泵站设计

油箱的设计

1.作用

油箱在液压系统中具有存储液压油、散发油液热量、逸出空气、沉淀杂质和安装元件的作用。

2.种类

整体式：是指在机器的构件内形成的油箱，如机床的床身。

两用式：是指与机器的其它目的的公用油箱，如兼做淬火作用。

独立式：最广泛的油箱。

3.容积确定

（1）油箱的容积=k×泵的额定流量

低压系统k=2-4，中压系统k=5-7，高压系统k=10-12

（2）油液占油箱容积：80-90%，并进行温升验算

（3）油箱尺寸的确定：

可以参考标准油箱的外形尺寸（表1）。卧、立式泵组，油箱扁而矮，用于小功率；旁置式泵组，油箱窄而高，用于大功率。

表1 标准油箱外形尺寸参考一览表（mm）

油箱容量/L L1 b1 h L2 b2 d 侧壁最小厚度 油液深度

40 415 290

410 215 210

14 3 345

63 508 365 308 285 350 100 633 460 393 360

160 810 590 570 490 340

250 1010 690 430 770 590 365 400 1514 735 1274 635

630 945 520 845

22 5 450 800

2014 900

1774 880

1000 1065 550 965 475

1250 1335 1235 470

（4）油箱壁材料

油箱壁材料：Q235A，焊接。碳素结构钢，屈服强度：σs=235MPa，质量等级B。质量等级A：不冲击，B：常温冲击，C：0度冲击，D：-20度冲击

（5）技术要求：

1）油箱内需彻底清洗切屑、毛刺和氧化皮等。

2）内表面进行喷丸处理

3）内涂40μm的环氧底漆 4.油箱附件

（1）角铁

用等边角钢，L30×30×3，L30×30×,4，L,25×25×3，L40×40×3/4/5均可。材料Q235B，焊接。

（2）清洗窗

清洗窗可以清洗油箱的所有内表面，在油箱侧壁上焊接一个法兰，并加装一个密封件和盖板，用紧固件连接。其中盖板应能由一个人拆装，尺寸参考表2。盖板可用HT200，盖板与法兰之间也可用1.5-2mm的耐油密封垫进行密封。。

表2

清洗窗法兰盖板参考尺寸（mm）

油箱容量/L d1 d2 d3 d4 d5 螺钉

40、63、100、160、250、400 250 305 270 350 325 4-M12×1.75

630、800、1000、1250 385 430 395 475 450 6-M12×1.75

（3）吊耳

应在油箱四角的箱壁上方焊接吊耳，主要作用是方便搬运，一般用35号钢。尺寸参考表3、表4。

表3吊耳参考尺寸（mm）

每吊耳起重量/吨 D d L l K c R

0.7 36 26 20 10 5 1 6

1.7 55 40 33 16 6 2 10

3.9 80 55 48 23 9 2 16

7.4 100 70 62 30 12 3 20

11.2 120 80 80 38 15 4 25

表4吊耳参考尺寸（mm）

每吊耳起重量/吨 H h L l K b R

1.6 80 20 50 20 4 8 10

3.3 120 25 60 25 5 10 20

5.4 145 30 75 32 7 12 25

7.8 178 35 90 38 8 14 20

10.3 210 40 105 45 9 16 35

（4）液位计

应安装在靠近空气滤清器一侧，便于观察液面高度。液位计的下刻度应比吸油过滤器上缘高出75mm，以防吸入空气，液位计的上刻度应能表示液面的高度。液位计可带有温度计。也可以按下面方法选：油箱中油液一般不超过油箱高度的80%，该高度应在液位计的2/3～3/4处；油箱中油液的最低高度一般不低于吸油滤油器的上表面，该高度应在液位计的1/3处，据此可以选择液位计型号。

（5）油箱底

焊接件，一般向放油塞和清洗窗一侧倾斜，倾斜坡度为1:25或1:20，可以使沉淀物聚集到油箱的最低点。

（6）放油塞

应放在油箱最底部，一般应≥M18*1.5，以方便油箱清洗和油液更换。一般放在清洗窗一侧。

（7）油箱底脚

为了便于油液温度散发，应把油箱架起来，油箱底至少离开地面150mm。支脚可以单独加工后焊接在油箱底部边缘，也可以通过适当增加油箱二侧壁高度，弯曲后作为油箱底脚，支脚上可以有底脚螺钉用的固定孔。

（8）隔板

用于将吸油与回油口分开，是油液降温、沉淀杂质。一般隔板高度不低于液面高度的2/3。一般在油箱中油液超过100L时设置隔板。

5.油箱盖

油箱盖可以是可拆卸的或焊接在油箱上不可拆卸。油箱盖上安装泵组时，钢板厚度为侧壁厚度的2-4倍，油箱盖要可靠密封，防止杂物进入油箱内，多用1.5-2mm的耐油密封垫进行密封。

泵组的设计

1.泵轴与电机轴的连接

间接驱动式：通过齿轮、链传动等，如汽车动力转向系统。液压系统中很少用。

直接驱动式：有联轴器或花键链接，液压系统多用联轴器连接。

（1）联轴器连接

用带非金属弹性元件的挠性联轴器，可以允许泵和电机轴线有一定的相对位移或偏斜，如梅花形弹性联轴器、芯型弹性联轴器等。

（2）联轴器的选用

扭矩大小：可以计算得到，需满足要求

外形尺寸：最大径向和轴向尺寸必须在设备允许空间之内，方便拆卸，易维护。

轴孔匹配：

端面间隙：两侧联轴器的间隙参考表6。

表6 联轴器的间隙参考表（mm）

联轴器最大外径 90-150 170-

220 275-

320 340-

490 560-

610 670 770 850 880

间隙≥ 2 2.5 3 4 5 6 7 8 9

图1 芯型弹性联轴器

2.电机与泵的连接形式

（1）法兰式

液压泵安装在法兰上，法兰再与带法兰盘的电动机相连接，电动机与液压泵依靠法兰盘上的止口来保证同轴度。该结构装拆方便。如图2所示。电机为B5连接形式，同轴度靠法兰保证。

（2）支架式

液压泵直接装在支架的止口里，然后依靠支架的底面与底板连接，再与带底座的电动机相连。该结构对于保证同轴度较困难，为了防止安装误差产生振动，常用带有弹性的联轴器。如图2所示。电机为B3连接形式，不易保证同轴度。

（3）法兰支架式

电动机与液压泵先以法兰连接，法兰再与支架连接，最后支架再装在底板上。该结构电动机与液压泵的同轴度靠法兰盘上的止口来保证，安装方便。如图2所示。电机为B35连接形式，同轴度靠法兰保证。 为了增加电动机与液压泵的连接刚性，避免产生共振，一般可以把液压泵和电动机先装在刚性较好的底板上，使其成为一体，然后底板加垫再装到油箱盖上。

图2电机与泵的安装形式图

支架的形式较多，图3仅供参考。

a.钟形罩 b.角形支架

图3 支架形式一

图4 支架形式二

3.液压泵装置的安装方式

液压泵装置包括液压泵、电动机和联轴器等，其安装方式分为卧式、立式及旁置式，见图2。

（1）卧式

液压泵装置安装在油箱外面且在油箱盖上面，其轴线与油箱上表面平行。该方式安装、维护方便，散热条件好，但有时电动机与液压泵的同轴度不易保证。如图6-61所示。

（2）立式

液压泵装置的轴线与油箱上表面垂直，液压泵和与之相连的油管及吸油滤油器、联轴器等放置在油箱内，并部分浸入油液内，电动机安装在油箱外面且在油箱盖上面。该方式结构紧凑、美观，吸油条件好，电动机与液压泵的同轴度易保证，泄漏油可直接流回油箱，但安装、维护不方便，散热条件差。如图6-60所示。

（3）旁置式

液压泵装置安装在油箱侧面的地上，紧邻油箱，液压泵通过油箱侧壁的孔道进行吸油，其安装位置低于油箱内油液的液面，一般可以把液压泵和电动机先装在刚性较好的底板上，使其成为一体，然后底板加垫再装到地面的装置上。该方式液压泵吸油条件好，安装、维护方便，散热条件好，但占地面积较大，多用于功率较大的液压泵装置。

阀组设计

液压元件一般有两种连接形式，即管式和板式连接。管式连接是通过油管和管接头实现元件之间的连接，此方式所用液压元件越多，连接的管件越多，结构越复杂，压力损失越多，维护和装拆越困难，所以一般用于结构简单的系统。板式连接是将元件用螺钉规则地固定安装在一块液压阀块的各个面上，元件之间的由阀块上的孔道沟通，此方式维护和装拆方便，压力损失小，外形美观，消除了因油管和接头引起的泄漏、振动和噪声。

阀块体是用于安装选定的各类液压元件，并加工有要求的油路孔道，以组成具有预定液压控制功能的金属块体，简称阀块。阀块是安装各种液压元件，并且能在其内按照已有液压系统原理图的要求，实现各元件间油路连通的复杂功能块。阀块可用铸铁、碳钢、不锈钢或铝合金等材料制成，可分为液压阀块、集成块和叠加阀阀块。将一个液压系统中的全部元件合理地布置在一个液压阀块上，其标准化程度较差，互换性不好，结构不够紧凑，设计制造加工困难。将一个液压系统中的全部元件分别布置在几个液压集成块上，再把各阀块按设计规律装配成一个液压集成回路，其标准化、系列化程度较高，互换性好，结构合理，性能可靠。叠加阀阀块是将叠加阀直接叠加在其上，阀块的结构更为紧凑，体积小，重量轻， 无管件连接。

1、液压阀块

液压阀块是板式连接液压元件的固定安装板，具有结构紧凑，维护、安装、调整和更换液压元件方便等特点。

（1）阀块结构

1）用螺钉将板式液压元件安装在阀块的上面或其他各个侧面（一般保持底面或某个面为安装阀块的固定面），阀与阀之间、阀与外界之间的连接孔道均在阀块上实现，各孔之间按照液压系统原理图的要求，在阀块内部钻纵向、横向孔道，在孔口开有螺纹，用来安装管接头并接管。

2）结构相同的阀块应设计成可互换的通用阀块，不同结构的阀块可设计成专用阀块；

3）油管与阀块连接用的管接头一般采用米制细牙螺纹或英制管螺纹；

4）阀块上面用来固定液压元件，为保证密封，其表面粗糙度值一般为Ra0.8μm，其他非安装元件的加工面和孔道的表面粗糙度一般为Ra6.3～12.5μm。

（2）阀块的设计

1）分析液压系统，确定阀块个数

为了避免孔道过长、过多而不利用加工，一个阀块上安装元件的数量一般不超过10个，阀块长度不超过400mm；若元件数量较多时，则需要分解；

同一个液压回路的元件应布置在同一个阀块上，尽量减少连接管道；

2）液压元件的布置

液压元件的布置的原则是使工艺孔最少，工艺孔非油口，是将两个需要连接的油口接通的辅助孔道；

液压阀阀芯应处于水平方向，防止阀芯因自重影响液压阀的灵敏度，尤其是换向阀一定要水平布置；

元件之间的距离应为5～10mm，换向阀上的电磁铁、压力阀的先导阀及压力表等可以适当伸出阀口的轮廓线之外，以减少阀口的尺寸；

阀块上孔的位置要与液压元件的孔完全对应。尽可能将与主压力油路相通的各元件油口沿同一坐标轴线布置在一条直线上，这样可用一个横向工艺孔将它们连接起来，减少工艺孔数量；

压力表开关应布置在最上方，以方便观测；若需要将压力表开关布置在元件之间，则应预留足够的压力表空间。

3）确定油口位置及尺寸

元件布置好后，阀块上面孔的数量也确定，其孔数等于各元件孔数之和，阀块上面孔的直径应等于元件油口直径，连接阀的螺钉孔直径应为螺孔内径，螺钉孔深一般在12mm之内