进、快退等运动状态所需压力、流量。根据系统要求选定系统回路初步设计系统原理图，然后查相关手册选择系统元件，而后校核筛选元件。最后，布置油箱安装方式。

致谢

在液压泵站的设计过程中，我查阅了许多相关的设计资料，通过仔细的阅读，巩固了以前所学的相关液压传动、液压系统传动、液压控制系统等理论知识，在设计的过程中，我深刻的感觉到了书到用时方恨少的痛楚，在以后的日子里我会加强自己的专业素养，争取早日能够成为一个能够独当一面的专业人才，同时，感谢张玉峰和张金涛老师对我的指点。

由于本人专业能力有限，设计中难免出现很多错误和不足，希望老师能够谅解，并且给予指点。

参考文献

[1] 成大先.3版.机械设计手册.北京：化学工业出版社，1997．

[2] 张利平.液压站设计与使用.北京：海洋出版社，2004.

[3] 官忠范.3版.液压传动系统.北京:机械工业出版社,2004.8.

[4] 雷天觉.新编液压工程手册.北京:理工大学出版社