第5章 液压泵站的设计
第5章 液压泵站的设计
5.1 液压装置简介
液压系统原理图确定以后，根据所选用或设计的液压元件、辅件，便可进行液压装置的结构设计。
液压装置按配置形式可分为集中配置和分散配置两种形式。集中配置是将系统的动力源、控制及调节装置集中组成所谓的液压泵站，并安装于主机之外。主要用于固定式液压设备，如机床及其自动线液压系统等。这种形式的优点是装配维修方便，有利于消除动力源的振动及油温对主机精度的影响；缺点是单独设液压站，占地面积较大。分散装置是将系统的动力源、控制及调节装置按主机的布局分散安装。这种配置形式主要用于移动式液压设备，如工程机械液压系统等。其优点是结构紧凑、节省占地面积；缺点是安装维修较复杂，动力源的振动和油温影响主机精度。
5.2 液压泵站的组成
液压泵站通由液压泵组、油箱组件、控温组件、过滤器组件和蓄能器组件五个相对独立的部分组成。在液压泵站的设计和使用中，除了根据机器设备的工况特点和使用的具体要求合理进行取舍之外，经常需要将他们进行适当的组合，合理构成一个部件。
5.2.1 液压油箱的设计
5.2.1.1 液压油箱的功用
液压油箱简称油箱，它是一个功能组件，在液压系统中主要用于存储液压油液、散发油液热量、溢出空气及消除泡沫和安装元件等。
按新近的液压系统污染控制理论要求，油箱不应是一个容纳污垢的场合，而要求在油箱中的油液本身是达到一定的清洁度的油液，并以这样清洁的油液提供给液压泵和整个液压系统的工作回路。 5.2.1.2 液压油箱的类型
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按油箱结构和用途不同，通常可分为整体式油箱、两用油箱和独立油箱。 整体式油箱是指在液压系统或机器的构件内形成的油箱。 两用油箱是指液压油与机器中的其它目的用油的公用油箱。
独立油箱是应用最广的一类油箱，其热量主要通过油箱壁靠辐射和对流作用散发，因此油箱应该是尽可能窄而高的形状。 5.2.1.3 液压油箱的容量
油箱的容量是油箱的最基本得参数。油箱的总容量包括油液容量和空气容量。油液容量是指邮箱中油液最多的时候，及液位计的上刻线时的油液体积。当液压系统需要尖峰流量时，对应的油箱液面正好下降到最低点，此时，液面还应高于泵的吸油口75mm或1.5倍的管径，二者中取大值。当液压系统处于最大回油量时，邮箱液面达到最高位，油箱内还应有10%的储备容量，以便形成与大气接触的自由液面，供热膨胀和空气从液体中分离之用。
油箱容量的大小与液压系统工作循环中的油液温升，运行中的液位变动、调试与维修时向管路及执行器注油、循环油量、液压油液的寿命等因素有关。
油箱的容量可用经验法或根据散热加以确定，并符合JB/T 7938—1999《液压泵站油箱公称容量系列》的规定。
按油箱容量经验公式：
V?a?q
式中：q——液压泵每分钟排出压力油的容积，本系统
vq?40L/min va——经验系数
表9 经验系数a 系统类型 行走机械 1~2 对于本系统取a=7
低压系统 中压系统 锻压机械 冶金机械 2~4 3a 5~7 6~12 10 所以V?4?40?160L=0.16m 5.2.1.4 液压油箱的结构及其设计要点
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油箱包括油箱体及箱上所设置的各种附件。油箱体主要由箱顶、箱壁、箱底等部分构成。为了保证装上各类元件、辅件和注油后发生较大变形，箱体的结构设计除应有足够的强度外，还必须有足够的刚度。
装于油箱的各检测装置、各类元辅件，应便于从外部拆卸，在这些器件修理时不必将油箱放油或大量泄油，也不应造成污染。
油箱内壁上应尽量保持平整，少焊或少装东西，以便清理箱内污垢。 箱顶、通气器（空气过滤器）、注油口 油箱的箱顶结构取决于其上面安装的元件。箱盖及吸油、回油和泄油管子引出口之类的所有开口都应有良好的密封。箱顶上一般要设置通气器（空气过滤器）、注油口，通气器通常为附带注油口结构，拧下空气过滤器即可注油，放回即为通气器。
油箱箱顶上固定元件、辅件的螺纹孔应该用盲孔，以防污物落入油箱内。 箱壁、清洗孔、吊耳、液位计 对于钢板焊接的油箱，用来构成油箱体的中碳钢板最小厚度见参考标准。如在箱顶上安装阀组，则应适当加大侧板的厚度。
当箱顶与箱壁之间为不可拆连接时，应在箱壁上至少设置一个清洗孔（俗称人孔）。清洗孔的数量和位置应便于用手清理油箱的所有表面。清洗孔的法兰盖板通常应该能由一个人拆装。法兰盖板应配有可以重复使用的弹性密封圈。
为了便于油箱的搬移，应在油箱的四角箱壁上方设置有足够强度和刚度的吊耳或起吊孔。
油箱的侧壁及便于观察的位置上（一般设在油箱外壁并靠近注油口），应安装能目视的透明液位计，以便注油时观察观测液面。
应在油箱底部最低点设置放油塞（>M18X1.5），以便油箱清洗和油液的更换。为此，箱底应朝向清洗孔和放油塞倾斜，斜坡度通常为1/25—1/20；这样可以促使沉积物（油泥或水）聚集到油箱中的最低点。
为了延长油液在油箱中逗留的时间，促使油液在油箱中的环流，促使更多的油液参与在系统的循环，从而更好的发挥油箱的散热、除气等功能，油箱中，尤其在油液容量超过100L的油箱中应设置内部隔板。隔板要把系统回油区和吸油区隔开，并尽可能使油液在油箱内沿着油箱壁环流。
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5.2.1.5 泄油管
系统的泄油管应尽量单独接入油箱并在液面以上终结。如果泄油管通入液面以下，要采取措施防止出现虹吸现象（可在泄油管露出液面的部分开设一个小孔）。
5.2.1.6 穿孔的密封
油箱常从箱顶或箱壁穿过而进入油箱，穿孔处要妥为密封。最好在接口处焊上高出箱顶20mm的凸台，以免维修时箱顶上的污物落入油箱。如果油管从箱壁穿过而进入油箱，除了妥为密封外，还要装设有截止阀以便于油箱外元件的维修。
5.2.2 液压泵组的结构设计及其要求
液压泵组是指液压泵及驱动泵的原动机和联轴器及传动底座组件。 5.2.2.1 液压泵组的连接方式
在确定液压泵与原动机的轴间连接和安装方式时，首先要考虑液压泵轴的径向和轴向负载的消除和防止问题。
由于液压泵的传动轴在结构上一般不能承受额外的径向和轴向载荷，因此液压泵站最好由原动机经联轴器直接驱动。并且使泵轴与驱动轴之间严格对中，轴线的同轴度误差不大于0.08mm。原动机与液压泵之间的联轴器宜采用带非金属弹性元件的挠性联轴器。
液压泵组的安装，通常有角形支架卧式安装、钟形罩立式安装、脚架钟形罩卧式安装、支架钟形罩卧式安装。
支架钟形罩卧式安装是指电动机与泵通过钟形罩连接起来，钟形罩再与支架相连，最后通过支架将液压泵与电动机一并安装在基座上。液压泵与电机的同轴度由钟形罩上的止口保证。此种方式加工和安装都比较方便。本次毕业设计也是采用此种形式的安装方式。 5.2.2.2 液压泵连接方式
应使液压泵的壳体泄油口朝上，以保证工作时泵壳体中始终充满油液。
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