液压泵站设计说明书.docx
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液压泵站设计说明书
液压系统的设计要求
1.系统参数:
系统最高压力：
25MPa系统流量范围：
10~~30L/min
2.系统工况及控制要求:
（1）事先执行元件（液压油缸）的换向、缩进停止;
（2）米用节流阀进行调速;
（3）实线液压系统的卸载。
3.设计要求:
（1）确定液压传动方案、完成液压传动系统图设计;
（2）完成电动机功率确定、液压元件选型、液压辅助元件选型;
（3）完成液压泵站总图及主要零部件图的设计;
（4）设计说明书及图纸量达到课程设计大纲的要求。
二、液压泵站的设计基本原理与要求液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。
着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。
2.1设计步骤
液压系统的设计步骤并无严格的顺序，各步骤间往往要相互穿插进行。
一般来说，在明确设计要求之后，大致按如下步骤进行。
明确液压系统使用要求，进行负载特性分析;
设计液压系统方案;
绘制液压系统工作原理图;
（5）选择液压元件;
（6）验算液压系统性能;
（7）液压装置结构设计;
（8）绘制工作图，编制文件，并提出电气系统设计任务书。
2.2明确设计要求
设计要求是进行每项工程设计的依据。
在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。
1）主机的概况：
用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等;
2）液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何;
5）
对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求;
三、制定基本方案和绘制液压系统图
3.1制定基本方案
（1）制定调速方案
液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问题。
方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。
对于一般中小流量的液
压系统，大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。
对高压大流量的液压系统，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。
速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现。
相应的调整方式有节流调速、容积调速以及二者的结合一一容积节流调速。
容积调速是靠改变液压泵排量来达到调速的目的。
其优点是没有溢流损失和节流损失，效率较高。
但为了散热和补充泄漏，需要有辅助泵。
此种调速方式适用于功率大、运动速度高的液压系统。
容积节流调速一般是用变量泵供油，用流量控制阀调节输入或输出液压执行元件的流量，并使其供油量与需油量相适应。
此种调速回路效率也较高，速度稳定性较好，但其结构比较复杂。
（2）制定压力控制方案
液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或在一定压力范围内工作，也有的需要多级或无级连续地调节压力，一般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。
在容积调速系统中，用变量泵供油，用安全阀起安全保护作用。
在有些液压系统中，有时需要流量不大的高压油，这时可考虑用增压回路得到高压，而不用单设高压泵。
液压执行元件在工作循环中,某段时间不需要供油，而又不便停泵的情况下，需考虑选择卸荷回路。
在系统的某个局部，工作压力需低于主油源压力时，要考虑采用减压回路来获得所需的工作压力。
设计采用在压油路放置溢流阀来实现液压回路压力的控制。
（3）制定顺序动作方案
我们不必
由于液压泵站是为工作机构提供恒定压力压力源的装置,关心机械装置的动作顺序，液压泵站提供恒定的压力源接口。
（4）选择液压动力源
液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。
采用柱塞式定量泵，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。
用节流阀进行调速，用安全阀限定系统的最高压力。
为节省能源提高效率，液压泵的供油量要尽量与系统所需流量相
般采
匹配。
对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况,用多泵供油或变量泵供油。
对长时间所需流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。
油液的净化装置是液压源中不可缺少的。
一般泵的入口要装有粗过滤器，进入系统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精过滤器再次过滤。
为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁性过滤器或其他型式的过滤器。
根据液压设备所处环境及对温升的要求,要考虑加热、冷却等措施。
3.2绘制液压系统图
整机的液压系统图由拟定好的控制回路及液压源组合而成。
各回路相互组合时要去掉重复多余的元件，力求系统结构简单。
注意各元件间的联锁关系，避免误动作发生。
要尽量减少能量损失环节。
提高系统的工作效率。
为便于液压系统的维护和监测，在系统中的主要路段要装设必要的检测元件（如压力表、温度计等）。
大型设备的关键部位，要附设备用件，以便意外事件发生时能迅速更换，保证主要连续工作。
各液压元件尽量采用国产标准件，在图中要按国家标准规定的液压元件职能符号的常态位置绘制。
对于自行设计的非标准元件可用结构原理图绘制。
系统图中应注明各液压执行元件的名称和动作，注明各液压元件的序号以及各电磁铁的代号，并附有电磁铁、行程阀及其他控制元件的动作表。
液压传动系统图:
1—液压缸2—液压锁3—节流阀4—电磁换向阀5—背压罚6—电磁溢流阀7—过滤器8—液压泵9—空气过滤器10—液面
计11—油箱
四•液压元件的选型计算:
1液压泵的选择
1.1确定液压泵的最大工作压力PP
PpAp1+E△p
式中p1――液压缸或液压马达最大工作压力;
2^p――从液压泵出口到液压缸或液压马达入口之间总
的管路损失。
如对夹紧、压制和定位等工况，在执行元件到终点时才出现最高工作压力，则2^p=0;其他工况，液压元件
的规格和管路长度、直径未确定时，可初定简单系统
p=（0.2――0.5）MPa,复杂系统2^p二（0.5—1.5）MPa此
PpA25.5MPa
系统是简单系统，选2^p=0.5MPa。
P1=25MPa故PpA25.5MPa。
为使液压泵有一定的压力储备，所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大25%^60%
1.2确定液压泵的流量
泵的流量由系统正常工作时的推进油缸决定，确定液压泵的
最大流量qp
K=1.2
之和的最大值
K-----泄漏系数，一般取K=1.1~1.3，大流量时取小值,
反之取大值，此处取K=1.2
已知Sqmax=30L/min
qp二KX艺qmax=30*1.2L/min=36L/min
1.3选择液压泵的型号
根据以上求得的Pp和Qp值，按系统中拟定的液压泵的形式，从机械设计手册中选择相应的液压泵。
可以选取电动机为四极电动机，同步转速为1500r/min.
V>24ml/r
所以液压泵的排量应该为:
V>Qp/n=36*1000/1500ml/r=24ml/r
通过查阅参考书系
（1）机械设计手册，可以选用CY14型
2液压阀的选择
液压阀的选取原则:
阀的规格的选取：
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。
溢流阀按液压泵的最大流量选取；选择节流阀和调速阀时，要考虑最小稳定流量应满足
执行机构最低稳定速度的要求。
允许有20%以内的短时间过流量。
阀的型式的选取：
按安装和操作方式来选择较为合适的液压阀。
2.1节流阀的选择
根据所选柱塞泵25MCY14-1B的流量37.5L/min压力31.5MPa选择，使节流阀满足:
V>37.5;
PA31.5;
V――节流阀的额定流量
P节流阀的额定压力
单向节流阀参数如下:
2.2换向阀的选择
型号
34D型电磁换向阀
通径（mm）
10
流量（L/min）
40
公称压力（MPa）
31.5
允许背压（MPa）
<6.3
电压
220V50Hz
选择方法同上，选择溢流阀参数如下:
择：
34D型电
磁换向阀
溢流阀的选
型号
Y2D1-h10L电磁溢流阀
通径（mm）
10
流量（L/min）
40
压力（MPa）
31.5
重量（Kg）
4.5
2.3溢流阀的选择
择：
Y2D1-h10L
电磁溢流阀
液控单向阀:
型号
Z2S型叠加式液控单向阀
通径（mm）
10
流量（L/min）
40
开启压力（MPa）
0.1
重量（Kg）
2
2.4液控单向阀的选择
2.5背压阀的选择
选择FBF3型负荷相关背压阀，该阀可使背压随载荷变化而变
Z2S型叠加式
液控单向阀
化，载荷增大，背压自动降低，载荷减小，背压自动增加，使
运动平稳性好，提高系统效率。
参数如下:
3.电动机的选型
用作一般用途的驱动源，即用于驱动时对起动性能、调速性能及转差率无特殊要求的机器和设备,通常选用小型三相异步电动机（封闭式），即Y（IP44）型。
3.1电机功率的计算:
根据压力和流量选定液压泵的规格型号之后，驱动液压泵的
电动机功率可按下式计算:
Ppqp
式中P——电动机的功率（Kw）
Pp
'液压泵最大工作压力（MPa）
qp
柱塞泵的输出流量（L/S）
该柱塞泵的总效率取为5=0.92
代入数据得:
竺.%^!
…W=17.3kW
0.9260
P和转速n,查机械设计手册得电动机参数如下:
型号
Y180M-4
额定功率（kw）
18.5
同步转速（r/min）
1500
满载转速（r/min）
1470
转动惯量（kgm2）
0.139
重量（kg）
182
根据功率
3.2电动机的安装形式:
采用机座带底脚，端盖上无凸缘的机构，电动机采用卧式
放置，即采用B35的安装形式。
3.3电机的输出转矩的计算:
由公式:
T=9549XP/n，Nm
式中：
P――电机的额定输出功率（kw）
n电机的额定转速（r/min）
P=17.3Kw
电动机型号:
y系列（IP44）
Y180M-4
T=120.2
代入数据得:
t=95Z5=120.2
1470
4.管件内、外径的确定：
说明：
管子内径d（单位：
伽），按流速选取
式中qv---液体流量（L/min）;
V---流速（m/s）,荐用流速：
对于吸油管v-1〜2m/S
（一般取1m以下）于压油管V-3〜6m/s（压力高、管路短或油粘度小的情况取大值，反之取小值，局部或特殊情况可取v<10m/s；对于回油管V兰1.5〜2.5m/s。
4.1管件的内径的确定
确定管件的流速为:
吸油管：
▼吸=0.5m/s
压油管：
▼压=4m/s
回油管：
V回二2m/s
⑴吸油管的内径:
dW圧=4.61遵
di=35mm
⑵压油管的内径:
d2V低=4.61谓
⑶回油管的内径:
da+.61件=4.6仆搏
=17.8
4.2金属管管子壁厚的计算:
（76）
da=18mm
d管子内径mm
—抗拉强度MPaS安全系数，p<7MPa时，S=8；当
P<17.5MPa时，S=6；当P>17.5MPa时，S=4）。
对于钢管［可兰25
MPa。
管子的材料是45号钢，所以［6取180MPa。
1）吸油管的壁厚
式中p=25MPa
[5]=180MPa
Pdi
由式76得
V2[b]
25%35
2^180
=2.43mm
=2.5mm
取61=2.5mm
2）压油管的壁厚
式中p=25MPa
2]=180MPa
由式（76）得
624
2—
2[b]
25"4
2<180
=0.97mm
=1.5mm
3）回油管的壁厚
6>-Pd3
3-
2p]
式中p=25MPa
[钉=180MPa
由式（76）得
6>旦
1-
2[b]
18^25
2X180
=1.25mm
=2.0mm
§3=2.0mm
吸油管：
d外^d1+21=（35+5）
mm=40mm
压油管：
d外疔d2+252（13+3）
mm=16mm
回油管：
d外3=d3+2§3=（18+4）
mm=22mm
4.3管件的外径的确定:
d外1=40mm
d外1=16mm
d外1=22mm
具体各油路的管件的内、外径如下表：
管路
内径
外径
材料
吸油路
35mm
40mm
#45钢
压油路
13mm
16mm
#45钢
回油路
18mm
22mm
#45钢
5.油箱的选择
油箱的容量取液压泵每分钟流量的6—12倍进行估算。
本题中液压泵的流量为37.5L/min,故油箱的容量的取值范围为225L-450L。
故查阅参考文献
（1）机械设计手册液压元件分册可得：
油
箱的容量为375L
在确定油箱尺寸时，一方面要满足系统供油的要求，还要保证执行元件全部排油时，油箱不能溢出，以及系统中最大可能充满油时，油箱的油位不低于最低限度。
具体油箱的尺寸如下：
重量/kg（标
准型）
175
工作容量/L
375
工作容积/L
5
士
A
90
B1
764
B2
650
B4
800
D1（+3,0）
465
D2
14
H1
750
L1士2
1014
L2±1
914
L3
70
6.联轴器的选择
根据电动机的输出转矩T=120.2Nm和电动机的轴径
型号
GY6,GYS6,GYH6
公称转矩Tn/（N•m）
900
许用转速[n]/（r/min）:
6800
轴孔直径d1
48
轴孔直径d2
32
轴孔长度L/（电机轴侧）
84
轴孔长度L/（泵轴侧）
50
D
140
D1
80
b
40
b1
56
S
8
转动惯量l/（kg•m八2）
0.015
重量m/kg
7.59
d1=48mm及柱塞泵的轴径d2=32mm设计联轴器。
选择凸缘联轴器，设计参数如下:
7.其他液压辅件的选型:
查阅参考文献1机械设计手册液压分册，可以选取以下各
液压辅件：
液压辅件名称
选取的型号
空气过滤器
EF4-50
压油过滤器
ZU-H40X20S
压力表
Y-60
五.液压泵站的组装和使用维护
1.液压泵站的组装:
1.1液压元件和管件的质量检查
1、外观检查与要求
（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；各元件上的调节螺钉、手轮及其他配件应完好无损；电磁阀的电磁铁、压力继电器的内置微动开关及电接触式压力表内的开关等应工作正常；元件及安装底板或油路块的安装面应平整，其沟槽不应有飞边、毛刺、棱角，不应有磕碰凹痕，油口内部应清洁；油路块的工艺空封堵螺塞或球涨等堵头应齐全并连接密封良好；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。
2、液压元件的拆洗与测试
液压元件一般不宜随便拆开，但对于内部污染或生产、库存时间
过久，密封件可能自然老化的液压元件则应根据情况进行拆洗和测
试。
（1）拆洗
拆洗液压元件必须在熟悉其构造、组成和工作原理的基础上进
行。
元件拆开时建议对各零件拆下的次序进行纪录，以便拆息结束组
装时正确、顺利的安装。
清洗时，一般应先用洁净的煤油清洗，再用
液压系统中的工作油液清洗。
不符合要求的零件和密封件必须更换。
组装时要特别注意不使个零件被再次污染和异物落入元件内部。
此
外，油箱、油路板及油路块的通油孔道也必须严格清洗并妥善保管。
（2）测试
经拆洗的液压元件应尽可能进行试验，一些主要液压元件的测试
项目见表1。
测试元件均应达到规定的技术指标，测试后应妥善保管,
以防再次污染。
表1液压元件拆息后的测试项目
元件名称
测试项目
液压泵
额定压力、流量下的容积效率
先导式溢流阀
调压状况，启闭压力，外泄漏
三位四通换向阀
换向状况；压力损失；内、外泄
漏
液控单向阀
压力损失；内、外泄漏
3.液压元件和管道安装
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伽以内，轴线间的倾角不得大于1°;不得用敲击方式安装联轴器。
（2）液压控制阀的安装
方向阀一般应保持轴线水平安装；各油口处的密封圈在安装后应
有一定压缩量以防泄漏；固定螺钉应均匀拧紧（勿用锤子敲打或强行扳拧），不要拧偏，最后使罚的安装平面与底板或油路块安装平面全部接触。
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%勺余量。
（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
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。
（4）酸洗和循环冲洗
（5）
酸洗方法有以下两种:
酸洗
（剂）封口。
酸洗时应遵循有关规程。
酸洗后，管道内壁应无附着物；用盐酸、硝酸或硫酸洗时管道内壁呈灰白色；用磷酸酸洗时管道内壁呈灰黑色。
酸洗合格后，须在专用冲洗台上将各段管子连接在一起进行循环冲洗。
循环冲洗时，应当注意：
应选用液压泵、油箱、过滤器等元件适用的且与系统中所有密封件材质相容的冲洗液（油），其粘度宜低些;
清洗液（油）诸如油箱前，应将有向内清洗干净，不得有任何肉眼可见的污物；注入冲洗液时应经过滤，过滤精度不低于液压系统要求的过滤精度。
冲洗过程中宜辅以适当的敲击或振动等，以加强冲洗效果;
冲洗结束后，须将冲洗液（油）排除干净；冲洗后应对冲洗质量进行检验，冲洗清洁度可用颗粒计数法监测
4.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
并延长其使
液选用不当造成的。
为保证液压系统处于良好性能状态,用寿命，应对其合理使用，并重视对其进行日常检查和维护。
4.1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20C以上才准许顺序动作；油温高于60C
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。
4.2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。
表2和表3分别列出了工业流水线中液压设备的点检和定检的项目和内容，供参考。
点检时间
项目
内容
在起动前检查
液位
是否正常
手动、1
刍动循环是否正常
电磁阀
是否处于原始状态
在设备运行中
压力
是否稳定范
监视工况
围内
振动、
、噪声有无异常
油温
是否在（33〜35）C
范围内，不得大于
漏油
全系统有无漏油
电压
是否保持在规定电压的
+5%--15%范围内
表2点检项目和内容
表3定检项目和内容
60C
定检项目
内容
螺钉及管接头
定期紧固：
10MPa以上系统，每月一次;
lOMpa以下系统，每3
个月一次
每半月一次（除另有规定者外）
定期检查：
大修时检查
规定
化验；对新换油，经lOOOh使用后，应取
样化验；对精、大、稀设备用油，经600h
取样；取油样须专用容器，并保证不受污
染；取油样须取正在使用的“热油”不取
静止油；取油样数量为300〜500ml/次;
按油料化验单化验；油料化验单应纳入设
备档案
压力表
按设备使用情况，规定检验周期
高压软管
根据使用情况，规定更换时间
电器控制部分
按电器使用维修规定，定期检查维修
液压元件
根据使用工况，规定对泵、阀，马达，缸
等元件进行性能测定。
尽可能采取在线测试办法测定其主要参数
5常见故障及其诊断排除方法
新的液压系统条实时或运行中的系统都可能会出现故障，常见的故障由执行器动作失常、系统压力失常、系统流量失常、振动与噪声大、系统过热等。
造成这些故障的可能原因及其排除方法要点分述如下。
5.1、液压执行器动作失常的故障诊断
液压执行器（液压缸、液压马达）动作失常是液压系统最容易直接观察到的故障，例如系统正常工作中，执行器突然动作变慢、爬行
或不动作。
液压执行器动作失常的故障诊断及排除方法见表5—1。
表5—1液压执行器动作失常的故障诊断及排除方法
故障现象
产生原因
排除方法
无动作
系统无流量或压力
按表5—2和
表5—3
执行器磨损
维修或更换
限位或顺序装置调整不当或
维修或更换
不工作
电液控制发不工作
维修或更换
电液伺服、比
升级会员 