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液压站的设计

日期:2020-07-25 16:11 作者:滚球体育

  液压站的设计 第一节 液压站简介 液压站是由液压油箱、液压泵装置及液压控制装置三大部分组成。液压油 箱装有空气滤清器、滤油器、液面指示器和清洗孔等。液压泵装置包括不同同 类型的液压泵、驱动电机及其它们之间的联轴器等。液压控制装置是指组成液 压系统的各阀类元件及其联接体。 机床液压站的结构型式有分散式和集中式两种类型。 (1)集中式 这种型式将机床按压系统的供油装置 , 控制调节装置独立于 机床之外,单独设置一个液压站。这种结构的优点是安装维修方便,控制调节 装置独立于机床之外,液压装置的振动、发热都与机床隔开;缺点是液压站增 加了占地面积。 (2)分散式 这种型式将机床液压系统的供油装置、控制调节装置分散在机床的 各处。例如利用机床床身或底座作为液压油箱存放液压油。把控制调节装置放 任便于操作的地方。这种结构的优点是结构紧凑,泄漏油易回收,节省占地面 积,但安装维修不方使。同时供油装置的振动、液压油的发热都将对机床的工 作精度产生不良影响,故较少采用,一般非标设备不推荐使用。 第二节 油箱设计 在开式传动的油路系统中,油箱是必不可少的,它的作用是,贮存油液,净化 油液,使油液的温度保持在一定的范围内,以及减少吸油区油液中气泡的含量。 因此,进行油箱设计时候,要考虑油箱的容积、油液在油箱中的冷却、油箱内 的装置和防噪音等问题。 一 油箱有效容积的确 (一)油箱的有效容积 油箱应贮存液压装置所需要的液压油,液压油的贮存量与液压泵流量有直接关 系,在一般情况下,油箱的有效容积可以用经验公式确定: ( 6.1) 式中, ——油箱的有效容积(L); Q ——油泵额定流量(L/min); K ——系数; 查参考文献[1],P47,取 K=7,油泵额定流量 Q=41.76 L/min,代入公式 6.1, 计算得: =7×41.76=292.32 L 油箱有效容积确定后,还需要根据油温升高的允许植,进行油箱容积的验算。 (二) 油箱容积的验算 液压系统的压力、容积和机械损失构成总的能量损失,这些能量损失转化为热 量,使系统油温升高,由此产生一系列不良影响。为此,必须对系统进行发热 计算,以便对系统温升加以控制。 液压系统发热的主要原因,是由于液压泵和执行元件的功率损失以及溢流阀的 溢流损失所造成的,当液压油温度升高后,会引起油液粘度下降,从而导致液 压元件性能的变化,寿命降低以及液压油老化。因此,液压油必须在油箱中得 到冷却,以保证液压系统正常工作。 1 系统总的发热公率 系统总的发热公率 H 是估算得来的,查参考文献[1],P 46,得系统总的发热公 率 H 估算公式: (6.2) 式中,N——液压泵输入功率( KW); ——执行元件的有效功率(KW); 若一个工作循环中有几种工况,则应求出其总平均有效功率,系统总的发热公 率:H=N(1-η ) (6.3) 式中 η ——系统总效率。 由查参考文献[5],液压泵输入功率: N=Nd×η 1 (6.4) 式中 Nd——电动机功率(KW); η 1——联轴器传动效率。 查参考文献[5] P7,取 η =0.99,代入公式 6.4 得: N=0.99×7.5KW=7.425KW 所以,液压泵输入功率 N=7.425KW。 将 N=7.425KW 代入公式 6.3,得: H= N(1-η )=7.425×(1-0.695)KW=2.265KW。 2 散热功率及温升 油路系统的散热,主要靠油箱表面散热,油箱的散热功率 可以用下式进行估算: =KA (KW) (6.5) 式中, K——油箱的散热系数(KW/ ℃); A——油箱散热面积( ); ——系统温升植(℃)。 其中,油箱的散热面积可以用下式估算 A=0.065 ( ) (6.6) 式中, ——油箱的有效容积(L)。 液压系统的热平衡条件: 机器在长期连续工作下,应该保持系统的热平衡,其热平衡式为: H- =0, (6.7) H-KA =0, (6.8) (6.9) 查参考文献[1],P40,取 K=0.025 KW/ ℃,将 K=0.025 代入公式 6.9,得: = =29.7℃ 查参考文献[1]表 3-32 所给的允许值为:一般工作机械 ≤35℃,故系统温升验 算合格。 二 油箱的结构设计 (一) 结构简介 长期以来,液压油箱的结构型式,基本上是由矩形板折边压形成四棱柱,再用 封板堵住两侧而构成。端部封板及中间隔板由冲压成形,箱体是经四次压圆角, 接头外焊接而成的。这种结构的液压油箱制造工艺较差,主要表现在箱体钢板 下料时要求的精度较高;压形的反弹量因每次供货钢板的机械性能不同有所不 同,导致箱体的圆角与衬板的半径吻合不良;不同机型上的液压油箱必须使用 自己专用的一套压型模具。每套模具的体积大、造价高、利用率低。图 6.1 所 示的液压油箱完全不用压形模,而是利用折边机折边成形。箱底面及端部,以 及箱底面和侧面分别折成U形断面;再焊好加油口和中间隔板等附件后,扣合 拼焊而成。这种结构的液压油箱具有以下优点:下料精度要求不高;对原材料 机械性能适应力强;折边部位可随意调整,适合多品种小批量生产;不用模具, 大大节省了费用,缩短了生产周期等等。这种结构的液压油箱,近年来被我们 广泛应用在工程机械、建筑机械等行走机械上。 图 6.1 (二) 结构设计 通过对油箱的了解,压装机的油箱,是单件的生产,因此,采用拼焊的方法焊 接而成。进行油箱结构设计时,首先考虑的是油箱的刚度,其次考虑便于换油和 清洗油箱以及安装和拆卸油泵装置,当然,从企业的方面考虑,油箱的结构应该 尽量简单,以利于密封和降低造价。 (1) 油箱体 油箱体由 A3 钢板焊接而成,取钢板厚度 3~6mm, 箱体大者取大值, 本压装机的油箱板厚度为 4mm。在油箱侧壁上安装油位指示器。在油箱与隔板垂 直的一个壁上常常开清洗孔,以便于清洗油箱。 (2)油箱底部 油箱底部采用倾斜的方式,用焊接方法与壁板焊接而成,采用 这种结构,便于排油, 底部最低处有排油口,排油口与基础面的距离为 150mm,。 焊接结构油箱,油箱用 A3 钢板,其厚度等于侧壁钢板的厚度,为 4mm。 (3)油箱隔板 为了使吸油区和压油区分开,便于回油中杂质的沉淀,油箱中 设置了隔板。隔板的安装方式主要有两种,第一种:回油区的油液按一定方向 流动,既有利于回油中的杂质、气泡的 分离,又有利于散热。第二种:回油经 过隔板上方溢流至吸油区,或经过金属网进入吸油区,更有利于杂质和气泡的 分离。在本压装机的设计中,采用隔板的方式,主要为了将沉淀的杂质分开。 隔板的位置在油箱的中间,将吸油区和回油区分开,隔板的高度,为最低油面 的 1/2。隔板的厚度等于油箱侧壁厚度。 (4)油箱盖 油箱盖多用铸铁或钢板两种材料制造,现采用钢板,在油箱盖上 钻下列通孔:回油管孔、通大气孔(孔口有空气滤清器)以及安装液压集成装 置的安装孔。 (三)减少油箱噪音 防噪音问题是现代机械装备设计中必须考虑的问题之一。油路系统的噪音源, 以泵站为首,因此,进行油箱设计时,从下列几方面减轻噪音: (1)油箱与箱盖间增加防振橡皮垫: (2)用地脚螺栓将油箱牢固固定在基础上; (3)油泵排油口用橡胶软管与阀类元件相连接; (4)回油管管接头振动噪音较大时,改变回油管直径或增设一条回油管,使每 个回油管接头的通路减少。 第三节 液压站的结构设计 一 液压泵的安装方式 液压泵装置包括不同类型的液压泵.驱动电动机及其联轴器等。其安装方 式分为上置式和非上置式两种。 (1) 上置式安装 将液压泵和与之相联的油管放在液压油箱内(如图 6.2),这种结构型式紧凑、美观,同时电动机与液压泵的同轴度能保证,吸油 条件好,漏油可直接回液压油箱,并节省内地面积。但散热条件不好。 图 6.2 (2) 非上置式安装 将液压泵和与电动机放在液压油箱旁, (如图 6.3)所示, 这种结构,振动较小,油箱的清洗比较容易,但占地面积较大,吸油管与泵连 接要求严格,应用于较大型液压站。 图 6.3 YZJ 压装机的液压系统安放在压装机的结构架上面, 要求结构紧凑, 站地面积小, 经过对比分析,采用上置式安装,通过螺栓将电机上的法兰与油箱和好的固定在 一起,并且将泵放在油箱内,泵浸在油液中,可以改善泵的吸油条件。 二 液压泵与电动机的连接 将液压泵与电动机连接方式,采用联轴器,用来把电动机轴与泵轴联接在一 起,机器运转时两轴不能分离;只有在机器停车并将联接拆开后,两轴才能分 离(如图 6.4)。 图 6.4 (一) 选择联轴器的类型 联轴器有刚性联轴器、挠性联釉器两大类,其中挠性联釉器又可以分为 无弹性元件的挠性联釉器和有弹性元件的挠性联釉器两大类别。选择联釉器考 虑以下几点: (1)所需传递的转矩大小和性质以及对缓冲减娠功能的要求。例如,对大功率 的重载传动,可选用齿式联轴器;对严重冲击载荷或要求消除轴系扭转振动的 传动,可选用轮胎式联袖器等具有高弹性的联轴器。 (2) 联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小。对于高速传动轴,应选用 平衡精度高的联轴器,例如膜片联轴器等,而不宜选用存在偏心的滑块联轴器 等。 液压泵与电机之间的联轴器,一般用简单弹性套柱销联轴器或弹性。其二者的 共同特点是传递扭矩范围较大,转速较高,弹性好,能缓冲扭矩急剧变化引起 的振动,能补偿轴位移。但在使用中应定期检查弹性圈。 (二)计算联轴器的计算转矩 由于机器起动时的动载荷和运转中可能出现的过载现象,所以应当按轴上的 最大转矩作为计算转矩 Tca,查参考文献[4] P343,计算转矩按下式计算; TCa=KAT (6.10) 式中 T——公称转矩,单位为 N?m; KA——工作情况系数。 查参考文献[4] 表 14-1,转矩变化小,原动机为电动机,得 KA=1.3。KA=1.3 代 入公式 6.10,计算得: =9550 =49.74N?m。 TCa= KAT=1.3×49.74=64.66N?m。 (三)确定联轴器的型号 根据计算转矩 Tca 及所选的联轴器类型,按照 Tca≤[T] 的条件出联轴器标准中选定该联轴器型号。 查参考文献[4]表 17-5,选择 ML3 型梅花形弹性联轴器,该型号联轴器公称扭矩 为[T]=90N?m>Tca,许用转速[n]=6700r/min,满足要求。 (四)安装联轴器的技术要求 技术要求如下: (1)半联轴器Ⅰ做主动件。 (2)联轴器与电动机轴配合时采用 H7/H6 配合,与泵轴则采用 H8/H7 的配合 (3)最大同轴度偏差不大于 0.1mm,轴线′

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