液壓泵站機(jī)械設(shè)計
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第一章 液壓泵及電機(jī)的確定
已知參數(shù): 供油壓力:14MPa
供油流量:32l/min
1.1液壓泵的選用
1.1.1液壓泵在系統(tǒng)中的作用
液壓泵作為液壓系統(tǒng)的動力元件,講原動機(jī)(電動機(jī)、柴油機(jī)等)輸入的機(jī)械能(轉(zhuǎn)矩T和角速度w)轉(zhuǎn)換為壓力能(壓力P和流量q)輸出,為執(zhí)行元件提供壓力油。液壓泵性能的好壞直接影響到液壓系統(tǒng)的工作性能和可靠性,在液壓傳動中占有極其重要的地位。
1.1.2液壓泵的分類
液壓泵是利用封閉容積的大小變化來工作的。泵內(nèi)的封閉油腔分為吸油腔和壓油腔,當(dāng)泵軸旋轉(zhuǎn)時,吸油腔的容積增大形成局部真空,油箱中的液體介質(zhì)在大氣壓的作用下進(jìn)入吸油腔,壓油腔的容積減小,容腔內(nèi)的液體介質(zhì)背擠壓排出。根據(jù)構(gòu)件不同,液壓泵分為齒輪式,螺桿式,葉片式和柱塞式。
一般定義液壓泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)理論上可排出的液體體積為泵的理論排量。理論排量取決于液壓泵的結(jié)構(gòu)尺寸,與其工作壓力無關(guān)。按理論排量是否可變,液壓泵又分為定量型和變量型兩種。
液壓泵按進(jìn)、出口的方向是否可變分為單向泵和雙向泵。
1.1.3選用液壓泵的原則和根據(jù)
(1)是否要求變量,要求變量選用變量泵,其中單作用葉片泵的工作壓力較低,僅適用機(jī)床系統(tǒng)。
(2)工作壓力,目前各類液壓泵的額定壓力都有所提高,但相對而言,柱塞泵的額定壓力最高。
(3)工作環(huán)境,齒輪泵的抗污染能力最好,因此特別適用于工作環(huán)境較差的場合。
(4)噪聲指標(biāo),屬于低噪聲的液壓泵內(nèi)有嚙合齒輪泵、雙作用葉片泵和螺桿泵,后兩種泵的瞬時理論流量均勻。
(5)效率,按結(jié)構(gòu)形式分,軸向柱塞泵的總效率最高;而同一種結(jié)構(gòu)的液壓泵,排量大的總效率高;同一排量的液壓泵,在額定工況(額定壓力、額定轉(zhuǎn)速、最大排量)時總效率最高,若工作壓力低于額定壓力或轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速、排量小于最大排量,泵的總效率將會下降,甚至下降很多。因此,液壓泵應(yīng)在額定工況(額定壓力和額定轉(zhuǎn)速)或接近額定工況的條件下工作。
綜上所述,本設(shè)計中選用齒輪泵CBF-E16 。
1.1.4液壓泵的主要性能參數(shù)
排量:16ml/min 額定壓力:16 MPa
最高壓力:20 MPa 額定轉(zhuǎn)速:2500r/min
最高轉(zhuǎn)速:3000r/min
1.2電機(jī)的選用
在泵的規(guī)格表中,一般同時給出額定工況(額定壓力、轉(zhuǎn)速、排量或流量)下的驅(qū)動功率,可按此直接選擇電動機(jī),也可按液壓泵的實際使用情況,用下式計算液壓泵的驅(qū)動功率:
(4.4)
Pn—液壓泵的額定壓力,Pa.
qt—液壓泵的理論流量,m3/s.
—液壓泵的總效率,從規(guī)格表查出;
—轉(zhuǎn)換系數(shù),一般液壓泵, 。
—液壓泵實際中使用的最大工作壓力。
=
根據(jù)以上計算的數(shù)據(jù)這里選用電機(jī)Y160L-2;額定功率18.5KW;滿載轉(zhuǎn)速2930r/min;同步轉(zhuǎn)速3000r/min。
第2章 確定液壓系統(tǒng)元件、輔件及液壓油路塊
2.1液壓系統(tǒng)中液壓元件選取
(1)單向閥
選用型號S10A320,工作壓力31.5MPa,最大流量42L/min,溫度范圍-30—80攝氏度。
如圖5-2是單向閥的結(jié)構(gòu)圖,單向閥有直通式和直角式兩種。直通式結(jié)構(gòu)簡單,成本低,體積小,但容易產(chǎn)生震動,噪聲大 ,在同樣流量下,它的阻抗比直角式大,更換彈簧不方便。
圖5.2單向閥結(jié)構(gòu)圖
普通單向閥是一種只允許液流沿一個方向通過,而反向液流則被截止的方向閥。要求其正向液流通過時壓力損失小,反向截止時密封性好。
單向閥常被安裝在泵的出口,一方面防止系統(tǒng)的壓力沖擊影響泵的正常工作,另一方面在泵不工作的時候防止系統(tǒng)的油液倒流經(jīng)泵會油箱。
根據(jù)泵的流量和系統(tǒng)的壓力來選取各類閥。
(2)溢流閥
系統(tǒng)中用到1個溢流閥都選用型號DBD的溢流閥。
通徑6-20mm,P口工作壓力40Mpa,T口的工作壓力31.5Mpa,流量50L/min,通徑:3/8in;介質(zhì)礦物油磷酸酯液壓液,介質(zhì)溫度-20——70度。
溢流閥按結(jié)構(gòu)分可分為是直動型和先導(dǎo)型兩種,它接在液壓泵的出口保證系統(tǒng)壓力恒定或限制其最高壓力,有時也接在執(zhí)行元件的進(jìn)口,對執(zhí)行元件起安全保護(hù)作用。本設(shè)計中選用的是直動型溢流閥。
直動型溢流閥當(dāng)系統(tǒng)中壓力低于彈簧調(diào)定壓力時,閥不起作用,當(dāng)系統(tǒng)中壓力超過彈簧所調(diào)整的壓力時,錐閥被打開,油經(jīng)溢流口會油箱。其壓力可以進(jìn)行一定程度的調(diào)節(jié)。
溢流閥的主要用途有:作定壓閥,保持系統(tǒng)壓力的恒定;做安全閥,保證系統(tǒng)安全;使系統(tǒng)卸荷,節(jié)省能量消耗;遠(yuǎn)程調(diào)壓閥用于系統(tǒng)高、低壓力的多級控制。
本設(shè)計中的兩個溢流閥都是起到保持系統(tǒng)壓力恒定,在定量泵系統(tǒng)中,與節(jié)流元件及負(fù)載并聯(lián),此時閥是常開的,常溢流,隨著工作機(jī)構(gòu)需油量的不同,閥門的溢流量時大時小,以調(diào)解及平衡進(jìn)入液壓系統(tǒng)中的油量,使液壓系統(tǒng)中的壓力保持恒定。但由于溢流部分損耗功率,故一般酯應(yīng)用于小功率帶定量泵的系統(tǒng)中。溢流閥的調(diào)整壓力,應(yīng)等于系統(tǒng)的工作壓力。
(3)手動換向閥
設(shè)計中選用型號是PMT-03-30※-50型
換向閥的通徑是20mm,A、B、P腔的工作壓力是21Mpa,額定流量60L/min,工作介質(zhì)是礦物油或磷酸酯,介質(zhì)溫度-30——80攝氏度。
(4)截止閥
設(shè)計中選用型號是ZF型截止閥
2.2液壓系統(tǒng)中液壓輔件選取
2.2.1.過濾器
(1)過濾原理
過濾是從流體中分離非溶性固體顆粒污染物的過程。它在壓力差的作用下,讓流體通過多孔隙可透性介質(zhì)(過濾介質(zhì)),迫使流體中的固體顆粒被截留在過濾介質(zhì)上,從而達(dá)到分離污染物的目的。液壓過濾器簡稱過濾器或濾油器。它就是采用上述原理,利用過濾介質(zhì)分離,減少油液中顆粒污染物,使之達(dá)到和保持油液目標(biāo)清潔度的工業(yè)裝置。
(2)過濾器的分類
過濾器按過濾方式區(qū)分主要有:表面型過濾器,深度型過濾器和磁性過濾器。結(jié)合濾材及使用范圍考慮,則唱分為表面型和深度型兩大類。
表面型過濾器是靠濾材表面的孔口阻截液流中的顆粒,屬于這一類的有金屬網(wǎng),金屬微孔板,線隙式,片式等過濾元件。表面型濾材的通徑大小一般是均勻的,過濾機(jī)制比較單一,主要是直接阻截,凡尺寸大于通孔的顆粒被截留在液流上游一側(cè)的濾材表面,則小于通孔的顆粒則進(jìn)入下游。當(dāng)濾材表面有限的孔口全部被截留的污染物堵塞后,濾芯前后的壓差增加到最大值,其過濾作用也就停止了,所以表面型濾材的納垢容量較少,但經(jīng)過反向沖洗后,濾材表面的污染物可被清除干凈,然后可重復(fù)使用。
深度型過濾器的濾材為多孔可透性材料,常用的有非織品纖維,如濾紙,復(fù)合濾紙,合成纖維,不銹鋼絲氈;多孔剛性材料,如陶瓷,金屬粉末燒結(jié),天然和合成纖維織品等。這類濾材中有無數(shù)細(xì)長且迂回曲折的通道,每一通道中還可能有一些狹窄的橫向空穴。當(dāng)油液流過時,大顆粒污染物被阻截在濾材表面或內(nèi)部通道的縮口處,而小顆粒污染物在重力,布朗擴(kuò)散,靜電力或慣性力作用下,有些可能被吸附在通道內(nèi)壁表面,有些可能沉積在通道橫向空穴內(nèi)。所以深度型濾材的過濾機(jī)制既有直接阻截,又有吸附作用,過濾作用發(fā)生在濾材整個深度范圍內(nèi)。與表面型相比,深度型濾材的納垢容量大,但被濾除的污染物不容易被清洗掉,所以只能一次性使用。
過濾器按過濾芯可分為:網(wǎng)式過濾器(一般裝在液壓泵吸油管路上,保護(hù)油泵);線隙式過濾器(一般用于低壓回路,小于2.5Mpa回路或輔助回路);紙式過濾器(用于精過濾,可在38Mpa高壓下工作);磁性過濾器;燒結(jié)式過濾器(用于高溫條件下)。
過濾器按過濾精度分可分為:粗過濾器(能濾掉100微米以上的顆粒);普通過濾器(能濾掉10—100微米的顆粒);精過濾器(能過濾掉5—10微米的顆粒);特精過濾器(能過濾到1—5微米的顆粒)。
過濾器按安裝部位可分為:油箱加油口用過濾器,或通氣口用過濾器,屬于粗過濾器;吸油管路用過濾器,可以是粗過濾器;回油管路用過濾器,屬于精過濾器;壓油管路用過濾器,屬于精過濾器。
(3)過濾器的安裝與應(yīng)用
安裝在液壓泵吸油管路上,保護(hù)液壓泵,要求通油能力大,阻力小,一般多用粗過濾器。
安裝在回油管路上,保證回油箱的油液是清潔的,可用作低壓過濾器。
裝在供油管路上,保護(hù)除液壓泵以外的其他液壓元件。要求濾芯及殼體耐高壓,裝在溢流閥之后或與安全閥并聯(lián),安全閥的開啟壓力應(yīng)略低于過濾器的最大允許壓力差;有事裝堵塞只是器,過濾器允許有較大壓力降(不超過0.35Mpa)。
單獨(dú)過濾,可連續(xù)濾除油液中的雜質(zhì),對濾除油中全部雜質(zhì)有利,需增加一臺液壓泵,用于大型液壓系統(tǒng)。
裝在支流管路上,可減少過濾器上通過的流量(只占泵流量的20%到30%左右),屬于局部過濾,方法有很多種,應(yīng)用于開式回路中泵的流量較大的情況,在重要液壓元件如伺服閥等之前要裝輔助的精過濾器。
由于過濾器只能單方向使用,所以不要安裝在液流方向經(jīng)常改變的油路上。
(4)過濾器的主要性能參數(shù)
1)過濾精度
過濾精度是指過濾器對不同尺寸顆粒精度污染物的濾除能力,時選用過濾器的首要參數(shù)。系統(tǒng)的污染控制水平,過濾精度越高,系統(tǒng)油液的清潔度越高。評定過濾器精度的常用方法有下面幾種:
名義過濾精度:名義過濾精度的評定方法最早有美國軍工部門提出,用微米值表示。
絕對過濾精度:絕對過濾精度是指能夠通過過濾器的最大球形顆粒的直徑。絕對過濾精度比較確定地反映出過濾介質(zhì)的最大孔口尺寸和過濾器能夠濾除和控制的最小顆粒尺寸,這對實施污染控制有實用意義。但污染物并不都是球形,其形狀一般是不規(guī)則的,長度尺寸大于絕對精度的扁長形顆粒仍有可能通過濾芯而到達(dá)下游。
2)過濾效率
過濾效率是指被過濾器濾除的污染物數(shù)量與加入到過濾器上游的污染物數(shù)量之比。污染物的量可以用質(zhì)量表示,也可用各種尺寸的顆粒數(shù)表示。
1) 過濾比
過濾器上游油液單位體積中大于某一給定尺寸的污染顆粒數(shù)與下游油液單位體積中大于同一尺寸過濾數(shù)之比。
5)壓差特性
油液流經(jīng)濾油器時由于油液運(yùn)動和粘性阻力的作用,在濾油器的入口和出口之間產(chǎn)生一定的壓差。影響清潔的濾油器壓差的因素有:油液的粘度和比重,通過流量,以及濾芯的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
6)納垢流量
過濾器在工作過程中,隨著被截留的污染物數(shù)量的增加,壓差增大,當(dāng)壓差達(dá)到規(guī)定的最大極限值時,濾芯使用壽命結(jié)束。在過濾器整個使用壽命期間被濾芯截留的污染物總量稱為過濾器的納垢容量。納垢容量越大,則使用壽命越長。
納垢容量與過濾面積以及濾材的孔隙度有關(guān)。過濾面積越大,孔隙度越大,則納垢容量越大。對于外形尺寸一定的折疊式圓筒形濾芯,適當(dāng)增大折疊數(shù)及折疊深度可以增大過濾面積,從而延長過濾器的使用生命。
(5)過濾器的選擇
選擇過濾器的基本要求如下:
(1) 過濾精度應(yīng)滿足液壓系統(tǒng)的要求;
(2) 具有足夠大的過濾能力,壓力損失??;
(3) 濾芯及外殼應(yīng)有足夠的強(qiáng)度,不致因油壓而破壞;
(4) 有良好的抗腐蝕性,不會對油液造成化學(xué)的或機(jī)械的污染;
(5) 在規(guī)定的工作溫度下,能保持性能穩(wěn)定,有足夠的耐久性;
(6) 清洗維護(hù)方便,更換濾芯容易;
(7) 結(jié)構(gòu)盡量簡單緊湊;
(8) 價格低廉。
根據(jù)以上要求綜合考慮,設(shè)計中的粗過濾器選取WU-40*180,流量40L/min,額定壓力20Mpa,過濾精度180微米。
2.2.2壓力表
Y-100型壓力表
2.2.3管路
(1)管路材料
在液壓傳動系統(tǒng)中常用的管子有鋼管、銅管、橡膠軟管以及尼龍管等。液壓系統(tǒng)用鋼管,有精密無縫鋼管和輸送液體用無縫鋼管或不銹鋼無縫鋼管??ㄌ资焦芙宇^須采用精密無縫鋼管,焊接式管接頭一般采用普通無縫鋼管。材料用10號或20號剛,中、高壓或大通徑(DN>80mm)采用20號鋼。這些鋼管均要求在退火狀態(tài)下使用。
本設(shè)計中選用普通無縫鋼管,耐壓高,變形小,耐油,抗腐蝕,雖裝配時不易彎曲,但裝配后能長期保持原狀,用于中高壓系統(tǒng)。其外徑尺寸準(zhǔn)確,質(zhì)地均勻,強(qiáng)度高,而且可焊性好。管接頭選用焊接式管接頭。
(1) 管子內(nèi)徑
管路內(nèi)徑的大小取決于管路的種類及管路的種類及管內(nèi)流速的大小。在流量一定的情況下,內(nèi)徑小則流速高,壓力損失大,容易產(chǎn)生噪聲;內(nèi)徑大則難于安裝,所占空間大,重量大。管路內(nèi)徑一般由下式確定:
(5.1)
Q—液體流量,L/min。
v—按推薦值選取。
吸油管路v<0.5-2m/s;
回油管路v<1.5-3m/s。
管子壁厚一般由下式確定:
(5.2)
P—工作壓力,Mpa。
—材料的許用應(yīng)力,這里選用20號鋼,許用應(yīng)力105Mpa。
將數(shù)據(jù)代人公式5.1和5.2得:
吸油管的外徑取28mm,壓油管比吸油管略細(xì)外徑取22mm,回油管外徑取34mm。
(3)硬管的安裝
1)管子的長度要短,管徑要合適;
2)兩固定點(diǎn)之間的直管連接,應(yīng)避免緊拉直管,要有一個松彎部分。這不僅便于裝拆,同時也不會因熱脹冷縮造成嚴(yán)重的拉應(yīng)力。
3)子的彎曲半徑應(yīng)盡可能大。
4)管路的安裝連接必須牢固堅實。當(dāng)管路較長時需要加支撐。
2.3確定油箱有效容積
根據(jù)V=aqv來確定油箱的有效容積
已知所選泵的流量為40l/min,這樣,液壓泵每分鐘排出壓力油的體積為:0.04。取a=6,算得有效容積為
V=
油箱的有效容積不小于240L
第3章 液壓系統(tǒng)性能驗算
1.驗算回路中的壓力損失
本系統(tǒng)較為復(fù)雜,主要驗算由泵到馬達(dá)的管路損失。
(1)沿程壓力損失
沿程壓力損失,主要是到馬達(dá)的管路的壓力損失。此管路長0.4m,管內(nèi)徑0.025m,
快速時通過流量為0.6 L/s,選用20號機(jī)械系統(tǒng)損耗油,正常運(yùn)轉(zhuǎn)后油的粘度v=27,油的密度ρ=918kg/
油在管路中的實際流速為:
V =
=
=1.37m/s
Re=vd/v
=
=1268<2300
油在管路中呈層流流動狀態(tài),其沿程阻力系數(shù)為:
=0.028MPa
壓油管路的壓力損失。此管路長0.5m,管內(nèi)徑0.012m,
快速時通過流量為0.53 L/s,選用20號機(jī)械系統(tǒng)損耗油,正常運(yùn)轉(zhuǎn)后油的粘度v=27,油的密度ρ=918kg/
油在管路中的實際流速為:
V =
=
=4.42m/s
Re=vd/v
=
=1964<2300
油在管路中呈層流流動狀態(tài),其沿程阻力系數(shù)為:
=0.12MPa
壓油管路的壓力損失。此管路長0.3m,管內(nèi)徑0.02m,
快速時通過流量為0.5 L/s,選用20號機(jī)械系統(tǒng)損耗油,正常運(yùn)轉(zhuǎn)后油的粘度v=27,油的密度ρ=918kg/
油在管路中的實際流速為:
V =
=
=1.59m/s
Re=vd/v
=
=1177<2300
油在管路中呈層流流動狀態(tài),其沿程阻力系數(shù)為:
=0.009MPa
(2)局部壓力損失
局部壓力損失包括通過管路中折管和管接頭等處的局部壓力損失,以及通過控制閥的局部壓力損失。主要計算通過控制閥的局部壓力損失。
通過各閥的局部壓力損失之和為
Δp2=[]
=0.07+0.02+0.13
=0.22MPa
泵到馬達(dá)的壓力損失為:
Δp=0.009+0.028+0.12+0.22
=0.38MPa
泵的出口壓力為:
Pp=14+0.38=14.38MPa
綜合考慮各工況的需要,確定系統(tǒng)的最高工作壓力為14.38MPa,也是溢流閥的調(diào)定壓力。
4液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升計算
1) 計算發(fā)熱功率 液壓系統(tǒng)的功率損失全部轉(zhuǎn)換為熱量,按式計算其發(fā)熱功率
Phr=Pr-Pc
對本系統(tǒng)來說,Pr是整個工作循環(huán)中泵的平均輸入功率。
Phr=
這樣,可算得泵平均輸入功率Pr=13KW
按式求系統(tǒng)的輸出有效功率:
Pc=
已知 轉(zhuǎn)矩: 215N.m
額定功率:17KW
調(diào)速范圍:5-750r/min
排量:107ml/r
額定壓力:14MPa
Pc=(17×1000×30)/75
=6.8KW
2) 計算散熱功率 前面初步求得油箱的有效容積為0.24,按V=0.8abh 求得油箱各邊之積:
a.b.h=0.3
取a=0.84m,b=0.6m,c=0.6m
求得油箱散熱面積為:
At=1.8h(a+h)+1.5ab
=1.8×0.6(0.84+0.6)+1.5×0.84×0.6
=2.31
油此可見,油箱的散熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了系統(tǒng)散熱的要求,管路散熱是極小的,需要另設(shè)冷卻器。
3) 冷卻器所需冷卻面積的計算
冷卻面積為:
A=
式中 K—傳熱系數(shù),用管式冷卻器時,取K=116W/()
- 平均溫升
冷卻面積為:
A=
==1.51
考慮到冷卻器對散熱的影響。所以用冷卻器的散熱面積為:
A=1.3×1.51=1.96
第5章.液壓油路塊的設(shè)計
通常使用的液壓元件有板式和管式兩種結(jié)構(gòu)。管式元件通過油管來實現(xiàn)相互之間的連接,液壓元件的數(shù)量越多,連接的管件越多,結(jié)構(gòu)就越復(fù)雜,系統(tǒng)壓力損失越大,占用空間也越大,維修、保養(yǎng)和拆裝越困難。因此,管式元件一般用于結(jié)構(gòu)簡單的系統(tǒng)。
板式元件固定在板件上,分為液壓油路板連接、集成油路板連接和疊加閥連接。把一個液壓回路中各個元件合理地布置在一塊液壓油路板上,這與管式連接比較,除了進(jìn)出液壓油液通過管道外,各液壓元件用螺釘規(guī)則的固定在一塊液壓閥板上,元件之間由液壓油路板上的孔道溝通。板式元件的液壓系統(tǒng)安裝、調(diào)試和維修方便,壓力損失小,外形美觀。但是,其結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化程度差,互換性不好,結(jié)構(gòu)不夠緊湊,制造加工困難,使用受到限制。此外,還可以把液壓元件分別固定在幾塊集成塊上,再把各集成塊按設(shè)計規(guī)律裝配成一個液壓集成回路,這種方式與油路板比較,標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度高,互換性好,維修、拆裝方便,元件更換容易;集成塊可進(jìn)行專業(yè)生產(chǎn),其質(zhì)量好、性能可靠而設(shè)計生產(chǎn)周期短。使用近年來在液壓油路板和集成塊基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型液壓元件疊加閥組回路也有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),它不需要另外的連接條件,有疊加閥直接疊加而成。其結(jié)構(gòu)更為緊湊,體積更小,重量更輕,無管件連接,從而消除了因油管、接頭引起的泄振動和噪聲。
液壓油路塊一般用灰鑄鐵來制造,要求材料致密,無縮孔疏松等缺陷。液壓油路塊正面用螺釘固定液壓元件,表面粗糙度值為0.8微米。液壓元件之間通過液壓油路塊內(nèi)部的孔道連接。除正面外,其它加工面和孔道的表面粗糙度值為6.3~12.5微米。
此外液壓油路塊的安裝固定也是最重要的。油路塊一般采用框架固定,要求安裝、維修和檢測方便。它可以安裝固定在機(jī)床上或機(jī)床附屬設(shè)備上,但比較方便的是安裝在液壓站上。
(1)分析液壓系統(tǒng),確定液壓油路塊數(shù)目
簡單液壓系統(tǒng)的元件不多,要求液壓油路塊上的元件布局緊湊,盡量把元件都裝在一塊閥塊上。但液壓系統(tǒng)較復(fù)雜時,應(yīng)避免液壓油路板上的孔道過長,給加工制造帶來困難,所以塊的外形尺寸一般不大于400mm;塊上安裝的閥一般不多于10~12個,這也可以避免孔道過于復(fù)雜,難與設(shè)計和制造。若一個液壓系統(tǒng)需多塊液壓油路塊布局,則應(yīng)當(dāng)對該系統(tǒng)進(jìn)行分解,但應(yīng)注意:
1)同一個液壓回路的液壓元件應(yīng)布局在同一塊液壓油路塊上,盡量減少連接管道。
2)組合機(jī)床加工自動線或多工位機(jī)床液壓系統(tǒng),結(jié)構(gòu)相同的部分應(yīng)設(shè)計成可互換的通用板,不同結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計成專用板。
(2)制作液壓元件的樣板
初學(xué)者設(shè)計液壓油路板時,要制作液壓元件樣板。根據(jù)產(chǎn)品樣本,對照實物繪制液壓元件頂視圖輪廓尺寸,虛線繪出液壓元件底面各油口位置的尺寸,依照輪廓線剪下來,便是液壓元件樣板。若產(chǎn)品樣本與實物有出入,則以實物為準(zhǔn)。
若產(chǎn)品樣本中的液壓元件配有底版,則樣板可以按底版所提供的尺寸來制做。若沒有底版,則要注意,有的樣本中所提供的是元件的俯視圖,做樣板是應(yīng)把產(chǎn)品樣本中的圖翻轉(zhuǎn)180度。
(3)液壓元件的布局
繪出液壓油路板平面尺寸,把制做好的液壓元件樣板放在液壓油路板上進(jìn)行布局,此時要注意:
1)液壓閥閥心應(yīng)處于水平方向,防止閥心自重影響液壓閥的靈敏度,特別是換向閥一定要水平布置。
2)與液壓油路板上主液壓油路相通的液壓元件,其相應(yīng)油口應(yīng)盡量沿同一坐標(biāo)軸線布置,以減少加工孔道。
3)壓力表開關(guān)布置在最上方,如果需要在液壓元件之間布置,則應(yīng)留足空間。
4)液壓元件之間的距離應(yīng)大于5mm,換向閥上的電磁鐵、壓力閥的先導(dǎo)閥以及壓力表安裝等可適當(dāng)?shù)纳斓揭簤河吐钒宓妮喞€之外,以減小油路板的尺寸。
(4)確定油孔的位置尺寸
液壓油路板正面用來安裝液壓元件,表面粗糙度值為0.8微米。上面布置有液壓元件固定螺孔、油路板固定孔和液壓元件的油孔。當(dāng)液壓元件布置完畢后,孔道位置尺寸就基本上確定了。
(5)繪制液壓油路板的零件圖
液壓油路板結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,用多個視圖表達(dá),主視圖表示液壓元件安裝固定的位置、液壓元件進(jìn)出油口的位置和大小,以液壓油路板的兩條棱為坐標(biāo)軸繪出。液壓元件規(guī)格一旦確定,安裝螺孔和油口的尺寸亦定。后視圖表示各油管接頭的位置和尺寸。
第6章.液壓泵站設(shè)計
6.1液壓泵站分類及特點(diǎn)
液壓站是由液壓油箱、液壓泵裝置及液壓控制裝置三大部分組成。液壓油箱裝有空氣濾清器、濾油器、液面指示器和清洗孔等。液壓泵裝置包括不同類型的液壓泵、驅(qū)動電機(jī)及其它們之間的連軸器等。液壓控制裝置是指組成液壓系統(tǒng)的各閥類元件及其聯(lián)接體。泵站是液壓系統(tǒng)的動力源,可按機(jī)械設(shè)備工況需要的壓力、流量和清潔度,提供工作介質(zhì)。
規(guī)模小的單機(jī)型液壓泵站,通常將液壓控制閥安裝在油箱面板之上或集成在油路塊上,在安裝在油箱之上。中等規(guī)模的機(jī)組型液壓泵站則將控制閥組安裝與一個或幾個閥臺上,閥臺設(shè)置在被控設(shè)備(機(jī)構(gòu))附近。大規(guī)模的中央型液壓泵站,往往設(shè)置在地下室內(nèi),可以對組成的個液壓系統(tǒng)進(jìn)行集中管理。
液壓站的結(jié)構(gòu)型式有分離式和整體式兩種類型。
整體式這種型式將液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置獨(dú)立在設(shè)備之外,單獨(dú)設(shè)置一個液壓站。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是安裝維修方便,液壓裝置的振動、發(fā)熱都與機(jī)床隔開;缺點(diǎn)是增加了占地面積。
整體式又可分為上置式、非上置式、柜式等型式。
如圖6.1所示,上置式有立式和臥式兩種結(jié)構(gòu)。立式電動機(jī)安裝在油箱上,液壓泵置于油箱之內(nèi),結(jié)構(gòu)緊湊,占地小,噪聲低:臥式是將電動臥式安裝在油箱上,液壓泵置于油箱之上,控制閥組也可以置于油箱之上,結(jié)構(gòu)緊湊,占地小。整體式泵站廣泛應(yīng)用在中、小功率液壓泵站,油箱容量可達(dá)1000L。
圖6.1上置式泵站
如圖6.2所示,非上置式泵組有旁置式和下置式。旁置式泵組(液壓泵、電動機(jī)、聯(lián)軸器、傳動底座等)安裝在油箱旁側(cè),與油箱公用同一個底座,泵站奧度低,便于維修。下置式泵組安裝在油箱之下,有效的改善液壓泵的吸入性能。非上置式泵組的傳動功率較大。
圖6.2非上置式泵組
柜式泵組和油箱 置于封閉型柜體內(nèi),可以在柜體上布置儀表板和電控箱,此型式外形整齊,尺寸較大,噪聲低,受外界污染小。不過僅用于中小功率液壓泵站。
圖6.3分離式泵組
如圖6.3所示,分離式這種型式泵組和油箱組件分離,單獨(dú)安裝在地基上。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是改善液壓泵的吸入性能,傳動功率大,油箱容量大,便于維修,占地大。同時供油裝置的振動、液壓油的發(fā)熱都將對機(jī)床的工作精度產(chǎn)生不良影響,故少采用,一般非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備不推薦使用。
通過上述個方式的比較,本設(shè)計中采用整體型上置式臥式結(jié)構(gòu)。圖6.4為本設(shè)計中泵站外形。
6.2油箱極其輔件
6.2.1油箱的用途和分類
油箱在系統(tǒng)中的功能主要是儲能和散熱,也起著分離油液中的氣體和沉淀污物的作用。要根據(jù)系統(tǒng)的具體條件,合理選用油箱的容積,形式和附件,以使油箱充分發(fā)揮作用。
油箱有開式和閉式兩種:開式油箱應(yīng)用廣泛。箱內(nèi)液面與大氣相通。為防止油液被大氣污染,在油箱頂部設(shè)置空氣濾清器,并兼作注油口用;閉式油箱一般指箱內(nèi)液面不直接與大氣相通,而將通氣孔與具有一定壓力的惰性氣體相通,充氣壓力可達(dá)0.05MPa。
這里采用通常的開式油箱。
圖6.4油箱
6.2.2油箱的構(gòu)造和設(shè)計要點(diǎn)
油箱的容量很大,能夠保證系統(tǒng)工作時保持一定的液位高度;為滿足散熱要求,對于管路比較長的系統(tǒng),還應(yīng)考慮停車維修時能容納油液自由流回油箱時的容量;在油箱容積不能增大而又不能滿足散熱要求時,需要設(shè)冷卻裝置。
油箱的排油口(即泵的吸口)為了防止以外落入油箱中污染物,有時裝有吸油網(wǎng)式過濾器,由于這種過濾器侵入油箱的深處,不好清理,因此即使設(shè)置,過濾網(wǎng)也是很低的。
設(shè)置油箱主要出口。油箱的排油口與回油口之間的距離應(yīng)盡可能遠(yuǎn)些,管口都應(yīng)插入最低液面以下,以免產(chǎn)生吸空和回油沖濺產(chǎn)生氣泡。管口制成45°的斜角,以增大吸油及出油的截面,使油液流動時速度變化不致過大。管口應(yīng)面向箱壁。吸油管離箱底距離應(yīng)大于2倍的管徑,距箱壁不小于3倍的管徑?;赜凸茈x箱底的距離也應(yīng)大于3倍的管徑。
設(shè)置隔板將吸、回油管隔開,使液流循環(huán),油流中的氣泡與雜質(zhì)分離和沉淀。隔板結(jié)構(gòu)有溢流式標(biāo)準(zhǔn)型、回流式和溢流式等幾種。
在開式油箱上部的通氣孔上配置空氣濾清器。兼作注油口用。油箱的注油口一般不從油桶中將油液直接注入油箱,而是經(jīng)過濾車從注油口注入,這樣可以保證注入油箱中的油液具有一定的污染等級。
放油口設(shè)置在油箱底部最低的位置,使換油時油液與污物能從放油口順利的流出。在設(shè)計油箱時,從結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮清洗換油的方便。設(shè)置清洗孔,以便于油箱內(nèi)沉淀物的定期清理。
當(dāng)液壓泵和電動機(jī)安裝在油箱蓋板上時,必須設(shè)置安裝板。安裝板在油箱蓋板上通過螺栓加以固定。
為了能夠觀察向油箱中注油液位的上升情況和在系統(tǒng)中看見液位高度,設(shè)置一個液位計。
油箱的內(nèi)壁應(yīng)進(jìn)行拋丸或噴沙處理,以清除焊渣或鐵銹。待灰沙清理干凈之后,按不同工作介質(zhì)進(jìn)行處理或涂層。對于對礦物油,常采用磷化處理。對于高水基或水,乙二醇等介質(zhì),則應(yīng)采用與介質(zhì)相容的涂料進(jìn)行涂刷。以防油漆脫落污染油液。
6.2.3油箱容積確定
油箱有效容量一般為泵每分鐘流量的3—7倍。對于行走機(jī)械,冷卻效果比較好的設(shè)備,油箱的容量可選擇小些;對于固定設(shè)備,空間、面積不受限制的設(shè)備,則應(yīng)采用較大的容量。
本設(shè)計中油箱的有效容量可用下式大體估算:
(6.1)
V—油箱有效容積,L。
q—泵的額定流量,L/min。
油箱有效容積要不小于240L。
液壓油箱的有效容積確定后,需設(shè)計液壓油箱的外形尺寸,一般尺寸比(長:寬:高)為1:1:1~1:2:3。為提高冷卻效率,安裝位置不受限制時,可將液壓油箱的容量予以增大。本設(shè)計油箱長684mm,寬600mm,高600mm。
6.2.4油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計
(1)隔板
隔板的作用可增長液壓油流動循環(huán)時間,除去沉淀的雜質(zhì),分離、清除水和空氣,調(diào)整溫度,吸收液壓油壓力的波動及防止液面的波動。
隔板的安裝型式有多種,可以設(shè)計成高出液壓油面,使液壓油從隔板側(cè)面流過;還可以把隔板設(shè)計成低于液壓油面,其高度為最低油面的2/3,使液壓油從隔板上方流過。見圖6.5。
(2)回油管
回油管出口型式,有斜口、直口、彎管直口、帶擴(kuò)散器的出口等幾種型式(如圖6.6所示),斜口應(yīng)用的較多,一般為45度斜口。為了防止液面波動,可以在回油管出口裝擴(kuò)散器(如圖6.6(d)所示)?;赜凸鼙匦璺胖迷谝好嬉韵?,一般距離液壓油箱底面的距離大于300mm,回油管出口絕對不允許放在液面以上(如圖6.6(e)所示)。
a) b)
c) d)
e) f)
g) h)
i)
圖6.5隔板安裝型式
(3)吸油管
吸油管前一般應(yīng)設(shè)置濾油器,其精度為100~200目的網(wǎng)式或線隙式濾油器。濾油器要有足夠的容量,避免阻力太大。濾油器與箱底之間的距離應(yīng)不小于20mm。吸油管應(yīng)插入液面以下,防止吸油時卷吸空氣或因流入液壓油箱的液壓油攪動液面,致使油中混入氣泡。安裝如圖6.7所示。
a) b) c)
d) e)
圖6.6回油管的安裝
a) b)
c) d)
圖6.7 吸油管的安裝
為了使油液流動具有方向性,要綜合考慮隔板、吸油管和回油管的配置,盡量把吸油管和回油管用隔板隔開。為了不使回油管的壓力波動波及吸油管,吸油管及回油管的斜口方向應(yīng)一致,而不是對著。
(4)防止雜質(zhì)侵入
為了防止液壓油被污染,液壓油箱應(yīng)做成完全密封型的。在結(jié)構(gòu)上應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
1)不要將配管簡單地插入液壓油箱,這樣空氣、雜質(zhì)和水分等便會從其周圍的間隙侵入。同時應(yīng)盡量避免將液壓油泵及馬達(dá)直接裝在液壓油箱頂蓋上。見圖6.8、圖6.9。
a) b) c)
圖6.8 錯誤安裝之一
圖6.9 錯誤安裝之二
2)在接合面上需襯入密封填料、密封膠和液態(tài)密封膠,以保證可靠的氣密性。例如,液壓油箱的上蓋可直接焊上,也可加密封墊(1.5mm厚以上的耐油密封墊)進(jìn)行密封(見圖6.10、6.11所示)。
a) b) c)
圖6.10 正確安裝之一
1—壓入密封圈 2—密封圈 3—油管 4—油箱
圖6.11 正確安裝之二
3)為保證液壓油箱通大氣并凈化抽吸空氣,需配置空氣濾清器??諝鈶]清器常設(shè)計成既能過濾空氣又能加油的結(jié)構(gòu),本設(shè)計中選用的是型號為EF4-50的空氣濾清器。
(5)頂蓋及清洗蓋
在液壓油箱頂蓋上裝設(shè)泵、馬達(dá)、閥組、空氣濾清器時,必需十分牢固。液壓油箱同他們的結(jié)合面要平整光滑,將密封填料、耐油橡膠密封墊圈(厚2~2.5mm左右)以及液態(tài)密封膠(耐油性、半干燥性)襯入其間,以防雜質(zhì)、水和空氣侵入,并防止漏油。同時不允許由閥和管道泄漏在箱蓋上的液壓油液流回液壓油箱內(nèi)。
液壓泵或液壓馬達(dá)的底座要與上頂蓋分開,另行制做。本設(shè)計中是將液壓泵的安裝底座焊接在油箱頂蓋上。
液壓油箱上的清洗孔,應(yīng)最大限度的易于清掃液壓油箱內(nèi)的各個角落和取出箱內(nèi)的元件。
為了便于排放污油和雜質(zhì),液壓油箱底部應(yīng)做成傾斜式箱底,并將油塞安放在最低處。油箱底部的各種構(gòu)造型式如圖6.12所示。本設(shè)計中采用的是圖6.12(a)的結(jié)構(gòu)。
a) b) c)
d) e) f)
圖6.12 液壓油箱底面的構(gòu)造
(6)液面指示
為觀察液壓油箱內(nèi)的液面情況,應(yīng)在箱的側(cè)面安裝液面指示計,指示最高,最低油位。液面指示計可選用帶溫度計的(見圖6.13)。
(7)液壓油箱的起吊
對液壓裝置而言,從工廠裝配開始,到最終送到用戶,要經(jīng)過反復(fù)的裝拆,所以在液壓裝置整體上或閥塊上應(yīng)裝設(shè)吊鉤、吊環(huán)螺釘或吊耳環(huán)。
(8)油箱的保護(hù)
為了防止液壓油箱內(nèi)部生銹,應(yīng)在油箱內(nèi)壁涂耐油防銹的涂料。為了提高液壓系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性,應(yīng)使系統(tǒng)在適宜的溫度下工作。液壓油溫度一般希望保持在30°C——50°C范圍內(nèi),最高不超過60°C,最低不低于15°C。
a) b)
c) d)
圖6.13 液面指示計的形式與位置
第7章 液壓工作介質(zhì)的選用
7.1對液壓工作介質(zhì)的主要要求
(1)粘度合適,隨溫度的變化小
工作介質(zhì)粘度是根據(jù)液壓系統(tǒng)中重要液壓元件的油膜承載能力確定的,故應(yīng)在保證承載能力的條件下,選擇合適的介質(zhì)粘度。工作介質(zhì)粘度太大,系統(tǒng)的壓力損失大,效率降低,而且泵的吸油狀況惡化,容易產(chǎn)生空穴和氣蝕作用,使泵運(yùn)轉(zhuǎn)困難。粘度太小、則系統(tǒng)泄漏太多,容積損失增加,系統(tǒng)效率亦低,并使系統(tǒng)的剛性變差。此外,季節(jié)改變,以及極其在啟動前后和正常運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中,工作介質(zhì)的溫度會發(fā)生變化,因此,為了使液壓系統(tǒng)能夠正常和穩(wěn)定的工作,要求工作介質(zhì)的粘度隨溫度的變化要小。
(2)潤滑性良好
工作介質(zhì)對液壓系統(tǒng)中的各運(yùn)動不見起潤滑作用,以降低摩擦和減少磨損,保證系統(tǒng)能夠長時間正常工作。近來,液壓系統(tǒng)和元件正朝高性能化方向發(fā)展,許多摩擦不見處于邊界潤滑狀態(tài),所以,要求液壓工作介質(zhì)具有良好的潤滑性。
(2) 抗氧化性
工作介質(zhì)與空氣接觸會產(chǎn)生氧化變質(zhì),高溫、高壓和某些物質(zhì)會加速氧化過程。氧化后介質(zhì)的酸值增加,腐蝕性增強(qiáng),而且氧化生成的粘稠物會堵塞元件的孔隙,影響系統(tǒng)的正常工作,因此,要求工作介質(zhì)具有良好的氧化性。
(3) 剪切安定性好
工作介質(zhì)在經(jīng)過泵、閥和微孔元、器件時,要經(jīng)受劇烈的剪切。這種機(jī)械作用會使介質(zhì)產(chǎn)生兩種型式的粘度變化:即在高剪切速度下的暫時性粘度損失和聚合型增粘劑分子破壞后造成的永久性粘度下降。在高速、高壓時這種情況尤為嚴(yán)重。段度降低到一定程度后就不能夠繼續(xù)使用,因此,,要求工作介質(zhì)的剪切安定性好。
(4) 防銹和不腐蝕金屬
液壓系統(tǒng)中許多金屬零件長期與工作介質(zhì)接觸,其表面在溶解于介質(zhì)中的水分子和空氣的作用下會發(fā)生銹蝕,使精度和表面質(zhì)量受到破壞。銹蝕顆粒在系統(tǒng)中循環(huán),還會引起元件加速磨損和系統(tǒng)故障。同時,也不允許介質(zhì)自身對金屬零件有腐蝕作用,或會緩慢分解產(chǎn)生酸等腐蝕性物質(zhì)。所以,要求液壓工作介質(zhì)具有良好的保護(hù)金屬、防止生銹和不腐蝕金屬的性能。
(5) 同密封材料相容
工作介質(zhì)必須同元件上的密封材料相容,不引起溶脹、軟化或硬化,否則,密封會實效,產(chǎn)生泄漏,是系統(tǒng)壓力下降,工作不正常。
(6) 消泡和抗泡沫性
混入和溶于工作介質(zhì)的空氣,常以氣泡和霧沫空氣兩種型式析出,即起泡。起泡的介質(zhì)使系統(tǒng)的壓力降低,潤滑條件惡化,動作剛性下降,并引 起系統(tǒng)產(chǎn)生異常噪聲、震動和氣蝕。此外,空氣泡和霧沫空氣的表面積大,同介質(zhì)接觸使氧化加速,所以,要求工作介質(zhì)具有良好的消泡和抗泡沫性。
(7) 抗乳化性
水可能從不同途徑混入工作介質(zhì)。含水的液壓油工作時受劇烈攪動極易乳化,乳化是油液劣化變質(zhì)和生成沉淀物,妨礙冷卻器的導(dǎo)熱,阻滯管道和閥門,降低潤滑性及腐蝕金屬,所以,要求工作介質(zhì)具有良好的抗乳化性。
(8) 清潔度
工作介質(zhì)中的機(jī)械雜質(zhì)會堵塞液壓元件的通路,引起系統(tǒng)故障。機(jī)械雜質(zhì)又會使液壓元件加速磨損,影響設(shè)備正常工作,加大生產(chǎn)成本。各種液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)都應(yīng)符合相應(yīng)的清潔度的要求。
(9) 其他
良好的化學(xué)穩(wěn)定性、低溫流動性、抗燃性,以及無毒、無臭,在工作壓力下,具有充分的不可壓縮性。
7.2液壓工作介質(zhì)的選用
根據(jù)上述要求,本設(shè)計中選用L-HM 46型液壓油。它由深度精致礦油加入抗氧、防銹、抗磨、抗泡等添加劑調(diào)制而成。產(chǎn)品具有良好的抗磨性,在中、高壓條件下能使摩擦面具有一定的油膜強(qiáng)度,降低摩擦和磨損;有良好的潤滑性、防銹性及抗氧安定性,與丁腈橡膠有良好的相容性。適用于各種那個液壓泵的中、高壓
第8章 液壓傳動系統(tǒng)的安裝、使用和維護(hù)
8.1液壓元件的安裝
各種液壓元件在安裝時都必須加以注意,其注意事項如下:
(1)前元件應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢查,若確認(rèn)元件被污染需進(jìn)行清洗,并進(jìn)行測試應(yīng)符
合《液壓元件通用技術(shù)條件》(GB/T 7935)的規(guī)定,合格后安裝。
(2)安裝前應(yīng)將各種自動控制儀表進(jìn)行校驗。這對以后的調(diào)整工作極為重要,以避免不準(zhǔn)確而造成事故。
(3)液壓泵裝置安裝要求如下:
1)液壓泵與原動機(jī)之間的聯(lián)軸器的安裝,必須保證中心線對齊。
2)外露的旋轉(zhuǎn)軸、聯(lián)軸器安裝防護(hù)罩。
3)液壓泵與原動機(jī)的安裝底座必須有足夠的剛性,以保證運(yùn)轉(zhuǎn)時始終同軸。
4)液壓泵的進(jìn)油管路應(yīng)短而直,避免拐彎增多,竄面突變。在規(guī)定的油液粘度范圍內(nèi),必須使泵的進(jìn)油壓力和其他條件符合規(guī)定值。
5)液壓泵的進(jìn)油管路密封必須可靠,不得吸入空氣。
(4)油箱裝置安裝要求如下。
1)油箱應(yīng)仔細(xì)清洗,用壓縮空氣干燥后,再用煤油檢查焊縫質(zhì)量。
2)油箱底部應(yīng)高于安裝面150mm以上,以便搬移,放油和散熱。
3)必須有足夠的支撐面積,以便在安裝和裝配時用墊片和楔塊等進(jìn)行調(diào)整。
(5)液壓閥的安裝要求如下:
1)閥的安裝方式應(yīng)符合制造廠規(guī)定。
2)為了保證安全,閥的安裝必須考慮重力、沖擊、振動對閥內(nèi)主要零件的影響。
3)應(yīng)注意進(jìn)油口與回油口的方位,某些閥如將進(jìn)油口與回油口裝反,回造成事故。有些閥為了安裝方便,往往開有同作用的兩個孔,安裝后不用的一個要堵死。
4)為了避免空氣滲入閥內(nèi),連接處應(yīng)保證密封良好。
5)方向控制閥的安裝,一般應(yīng)使軸線安裝在水平位置上。
6)一般調(diào)整的閥件,順時針方向旋轉(zhuǎn)時,增加流量、壓力,反之減小。
(6)其它輔件的安裝要求如下:
1)為了檢測濾油器何時需要清洗和更換濾芯,必須裝有污染指示器或設(shè)有測試裝置。
2)蓄能器充氣種類和安裝必須符合制造廠的規(guī)定;蓄能器的安裝位置必須遠(yuǎn)離熱源;蓄能器在泄壓前不得拆卸,禁止在蓄能器上進(jìn)行焊接、鉚接和機(jī)加工。
3)密封件的材料必須與它相接觸的介質(zhì)相容;密封件的使用壓力、溫度以及密封件的安裝應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
(7)液壓缸的安裝要求如下:
1)液壓缸的安裝必須符合設(shè)計圖樣規(guī)定;
2)安裝液壓缸時,進(jìn)出油口的位置應(yīng)放在最上面;
3)液壓缸的安裝應(yīng)牢固可靠,為了防止熱膨脹的影響,在行程大和工作條件熱的場合下,缸的一端必須保持浮動。
4)配管連接不得松弛。
5)液壓缸的安裝面和活塞桿的滑動面,應(yīng)保持足夠的平行度和垂直度。
8.2液壓管路安裝與清洗
管路安裝一般在所連接的設(shè)備及y。管路酸案件安裝完畢后進(jìn)行。鋼管路酸洗應(yīng)在管路配制完畢,且已具備沖洗條件后進(jìn)行。管路酸洗位后,應(yīng)盡快進(jìn)行循環(huán)沖洗,以保證清潔和防銹。
管路安裝應(yīng)遵循下列要求:
(1)管路敷設(shè)、安裝應(yīng)按有關(guān)工藝規(guī)范進(jìn)行;
(2)管路敷設(shè)、安裝應(yīng)防止元件、液壓元件受到污染;
(3)管路應(yīng)在自由狀態(tài)下進(jìn)行敷設(shè),焊裝后的管路固定和連接不得施加過大的徑向力強(qiáng)行固定和連接;
(4)管路的排列和走向應(yīng)整齊一致,層次分明,盡量采用水平和垂直布管。
(5)相鄰管路的管件輪廓邊緣的距離不應(yīng)小于10mm。
(6)細(xì)的管子應(yīng)沿著設(shè)備主體及主管路布置。
8.3試壓
系統(tǒng)的壓力試壓應(yīng)在安裝完畢組成系統(tǒng),并沖洗合格后進(jìn)行。實驗壓力在一般情況下應(yīng)符合一下規(guī)定。實驗壓力見表8—1。
表8—1
公稱壓力p/Mpa
<16
16—31.5
>31.5
試驗壓力
1.5p
1.25p
1.15p
系統(tǒng)在充液前,其清潔度應(yīng)符合規(guī)定;系統(tǒng)中的液壓缸、伺服閥、比例閥、壓力繼電器、壓力傳感器以及蓄能器等均不能參加壓力試驗。
試驗壓力應(yīng)逐級升高,沒升高一級宜穩(wěn)壓2—3min,達(dá)到試驗壓力后,持壓10min,然后降至工作壓力,進(jìn)行全面檢查,以系統(tǒng)所有焊縫、接口和密封處無漏油,管道無永久變形為合格。
系統(tǒng)中出現(xiàn)不正常聲響時,應(yīng)立即停止試驗。處理故障必須先卸壓。如有焊縫需要重焊,必須將該管卸下,并在除凈油液后方可焊接。壓力試驗初期,不得錘擊管道。
8.4調(diào)整和試運(yùn)行
系統(tǒng)調(diào)試一般應(yīng)按泵站調(diào)試、系統(tǒng)壓力調(diào)試和執(zhí)行元件速度調(diào)試的順序進(jìn)行,并應(yīng)配合機(jī)械的單部件調(diào)試、單擊調(diào)試、區(qū)域聯(lián)動、機(jī)組聯(lián)動的調(diào)試順序。
啟動液壓泵,泵進(jìn)油口油溫不得大于60°C,且不得低于15°C;過濾器不得吸入空氣,先空轉(zhuǎn)10—20min,再調(diào)解溢流閥逐漸分擋升壓到溢流閥調(diào)定值。
氣囊式蓄能器必須在充油之前充氣。充氣應(yīng)緩慢,充氣后必須檢查充氣閥是否漏氣。
系統(tǒng)的壓力調(diào)試應(yīng)從壓力調(diào)定值最高的豬溢流閥開始,逐次調(diào)整每個分支回路的各種壓力閥。速度調(diào)試應(yīng)在正常工作壓力和正常工作油溫下進(jìn)行;遵循先低速后高速的原則。
8.5系統(tǒng)的使用和維護(hù)
液壓系統(tǒng)通常采用“日常檢查”和“定期檢查”的方法,以保證設(shè)備的正常運(yùn)行。
在設(shè)備運(yùn)行中,應(yīng)監(jiān)視系統(tǒng)的壓力是否穩(wěn)定和在規(guī)定范圍內(nèi);監(jiān)視噪聲和振動有無異常;監(jiān)視油溫是否在35~55°C;監(jiān)視系統(tǒng)有無漏油;監(jiān)視液位是否正常等。同時還要定期檢查系統(tǒng)的油箱、油道、閥板、密封件、彈簧、油污染度以及壓力表和壓元件的使用。
液壓系統(tǒng)的合理使用,還應(yīng)注意以下事項。
(1)油箱中的液壓油液應(yīng)經(jīng)常保持正常液面(液位一般在液位控制計的中上部)。管路和液壓缸最初應(yīng)放入足夠數(shù)量的油液,在啟動之后,由于油液進(jìn)入了管路和液壓缸,液面會下降,甚至使過濾器露出液面,因此必須一次補(bǔ)充油液。
(2)液壓油液應(yīng)經(jīng)常保持清潔。檢查油液的清潔應(yīng)經(jīng)常和檢查油液面同時進(jìn)行。
(3)換油液時必須將油箱內(nèi)部的舊油液全部放完,并且沖洗合格。新油液過濾后再注入油箱,過濾精度不得低于系統(tǒng)的過濾精度。油箱的油液量在系統(tǒng)(管路和元件)充滿油液后應(yīng)保持在規(guī)定液位范圍內(nèi)。在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),高溫、高濕、灰塵多的地方,需要縮短換油的周期。
(4)油溫應(yīng)適當(dāng)。油箱的油溫不能超過60°C。從維護(hù)的角度看,也應(yīng)絕對避免油溫過高。若油溫有異常上升,應(yīng)進(jìn)行檢查。
(5)回路里的空氣應(yīng)完全清除掉?;芈分羞M(jìn)入空氣后,因為氣體的體積和壓力成反比,所以隨著載荷的變動,液壓缸的運(yùn)動也要受到影響。另外空氣又是造成油液變質(zhì)和發(fā)熱的主要原因,所以應(yīng)特別注意下列事項:
1)為了防止回油管回油時帶入空氣,回油管應(yīng)插入液面以下;
2)吸入管和泵軸密封部分等各個低于大氣壓的地方應(yīng)注意不要漏入空氣;
3)油箱的液面應(yīng)盡量大些,吸入側(cè)和回油側(cè)要用隔板隔開,以達(dá)到消除氣泡的目的。
(6)在初次啟動液壓泵時應(yīng)注意以下事項:
1)向泵里灌滿工作介質(zhì);
2)檢查轉(zhuǎn)動方向是否正確;
3)入口和出口是否接反;
4)檢查吸入側(cè)是否漏入空氣;
5)在規(guī)定的轉(zhuǎn)速內(nèi)啟動和運(yùn)轉(zhuǎn)。
(7)其他注意事項:
1)在液壓泵啟動和停止時,應(yīng)使溢流閥卸荷;
2)溢流閥的調(diào)定壓力不得超過液壓系統(tǒng)的最高壓力;
3)應(yīng)盡量保持電磁閥的電壓穩(wěn)定,否則可能會導(dǎo)致線圈過熱;
4)易損零件,應(yīng)經(jīng)常有備品,以便及時更換。
8.6液壓系統(tǒng)常見故障診斷與排除
(1)沒有壓力
故障分析可能有如下原因:
1) 油泵吸不進(jìn)油液;
2) 油液全部從溢流閥溢流回油箱;
3) 液壓泵裝配不當(dāng),泵不工作;
4) 泵的定向控制裝置位置錯誤;
5) 液壓泵損壞;
6) 泵的驅(qū)動裝置扭斷。
排除方法有:
1) 油箱加油,換過濾器等;
2) 調(diào)整溢流閥;
3) 修理或更換;
4) 查控制裝置線路。
(2)壓力不穩(wěn)定
故障分析可能有如下原因:
1) 油液中有空氣;
2) 溢流閥內(nèi)部磨損;
3) 蓄能器有缺陷或失掉壓力;
4) 泵、液壓缸磨損;
5) 油液污染。
排除方法有:
1) 排氣、堵漏、加油;
2) 修理或更換磨損的閥;
3) 沖洗、換油。
(3)流量過小
故障分析可能有如下原因:
1) 溢流閥壓力調(diào)的太低;
2) 泵的容積效率下降;
3) 系統(tǒng)內(nèi)泄漏嚴(yán)重;
4) 泵、閥等其他元件磨損。
排除方法有:
1) 可把溢流閥的壓力調(diào)高;
2) 更換新泵;
3) 泄漏嚴(yán)重的可緊聯(lián)接、換密封;
4) 可更換磨損的元件。
(4)液壓缸推力不足或工作速度逐漸下降
故障分析可能有如下原因:
1) 液壓缸和活塞配合間隙太大或O型密封圈損壞,造成高低壓腔互通;
2) 液壓缸孔徑直線性不亮,致使液壓缸兩端高低壓油互通;
3) 缸端油封壓得太緊或活塞桿彎曲,使摩擦里或阻力增加;
4) 泄漏過多;
5) 油溫太高,粘度減小,靠間隙密封或密封質(zhì)量差的液壓缸行速變慢。
排除方法有:
1) 單配活塞和液壓缸的間隙或更換O型密封圈;
2) 鏜磨修復(fù)液壓缸的孔徑,單配活塞;
3) 放松油封以不漏油為限,校直活塞桿;
4) 尋找泄漏部位,緊固各接合面;
5) 分析發(fā)熱原因,設(shè)法散熱降溫。
參考文獻(xiàn):
新編實用液壓技術(shù)手冊 主編 張嵐 劉宇輝 人民郵電出版社
液壓氣動技術(shù)速查手冊 主編 張利平 化學(xué)工業(yè)出版社
機(jī)械設(shè)計手冊單行本液壓傳動與控制 機(jī)械工業(yè)出版社
機(jī)械設(shè)計課程上機(jī)與設(shè)計 東南大學(xué)出版社
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