多用液压检测装置设计泵站部分机械

1、摘要多用液压检测装置是检测液压元件性能好坏的综合检测装置，该检测装置可以检测方向阀、单向阀、溢流阀、减压阀、节流阀等不同种类不同通径的阀，同时也可以对伺服缸、比例伺服阀进行检测。多用液压检测装置的设计可以为液压元件的检测和液压系统的维护提供便捷，为液压系统的稳定性提供保障，便于更好地诊断液压元件的故障，以达到及时维修的目的，更好地发挥液压元件和液压系统的功效。多用液压检测装置泵站部分的设计主要有泵站的动力部分、液压系统的自动循环冷却系统和液压系统回油小泵站等。综合分析多用液压检测装置泵站部分设计的性能要求，确定各种阀性能指标测试的方案，拟定液压系统工作原理图，设计和选用液压元件和液压辅助元件，

2、设计自动循环冷却系统和回油小泵站，并对选用和设计的元件进行合理排布，做出结构设计。最后对液压系统进行性能验算。关键词：液压系统；元件选择；泵站部分；检测装置 consist ofdevelop Hydraulic system working principle diagram,Keywords:Hydraulic system; Component selection; Pump station parts; Detection device目 录摘要Abstract绪论1第一章 多功能液压检测装置设计（泵站部分）的设计要求21.1 设计参数21.2 工况分析21.2.1 系统的测试要求21

3、.2.2 系统的测试保障31.3 设计任务41.3.1 需要完成的内容41.3.2 设计计算41.3.3 需要完成的图纸4第二章 液压系统方案的拟定52.1 液压系统方案设计的综述52.2 各个测试回路的方案设计与选择52.2.1 油源部分的设计（动力部分）52.2.2 换向阀测试回路的设计72.2.3 单向阀测试回路设计102.2.4 溢流阀测试回路设计122.2.5 减压阀测试回路设计132.2.6 流量控制阀（单向节流阀）测试回路设计152.2.7 伺服阀、比例阀与伺服缸测试回路172.2.8 液压系统冷却回路设计172.3 液压系统原理图的拟定19第三章 液压元件的设计计算和选择213

4、.1 液压泵的选择22确定液压泵的最大工作压力Pp223.1.2 确定液压泵的流量QP22确定液压泵的型号和规格233.1.4 电机的选择233.2 液压元件的选择233.2.1 压力控制阀243.2.2 流量控制阀功243.2.3 方向控制阀253.2.4 截止阀253.3 液压缸的设计计算与选择253.3.1 液压缸设计的主要参数253.3.2 液压缸的选择263.4 液压管路的设计263.4.1 液压管路的设计26压油管路的设计计算273.4.3 回油管路的设计计算283.4.4 吸油管路的设计计算28控制油管路的设计计算29第四章 液压系统辅助装置的设计计算与选用304.1 蓄能器的选

5、择304.1.1 蓄能器在系统中的功用304.1.2 蓄能器容积计算304.2 过滤器的选择314.2.1 过滤器在系统中的功用314.2.2 过滤器的选用314.3 橡胶软管的计算选择314.3.1 橡胶软管的作用324.3.2 橡胶软管的计算324.3.3 橡胶软管的选用324.4 油箱的设计计算324.4.1 油箱的功用324.4.2 油箱的设计理念324.4.3 油箱容量的计算334.5 液压系统的热平衡计算344.5.1 发热的原因344.5.2 系统发热功率的计算344.5.3 系统的散热功率344.6 冷却器的选用354.6.1 冷却器的功用354.6.2 冷却器的选用原则354

6、.7 液压系统附件的选择354.7.1 压力表示和流量计的选择354.7.2 测试接头与快换接头的选用354.7.3 空气滤清器的选用36第五章 液压系统辅助系统的设计计算375.1冷却循环辅助液压系统（自冷循环系统）的设计计算375.1.1 冷却循环辅助液压系统（自冷循环系统）的功用375.1.2 冷却系统液压泵的选择375.1.3 冷却系统电机的选择375.1.4 液压元件的选择385.1.5 冷却系统的管路的设计385.2 回油小泵站系统的设计计算385.2.1 回油小泵站系统的功用385.2.2 回油小泵站系统液压泵的选择395.2.3 回油小泵站系统电机的选择395.2.4 回油小泵

7、站系统的液压元件的选用395.2.5 回油小泵站系统管路的设计计算395.2.6 回油小泵站系统油箱的设计计算40第六章 液压系统性能验算416.1液压系统的压力损失416.1.1 流动类型的确定426.1.2 各管路沿程的压力损失436.1.3 局部压力损失的计算456.1.4 控制元件压力损失的计算466.2 液压系统的温升验算47结 束 语50参考文献51附表一52附录二55绪论液压传动与控制简称为液压技术，它是以液体为工作介质，利用液体的静压能实现信息、运动和动力的传递与工程控制技术。液压技术与其他的控制技术相比，液压技术具有能量密度高、配置灵活方便、调速范围大、工作稳定且快速性好，易

8、于操作控制并实现过载保护，易于实现自动化及机电液一体化，系统的设计制造和使用维护方便等诸多的优势。基于液压技术的这些优势，液压技术不断提高元件性能，提高系统的综合性能，与现代科学技术同步结合，同步发展，使得液压技术广泛的应用于各大行业（机械制造、道路交通、航天技术、建筑、汽车等）。目前，液压元件不断采用新工艺、新材料，液压技术与微电子技术相结合，不断拓宽发展领域 ，不断地向前发展，不断走向成熟，液压技术及其液压产品不断地向节能化、智能化、高压化、小型化、集成化、模块化、复合化、绿色化（低污染、低噪声、无泄漏）等方向发展。 就目前的应用情况来看，在使用液压技术的机械设备装置中，其液压系统的使用具

9、有非常重要的作用和意义。而液压系统是很容易故障的，随着液压技术的向前发展，诱发液压系统出现故障的原因也是越来越多，及时找出故障的难度也是逐渐增加。所以，液压系统一旦出现故障，技术人员很难准确地判断出故障的所在及其原因。工作人员往往是根据自己现有的技术和经验，利用完善的检测设备检测相关元件的性能指标，然后进行综合分析，找出故障的位置及原因，最终达到解除故障的目的。针对液压系统和液压元件故障的复杂性和多样性，我设计一台多用液压检测装置，主要是用于检测不同种类的不同通径的普通阀（方向阀、单向阀、溢流阀、减压阀、节流阀等），同时也具备检测伺服缸、比例伺服阀的功能。这样的检测装置，可以为液压系统的维护及

10、其液压元件的检测提供便捷，也有利于保证液压系统性能的稳定，维持液压系统正常的运行，减少故障率，使液压系统发挥其最大的功效。第一章 多用液压检测装置设计（泵站部分）的设计要求1.1设计参数1）液压系统的最高压力为315bar，液压系统的最大流量为100L/min。2）本测试装置应该具备测试普通阀、比例阀基本性能的条件，并且可测不同通径的阀。1.2 工况分析本检测装置可以检测方向阀、单向阀、溢流阀、减压阀、节流阀等不同种类不同通径的阀，也可以对伺服缸、比例伺服阀进行检测。由于这样的性能要求，该装置所用的液压系统的各项性能要求都比较高。为了保证该液压系统各项性能的稳定，现对该装置液压系统的设计进行综

11、合分析。 系统的测试要求.1换向阀的测试要求1）换向性能；2）内部泄漏量；3）稳定压力流量特性；.2 单向阀的测试要求1）最小开启压力；2）内部泄漏量；3）稳定压力流量特性；.3 减压阀的测试要求1）压力调整与流量特性；2）压力调整与泄漏的关系；.4 溢流阀的测试要求1）压力调整与流量特性；2）压力调整与泄漏的关系；.5 流量控制阀（单向节流阀）测试要求1）稳定压力流量特性；2）进口压力变化与流量的关系；3）出口压力变化与流量的关系；.6 伺服阀和比例阀的测试要求1）压力增益；2）零位泄漏；3）额定流量、滞后、零偏电流和死区；4）稳定压力流量特性；5）动态测试（另外，还包括伺服缸的动态测试）；

12、 系统的测试保障1）液压系统的动力源应该有液压源提供，由于系统的最高压力是315bar，属于高压，应选择柱塞泵，同时，系统的最大流量是100L/min，应选择两个变量泵组合进行提供，小流量时用单个泵提供。考虑到液压系统的可能会产生液压冲击、脉动，也为了保证液压系统的稳定性，选用蓄能器作为临时动力源，同时，可以很好的起到稳定压力和缓冲的作用。选择蓄能器支架来安装蓄能器。2）液压系统设计的关键是液压元件的选择，为了较好的控制液压系统的压力和流量的变化，选用压力控制阀（其中，减压阀起减压和稳压的作用；溢流阀起到安全阀；比例溢流阀起到远程调压）；为了控制流量的大小，选择节流阀、流量控制阀；为了改变油液

13、的流通方向，选择方向控制阀；为了方便系统的维护和油液的通断，选择截止阀；为了除去油液中的污染物，保证液压油的清洁度，降低故障率，选择过滤器；为了实现不同测试回路检测快速的和组合的方便性，选用快速测试接头和快换接头；为了检测换向阀性能的可靠性，选择液压缸；为了测试流量的大小，选择流量计；为了测试并显示压力的大小，选择压力表；为了测试并显示油液的高度，选择油位计；为了保证油液的清洁度，在注油口设置有空气滤清器。3）液压系统的压力较高，橡胶软管应选用高压软管，系统的回油和压油管路用选用不锈钢无缝管。具体的选择根据橡胶软管的计算数据来选择。4）液压系统的温度控制很重要，系统温度的升高大多是由于液压泵以

14、及各执行元件的功率损失造成的。为了更好地散发热量，应该在满足性能需求的情况下，选择散热面积较大的油箱，同时可以考虑加入自动循环冷却系统，控制油液的温度和系统的温度,冷却系统通常情况下选择风冷式，保证系统的性能稳定。5)考虑到系统在进行检测时，不可避免的会有泄漏，也有少量的剩余的油液，为了较好的回收这些油液，应该设计有回油小泵站，小泵站也要有油箱。6）为了保证设计液压系统的性能，应严格按照液压系统的设计步骤，并对液压系统进行系统性能校核，主要进行压力损失计算和热平衡计算校核。1.3 设计任务13.1 需要完成的内容1）测试装置的方案设计、元件选择；2）动力单元部分的设计；3）回油小泵站的设计；

15、设计计算1）根据需完成的各项工作，进行液压系统总体方案的选择和确定；2）根据要求，计算出系统最大的压力和流量；3）明确液压源的组成；4）泵、电机、联轴器的选择；5）油箱的设计和验算；6）液位计、滤油器、空气滤清器及其冷却系统的选择；7）阀件的选择；8）验算系统性能，如系统的压力损失、热平衡计算；9）油源结构、安装设计。 需要完成的图纸1）液压系统原理图；2）油源装配图；3）油箱装配图；4）油箱零件图；5）蓄能器站装配图；6）回油小泵站装配图等；第二章 液压系统方案的拟定2.1 液压系统方案设计的综述多用液压检测回路主要由油源部分、各种液压元件的测试回路、液压系统的冷却回路等。油源部分设计时应该

16、充分考虑到液压系统的压力大、流量大，各种液压元件测试回路都需要单独拟定测试回路，最后，将所有的回路进行综合，确定液压系统原理图。液压系统的设计应该遵循在满足系统性能的情况下，系统越简单越好，使用的元件越少越好，符合结构组成简单、体积小、质量小、工作安全可靠、使用维护方便、经济性好等公认的设计原则。设计液压系统时必须将系统的发热尽可能降至最低，必须说明液压系统的工作环境温度范围；设计液压系统时，对液压阀的排布应充分考虑日后拆换方便（对于溢流阀，节流阀等可调控的液压元件，应尽可能将其设置计在方便操作的位置）；设计液压系统时，对液压管路的选择和布置充分考虑可换性和方便性。2.2 各个测试回路的方案设

17、计与选择 油源部分的设计（动力部分）根据系统的设计参数知，系统的压力较大，系统的最大流量是100L/min，在测试各个元件时所需的压力和流量都是不相同的，故采用两个变量泵组合来提供流量，大流量时双泵供油，小流量时单泵供油。油源部分是液压系统的关键，应该综合各项性能的需求，设计出压力和流量都比较稳定的油源。方案A：如图2.1（只画出一个液压泵），为了保证液压系统的压力，该回路采用了溢流调压回路（当系统的压力超过调定压力时，溢流阀溢流，系统的过载由系统卸荷保证1）；为了防止固体颗粒等污染物进入液压泵和液压系统，在该油路的吸油管处和泵的出口分别设置粗过滤器和精过滤器，保证供油的清洁度；为了防止系统检

18、修时，油管中的油液倒流回液压泵，在精过滤器之后设置有单向阀；为了保证整个系统的稳定性，选用蓄能器进行保压、稳定压力。图2.1 油源部分设计回路（方案A）优点:1）能够保持系统的性能稳定； 2）能够实现远程调压，也可以实现卸荷； 3）功率损失较小。方案B：如图2.2，原理同上，为了保证系统的压力、流量的稳定，选用蓄能器，同时，需要对系统进行调压、卸荷，选用采用卸荷阀的卸荷回路(1第六页)，以满足系统的性能要求。图2.1油源部分设计回路（方案B）优点：1）能够实现保压和卸荷； 2）功率损失较小；3）满足系统性能要求。缺点：1）结构相对比较复杂。方案C:如图2.3，原理同上，为了保证系统的压力，采用

19、溢流调压回路；为了防止污染物进入系统，在泵的出口和入口分别设置有粗过滤器和精过滤器，在精过滤器后，设置有单向阀，以防油液倒流。图2.3油源部分设计回路（方案C）优点：1）结构简单； 2）基本满足系统性能要求；缺点：1）不能实现系统的性能稳定； 2）功率损失较大；方案比较：综合分析以上的方案，为了较好的满足系统的性能要求，择优选择方案A。 换向阀测试回路的设计换向阀是利用阀芯在阀体中的相对运动，实现液压油路的通断和换向，也可以实现压力卸荷和顺序动作的控制。对换向阀的要求是：性能良好、损失小、泄漏小等。换向阀的测试要求有：1）换向性能；2）内部泄漏量；3）稳定压力流量特性。方案A: 如图2.4，为

20、了检测换向阀的换向性能是否良好，需要进行频繁换向，然后根据测试来判断。中位机能的测试是在额定压力和流量下，记录换向阀所在位置的各口的压力，综合分析做出判断。泄漏的测试是当换向阀换到相应的位置，关闭油源，测量被测阀的各口的压力，利用压力损失值间接的测试被测阀的泄漏。综合分析以上的性能要求，现设计以下的回路（8第3页）：图2.4 换向阀测试回路（方案A）优点：1）可以实现频繁换向；2)适合于高压大流量的场合。缺点：1）动作不是很灵活，可能有“死点”现象。方案B：如图2.5，这个回路（8第4页）也是用于测试换向阀的换向性能、泄漏等。换向性能是否良好，不只要求频繁换向，还要求换向的迅速性，同时，也不能

21、有噪音及其振动等。该回路测试泄漏时，将A、B两口堵死，调节溢流阀4，使得系统的压力为溢流阀的额定压力，根据阀的结构与机能，分别从A、T口测试被测试阀8的阀芯在不同位置时的内泄漏。在回路中加入先导式溢流阀，以达到溢流定压的作用（或者背压）。图2.5换向阀测试回路（方案B）优点：1）可以满足系统的性能要求；2）结构简单。3）压力-流量特性稳定；4）能够实现系统卸荷。方案C:如图2.6，该回路同样是为了满足以上的测试要求提出的设计方案(8第4页)。图2.6换向阀测试回路（方案C）优点：1）可以实现频繁换向，可以很好的进行换向机能的测试；2）能够实现系统的性能要求。缺点：1）系统的压力-流量特性不明显

22、。方案比较：综合分析以上的方案，为了较好的满足系统的性能要求，择优选择方案B. 单向阀测试回路设计单向阀的测试内容包括：内部泄漏、最小开启压力、稳定压力-流量特性等。单向阀分为普通单向阀和液控单向阀。普通单向阀的作用是使油液只能沿着一个方向流动，不能反相倒流。而液控单向阀有普通型和带卸荷阀心两种，当其控制口K有液压油时，则能实现反向倒流。所以，液控单向阀除了测试以上内容外，还需要进行控制压力的测试。方案A:如图2.7所示，为了满足以上的测试要求，设计以下的回路（1第199页）。当换向阀8在左位工作时，可以测得单向阀的泄漏；同时，调节节流阀7，可以得到不同的压力、流量，单向阀的开启压力由减压阀1

23、0调定。在测试单向阀的最小开启压力时，首先，将节流阀7调为最小量，换向阀8换到右位工作，然后，不断调大流量，直到单向阀开启，用压力14表记录最小开启压力。图2.7 单向阀测试回路（方案A）优点：1）结构简单；2）能够实现系统的性能要求。缺点：1）泄漏量的测试不够明显。方案B：如图2.8，原理同上，针对上个回路中，测试泄漏量不明显的问题，现在回路中设置用于测试流量的量杯，这样，可以使得泄漏量可以客观的测量，测试很明显。现设计如下的回路（1第199页）。图2.8 单向阀测试回路（方案B）优点：1）系统的泄漏量测量很明显；2）能够实现系统的性能要求；3）结构简单。方案比较：综合分析以上的方案，为了较

24、好的满足系统的性能要求，使得系统设计更加合理，择优选择方案B。 溢流阀测试回路设计溢流阀是维持阀进口压力近于恒定，系统中多余的流体通过该阀回流的压力控制阀，在液压系统中主要起定压溢流作用，稳压，系统卸荷和安全保护作用。溢流阀的测试内容包括压力-流量特性和压力调整与泄漏的关系。方案A：如图2.9所示1，在测试压力流量特性时，每给定一个压力，给予其流量从小到大的变化，然后，再将其从大到小变化，观察其特性。在测试压力调整与泄漏时，把溢流阀9全开，关闭被测阀8，给系统调定压力的油液，然后再开启和关闭被测阀8，测量内泄漏量。图2.9 溢流阀测试回路（方案A）优点：1）结构简单；2）能够实现系统的性能要求

25、。缺点：1）可靠性、安全性、合理性不好。方案B：如图2.10所示1,测试内容与方案A相同，但是，对方案A进行改进。在回路中设置有单向节流阀7，改变不同的压力，用流量计测量不同的流量，观察两者之间的特性关系。在测试压力与泄漏之间的关系时，首先，将被测阀8关闭，给定其压力和流量，然后再开启被测阀8，接下来再慢慢调整，使其关闭，用流量计9从其回油路测试泄漏量。图2.10 溢流阀测试回路（方案B）优点：1）结构简单；2）能够实现系统的性能要求；3）可靠性较好。方案比较：综合分析以上的方案，为了较好的满足系统的性能要求，使得系统设计更加合理，择优选择方案B。 减压阀测试回路设计减压阀是采用控制阀体内的启

26、闭件的开度来调节介质的流量，将介质的压力降低，同时借助阀后压力的作用调节启闭件的开度，使阀后压力保持在一定范围内。减压阀的测试内容有压力-流量特性和压力调整与泄漏的关系。方案A：如图2.11所示1, 为了调节流量的变化，在减压阀前设置单向节流控制阀7；为了液压系统的稳定性，在减压阀后面设置先导式溢流阀9做背压阀。压力-流量特性测试时，首先，调定压力，然后调节节流控制阀7的变化，来观察压力流量特性关系。压力调整与泄漏的关系测试时，单向节流控制阀7可以得到不同的压力，利用两次测量流量的方法，间接地测量出泄漏量。图2.11 减压阀测试回路（方案A）优点：1）结构简单；2）能够实现系统的性能要求。缺点

27、：1）测量外泄漏量不够准确。方案B：如图2.12所示1,测试的内容与方案A是相同的，减压阀的泄漏时外泄漏，通过调节单向节流控制阀7，可以得到不同压力下的泄漏量。具体来说，压力-流量特性测试时，把背压阀10调节到一定压力，然后通过调节单向节流控制阀7来控制回路的压力和流量，用压力表和流量计测试并记录；压力调整与泄漏的关系测试时，首先，关闭背压阀10，打开截止阀9，然后调节单向节流控制阀7，则可以测得不同压力下，通过截止阀的流量则是泄漏量。图2.12 减压阀测试回路（方案B）优点：1）结构简单；2）能够实现系统的性能要求3）能够准确的测得不同压力下的泄漏量。 4）可靠性好。方案比较：综合分析以上的

28、方案，为了较好的满足系统的性能要求，使得系统设计更加合理，择优选择方案B。 流量控制阀（单向节流阀）测试回路设计节流阀是通过改变节流截面或者节流长度以控制流体流量的阀。将节流阀和单向阀并联则可组成单向节流阀，节流阀和单向阀是简易的流量控制阀。流量控制阀的测试内容有稳定压力流量特性、进口压力变化与流量的关系、出口压力变化与流量的关系等。方案A：如图2.13所示（1第3444页），用单向节流阀7调节流量和压力的变化，溢流阀作背压阀。测试稳定压力流量特性时，首先，调节被测阀8的压力和流量，然后试验每一个流量，使压力从小不断增大，接着使其从最大降到最小，观察其关系变化；在测试进口压力变化与流量的关系时

29、，首先，调节被测阀8的压力和流量，然后改变单向节流阀7的压力变化，观察其流量的变化；在出口压力变化与流量的关系时，首先，调节被测阀8的压力和流量，然后用先导式溢流阀9改变出口压力的变化，观察其流量的变化。图2.13 流量控制阀（单向节流阀）测试回路（方案A）优点：1）结构简单；2）能够实现系统的性能要求。3）压力变化与流量的关系变化明显。方案B:如图2.14所示（8第87页），测试内容与上面的方案A一样，现设计另外的一个回路（原理同方案A），该回路中的二位二通换向阀11、12相当于方案A中的单向阀。图2.14 流量控制阀（单向节流阀）测试回路（方案B）优点：1）能够实现系统的性能要求；缺点：1

30、）结构比较复杂；方案比较：综合分析以上的方案，为了较好的满足系统的性能要求，使得系统设计更加合理，择优选择方案A。 伺服阀、比例阀与伺服缸测试回路伺服阀、比例阀与伺服缸测试内容包括压力增益；零位泄漏；额定流量、滞后、零偏电流和死区；稳定压力流量特性；动态测试（另外，还包括伺服缸的动态测试）等。这些测试内容与普通阀的测试是相似的，将前面设计回路中的普通阀换成伺服阀、比例阀就可以测试，其中，伺服阀和伺服缸的测试需要传感器，将其接入相应的回路就可以完成测试。 液压系统冷却回路设计为了使得冷却系统的稳定性和可靠性保持良好，也为了更好的控制液压系统的温升，将其温度控制在正常的范围，保证液压系统的正常运行

31、，很好的实现各项性能要求，应该设计自动冷却系统，控制好系统和油液温度。我先设计出冷却系统回路，至于是否需要，应该结合后面的设计计算来确定。方案A:如图2.15所示（1第202页），为了减少冷却器的尺寸，采用了流量比泵全流量小的冷却器，并联溢流阀8做安全阀。当流量过大时，有一部分流量通过溢流阀8直接回油箱，不经冷却器冷却。截止阀5的作用是在检修时可以用于关闭油路。图2.15 冷却系统回路设计（方案A）优点：1）能够实现系统的性能要求； 2）结构简单。缺点：1）经过溢流阀8回油箱的油液不经冷却器冷却。方案B：如图2.16所示（1第202页）,该液压系统冷却回路改善了方案A中的不足，在回路中设置有溢

32、流阀4，稳定压力。油液经过单向阀3、冷却器5、过滤器6回油箱。在过滤器6旁边设置有单向阀7，起到保护过滤器6的作用。图2.16 冷却系统回路设计（方案B）优点：1）能够实现系统的性能要求； 2）结构简单。缺点：1）不能很好地保护好液压元件。方案C:如图2.17所示（1第202页），进一步改善系统功能，在单向阀3后设置有溢流阀5，在泵的出口处设置有溢流阀4，其余的与方案B相同。图2.17 冷却系统回路设计（方案C）优点：1）能够实现系统的性能要求； 2）结构简单； 3）能够较好的保护液压元件；4）油液可以全部进行冷却。方案比较：综合分析以上的方案，为了较好的满足系统的性能要求，使得系统设计更加合

33、理，择优选择方案C。2.3 液压系统原理图的拟定根据液压系统的功能要求以及根据系统要求所设计的的各种执行元件的测试回路，现在将其综合到一起，拟定液压系统的原理图。多用液压检测装置的液压系统的原理图拟定，我有以下几个方面的考虑：1）液压系统在能够满足系统功能要求的前提下，结构越简单越好，选用合适的液压元件（应该满足通用、标准、互换性等）和液压辅助元件的数量越少越好。2）液压系统原理图的拟定应该考虑系统使用、维护或者检修的方便性，在系统中设置有截止阀。3）该液压系统是测试多种不同通径的阀的测试系统，则应该保证油液的清洁，在液压系统中设置有过滤器，在注油口设置有空气滤清器，同时，控制系统及其油液的温

34、度，在系统中设置有冷却系统，保证油液及其系统的温度保持在正常范围，提高系统的效率。4）控制好系统的噪声、振动、油液的清洁，应该从安装到使用都严格按照规范，保证系统功能的可靠性。5）该液压系统的测试元件较多，回路也比较多，为了测试的快速性和便捷性，在系统中选用测试接头和快换接头。6）为了比较准确的实现压力和流量的调定，在系统中选用比例溢流阀，实现远程调压。综合以上，现将液压系统原理图（图2.18和图2.19）拟定如下：图2.18 泵站原理图图2.19 系统原理图第三章 液压元件的设计计算和选择液压泵站是多种元附件组合而成的整体，作为液压系统的动力原，它为一个或多个系统存放一定清洁度的工作介质，并

35、输出一定压力流量的液体动力，兼作整个整体式液压站安装液压控制装置基座的整体装置。液压泵站通常是由液压泵组、油箱组件、控温组件、过滤器组件及蓄能内器组件五个独立的部分组成的。尽管五个部分是相对独立的，但是在液压泵站的设计和使用中，根据工况特点和具体的要求进行适当的组合。具体如下：（液压泵站是整个液压系统的重要部分，液压泵站的设计、使用、维护的合理性，对液压系统性能实现有很重要的影响）。表3.1 液压泵站的组成组成部分包含的元件作用液压泵组液压泵电动机联轴器将原动机的机械能转化为液压能驱动液压泵连接原动机和液压泵油箱组件油箱液压计空气滤青器放油器储存油液显示油液的高度注油。过滤空气清洗油箱或者更换

36、油液时放油控温组件温度计温度传感器冷却器监测油液的温度检测并控制油液的温度油液冷却过滤器组件各种过滤器分离油液中的固体颗粒等保持油液的清洁度蓄能器组件蓄能器支撑台架蓄能、吸收油液的脉动和冲击安放蓄能器根据系统的参数要求，系统的最高压力为31.5Mpa，系统的最大流量为100L/min，而该系统要实现的功能是测试不同种类不同通径的阀。即在测试不同的阀时，所需的压力和流量都不相同，但是，为了满足各项测试都能实现，应该按其最大压力和最大流量来保证。（不同的压力可以通过调节溢流阀调定）。3.1 液压泵的选择确定液压泵的最大工作压力Pp根据3第33页的知，液压泵的最大工作压力Pp按下式计算： 式（3-1

37、）其中: -液压执行元件工作腔的最大工作压力；从液压泵出口到液压执行元件入口的总管路的损失； 式（3-2）其中，-进油管路的总沿程损失；-进油管路的总局部损失；-进油路上的总压力损失。的准确级算须在液压元件并绘制管路布置才能进行。初算时，可按照经验管路数据选取，当简单或有节流调速时，取=10.2-0.5Mpa,当管路复杂或有调速阀调速时，取=0.5-1.5Mpa，综合考虑，取=1.5Mpa,则有=31.5+1.5=35MPa。在选择液压泵时，应该依据Pp=33Mpa来选择。 确定液压泵的流量QP根据3第33页知，液压泵的最大流量Qp是由系统工作时的最大流量确定，即： 式（3-3）其中，Qp液压

38、泵的流量；考虑系统过滤泄漏和溢流阀保持最小溢流量的系数, =1.1-1.3;执行元件所需的最大流量，由系统参数知=100L/min。确定液压泵的型号和规格根据液压泵的最大工作压力Pp选择液压泵的类型为柱塞泵的（可选35MPa）,根据液压泵的流量Qp确定液压泵的规格(查12297页)：（单个泵的流量为60L/min）。如下表表3.2 液压泵的基本参数型号额定压力(MPa)最大压力(MPa)流 量（n=1500r/min）功 率(kw)净 重（kg）转 速（r/min）A4VS040HS/22RBp2b13N00Z35406035391500而柱塞泵的效率0.80-0.9(查2164页)。 电机的

39、选择根据液压泵的功率转速等来选择电动机(查14,1742),P电=P泵X（1+20%）=35 X 1.2=42kw,选用电机如下：表3.3 电机的基本参数型号额定功率（kw）转 速（r/min）效 率转动惯量(kg.m2)参考质量（kg）功率因数Y2-225M-445148092.8%0.4693200.873.2 液压元件的选择液压元件是液压系统的重要组成部分，选择液压元件时我充分考虑系统的性能要求，我从液压元件的结构，性能特性，连接方式，操作方式等进行综合考虑。具体总结如下：1）切实考虑液压系统的工作场合，坏境条件；2）切实考虑液压系统的性能要求，选用与液压系统相配套的液压元件；3）选用阀

40、时，应该根据其压力和流量来选择，具体来说，选用压力控制阀要考虑压力调节范围，流量变化范围，在压力的灵敏度，平稳性等。选用流量控制阀时要考虑性能特点，换向频率，响应时间，压力损失，泄漏等因素。在该系统中，也用到了截止阀。3.2.1 压力控制阀压力控制阀的作用是控制液压系统的压力或以液体压力的变化控制油路的通断）压力控制阀，按其功能分为溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等。1）溢流阀溢流阀功用：当系统的压力达到调定值时开始溢流，将系统的压力基本稳定在某一调定值上，溢流阀可分为直动式溢流阀和先导式溢流阀两类。直动式溢流阀的特点：（1）灵敏度高（2）通流能力大(3)调压范围广(4)稳定性增加。在液压系

41、统原理图中的17,20都使用的是直动式溢流阀，因为溢流阀17所需的压力，流量都不大，并且作为安全阀，可选用力士乐流量为100L/min的型号为DB10的阀。20处的溢流阀对19起到先导调压的作用，因此需要的压力和流量都比较小，这里可选用榆次的流量为100L/min型号为BG0332即可满足。从溢流阀的静态特性曲线和启闭特性曲线可以看出先导式溢流阀较直动式溢流阀比较好。先导式溢流阀调节变量泵的压力选用西德福流量为150L/min型号为DBW10B3-58/350的阀。15处的比例溢流阀是对泵起到远程调节的功用，所用的压力和流量都比较小，选用力士乐的流量为200L/min型号为DBE20-5X/3

42、50G24。2）减压阀在伺服缸的性能测试及伺服阀特性回路中用到减压阀37对各种阀的测试来说，减压阀在系统之路上起减压作用。对于伺服系统的各种测试来说，减压阀位于主系统上起稳压的作用，则选用力士乐流量为100l/min型号为DR20658/350Y的阀。3.2.2 流量控制阀功流量控制阀功功用是对执行元件的运动速度进行控制。常见的流量控制阀有节流阀，调节溢流节流阀等，在此系统中，我用到的是调速阀48和单向节流阀22。只要满足液压系统的压力、流量即可。调速阀48选用力士乐的压力为31.5Mpa型号为2DRM16-20的阀。单向节流阀22选用力士乐的压力为31.5Mpa，型号为MK25G15的阀。3

43、.2.3 方向控制阀方向控制阀的功用：控制和改变液压系统中各油路之间油液方向的阀，方向控制阀分为单向阀和换向阀。1）单向阀该系统中，单向阀只是为了控制油液流动的方向。即只要选用普通的单向阀即可满足。选用华德的单向阀，具体如下： 单向阀11：选用26L/min.S8A32813单向阀13：选用S20P21B 100L/min 单向阀14选用 S20P41B 200L/min 单向阀12：选用S8A328B2)换向阀换向阀有手动换向阀、电磁换向阀、电液换向阀等。在该系统中，电磁换向阀38选用的是力士乐的型号为4WE10J38/G24N的阀。3.2.4 截止阀截止阀在系统中主要起到切断油路或调节开口

44、的大小来气阻尼的作用，为了满足系统的性能要求，选用的是西德福的元件，具体如下：截止阀23：BKH-DN25-28L； 截止阀24：BKH-DN16-18L；截止阀25：MKH-DN32-35L44； 截止阀26：BKHP800-DN25-30S；截止阀27：BKH-DN20； 截止阀28：BKH-DN16-18L；3.3 液压缸的设计计算与选择 液压缸设计的主要参数在该系统中，液压缸的作用是用于检测换向阀的换向机能，背压不大，故对液压缸的设计要求不是很高，只要满足液压系统的性能要求就可以。已知系统在工作时的最大流量为100l/min，一般情况下，液压缸工作的运动速度v=0.10.7m/min,

45、现取v=0.5m/min,根据单杆活塞缸的公式，得 式（3-4） 式（3-5）其中，V_活塞杆的运动速度；Q_经过液压缸的最大流量；_容积效率；d_活塞杆的直径；D_液压缸的内径；查721277页得，当工作压力P>20MPa,=2，将V=0.5m/s,Q=100L/min， =0.9代入以上，得D=47mm，d=34mm。 液压缸的选择根据以上的数据，查721275页，得液压缸的参数如下：表3.4 液压缸的基本参数型号液压缸的内径（mm）活塞杆的直径（mm）行程长度（mm）CG型50368003.4 液压管路的设计在该系统中，各液压元件都是通过管路来连接的，由于动力源部分以及其他各液压回

46、路之间的压力和流量都是不相同的，因此，各回路管子的类型和通径也是不相同的。 液压管路的设计根据液压管路的设计内容，查7 21578 页得，管子的内径d 式（3-6）管子的壁厚 式（3-7）钢管：=；铜管：35Mpa。其中，d管子的内径；Q管内的流量；V管内的流速；P管内的工作压力；-管子的壁厚；-管材的许用压力，MPa； -管材的抗拉强度，Mpa；n安全系数；当P<7 Mpa时，n=8； 当17.5Mpa>P>7 Mpa时，n=6； 当P>17.5 Mpa时，n=4。查721579页，表2182得，管内流速V取值如下：吸油管路取V0.52m/s；压油管路取V2.56m/

47、s；短管路及局部收缩处取V510m/s；回油管路取V1.53m/s；泄漏油管取V1m/s；为了满足系统的性能要求，取吸油管路V=1m/s；压油管路取V=5m/s；短管路及局部收缩处取V=10m/s；回油管路取V=2m/s；泄漏油管取V=0.5m/s。压油管路的设计计算已知系统在工作时的最大流量为100L/min,故在两泵联合工作时所用的管路应按Q=100L/min计算。两泵在单独工作时按Q=50L/min计算。同时，已知系统工作时最大压力为31.5Mpa，故应选用无缝钢管。1）单个泵工作时，压油管路的计算在前面已选V=5m/s，Q=50L/min，带入公（3-6）：；即 d14.6mm。查15

48、157页，表713得，选用1Cr18Ni9Ti不锈钢，得=539MPa。由于系统压力P17.5Mpa,则n=4。将这些数据代入公式（3-7）：查16第864页，表52得。选取油管的公称直径DN=15mm，钢管直径D=22mm，管壁厚=3mm,即选用223的无缝钢管。2）两泵联合工作时，压油管的计算同1），已选V=5m/s，Q=100L/min，=539MPa，将这些数据代入公式（3-6）；即 d14.6mm；将这些数据代入公式（3-7） ；查16 第864页，表52，选取油管的公称直径DN=25mm，钢管直径D=34mm，管壁厚=5mm,即选用345的无缝钢管。 回油管路的设计计算根据管路设计

49、，在前面已选V=2m/s，Q=100L/min，=539MPa，n=8，由于回油管路与油箱直接相连，压力较小，取P=2.0MPa，将这些数据带入公式：；即 d32.6mm；将这些数据代入公式（3-7）：；查721579，选取油管的公称直径DN=32mm，钢管直径D=42mm, 管壁厚=2.5mm，即选用422的无缝钢管。3.4.4 吸油管路的设计计算吸油管也是与油箱直接相连的，压力也是比较小，取P=2.0MPa。在前面已选V=1m/s，Q=60L/min，=539MPa，n=4，将这些数据带入公式：；即 d35.7mm；将这些数据代入公式（3-7）：；查721579页，选取油管的公称直径DN=

50、40mm，钢管直径D=50mm，管壁厚=2.5mm，即选用502的无缝钢管。3.4.5 控制油管路的设计计算控制油路主要用于控制，故此，需要的压力、流量都是比较小的，对管子的内径和壁厚要求都不是很高，设计的管路只要满足系统的性能要求就可以，查721579页，表2182.取油管的公称直径DN=20，钢管直径D=28，管壁厚=2mm，即选用282的无缝钢管。第四章 液压系统辅助装置的设计计算与选用4.1 蓄能器的选择 蓄能器在系统中的功用蓄能器有两种用途：1）当低速运动时载荷需要的流量小于液压泵流量，液压泵多余的流量储入蓄能器，当载荷要求流量大于液压泵流量时，液体从蓄能器放出来，以补液压泵流量之不

51、足。2）当停机但仍需维持一定压力时，可以停止液压泵而由蓄能器补偿系统的泄漏，以保持系统的压力，蓄能器也可用来吸收液压泵的压力脉动或吸收系统中产生的液压冲击。 蓄能器容积计算1）利用蓄能器容积的计算公式， 式（4-1） 式（4-2） Vw=V1-V2；其中，P0充气压力；P1最低压力；P2最高压力；n指数，绝热n=1.42）绝热时， 式（4-3） 式（4-4） 式（4-5）其中，：最远机构的最大工作压力 ；：蓄能器到最远机构的压力损失之和；3）有效容积： 式（4-6）代入：P2=31.5Mpa; n=1.4; V0=9.6L；查721664页，表218104。选择NXQ1/2L10/*，工作容量

52、为10L,四平液压件厂。4.2 过滤器的选择 过滤器在系统中的功用过滤器在该液压系统中起着很重要的作用，过滤器的功用是过滤混在系统油液中的杂质，把油液中的杂质颗粒控制在能保证液压系统正常工作的范围，使工作介质保持清洁，延长元器件的使用寿命，保证液压元件工作性能可靠。 过滤器的选用1）过滤器的种类过滤器按照不同的特点可以分为多种不同类型的过滤器，一般来说，按照过滤精度来分，可以分为粗过滤器（过滤100um以上的颗粒）、普通过滤器（过滤10um-100um的颗粒）、精过滤器（过滤5um-10um的颗粒）和特精过滤器（过滤1um-5um的颗粒）。2）过滤器的选择要求首先要求过滤精度应该满足液压系统的

53、性能要求，具有足够大的过滤能力，压力损失小，有良好的抗腐蚀性，不会对油液造成化学的或机械的污染，在规定的工作温度下，能够保持系统性能的稳定，有足够的耐久性，其次，阀芯及其外壳有足够的强度，不因油压而破坏，再然后就应该具备结构简单、清洗和更换方便、价格合理等特点。3）过滤器的选择由于该系统的压力大、流量大，性能要求高，为了更好地满足系统的性能需求，我选用的是西德福和力士乐的过滤器，具体的型号选择见附表一。4.3 橡胶软管的计算选择 橡胶软管的作用软管的作用是用于连接两个相对运动部件之间的管路，分为高压和低压两种。高压软管是以钢丝编织或钢丝缠绕为骨架的橡胶软管，用于压力回路，低压软管是以麻线或棉线编织体为骨架的橡胶软管，用于压力较低的回油路或气压回路。我设计的系统，最高压力是31.5MPa，故采用高压软管。 橡胶软管的计算查7 21579页，表2183,得 式（4-7）其中，A-截流面积（cm2），其中d为