多用液压检测装置设计（泵站部分）

原理图

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，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

目录
摘要Ⅰ
Abstract Ⅱ
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2
1.1设计参数2
1.2工况分析2
1.2.1系统的测试要求2
1.2.2系统的测试保障3
1.3设计任务4
1.3.1需要完成的内容4
1.3.2设计计算4
1.3.3需要完成的图纸4
第二章液压系统方案的拟定5
2.1液压系统方案设计的综述5
2.2各个测试回路的方案设计与选择5
2.2.1油源部分的设计（动力部分） 5
2.2.2换向阀测试回路的设计7
2.2.3单向阀测试回路设计10
2.2.4溢流阀测试回路设计12
2.2.5减压阀测试回路设计13
2.2.6流量控制阀（单向节流阀）测试回路设计15
2.2.7伺服阀、比例阀与伺服缸测试回路17
2.2.8液压系统冷却回路设计17
2.3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21
3.1液压泵的选择22
3.1.1确定液压泵的最大工作压力Pp 22
3.1.2确定液压泵的流量QP 22
3.1.3确定液压泵的型号和规格23
3.1.4电机的选择23
3.2液压元件的选择23
3.2.1压力控制阀24
3.2.2流量控制阀功24
3.2.3方向控制阀25
3.2.4截止阀25
3.3液压缸的设计计算与选择25
3.3.1液压缸设计的主要参数25
3.3.2液压缸的选择26
3.4液压管路的设计26
3.4.1液压管路的设计26
3.4.2压油管路的设计计算27
3.4.3回油管路的设计计算28
3.4.4吸油管路的设计计算28
3.4.5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30
4.1蓄能器的选择30
4.1.1蓄能器在系统中的功用30
4.1.2蓄能器容积计算30
4.2过滤器的选择31
4.2.1过滤器在系统中的功用31
4.2.2过滤器的选用31
4.3橡胶软管的计算选择31
4.3.1橡胶软管的作用32
4.3.2橡胶软管的计算32
4.3.3橡胶软管的选用32
4.4油箱的设计计算32
4.4.1油箱的功用32
4.4.2油箱的设计理念32
4.4.3油箱容量的计算33
4.5液压系统的热平衡计算34
4.5.1发热的原因34
4.5.2系统发热功率的计算34
4.5.3系统的散热功率34
4.6冷却器的选用35
4.6.1冷却器的功用35
4.6.2冷却器的选用原则35
4.7液压系统附件的选择35
4.7.1压力表示和流量计的选择35
4.7.2测试接头与快换接头的选用35
4.7.3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37
5.1冷却循环辅助液压系统（自冷循环系统）的设计计算37
5.1.1冷却循环辅助液压系统（自冷循环系统）的功用37
5.1.2冷却系统液压泵的选择37
5.1.3冷却系统电机的选择37
5.1.4液压元件的选择38
5.1.5冷却系统的管路的设计38
5.2回油小泵站系统的设计计算38
5.2.1回油小泵站系统的功用38
5.2.2回油小泵站系统液压泵的选择39
5.2.3回油小泵站系统电机的选择39
5.2.4回油小泵站系统的液压元件的选用39
5.2.5回油小泵站系统管路的设计计算39
5.2.6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41
6.1液压系统的压力损失41
6.1.1流动类型的确定42
6.1.2各管路沿程的压力损失43
6.1.3局部压力损失的计算45
6.1.4控制元件压力损失的计算46
6.2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

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合分析。
1.2.1系统的测试要求
1.2.1.1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；
1.2.1.2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；
1.2.1.3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；
1.2.1.4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；
1.2.1.5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；
1.2.1.6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）；
1.2.2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
1．3.1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；
1.3.2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。
1.3.3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；

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、体积孝质量孝工作安全可靠、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计与选择
2.2.1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。

泵站1

泵站２

回油小泵站装配图

蓄能器

油箱