液压传动系统设计安装组接调试.docx
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液压传动系统设计安装组接调试
a、
第二部分液压传动系统设计、安装、组接、调试
一、液压系统图的图形符号
a）图形符号的意义
1、将各种液压元件以特定的符号表示各自的连接关系，可以清楚的表述液压系统的工作原理；
2、便于液压系统的设计；
3、明确的各种液压元件在系统中的作用；
4、便于液压系统的调试安装和检修工作。
液压系统图是液压传动技术的工程语言，与机械制图在机械工程级其电路系统图在电工、电子学上具有同等的地位。
液压系统中各种元件的标准化和通用性。
可以特定的符号表示具有一定功能的元件。
b）图形符号连接的方式
1、元件之间的连接；
2、各种功能的组合；
3、运动方式的表述；
4、控制方式的表述。
c）液压系统图的内容
1、具有各种功能的液压元件符号；
2、各元件的连接方式；
3、系统的主要技术参数；
4、系统元件动作表；
5、系统名称、设计等项内容。
d）液压系统图的图形符号国家标准简介
标准号：
GB／T786.1-93液压气动图形符号
二液压系统的设计
一）明确主机情况和对液压系统的设计要求
1．确定哪些运动需要用液压传动来完成。
根据机器的工作对象，技术要求及工作环境等，将使用液压，机械和电力传动的各种方案从使用性能，生产条件和成本等多方面进行比较，选择合适的传动方式；
2．主机的性能要求，对自动化程度、液压传动速度、力、平稳性、精度、效率等的要求；
3．对液压系统分布、尺寸、重量、经济性的要求；
4．主机情况，工作环境、工艺过程、总体布局等，设计机、液应协商进行。
二）进行工况初步分析，确定液压系统主要参数
1、负载分析：
初步确定系统工作压力；
1）计算执行元件工作循环中，各阶段的负载，作负载循环图
2）选择工作压力，根据工作性质、种类；
3）油缸、马达类型、有效面积确定，
油缸：
结构、安装、
负载（工作、惯性、摩擦）
筒直径、杆直径、行程、
工作压力
速度，按标准选择；
马达：
排量、力矩、速度、安装、种类；
4）绘制执行元件工况图；
压力循环图
流量循环图
功率循环图
作用：
1）方便找出最高压力点、作大流量点、最大功率点；
2）指导选择主要回路；
3）可修改设计参数，调整压力、流量状况；
4）了解各参数状况。
三）拟定液压系统图
1、绘制执行元件，种类、要求；
2、确定满足执行元件动作、性能的回路，方向、速度、压力；
3、按执行元件的工作要求，设计辅助回路和选择辅助元件阀类；实现完整的功能回路；
4、配置泵站和其他需要的回路，安全、冷却、过滤、补油等；
5、系统中各回路不能互相干扰；
6、系统简单、经济、实用。
注意事项：
1）去掉重复多余的元件，力求使系统结构简单，同时要仔细斟酌，避免由于某个元件的去掉或并用而引起相互干扰。
2）增设安全装置，确保设备及操作者的人身安全。
如挤压机控制油路上设置行程阀，只有安全门关闭时才能接通控制油路。
3）工作介质的净化必须予以足够的重视。
特别是比较精密、重要的设备，可以单设一套自循环的油液过滤系统。
4）对于大型的贵重设备，为确保生产的连续性，在液压系统的关键部位要加设必要的备用回路或备用元件。
5）为便于系统的安装、维修、检查、管理，在回路上要适当装设一些截止阀、测压点。
6）尽量选用标准元件和定型的液压装置。
四）元件计算和选择
1、油泵和电机
1）油泵压力：
最大执行元件压力；
2）油泵流量：
系统最大供油量；
无蓄能器：
瞬时系统最大供油量
有蓄能器：
平均系统最大供油量
3）油泵规格：
根据液压泵的最大工作压力和最大输出流量以及系统中拟定的液压泵的型式；
查阅有关手册或产品样本即可确定液压泵的规格型号。
注意：
a选择的液压泵的额定流量要大于或等于前面计算所得的液压泵的最大输出流量，并且尽可能接近计算值；
b泵的额定压力应大于或等于计算所得的最大工作压力。
有时尚需考虑一定的压力储备，使泵的额定压高出计算所得的最大工作压力25％～60％。
2、执行元件油缸，马达；
3、控制元件方向、流量、压力阀；
各种阀类元件的规格型号，按液压系统原理图和系统工况图中提供的情况从产品样本中选取。
各种阀的额定压力和额定流量，应与其工作压力和最大通过流量相接近，必要时，可允许其最大通过流量超过额定流量20％。
注意:
溢流阀应使其能通过液压泵的全部流量。
对所有压力阀来有合适的调压范围问题，不要使该阀的额定工作压力高出使用压力太多。
流量阀要注意该阀的最小稳定流量能够满足液压系统执行机构最低稳定速度的需要。
在选用分流集流阀（同步阀）等控制阀时，不要使实际流量低于阀的额定流量太多，以免分流（或集流）误差过大。
单杆缸系统若无杆腔有效作用面积为有杆腔有效作用面积的n倍，当有杆腔进油时，则回油流量为进油流量的n倍，因此应以n倍的流量来选择通过的阀类元件。
换向阀必要时可使实际流量最多高出其额定流量20％，主要是考虑使换向阀的压力损失不要过大。
·’
4、辅助元件蓄能器、过滤器、冷却器、加热器、仪表、管接头
五）液压系统性能验算；
压力，流量最终确定；
六）液压系统元件、装置结构设计；
马达种类、结构、安装
油缸种类、结构、安装
特殊元件设计
各类元件的连接、安装方式；
七）设计文件内容。
1、液压系统图元件种类、连接原理图，主要工作参数表，电磁铁动作顺序表，
明细表，技术要求；
2、元件集成块装配图、阀块零件图，集成块、板式、管式；
3、油缸和其他专用件装配图、零件图；
4、液压介质的选择；
5、泵站装配图，相应零件图；
6、配管图；
7、设计说明书；
8、技术说明书，操作、维护、保养；
9、零部件目录表，标准件、加工件、外购件、通用件表；
三、液压传动介质选择
1、液压传动介质简介
液压油分类
《石油产品及润滑剂的总分类》
类别
各类别的含义
F
燃料
S
溶剂和化工原料
L
润滑剂和有关产品
W
腊
B
沥青
C
焦
液压油属于：
《石油产品及润滑剂的总分类》（GB498—87）规定润滑油类组别号为L；
《润滑剂和有关产品（L）类的分类第一部分：
总分组》GB7631.1—87。
组别
应用场合
待制定的各分组分类标准
A
全损耗系统
第1部分
B
脱膜
C
齿轮
第6部分
D
压缩机（包括冷冻机和真空泵）
第3部分
E
内燃机
F
主轴、轴承和离合器
第2部分
G
导轨
H
液压系统
第4部分
L类产品分组，规定液压油类别号为H
GB7631．2—87润滑剂和有关产品（L类）的分类第三部分：
H组（液压系统）
H
液压系统
矿物油型和合成烃型
L—HH纯矿物油型，L—HL抗氧防锈型，
L—HM抗磨型，L—HV低温抗磨型，
L—HR高粘度指数，L—HS合成烃低温型，
L—HG液压导轨，
耐燃型
HFAE水包油型
HFAS化学水溶液
HFB油包水型
HFC水—乙二醇型
HFD磷酸酯型
航空液压油（待定）
合成型制动液（待定）
醇型制动液
船舰用液压油（待定）
液力传动油（待定）
2、液压油主要质量指标和使用性能
液压油的质量指标和使用性能可以用一些理化指标来表示。
这里仅介绍常用的一些理化指标。
一、密度、重度
一般矿物液压油：
ρ=900kg/m3
γ=8.83×103N/m3
二、外观
质量优良的液压油颜色均匀、澄清、不混浊、不沉淀。
液压油的外观可以作为评定质量的参考，不能作为判断质量合格的依据。
三、粘度
液压油的稀稠程度称为液压油的粘度，它表示液压油分子间内摩擦力的大小。
粘度是选择液压油品种的重要指标之一。
粘度大：
阻力大、泵送性差、润滑状态好、不易泄漏；
粘度小：
阻力小、易泄漏、低压系统。
压力大、载荷大、温度高，选用高粘度。
反之，选用低粘度。
液压油的粘度分为绝对粘度和相对粘度。
（1）绝对粘度
液压油的绝对粘度分为动力粘度⎧和运动粘度ν。
a）动力粘度
动力粘度是指液体中有面积各为1cm2和相距1cm的两层液体，当其中一层液体以1cm/s的速度与另一层液体相对运动时所产生的切应力。
当速度梯度为一常量时上式可表示为
量纲为：
国际单位为
在CGS制中其单位为
b）运动粘度
液压油动力粘度与同温度下液体密度的比值称为运动粘度。
表达式：
其量纲为
国际单位：
，一般常用单位：
mm2/s，单位符号：
cSt（厘斯）。
一般液压油产品的牌号是指该液压油在一定温度下，通常是40C，其平均中心运动粘度值。
标准：
工业液压油粘度牌号分类（GB3141—82）。
测定：
运动粘度是采用毛细管粘度计来进行测定，其测定方法由GB265—75规定。
（2）相对粘度（条件粘度）
相对粘度是指在规定的条件下测出的液压油相对粘度值，主要包括恩氏粘度、赛氏粘度、雷氏粘度、巴洛度等。
例：
恩氏粘度是指在规定的温度下，油液从恩氏粘度计流出200毫升所需要的时间与同体积的蒸馏水在20C时从恩氏粘度计流出的时间的比值，称为恩氏粘度，用符号oE表示。
恩氏粘度的测量方法按GB266—77进行。
各种粘度可以根据有关公式或图表进行换算。
我国的石油产品常采用运动粘度作为粘度衡量单位，也有一些石油产品采用恩氏粘度单位。
（3）粘温特性
液压油粘度随温度升高而降低的特性称为液压油粘温特性。
表示粘温特性的指标：
粘度指数、粘度比。
常用粘度指数表示粘度随温度变化的特性
粘度指数↑，粘度随温度变化↓。
粘度指数在0~100范围内用下列公式计算：
（4）粘压特性
液压油粘度随压力变化而变化的特性称为液压油粘压特性。
一般压力p<20MPa，液压油粘度没有变化；
当压力p〉20MPa时，压力↑粘度↑↑。
四、其他特性
（１）抗磨性
液压油抗磨性是指在边界液压状态下，液压油的减摩、降磨性能。
（２）杂质
液压油杂质危害
ａ、产生磨损减少元件的使用寿命。
ｂ、在液压传动系统中会造成液压元件的堵塞和淤积。
检测清洁度的方法有两种，一种是计数法，另一种是重量法。
1）计数法。
用特制的过滤膜，精度为0．45～0．8μm，过滤100mL油样，在显微镜下观察，计数过滤膜上的颗粒数量，按颗粒的大小及数量制订出等级标准。
A、国家空间标准，NASl638，100mL油液中含有颗粒数。
按颗粒直径分为5个级别，5μm以下不计数。
根据不同大小粒子的含量制订出从00级到12级共14个等级。
英国液压研究协会（BHRA）将NASl638清洁度等级扩展到16级，共18个等级。
B、国际准清洁度表示法：
ISO／DP4406用透射光显微计数确定污染法。
ISO／DIS3938污染分析根据报告形式X／Y
X：
大于5μm粒子代码飞包括15μm粒子）
Y：
大于15μm粒子代码
我国根据此草案于1981年7月写出初稿，呈报国家标准委员会审查，在国际标准的基础上减掉0.9，并增加25—30。
IS04406在1991年又进行了修订，将每100mL油液中含有的粒子数改为lmL油液中含有的粒子数。
原有的代码数值不变，只是将原有的粒子数除以100。
污染物颗粒数的代码组成，其中一个代码代表大于5微米的颗粒数，另一个代码代表大于15微米的颗粒数，两个代码间用一根斜线分隔，即：
清洁度等级：
大于5微米的颗粒数代码／大于15微米的颗粒数代码。
液压伺服系统和液压比例系统必须采用颗粒计数法检测，液压伺服系统的清洁度不应低于15／12级，液压比例系统的清洁度不应低于17／14级。
C、国际标准草案ISO／DISll218。
《航空航天液压液清洁等级》，
特点：
最小计数颗粒尺寸减小为2μm；
采用累积计数法，即>2μm、>5μm、>15μm、>25μm及~50μm；
增加000级。
2）重量法。
用上述的过滤膜，过滤100mL油样，用天平称膜上杂质的重量，根据膜上杂质重量的毫克数判别级别NASl638重量法，100mL油中杂质重量（1mg）
3）光电自动计数法：
被检测的油液流经光电自动检测仪，清洁度的级别即自动显示出来，测定结果比较准确，操作简便，但是也有其缺点，如果油中有气泡，在光线的照射下也会产生阴影，反应为杂质含量，致使污染度增高。
（３）凝点
凝点是液压油的一项低温流动性指标，用来判断液压油的低温性能。
（４）腐蚀性
引起金属腐蚀的成份主要是液压油中所含的硫化物、氧化物、各种酸碱性物质和水份等。
这些腐蚀成份会造成摩擦副的腐蚀磨损，应加以严格控制。
（５）抗泡性
液压油受到激烈搅动与空气混合时，就会产生泡沫。
泡沫造成：
冷却效果下降、管路产生气阻、液压油供应不足、油箱溢油和油泵抽空等故障。
（６）抗乳化性
液压油与水混合形成乳化液，乳化会大大降低润滑性能，腐蚀元件。
（７）闪点
油品加热成油蒸汽，和周围的空气相混合并与明火接触，发生闪火的最低加热温度称为闪点。
一项防火安全指标，一般液压油的使用温度应低于闪点20C。
（８）可压缩性
油液具有一定的可压缩性；
普通液压系统可不考虑变形；
控制系统油液变形对系统的响应油极大的影响，若含有空气可压缩性增大必须考虑。
（9）其他。
其他
3、液压油选择依据
选用液压油依据为：
1）根据机械制造厂商的说明书指定或推荐的液压油：
2）润滑剂制造厂商规定或推荐的液压油；
3）凡定有国家或专业标准者应按照执行：
4）根据机械设备的具体条件选择、计算和试验确定最合适的液压油
润滑剂性能、质量是有很大差别的，不能盲目地使用代用油或更换油品。
5）粘度选择考虑因素：
理论计算、液压元件要求、经验数据、工作环境。
工作压力↑粘度↑，温度↑粘度↑，运动速度↓粘度↑。
在确保使用效果的前提下，考虑统一用油品种，以利于油品管理。
代用油或更换油品应经过严格的试验和生产检验。
液压油选择主要考虑油泵的要求：
种类：
齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵；
压力：
高—抗磨油；
转速：
高—粘度低。
四、液压传动系统安装、组接、调试
液压传动系统安装的规范和基本要求
（1）液压传动系统安装步骤
1）液压元件、管件、其他元件齐全合格；
2）按系统图、配管图的要求进行管道的弯管、焊接等加工预安装、连接工作；
3）对预装管道拆分，清理、酸洗、中和、循环过滤；
4）对清洗完成后的元件、管件试压；
5）将系统各管路重新装配，采用临时管路代替液压元件，系统循环清洗，及时更换过滤元件；
6）液压介质清净度检测合格后，拆除临时管路，安装液压元件，准备测试。
（2）液压传动系统安装基本要求
1）用合格的液压元件、管件；
2）管道清理彻底，清洗干净，不留异物；
3）使用合格密封元件；
4）元件连接可靠；
5）系统循环清洗，严格液压介质清净度检测。
（一）液压元件的安装
液压元件安装时注意的事项.：
（1）安装前元件应进行质量检查，若确认元件被污染需进行拆洗，并进行测试，应符合《液压元件通用技术条件》（GB／T7935）的规定，合格后安装。
（2）安装前应将各种自动控制仪表（如压力计、电接触压力计、压力继电器、液位计、温度计等）进行校验。
这对以后调整工作极为重要，以避免不准确而造成事故。
（3）液压泵装置安装要求
1）液压泵与原动机之间的联轴器的型式及安装要求必须符合制造厂的规定。
2）外露的旋转轴、联轴器必须安装防护罩。
3）液压泵与原动机的安装底座必须有足够的刚性，以保证运转时始终同轴。
4）液压泵的进油管路应短而直，避免拐弯增多，断面突变。
在规定的油液粘度范围内，必须使泵的进油压力和其他条件符合泵制造厂的规定值。
5）液压泵的进油管路密封必须可靠，不得吸人空气。
6）高压、大流量的液压泵装置推荐采用：
a．泵进油口设置橡胶弹性补偿接管；
b．泵出油口连接高压软管；
c．泵装置底座设置弹性减震垫。
（4）油箱装置安装要求如下。
1）油箱应仔细清洗，用压缩空气干燥后，再用煤油检查焊缝质量。
2）油箱底部应高于安装面150mm以上，以便搬移，放油和散热。
3）必须有足够的支承面积，以便在装配和安装时用垫片和楔块等进行调整。
（5）液压阀的安装要求
1）阀的安装方式应符合制造厂规定。
2）板式阀或插装阀必须有正确定向措施。
3）为了保证安全，阀的安装必须考虑重力、冲击、振动对阀内主要零件的影响。
4）阀用联接螺钉的性能等级必须符合制造厂的要求，不得随意代换。
5）应注意进油口与回油口的方位，某些阀如将进油口与回油口装反，会造成事故。
有些阀件为了安装方便，往往开有同作用的两个孔，安装后不用的一个要堵死。
6）为了避免空气渗入阀内，连接处应保证密封良好。
用法兰安装的阀件，螺钉不能拧得过紧，因为有时过紧反而会造成密封不良。
必须拧紧时，原来的密封件或材料如不能满足密封，应更换密封件的型式或材料。
7）方向控制阀的安装，一般应使轴线安装在水平位置上。
8）一般调整的阀件，顺时针方向旋转时，增加流量、压力，反时针方向旋转时，则减少流量、压力。
（6）其他辅件安装要求如下。
1）热交换器：
a．安装在油箱上的加热器的位置必须低于油箱低极限液面位置，加热器的表面耗散功率不得超过0．7W／cm2；
b．使用热交换器时，应有液压油（液）和冷却（或加热）介质的测温点；
c．采用空气冷却器时，应防止进排气通路被遮闭或堵塞气阀；
c．液压缸的安装应牢固可靠，为了防止热膨胀的影响，在行程大和工作条件热的场合下，缸的一端必须保持浮动；
d．配管连接不得松弛；
e．液压缸的安装面和活塞杆的滑动面，应保持足够的平行度和垂直度；
f．密封圈不要装得太紧，特别是U形密封圈不可装得过紧。
2）液压马达：
a．液压马达与被驱动装置之间的联轴器型式及安装要求应符合制造厂的规定；
b．外露的旋转轴和联轴器必须有防护罩。
3）安装底座：
液压执行元件的安装底座必须具有足够的刚性，保证执行机构正常工作。
（8）系统内开闭器的手轮位置和泵、各种阀以及指示仪表等的安装位置，应注意使用及维修的方便。
（二）管路安装与清洗
管路安装一般在所连接的设备及元件安装完毕后进行。
钢管路酸洗应在管路配制完毕，且已具备冲洗条件后进行。
管路酸洗复位后，应尽快进行循环冲洗，以保证清洁及防锈。
（1）根据工作压力及使用场合选择管件。
系统管路必须有足够的强度，可采用钢管、铜管、胶管、尼龙管等。
管路采用钢管时，推荐使用10、15、20号无缝钢管，特殊和重要系统应采用不锈钢无缝钢管。
管件的精度等级应与所采用的管路辅件相适应。
管件的最低精度必须符合GB／T8162—GB／T8163等规定。
管子内壁应光滑清洁，无砂、锈蚀、氧化铁皮等缺陷。
若发现有下列情况之一时，即不能使用：
内、外壁面已腐蚀或显著变色；有伤口裂痕；表面凹人；表面有离层或结疤。
（2）管路安装应遵循下列要求：
1）管路敷设、安装应按有关工艺规范进行；
2）管路敷设、安装应防止元件、液压装置受到污染；
3）管路应在自由状态下进行敷设，焊装后的管路固定和连接不得施加过大的径向力强行固定和连接；
4）管路的排列和走向应整齐一致，层次分明，尽量采用水平或垂直布管；
5）相邻管路的管件轮廓边缘的距离不应小于10mm；
6）同排管道的法兰或活接头应相间错开100mm以上，保证装拆方便；
7）穿墙管道应加套管，其接头位置宜距墙面800mm以上；
8）配管不能在圆弧部分接合，必须在乎直部分接合；
9）管路的最高部分应设有排气装置，以便排放管路中的空气；
10）细的管子应沿着设备主体、房屋及主管路布置；
11）管路避免无故使用短管件进行拼捍。
（3）管路在管路沟槽中的敷设和沟槽要求应符合有关的规定，如“管道沟槽及管子固定”（JB／ZQ4396）。
1）管道沟槽的尺寸应满足下列要求。
主沟槽一般在宽度方向其最小间距（指管道附件之间的自由通道）等于1200mm，最小深度为2000mm。
沟槽的地基图，必须根据管子的数量和规格来绘制。
增加量ai按表17-9-1确定。
b．管子沿垂直方向布置的支沟槽如图17-9-1所示。
在宽度方向的最小间距_>800mm，沟槽深度按表17-9-1。
公称通径<=32mm的管子沿水平方向布置的支沟槽如图17-9-2所示。
深度<400mm，宽度根据所铺设的管子数量和尺寸来确定。
c．支沟和主沟连接处，管道由主沟进入支沟或由支沟进入主沟时，可能会产生某种干涉。
因此需通过基础设计给以保证（例如：
管道之间互相上下交错开）。
2）为了在沟槽中固定管子，必须在基础中装进相应的扁钢。
扁钢与扁钢之间的距离应当在1500mm左右，以便在受到撞击时不致使管道系统产生振动。
距离沟槽拐角处的间距约为250mm。
3）管道的安装要求如下。
a．高压管道的安装，固定管夹时，可以直接固定在已浇灌在基础中的扁钢上。
b．低压管道的安装，管子可以采用管夹固定在12号槽钢上，管子的公称通径删>32mm选用管夹固定；N>200mm选用托架与管子卡箍一起固定。
（4）管子弯曲的要求如下。
1）现场制作的管子弯曲推荐采用弯管机冷弯。
2）弯管的最小弯曲半径应符合有关标准规定。
如《重型机械通用技术条件配管》（JB／T5000．11），弯管半径一般应大于3倍管子外径。
3）管子弯曲处应圆滑，不应有明显的凹痕、波纹及压扁现象（短长轴比不应小于0．75）。
（5）管道焊接的要求如下。
1）管子焊接的坡口形式、加工方法和尺寸标准等，均应符合有关国家标准如GB／T985、GB／T986的有关规定。
2）管道与管道、管道与管接头的焊接应采用对口焊接。
不可采用插入式的焊接形式。
．
3）工作压力等于或大于6．3MPa的管道，其对口焊缝的质量，按GB／T12469的要求不应低于Ⅱ级焊缝标准；
工作压力小于6．3MPa的管道，其对口焊缝质量不应小于Ⅲ级焊缝标准。
4）壁厚大于25mm的10号、15号和20号低碳钢管道在焊接前应进行预热，预热温度为100—200℃；合金钢管道的预热按设计规定进行。
壁厚大于36mm的低碳钢、大于20mm的低合金钢、大于10mm的不锈钢管道，焊接后应进行与其相应的热处理。
5）应采用氩弧焊焊接或用氩弧焊打底，电弧焊填充。
采用氩弧焊时，管内宜通保护气体。
6）焊缝探伤抽查量应符合规定。
按规定抽查量探伤不合格者，应加倍抽查该焊工的焊缝，当仍不合格时，应对其全部焊缝进行无损探伤。
1）软管敷设应符合有关标准规定。
如《软管敷设规范》（JB／zQ4398）。
a．正确的敷设方法。
软管长度由其相应结构尺寸确定。
软管在压力作用下缩短或者变长请参照软管标准资料。
长度变化一般在+2％--4％左右。
应尽量避免软管的扭转，见图1％94。
软管安装时，应使在工作状态时经过本身重量使各个拉应力消失。
软管应尽可能装有防机械作用的装置，同时应按其自然位置安装，弯曲半径不允许超过最小允许值。
软管弯曲开始处应为其直径d的1．5倍长，。
即长=1．5d，同时应装有拆弯保护。
正确采用合
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