畢業(yè)設計（論文）電機浸油式液壓泵站系統(tǒng)設計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　中文摘要1</b></p><p><b>　　英文摘要2</b></p><p><b>　　1 緒 論3</b></p><p>　　1.1 液壓泵站的作用和意義

2、3</p><p>　　1.2 液壓泵站工作原理4</p><p>　　1.3 電機浸油式液壓泵站和干式液壓泵站的區(qū)別4</p><p>　　1.4 液壓泵站設計中的幾個關鍵問題5</p><p>　　1.5 畢業(yè)設計的目的6</p><p>　　1.6 畢業(yè)設計的難點7</p><p&g

3、t;　　2 液壓泵站的方案設計7</p><p>　　2.1 測速裝置的設計方案7</p><p>　　2.2 電機浸油式泵站的工作原理12</p><p>　　2.3 液壓泵站的系統(tǒng)原理圖14</p><p>　　3 電機浸油式液壓泵站中電機和泵選型和計算14</p><p>　　3.1 設計要求14

4、</p><p><b>　　3.2計算14</b></p><p>　　4 液壓泵站中集成閥的設計17</p><p>　　4.1集成閥的作用17</p><p>　　4.2 安全閥的設計與計算17</p><p>　　4.2.1 概述及總體結構設計17</p><

5、;p>　　4.2.2安全閥閥芯的設計與計算18</p><p>　　4.2.3 安全閥閥套結構的設計與計算22</p><p>　　4.2.4先導閥閥座結構的設計與計算22</p><p>　　4.2.5 安全閥主閥芯調節(jié)彈簧的設計與計算23</p><p>　　4.2.6先導閥芯的結構尺寸設計25</p>&l

6、t;p>　　4.2.7 先導閥調壓彈簧的設計與計算25</p><p>　　4.3 吸油單向閥的設計與計算28</p><p>　　4.3.1概述及有關參數29</p><p>　　4.3.2 總體結構設計29</p><p>　　4.3.3 吸油單向閥閥芯的設計和計算30</p><p>　　4.3.

7、4閥座的設計與計算31</p><p>　　4.3.5 吸油單向閥的彈簧設計與計算32</p><p>　　4.4 集成塊的設計.................................................................................34 </p><p>　　5 電機浸油式液壓泵站中油箱的設計35

8、</p><p>　　5.1油箱的設計的幾點要求35</p><p>　　5.2初步計算35</p><p>　　6 液壓泵站中其他元件的選型和計算37</p><p>　　6.1光電編碼器的選型37</p><p>　　6.2壓力傳感器40</p><p>　　6.3 配電盒41

9、</p><p>　　6.4 壓力表41</p><p><b>　　6.5 油標41</b></p><p>　　6.6 空氣濾清器42</p><p>　　6.7吸油管濾油器的選擇42</p><p><b>　　結 論43</b></p><

10、;p><b>　　謝 辭44</b></p><p><b>　　參考文獻45</b></p><p>　　電機浸油式液壓泵站系統(tǒng)設計</p><p>　　摘要： 本文通過查閱大量的資料，在理解普通液壓泵站的工作原理的基礎上，針對目前所使用液壓電梯的所設計的電機浸油式液壓泵站。該系統(tǒng)采用的是浸油式電機和浸油式三螺

11、桿泵，電機和泵都浸在油中，并且使電機和泵同軸連接作為能量轉化的裝置，這樣可以降低能量消耗。另外在電機末端加裝一個光電編碼器，從而實現(xiàn)了電機轉速的反饋，但是由于電機浸在油中，光電編碼器安裝位置的不同會造成液壓泵站整體結構的改變，所以設計了幾個不同的方案，最終選擇一個最佳方案。最后對液壓泵站的中液壓元件進行選型和計算。</p><p>　　關鍵字：浸油式電機、浸油式三螺桿泵、能量消耗、選型、計算</p>

12、<p>　　Abstact: By referring to a lot of materials,this paper designed a hydraulic power station .aiming at hyraulic elevator which used at present based on making out th

13、e oprating principle of common hydrulic power station.This system adoptived immersion oil motor and three screw pumps with motor and pump soaking in oil, and making motor and pump coaxial connected as enegy transformatio

14、nal device,in this way we can reduce the enegy consumption.We also added</p><p>　　Keywords：hyraulic elevator 、 three screw pumps、reduce the enegy consumption</p><p><b>　　1 緒 論</b>&

15、lt;/p><p>　　1.1 液壓泵站的作用和意義</p><p>　　液壓泵站是液壓系統(tǒng)的動力源，它在液壓傳動中有著廣泛的應用。其中液壓傳動與機械傳動相比較，液壓傳動具有以下優(yōu)勢:1、液壓傳動的各種元件，可以根據需要方便靈活的布置。2、重量輕、體積小、運動慣性小、反應快。3、操縱控制方便可實現(xiàn)大范圍的無極調速（調速范圍可達2000:1）。4、可實現(xiàn)過載保護。5、一般采用礦物油作為工作介質，

16、相對運動面可自行潤滑，使用壽命長。6、很容易實現(xiàn)直線運動。7、很容易實現(xiàn)機器的自動化，當采用電液聯(lián)合控制后，不僅可實現(xiàn)更高程度的自動控制過程，而且還可實現(xiàn)遙控?；谝陨蟽?yōu)點，液壓傳動作為現(xiàn)代機械設備實現(xiàn)傳動和控制的重要技術手段，在現(xiàn)代農業(yè)、制造業(yè)、店里煤炭工業(yè)、尤其在探采與化工、采礦與冶金工程、交通運輸工程、建材建筑業(yè)、航空航天與河海工程、科學實驗裝置、國防軍事工程等領域得到了廣泛的應用。</p><p>　　液

17、壓技術與現(xiàn)代社會中人們的日常生活工農業(yè)生產科學研究活動有著日益密切的關系，已經成為現(xiàn)代機械設備和裝置中的基本技術構成，現(xiàn)代控制工程的基本技術要素和工業(yè)以及國防自動化的重要手段，并在國民經濟各行業(yè)以及幾乎所有技術領域中日益廣泛應用，應用液壓技術的已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標志。隨著液壓傳動技術的不斷發(fā)展，其技術也越來越多地應用于人們的生活和工作中，液壓電梯就是其中一種典型的應用。液壓電梯以其運行平穩(wěn)、噪聲較低、使用維修方便、故障率低

18、等特點被廣泛應用于人們的生活中。隨著我國社會主義經濟建設的迅速發(fā)展，液壓電梯作為電梯中的元老，也在我國的電梯行業(yè)中占有了一席之地。事實上，液壓電梯就是一個液壓傳動系統(tǒng)，他以液壓泵站作為動力源。</p><p>　　現(xiàn)在液壓泵站按照電機和泵的安放位置可分為干式液壓泵站和浸油式液壓泵站。下面我們介紹一下兩者之間的區(qū)別和優(yōu)缺點。</p><p>　　1.2 液壓泵站工作原理</p>

19、<p>　　液壓泵站主要是靠電機帶動油泵旋轉，泵從油箱中吸油后打油，將機械能轉化為液壓油的壓力能，液壓油通過集成塊（或閥組合）被液壓閥實現(xiàn)了方向、壓力、流量調節(jié)后經外接管路傳輸到液壓機械的油缸或油馬達中，從而控制了液動機方向的變換、力量的大小及速度的快慢，推動各種液壓機械做功。 它按驅動裝置（主機）要求供油，并控制油流的方向、壓力和流量，它適用于主機與液壓裝置可分離的各種液壓機械下。用戶購買后只要將液壓站與主機上的執(zhí)行機構（

20、油缸和油馬達）用油管相連，液壓機械即可實現(xiàn)各種規(guī)定的動作、工作循環(huán)。 液壓站是由泵裝置、集成塊或閥組合、油箱、電氣盒組合而成。 </p><p><b>　　各部件功用如下： </b></p><p>　　泵裝置——上裝有電機和油泵，它是液壓泵站的動力源，將機械能轉化為液壓油的動力能。 </p><p>　　集成塊——是由液壓閥及通道體組合而成

21、。它對液壓油實行方向、壓力、流量調節(jié)。 </p><p>　　閥組合——是板式閥裝在立板上，板后管連接，與集成塊功能相同。 </p><p>　　油箱——是鋼板焊的半封閉容器，上還裝有濾油網、空氣濾清器等，它用來儲油、油的冷卻及過濾。 </p><p>　　配電盒——分兩種形式。一種設置外接引線的端子板；一種是配置了全套控制電器。</p><p&

22、gt;　　1.3 電機浸油式液壓泵站和干式液壓泵站的區(qū)別 </p><p>　　干式液壓泵站中電機泵和控制閥組置于油箱的外面，管路結構復雜，外形也不夠美觀。而目前的浸油式泵站，是把電機和泵都浸在油中，這不僅簡化了管路結構，而且由于電并且由于電機浸在油中，散熱條件更好，使得同樣功率的電機體積更小，泵采用浸油式螺桿泵，減少了流量的脈動，這對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和計算機控制有著重要意義。此外系統(tǒng)的噪聲也因為電機-泵/馬達結構

23、都浸在油中，得到了明顯的削弱。此外，采用電機、泵/馬達同軸連接的方式，整體浸在油中，這種布置噪音低、結構緊湊（管路大大減少）、外形美觀，但是浸油式動力泵站的元件選型和采購在國內有一定困難，并且成本較高。但是對于液壓電梯等標準化程度較高的對象來講，浸油式動力泵站結構是最具工程應用價值的方案之一，其中電機和泵/馬達的一體化連接方式（縮短軸向尺寸、降低安裝要求等）需要批量成產才能降低成本。</p><p>　　圖1-1

24、浸油式液壓泵站 圖1-2 干式液壓泵站 </p><p>　　圖1-3浸油式泵站中電機與泵同軸連接 </p><p>　　1.4 液壓泵站設計中的幾個關鍵問題</p><p>　　在液壓泵站的設計中應注意結構的合理布置，例如液壓泵站上個部件、元件的布置要均勻，便于裝配、調試、使用與維護，適當注意外形整齊和美觀；液壓控制裝置在液壓油箱上的安

25、放位置應便于壓力閥、流量閥的調節(jié)、應便于電磁閥電磁鐵的手動調整和裝拆，應便于壓力表與壓力表開關的觀察和調整。硬管要有管夾固定，軟管要避免發(fā)生扭轉以影響壽命等等。</p><p>　　在液壓系統(tǒng)中，故障約有80%以上是由于油液的污染所造成的，所以液壓泵站設計中污染的控制十分重要。在液壓系統(tǒng)工作油液中凡是油液成分以外的任何物質都認為是污染物。勿擾無的主要來源于液壓泵站中系統(tǒng)內部殘留、系統(tǒng)外部浸入、系統(tǒng)內部生成，所以設

26、計的時候要注意對油液的污染進行控制，在液壓泵站中要安裝一定過濾精度和一定容量的過濾器，必要時安裝油液冷卻器。</p><p>　　泄漏。泄漏長期以來影響和制約液壓技術應用、聲譽和發(fā)展的重要問題，也是液壓系統(tǒng)主要缺點之一。因為泄漏不僅浪費油液，污染環(huán)境，而且會降低系統(tǒng)的容積效率，影響液壓系統(tǒng)的正常工作。例如液壓執(zhí)行器的速度（轉速）和出力（轉矩）市場就往往是由于泄漏造成的。所以本次畢業(yè)設計必須要注意好密封問題，防止泄

27、漏產生。盡量選用密封性能好的液壓元件并盡量減少管件等連接部件的數量。實踐表明，液壓控制裝置采用塊式、插裝式等無管集成是簡化管路布置，減少管件的有效途徑。對于必須選用的元件及管件（管接頭、軟管）等應杜絕先天性泄漏。另外要正確選用密封裝置及合適的密封件及密封材料。密封部位的溝、槽、面的加工尺寸和精度、粗糙度應嚴格符合有關規(guī)定，這是保證密封裝置起作用、杜絕泄漏的基本條件。</p><p>　　1.5 畢業(yè)設計的目的&l

28、t;/p><p>　　隨著液壓傳動技術的不斷發(fā)展，其技術也越來越多地應用于人們的生活和工作中，液壓電梯就是其中一種典型的應用。液壓電梯以其運行平穩(wěn)、噪聲較低、使用維修方便、故障率低等特點被廣泛應用于人們的生活中。隨著我國社會主義經濟建設的迅速發(fā)展，液壓電梯作為電梯中的元老，也在我國的電梯行業(yè)中占有了一席之地。事實上，液壓電梯就是一個液壓傳動系統(tǒng)，他以液壓泵站作為動力源。所以本次畢業(yè)設計是針對液壓電梯來設計的一種電機浸

29、油式液壓泵站。在接下來的兩章節(jié)中會對電機浸油式液壓泵站進行方案設計以及它的選型和計算。</p><p>　　1.6 畢業(yè)設計的難點</p><p>　?。?）由于采用浸油式電機，但是我們在學校所學的或者圖書館里邊所查閱電機選用手冊上都是干式電機，由于缺乏資料，所以電機的選型是難點。</p><p>　?。?）光電編碼器的安裝問題。電機軸端的速度反饋對于變頻器更好的控

30、制電機是很有用處的，但是由于采用了浸油式泵站結構，且常用的軸端光電編碼器不宜浸泡在油液中（影響壽命），這使得光電編碼器的安裝成為難點，在考慮整體方案時要重點考慮解決此問題。</p><p>　?。?）泄漏以及污染問題的防止。</p><p>　　2 液壓泵站的方案設計</p><p>　　2.1 測速裝置的設計方案</p><p>　　在電

31、機浸油式動力泵站中，最主要的設計安裝工作在于泵站上電機軸轉速反饋的實現(xiàn)——給浸油式電機加裝光電編碼器，以及因此而帶來的泵站整體結構上的改變。有兩條途徑可以設計：一是把電機軸轉動傳動出油液表面，用干式安裝的辦法加裝光電編碼器；二是把光電編碼器密封好安裝在油里，直接和電機軸相連。</p><p>　　基于這樣的想法，提出了4個方案，分別如下面4張圖和它們的簡要說明所示。</p><p>　　圖

32、2.1所示方案為齒輪傳動，通過一對傘形齒輪把電機的軸向轉動轉化成與其相垂直方向上的轉動，從而把此轉動傳遞出油液表面，再用光電編碼器檢測其轉速。</p><p>　　圖2.2所示方案是采用油封密封的方法，把光電編碼器密封在一個支撐罩內。中間的傳動軸使用了一個剛性的連軸器和一個柔性連軸器，把從電機軸傳過來的跳動削弱以后再傳給光電編碼器，從而保護了光電編碼器，并且使油封的壽命得以延長。</p><p

33、>　　圖2.3的方案三是在油箱側壁上開孔，用一個起密封作用的中間軸，和一個柔性連軸器，把轉動直接傳出油箱給光電編碼器。密封方式也是采用唇形油封密封，</p><p>　　圖2.4所示的是一種較為徹底的改進方案。電機和泵都變成垂直放置，這樣軸轉速可以直接用軸引出，接到光電編碼器上。因為電機和泵都要垂直放置，所以油箱的高度將會大大增加。但是也有一個好處，油箱下面可以空出許多空間，使控制柜、變頻器和集成閥都安裝進

34、去，使整個泵站顯得非常簡潔。而高度大、寬度大和厚度小的特點又使其成為一個真正的無機房泵站。</p><p>　　以上方案的優(yōu)缺點都總結在表2-1中，從中可以看出本文在方案選擇中對各個角度的考慮。</p><p>　　表2-1 浸油電機的各種軸轉速反饋方案的比較</p><p>　　比較可以看出，方案1，4，5中都有一些缺點使之不能成為較短時間內可以完成的方案

35、。方案1是因為傳動有間隙而被淘汰；方案4是因為噪音太大而不被采用；方案5是因為設計和加工的周期過長，并且沒有太多的成功把握（畢竟是非常規(guī)設計，可參考的東西太少），所以不敢嘗試。因此，選定的密封方法是采用方案2——油封加罩密封，已經加工安裝完畢，并試驗成功；但是由于受到密封保護的光電編碼器始終浸泡在油液中，油封的有效期會有多長也不知曉。</p><p>　　在變頻調速方案成熟后，進行產品化設計時，重新設計了泵站，采

36、用了方案3——油箱側壁密封。這種方案在油箱側壁上開孔，用一個起密封作用的中間軸和一個柔性連軸器，把電機的伸出軸和光電編碼器的伸出軸相連。其中，中間軸跟軸承之間采用唇形油封的密封方式。這樣，避免了把光電編碼器浸泡在油里，從而延長了光電編碼器的使用壽命；此外，當光電編碼器損壞需要更換時，無需把油抽干，維修比較方便。實踐證明效果比較好，不但完全滿足了控制性能的需要，安裝至今從未發(fā)生泄漏油情況，而且?guī)缀鯖]有噪音。（詳圖如下圖2-5）</p

37、><p>　　2.2 電機浸油式泵站的工作原理</p><p>　　如圖2.5所示，電機浸油式泵站的主要結構包括箱體、浸油式電機、光電編碼器、集成閥，以及一些連接件和輔件。泵站工作時，電動機帶動泵向系統(tǒng)供油，泵出口到集成閥之間接壓力脈動抑制器。電機的另一端通過一個柔性連軸器和一個起密封作用的中間軸相連，使電機的伸出軸和光電編碼器的伸出軸相連。其中，中間軸跟軸承之間采用唇形油封的密封方式。這樣，

38、就可以通過光電編碼器反映電機的轉速了。安全閥和手動泵在系統(tǒng)處于正常狀態(tài)時，不參與工作。當系統(tǒng)壓力因某種原因達到超常值，安全閥迅速打開，將壓力停留在工作壓力上限，防止其繼續(xù)上升。當系統(tǒng)失電或變頻器－電機－泵動力環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障時，手動泵能將電梯轎廂上升至期望位置。當電梯運行過程中液壓電梯下行轎廂蹲底，或由于某些意外原因使液控單向閥關斷，而電機仍在反向運轉，則和液壓泵并聯(lián)的單向閥將打開，防止液壓泵吸空而損壞；另外，在冬季液壓電梯運行前，油箱中溫

39、度較低，可利用此單向閥構成的回路使液壓泵反轉對油箱加溫。</p><p>　　2.3 液壓泵站的系統(tǒng)原理圖 </p><p>　　3 電機浸油式液壓泵站中電機和泵選型和計算</p><p><b>　　3.1 設計要求</b></p><p>　　柱塞直徑：φ140mm</p><p>　　轎廂

40、重量：1，000kg~1，200kg</p><p>　　+載重：1000kg</p><p>　　轎廂速度：0.75m/s (設此時電機轉速達到2875rev/min)</p><p><b>　　3.2計算</b></p><p><b>　　流量 </b></p><

41、p><b>　　泵排量 </b></p><p><b>　　所需電機功率</b></p><p><b>　　P (馬力)</b></p><p>　　現(xiàn)選取398 l/min的螺桿泵，電機額定功率為30HP，具體參數見下表</p><p>　　表3.1 泵與電機的參數

42、</p><p>　　根據所選型號，進入公司主頁查得尺寸，畫出電機和泵的solidworks的三維外形圖：</p><p>　　圖3-2 三螺桿泵</p><p>　　圖3-3 電機浸油式電機</p><p>　　計算油管的內徑：，取50mm</p><p>　　計算油管的壁厚：，取2mm</p>&l

43、t;p>　　4 液壓泵站中集成閥的設計</p><p><b>　　4.1集成閥的作用</b></p><p>　　為該液壓電梯設計的集成閥中主要由兩種閥體組成，安全閥和吸油單向閥。電機轉動過程中存在著電機的正反轉兩種狀態(tài)，如果閥口被堵死，電機正轉有可能使系統(tǒng)壓力過高，帶來安全隱患，反轉有可能使泵吸空，造成泵的永久性損壞。閥C2及其先導級RV1組成的安全閥能夠

44、完成這樣的功能。當壓力過高時，油液將頂開可以閥C2的閥芯，溢流回油箱，其壓力閾值可通過調節(jié)先導閥RV1上的彈簧預壓縮量來設定；若泵反轉吸空，則閥C2的背腔將降到大氣壓力以下，C2的閥芯打開，對泵進行補油。吸油單向閥只是一個普通單向閥，單向閥中的彈簧主要是克服摩擦力、閥芯的重力和慣性力，使正向開啟速度快。安全閥背腔壓力由先導閥先導控制，主閥彈簧的要求并不是很高，在系統(tǒng)壓力超過安全值時，頂開先導閥芯，使背壓降低，從而頂開主閥芯使系統(tǒng)卸荷。在

45、正常的情況下，安全閥兩腔的壓力相等，再加上彈簧力的作用，安全閥是關閉的。手動下降閥在系統(tǒng)正常工作時，手動下降閥閥芯在高壓油和復位彈簧的作用下，閥口是關閉的，當手動下降閥工作時，在外力作用下壓縮復位彈簧并頂開閥芯。這里的復位彈簧的作用有兩個作用，一是給手動下降閥閥芯預關閉力，二是提供復位力，當開啟的手動下降閥需要關</p><p>　　4.2 安全閥的設計與計算</p><p>　　4.2.

46、1 概述及總體結構設計</p><p>　　安全閥作為集成閥的組成部分，主要是在電梯上升過程中起保護作用，以避免因載荷過大或油缸卡死等而造成系統(tǒng)的壓力過高以至產生破壞性影響。在電梯上行過程中，安全閥的通流量被設定為最大工作流量。電梯的下行是靠電梯自重驅動的，所以不用安全閥起保護作用。</p><p><b>　　1. 基本組成 </b></p><

47、p>　　(1). 安全閥閥芯</p><p><b>　　(2). 調壓彈簧</b></p><p>　　(3). 安全閥閥套</p><p>　　(4). 調壓彈簧彈簧座</p><p><b>　　(5)、O型密封圈</b></p><p>　　(6). 安全先導

48、閥彈簧調節(jié)螺桿</p><p>　　(7). 安全先導閥彈簧調節(jié)螺帽</p><p>　　(8). 安全先導閥調節(jié)彈簧</p><p>　　(9). 安全先導閥閥芯</p><p>　　(10). 安全先導閥閥座</p><p><b>　　2. 結構特點分析</b></p><

49、;p>　　從安全閥結構形式上分析，屬先導式溢流閥，即壓力油通過安全閥主閥芯引入到安全閥背腔，而先導閥控制背腔壓力控制主閥芯的調壓范圍，通過對彈簧剛度的調節(jié)設定系統(tǒng)最高壓力。從工藝上考慮，因安全閥是錐閥形式，閥套和閥芯的同心度要求較高。</p><p><b>　　3. 系統(tǒng)參數確定</b></p><p><b>　　（1）設計要求</b>

50、</p><p>　　柱塞桿直徑：D=120mm</p><p>　　公稱壓力： Pg=50kgf/mm2</p><p>　　公稱流量： 已知：轎廂額定速度Vg=1m/s</p><p>　　則：柱塞推進速度Vg’=0.5m/s (鋼絲在轎廂與柱塞的連接是4:2)</p><p><b>　　

51、則：額定流量為：</b></p><p>　?。?）集成閥塊中各閥的參數</p><p>　　吸油單向閥：公稱壓力 Pg=50kgf/mm2</p><p>　　公稱流量 Qg=40L/min</p><p>　　安 全 閥：公稱壓力 Pg=50kgf/mm2</p><p>　　公稱流量 Q

52、g=340L/min</p><p>　　調壓范圍 60～100（kgf/mm2）</p><p>　　知道了以上參數，我們先進行安全閥的設計和計算，具體設計計算過程參考《液壓閥設計和計算》（宋鴻堯、丁忠堯等編著）。</p><p>　　4.2.2安全閥閥芯的設計與計算</p><p>　　設計參數：溢流量——340L/min ，額定壓力—

53、—50kgf/cm2</p><p><b>　　1．閥芯結構設計</b></p><p>　　由于安全閥僅起安全作用，所以相當于一個背向彈簧很硬的單向閥。</p><p>　　2．閥芯結構尺寸確定</p><p>　　(1). 進出油口尺寸確定</p><p><b>　　取d=30m

54、m</b></p><p>　　(2). 錐面夾角(2α)的確定</p><p>　　為增大過流面積、減小閥芯位移量，采用普通單向閥錐面設計原理，</p><p><b>　　取2α= 90º</b></p><p>　　(3). 閥座孔直徑（DZ）</p><p>　　DZ

55、=30-(0.3～4)， 取28mm</p><p>　　(4). 閥體孔（也就是閥套內徑）直徑 (D1)</p><p>　　取閥座孔面積和閥體孔面積之比為0.75，它們的比值越大，開啟性能越好，一般取0.95～0.98。在這里，安全閥開啟性能要求并不高，因此取0.75即可。</p><p>　　取D1=32.3mm 具體的尺寸按其閥體的結構而定</p&

56、gt;<p>　　3．阻尼孔直徑d0及長度L0</p><p>　　d0—— 一般取 0.8～2mm</p><p>　　L0—— 取(7～19) d0</p><p>　　公稱流量小的閥取小值，本安全閥流量為340L/min，通過阻尼孔的流量小于1%的公稱流量，就能使安全閥打開，這里設主閥彈簧最小開啟壓力為4bar。計算d0的公式如下：</p&

57、gt;<p>　　式中，Q’——小孔流量相當于 1%Qg Q’=3.4L/min</p><p>　　Cd——流量系數Cd =0.77</p><p>　　A——小孔過流面積A=1/4·πd02</p><p>　　g——重力加速度(cm/sec2)</p><p>　　ρ——油液重度（重度=密度×重力

58、加速度），取 ρ=900× 10-6(kgf/cm3)</p><p>　　ΔP——小孔通過1%公稱流量時的壓降，取ΔP =4bar</p><p><b>　　經轉換后可得</b></p><p>　　取 d0=1.2mm</p><p>　　L0=9 d0≈11mm</p><p>

59、;　　在這里阻尼孔兩端的壓差是4bar時流過阻尼孔的流量不到2L/mm</p><p>　　4．主閥芯與閥套的配合長度L</p><p>　　L=(0.6～1.5)D1</p><p>　　初取L=0.7D1=21mm</p><p>　　5．主閥芯與蓋板的間距S</p><p>　　主閥芯與蓋板的間距(S)應大于主閥

60、芯的最大抬起高度(δmax )</p><p><b>　　初選 S=2mm</b></p><p>　　4.2.3 安全閥閥套結構的設計與計算</p><p>　　在這里，閥套外徑D’=44mm，閥套內徑D1=34mm(與閥芯外徑相配合) ，所以，閥套厚度取10mm。</p><p>　　根據結構需要，閥套外側開深5.

61、 5mm、長36mm的圓周槽，閥座口閥套外徑為D’’=34mm，內徑D1’=28mm</p><p><b>　　閥套徑向孔直徑：</b></p><p>　　式中 Qg——公稱流量 Qg=340 L/min</p><p>　　Vaj——閥芯徑向孔處油液流速 可取Vaj =8 m/s </p><p>　

62、　Zj——閥芯徑向孔數Zj=5</p><p>　　4.2.4先導閥閥座結構的設計與計算</p><p>　　先導閥閥座孔徑d2和d3的確定</p><p>　　d2=(2～5)d0 </p><p><b>　　d3=1.6mm</b></p><p>　　d2值取大，則調節(jié)彈簧的剛度

63、要大，尺寸也會加大，取小又會影響閥的穩(wěn)定性，按經驗一般取d2=4mm</p><p>　　在實踐中發(fā)現(xiàn)，d3取大易導致閥的振動。</p><p>　　先導閥閥座和先導閥塊采用螺紋連接，根據閥蓋板的厚度而定，初取 M10×1.5 ，深8mm 左右</p><p>　　4.2.5 安全閥主閥芯調節(jié)彈簧的設計與計算</p><p>　　安

64、全閥主閥芯彈簧因為有先導控制，所以要求彈簧剛度并不是很大，這里取開啟壓差為ΔP=4bar。</p><p><b>　　彈簧開啟壓力計算</b></p><p>　　彈簧最大壓縮量Fmax</p><p>　　閥芯最大位移 δmax=1.25mm (前面已計算)</p><p>　　彈簧預壓縮量 δ0=4mm</p

65、><p>　　Fmax=δmax+δ0=1.25+4=5.25mm</p><p><b>　　彈簧剛度P’</b></p><p>　　彈簧剛度=彈簧受力÷彈簧預壓縮量</p><p>　　安全閥主閥彈簧參數的選取</p><p><b>　　(1). 已知：</b>

66、</p><p>　　剛度P’=61.6N/mm=6.28kgf/mm</p><p><b>　　允差 0.05P’</b></p><p>　　最大工作行程1.25mm</p><p><b>　　(2). 鋼絲參數</b></p><p><b>　　選用碳素

67、彈簧鋼Ⅱ組</b></p><p>　　選用鋼絲直徑 d=3.8mm</p><p>　　取拉絲極限強度 σB =160kgf/mm</p><p>　　切變模量 G=8150kgf/mm2</p><p>　　(3). 工作應力選取</p><p>　　取拉力屈服極限 τS=

68、0.4σB=64kgf/mm2</p><p>　　(4). 結構參數（根據閥芯結構尺寸確定）</p><p>　　彈簧中徑 D2 =16mm</p><p>　　彈簧內徑 D1=D2-d=12.2mm</p><p>　　彈簧外徑 D=D1+d=19.8mm</p><p>　　彈

69、簧指數 </p><p>　　曲度系數 </p><p>　　單圈剛度 </p><p>　　工作圈數 </p><p>　　總圈數 n1 = n+2 = 10圈</p><p><b>　　工作極限載荷 </b><

70、;/p><p>　　節(jié)距 </p><p>　　自由高度 H0 = t×n+1.5d = 5×8+1.5×3.8= 45.7mm</p><p>　　極限變形量 </p><p>　　極限高度 Hj = H0 -Fj = 45.7-10 =

71、 35.7 mm</p><p>　　螺旋角 </p><p>　　展開長度 </p><p>　　4.2.6先導閥芯的結構尺寸設計</p><p>　　先導閥芯錐面夾角取推薦值=200，閥芯背加工成彈簧座形狀，具體的尺寸根據閥蓋板的結構尺寸而待定。</p><p>　　4.

72、2.7 先導閥調壓彈簧的設計與計算</p><p>　　本課題要求的先導閥的調節(jié)壓力在60～100bar之間，因空間有限，在這里不可能設計一個壓縮量如此長的彈簧，因此把調壓彈簧分開設計。分三段設計</p><p>　　調壓范圍：60～80kgf/cm2</p><p>　　調壓范圍：75～90kgf/cm2</p><p>　　調壓范圍：85

73、～100kgf/cm2</p><p>　　在這里僅設計調壓范圍為60～80 kgf/cm2 的調壓彈簧。</p><p>　　閥芯最大開口量的計算(δmax )</p><p>　　(1). 溢流量的確定</p><p>　　因為主閥芯阻尼孔流量≤1%公稱流量Qg(實際主閥芯阻尼孔直徑取1mm)，結合先導溢流閥特點，給定先導閥溢流量為4L/

74、min。</p><p>　　(2).先導閥溢流口兩端壓差(ΔP)的確定</p><p>　　先導閥調定壓力范圍為60～80bar，先導閥相當于普通的溢流閥，先導閥閥口壓差按常規(guī)取法是取進口壓力的80%，所以</p><p>　　ΔPmax=80%P1=64bar ΔPmin=80%P2=48bar 彈簧設計照最大壓力工況下計算。</p>

75、<p>　　(3).先導閥芯最大開口量計算(δmax1)</p><p>　　又，A=δmax·π·d·sinα</p><p>　　Cd——流量系數，取Cd=0.77</p><p>　　d——閥座直徑，d=4mm</p><p>　　α——錐角，α=200</p><p>

76、　　Q——溢流量，Q=4L/min</p><p>　　ΔP——溢流口壓差，取ΔP =48bar</p><p>　　最小調定壓力下閥口最大開度</p><p><b>　　彈簧預壓縮量選取</b></p><p>　　設計時按安全閥在最高調定壓力下設計，取δ0=6mm</p><p><b

77、>　　彈簧剛度選取</b></p><p>　　(1).彈簧最大壓縮量(Fmax)=彈簧預壓縮量+閥芯最大位移</p><p>　　Fmax =6+0.1=6.1mm</p><p>　　(2).彈簧最大負載</p><p><b>　　(3).彈簧剛度</b></p><p>

78、<b>　　彈簧結構參數設定</b></p><p>　　(1). 已知：剛度 P’=16.75N/mm=1.71kgf/mm</p><p><b>　　(2). 鋼絲參數</b></p><p>　　選用碳素彈簧鋼絲Ⅱ組</p><p>　　選用鋼絲直徑 d=1.5mm</p>

79、;<p>　　取拉絲極限強度 σB =190kgf/mm</p><p>　　切變模量 G=8400kgf/mm2</p><p>　　(3). 工作應力選取</p><p>　　取拉力屈服極限 τS=0.4σB=76kgf/mm2</p><p>　　(4). 結構參數（根據閥芯結構尺寸確定）</p

80、><p>　　彈簧中徑 D2 =7mm</p><p>　　彈簧內徑 D1=D2-d=5.5mm</p><p>　　彈簧外徑 D=D1+d=8.5mm</p><p>　　彈簧指數 </p><p>　　曲度系數 </p><p&

81、gt;　　單圈剛度 </p><p>　　工作圈數 </p><p>　　總圈數 n1 = n+2 = 11圈</p><p><b>　　工作極限載荷 </b></p><p>　　節(jié)距 </p><p>　

82、　自由高度 H0 = t×n+1.5d = 2.2×9+1.5×1.5 = 22.05mm</p><p>　　極限變形量 </p><p>　　極限高度 Hj = H0 -Fj = 20.05-6.3 = 13.75 mm</p><p>　　螺旋角

83、</p><p>　　展開長度 </p><p>　　4.2.8先導閥調節(jié)螺桿的設計與計算</p><p><b>　　基本參數（參考值）</b></p><p>　　先導閥彈簧剛度P’=1.71kgf/mm</p><p>　　先導閥閥口直徑DZ=4mm</p>&l

84、t;p>　　先導閥調節(jié)壓力范圍60～100bar</p><p><b>　　調節(jié)螺桿活動長度L</b></p><p>　　調節(jié)螺桿活動長度(L)應大于螺桿調節(jié)壓力的長度(S)</p><p>　　S=低調節(jié)壓力的位置-高調節(jié)壓力的位置，實際系統(tǒng)需要調節(jié)的壓力范圍為60～100bar，因此調節(jié)螺桿應有足夠長的調節(jié)長度。因彈簧分三個調壓區(qū)

85、，所以60～80bar的調壓區(qū)螺桿的活動長度應是較長的，而Lmax=6mm。所以S只要大于6mm就滿足條件了。</p><p>　　4.3 吸油單向閥的設計與計算</p><p>　　吸油單向閥在這里有兩個用途，一是電機反轉時，如果液控單向閥意外關閉，由于吸油單向閥的存在不至于出現(xiàn)管道被吸空的現(xiàn)象。二是冬天時可以利用電極反轉從吸油單向閥中抽油，對油箱油進行加熱。在電梯正常上下行中，吸油單向

86、閥應關死，以免導致不必要的能量損失。</p><p>　　4.3.1概述及有關參數</p><p><b>　　性能要求</b></p><p>　　吸油單向閥和一般的單向閥要求一樣，要求閥正向開啟迅速、可靠，反向關閉時密封性能好。</p><p><b>　　有關參數</b></p>

87、<p>　　公稱流量 Qmax=40L/min</p><p>　　開啟壓力Pkq=0.4 bar</p><p>　　通過最大壓力時壓力損失 ≤ 1bar</p><p>　　4.3.2 總體結構設計</p><p><b>　　基本件組成</b></p><p>　?。?/p>

88、1）——吸油單向閥閥套</p><p>　?。?）——吸油單向閥彈簧</p><p>　?。?）——吸油單向閥閥芯</p><p>　　（4）——吸油單向閥閥座</p><p>　?。?）——吸油單向閥O型密封圈</p><p>　　——另外可能加夾簧圈</p><p><b>　　2

89、.結構重點分析</b></p><p>　　直通式 閥芯徑向孔加工5個</p><p>　　閥座：因為是吸油，且從集成閥體加工的孔中吸油，所以應有徑向孔（4個）和周邊圓槽。</p><p>　　加工精度要求。因為是錐閥式，所以個導向面的精度要求較高，同時閥芯、閥套、閥座的同心度要求也較高。</p><p>　　4.3.3 吸油單

90、向閥閥芯的設計和計算</p><p>　　有關單向閥的設計計算參考《液壓閥設計和計算》（宋鴻堯、丁忠堯等編）</p><p><b>　　有關幾何尺寸的確定</b></p><p>　　進出口油口直徑的計算</p><p>　　式中 Qg——公稱流量 Qg =40L/min</p><p

91、>　　Vg——進出口推薦流速 Vg =6m/s</p><p>　　閥芯錐角半角（α）閥口座錐角半角（α’）的確定</p><p>　　閥芯錐角半角（α） 取α=450</p><p>　　閥座錐角半角（α’） 取α’=900</p><p>　　閥座孔直徑DZ DZ=d-1=11mm</p>

92、<p>　　錐閥閥口最大開口量的確定(δmax )</p><p>　　式中 Qg——吸油單向閥的額定流量 Qg=40L/min</p><p>　　DZ——閥座孔直徑（也是單向閥閥套閥座口的內直徑） DZ=11mm</p><p>　　α——錐閥的半角 α=450</p><p>　　Cd——流量系數 Cd=0.77<

93、/p><p>　　ΔP——通過額定流量時，允許的最小壓力損失 ΔP=0.4×105Pa</p><p>　　=1.88×10-3m=1.88mm</p><p>　　閥芯的結構設計和計算</p><p><b>　　閥芯錐面設計</b></p><p><b>　　錐面

94、最大直徑的確定</b></p><p>　　取最大直徑=進油口直徑（d）+2×2.5=17mm</p><p>　　錐面最小孔直徑的確定</p><p>　　取最小直徑=閥座孔直徑（DZ）-2×1=9mm</p><p>　　閥芯尾部尺寸確定（閥芯與閥套導向部分）</p><p>　　D

95、1=d+2.5×2+2×2=21mm</p><p>　　閥芯尾部導向部分 L≥0.6D1=12mm</p><p><b>　　閥芯徑向孔dj</b></p><p>　　式中Qg——公稱流量 Qg=40 L/min</p><p>　　Vaj——閥芯徑向孔處油液流速 可取Vaj =

96、6 m/s</p><p>　　Zj——閥芯徑向孔數Zj=4 </p><p>　　4.3.4閥座的設計與計算</p><p>　　閥座內徑 DZ=11mm</p><p><b>　　閥座徑向孔直徑</b></p><p>　　計算方向同上，只是 Zj =5</p>

97、<p>　　閥座周邊開槽孔厚度（H）</p><p><b>　　計算根據：</b></p><p>　　式中d——進出口直徑 d=10mm</p><p>　　4.3.5 吸油單向閥的彈簧設計與計算</p><p><b>　　彈簧性能分析</b></p><p&

98、gt;　　這個吸油單向閥僅作正向導通反向關閉的功能，所以，開啟壓力要求很小，取P=0.4 bar。</p><p>　　彈簧剛度系數確定（P’）</p><p>　　彈簧最大壓縮量（Fmax）的計算</p><p>　　彈簧最大壓縮量=錐閥閥口最大開口量（δmax）+預壓縮量（δ0）</p><p>　　則Fmax =δmax +δ0=6mm

99、</p><p>　　(2) 彈簧剛度的確定（P’）</p><p>　　閥芯開啟時閥芯受力（Fkq）</p><p>　　式中 DZ——閥口直徑 DZ=11mm</p><p>　　Pkq——最小開啟壓力Pkq=0.46bar</p><p><b>　　剛度</b></p>

100、<p><b>　　彈簧結構參數設定</b></p><p>　　已知剛度 P’=0.95N/mm=0.097kgf/mm</p><p><b>　　鋼絲參數</b></p><p>　　選用碳素彈簧鋼絲Ⅰ組</p><p>　　選用鋼絲直徑d=1.2mm</p><

101、p>　　取拉絲極限強度 240kgf/mm</p><p>　　切變模量G=8400kgf/mm2</p><p>　　工作應力選?。喝±ηO限TS=0.3τB=72kgf/mm2</p><p>　　結構參數（根據閥芯結構尺寸確定）</p><p>　　彈簧中徑D2 =13.2mm</p><p>　

102、　彈簧內徑 D1=D2-d=12mm</p><p>　　彈簧外徑 D=D1+d=14.4mm</p><p><b>　　彈簧指數 </b></p><p>　　曲度系數 </p><p>　　單圈剛度 </p><p>　　工作圈數

103、 取n = 9圈</p><p>　　總圈數 n1 = n+2 = 11圈</p><p>　　工作極限載荷 </p><p>　　節(jié)距 </p><p>　　自由高度 H0 = t×n+1.5d = 4.7×

104、9+1.5×1.2 = 44.1mm</p><p>　　極限變形量 </p><p>　　極限高度 Hj = H0 -Fj = 44.1-34.4 = 9.7 mm</p><p>　　螺旋角 </p><p>　　展開長度 <

105、;/p><p>　　4.4 集成塊的設計</p><p>　　為了合理安裝已設計的先導式溢流閥和單向閥,本設計需要對集成塊進行設計,需要指出的是,為了保證液壓泵站能應用于多種工程機械,此處僅需要設計整個集成塊控制的一小部分。</p><p>　　液壓集成塊一般包括底塊、壓力塊、方向調速塊、夾緊塊、頂塊。其中，底塊部分可根據實際選擇是否設計，根據此次浸油式液壓泵站頂板的特

106、點，我選擇去除底塊設計，采用直接將進油管、回油管與壓力塊相連。</p><p>　　在液壓閥的布置問題上，我采用集成塊兩側布置閥形式，其中先導式溢流閥進油口與集成塊進油路相通，先導式溢流閥出油口與集成塊回油路相通。單向閥進油口與集成塊進油路相通，集成塊的設計要求進油路與回油路均要貫穿集成塊上下面，為了實現(xiàn)單向閥的控制功能，應用相應的堵塞螺釘封住集成塊上側面的進油口（具體方法是在堵塞螺釘的螺紋上均勻涂上工業(yè)用235

107、膠水，再旋緊螺釘，達到堵塞效果）。</p><p>　　圖4.1 集成塊三維圖</p><p>　　5 電機浸油式液壓泵站中油箱的設計</p><p>　　5.1油箱的設計的幾點要求</p><p>　　1.保證必要的散熱能力；</p><p>　　2.在最低油面時應維持泵進口過濾器不致吸入空氣；</p>

108、<p>　　3.油面不宜太高，以防止停車時回油而使油液從油箱中溢出。</p><p><b>　　5.2初步計算</b></p><p>　　系統(tǒng)最大用油量等于柱塞缸面積×柱塞缸長度，其中柱塞缸的長度為4.04m，</p><p><b>　　則有：</b></p><p>

109、<b>　　設管路中油量為</b></p><p><b>　　則實際的總用油量為</b></p><p>　　油箱內可用油量應滿足2～3，即為</p><p>　　因采用浸油式電機，且應保證電機和泵始終在油面以下，已知安裝電機和泵的頂高不超過300mm</p><p>　　若取長1.1m，寬0.6

110、5m，</p><p><b>　　則可用油高為</b></p><p>　　油箱的有效容積約為實際容積的80％，</p><p>　　也即油高為箱體高的80％，，取高為0.7m。</p><p><b>　　此時有效容積為</b></p><p><b>　?。?

111、）校核</b></p><p>　　按照系統(tǒng)發(fā)熱與散熱關系進行校核：</p><p>　　1）發(fā)熱量：液壓電梯上行時，電機、泵以及傳動系所散發(fā)的熱量都是通過油箱散熱的，而下行時，除了回饋電網的能量外，其余的勢能都變成熱能散發(fā)出來。</p><p>　　上行時約有15％的機械能轉化為熱能：</p><p>　　下行時約有65％的勢能

112、轉化為熱能，按勢能最大時計算：</p><p><b>　　系統(tǒng)的平均熱流量</b></p><p>　　2）達到熱平衡時，系統(tǒng)的平衡溫度為</p><p>　　其中——環(huán)境溫度，取為30º；</p><p>　　——系統(tǒng)一個循環(huán)內的平均熱流量（W）；</p><p>　　A——油箱散熱

113、面積（m2） ；</p><p>　　K——油箱的總傳熱系數，一般取</p><p>　　——油箱外表面?zhèn)飨蚩臻g的傳熱系數，取為20。</p><p>　　此溫度在油箱工作的允許范圍內，校核完畢。</p><p>　　最終，取油箱長1.1米，寬0.65米，高0.7米。</p><p>　　6 液壓泵站中其他元件的選型

114、和計算</p><p>　　6.1光電編碼器的選型</p><p>　　CT變頻器的編碼器接口類型是RS－422差分接收器，接受的是差動信號如：脈沖A和；脈沖B和等，如圖6.1所示。</p><p>　　要求編碼器的輸出方式是驅動器雙端輸出（也就是長線驅動型編碼器）。而目前使用的22KW泵站上的編碼器的型號為PIF—2000—C15F，其信號輸出方式為互補型輸出（如

115、圖6.2所示），它的輸出只有脈沖A和B，而無和。因此，在編碼器到變頻器連線間加了小電路板，實現(xiàn)編碼器與變頻器的連接器二者對應引腳間電氣特性的正確匹配。此轉換接口板上面的主要芯片是75174，另外就是兩個9針DB接口和一些電容，利用脈沖A和B產生和信號。另外，由于轉換接口板芯片功耗較大，變頻連接器上給編碼器供電的電源的驅動能力不足，最大輸出為200mA，所以該轉換接口板需要外接電源，因此外掛有5V電源。</p><p&

116、gt;　　需要說明的是，我們第一次帶到貴公司的30KW的泵站上安裝的編碼器是長線驅動型編碼器，可以用屏蔽線將編碼器的各引腳直接與變頻器上的編碼器信號連接器連接，而不需轉換接口板。它是長春第一光學儀器廠的產品，如圖6.3，具體參數見表3.6。在組裝22KW的備用泵站時（就是現(xiàn)在留在貴公司的泵站），由于手頭已沒有此類型的編碼器，因此用了庫內余有的長春三峰的互補型輸出的編碼器，并作了這個轉換接口電路板。</p><p>

117、;　　這兩類編碼器外形安裝尺寸相同，可以拆換，以方便地實現(xiàn)長線驅動。</p><p>　　表3.4 互補輸出的光電編碼器的接線表</p><p>　　表3-5 長線驅動型光電編碼器接線表</p><p>　　表6.2 光電編碼器的具體參數</p><p><b>　　6.2壓力傳感器</b></p><

118、;p>　　壓力傳感器是外購的，其屬性如表6.3所示：</p><p>　　表6.3 壓力傳感器</p><p><b>　　6.3 配電盒</b></p><p>　　為方便、安全地實現(xiàn)浸油電機與控制柜的電氣連接，將電機引出線和控制柜引出線連入該配電盒，通過接線柱相連。具體尺寸見附圖。 &l

119、t;/p><p>　　啟動時按星形接法： 運行時按三角形接法：</p><p>　　星形接法時U1 → V1 → W1 → </p><p>　　U2 → V2 → W2 → </p><p>　　三角形接法時，則有U1——W2

120、 U2——V1 V2——W1</p><p><b>　　6.4 壓力表</b></p><p>　　外購，杭州江南儀表廠，10MPa壓力表，2只。</p><p><b>　　6.5 油標</b></p><p>　　自制簡易油標，通過螺紋固定在油箱上。需要檢查液位時，抽出油標，通過油標桿上

121、的殘留的油液位置大致判斷油箱內油液的高度。</p><p><b>　　6.6 空氣濾清器</b></p><p>　　密封油箱與外界進行氣體交換時起過濾作用。因本泵站使用螺桿泵，對油液的污染不敏感，故對此要求并不高，據此選用型號為QUQ2的空氣濾清器。</p><p>　　空氣過濾精度：40μm，</p><p>　　

122、空氣流量：2.5m3/min，</p><p>　　空氣阻力：<0.02Mpa。</p><p>　　6.7吸油管濾油器的選擇</p><p>　　通油能力最好大于泵流量的二倍，選取金屬網波紋濾芯WLXI-16-100（河南新鄉(xiāng)國營116廠）。有關參數為：</p><p>　　壓力降：0.1bar，</p><p&g

123、t;　　過濾精度100um，</p><p><b>　　連接螺紋ZG2＂。</b></p><p>　?。ㄎ凸転V油器的選擇參考了《液壓工程手冊》雷天覺主編，P1391）</p><p><b>　　結 論</b></p><p>　　電機浸油式液壓泵站是機械與液壓知識相結合的產物，本文通過查閱