液壓泵液壓馬達(dá)試驗(yàn)臺(tái)(共87頁)

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 液壓泵與液壓馬達(dá)實(shí)驗(yàn)臺(tái) 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 燕 山 大 學(xué) 2011 年 6 月 摘要 液壓泵和馬達(dá)作為液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件和執(zhí)行元件，是整個(gè)液壓系統(tǒng)的心臟，它們的性能直接影響著整個(gè)液壓系統(tǒng)的性能。因此液壓泵、馬達(dá)性能的精確測試有著非常重要的意義。液壓泵和馬達(dá)的性能測試是辨別產(chǎn)品優(yōu)劣、改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、提高工藝水平、保證系統(tǒng)性能和促進(jìn)產(chǎn)品升級(jí)的重要手段。 本次設(shè)計(jì)就是通過測定液壓泵液壓泵、液壓馬達(dá)在給定外界情況下的排量、流量、容積效率等，檢驗(yàn)液壓泵和

2、液壓馬達(dá)的是否合格。 設(shè)計(jì)了液壓泵與液壓馬達(dá)實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)，并對(duì)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，繪制了液壓泵與液壓馬達(dá)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原理圖、泵站裝配圖、油箱的部件圖、閥塊零件圖一系列相關(guān)立體圖與二維圖紙，為液壓泵與液壓馬達(dá)實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞　　液壓泵；液壓馬達(dá)；液壓系統(tǒng) 專心---專注---專業(yè) Abstract As the power components and the actuator components of hydraulic system ,the hydraulic pump and the motor are the heart of the

3、entire hydraulic system, of which the performance directly affects the entire hydraulic system`s.?Therefore, there is very important significance to test the performance of hydraulic pumps and motors accurately.?The performance test is an important means of identifying product strengths and weaknes

4、ses, improving structural design and technological level, ensuring system performance and promoting product upgrading.? The design involved in this paper mainly discusses how to test hydraulic the eligibility of pumps and hydraulic motors by measuring displacement, flow, volumetric efficiency of th

5、e hydraulic pump-hydraulic pump, hydraulic motors with given external conditions.? In this paper,we design the hydraulic system bench of the hydraulic pump and hydraulic motor, and calculate the related parameters , draw series of three-dimensional maps?and two-dimensional drawings of the hydraulic

6、 pump and hydraulic motor,including Schematic experimental system, pump station assembly drawings, parts drawings of tank and valve block parts diagrams,which lay a theoretical foundation for the design of the hydraulic pump and hydraulic motor hydraulic system bench.? Key words　　 hydraulic pump;

7、 hydraulic motor; hydraulic system 目 錄 第1章 緒論 1.1 課題背景 1.1.1國內(nèi)外液壓泵（馬達(dá)）實(shí)驗(yàn)臺(tái)發(fā)展?fàn)顩r 近些年隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、測試技術(shù)、液壓技術(shù)的不斷進(jìn)步，液壓泵、馬達(dá)性能測試試驗(yàn)臺(tái)的技術(shù)取得了飛速發(fā)展。各類液壓計(jì)算機(jī)輔助測

8、試系統(tǒng)成為了各類液壓試驗(yàn)臺(tái)的主流。尤其是虛擬儀器測試系統(tǒng)的出現(xiàn)和逐漸發(fā)展成熟，幾乎應(yīng)用到了近年來所有液壓元件性能測試試驗(yàn)臺(tái)上。這類試驗(yàn)臺(tái)采用計(jì)算機(jī)集散系統(tǒng)，對(duì)液壓試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行智能檢測、控制和管理。按照液壓油泵試驗(yàn)方法國家標(biāo)準(zhǔn)控制有關(guān)條件，實(shí)時(shí)采集性能參數(shù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理、分析、計(jì)算、存貯、顯示、傳輸、控制和維護(hù)，從根本上改變了傳統(tǒng)繼電控制模擬采集人工處理的方式，為企業(yè)標(biāo)稱產(chǎn)品性能提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，同時(shí)為企業(yè)分析產(chǎn)品質(zhì)量、改進(jìn)工藝提供了決策依據(jù) 近年來的研究熱點(diǎn)主要集中在降低系統(tǒng)污染、減小液壓元件功率損耗、引入新型元器件、設(shè)計(jì)合理液壓回路、引入新型的傳感器測試儀表等方面。如美國的SUNDST

9、RON 公司的液壓傳動(dòng)試驗(yàn)室的CAT 系統(tǒng)，日本制鋼所的柱塞泵效率試驗(yàn)臺(tái)，英國國家實(shí)驗(yàn)室擁有計(jì)算機(jī)控制的ISO 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)臺(tái)，法國機(jī)械工業(yè)研究中心(ETIT)也做了類似的工作。國內(nèi)也有許多高等院校及科研單位正在進(jìn)行液壓 CAT 的研究工作，并在液壓測試中進(jìn)行一定程度的應(yīng)用。我國已經(jīng)研制出一些具有較高性能的液壓計(jì)算機(jī)輔助測試系統(tǒng)，如機(jī)械部北京自動(dòng)化研究所研制的液壓元件計(jì)算機(jī)輔助測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)可完成閥及泵的性能測試；北京理工大學(xué)研制的液壓泵(液壓馬達(dá)、液壓泵—液壓馬達(dá)傳動(dòng)系統(tǒng))工作特性的計(jì)算機(jī)輔助試驗(yàn)系統(tǒng)；上海交通大學(xué)及昆山液壓件廠共同研制的液壓閥的特性試驗(yàn)系統(tǒng)，北航開發(fā)的液壓泵虛擬儀器試驗(yàn)臺(tái)等。

10、 虛擬儀器技術(shù)雖然起步較晚，但發(fā)展非常迅速。在科研開發(fā)、計(jì)檢、測控領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。如：比利時(shí)Intersofi電子工程公司的RASS—PDP和RASS—S軟件；美國斯坦福大學(xué)的虛擬儀器教學(xué)、試驗(yàn)、仿真系統(tǒng)；挪威CARDIAC公司的基于LabVIEW平臺(tái)的測試北海油田石油、大氣、水流的MPFM系統(tǒng)等。虛擬儀器的開發(fā)和研究在國內(nèi)尚屬于起步階段，清華大學(xué)應(yīng)用虛擬技術(shù)構(gòu)建的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能出廠檢測系統(tǒng)；電子部三所的儀器自動(dòng)計(jì)量控制系統(tǒng)；石油科學(xué)研究院研制的小型石油精煉試驗(yàn)系統(tǒng)等；另外航天局809所、上海803所、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)、浙江醫(yī)科大學(xué)以及東方振動(dòng)和噪聲技術(shù)研究所等高校和公司在研

11、究和開發(fā)虛擬儀器產(chǎn)品、虛擬儀器設(shè)計(jì)平臺(tái)以及消化吸收NI等產(chǎn)品方面做了大量工作，其成果已在自動(dòng)計(jì)量控制系統(tǒng)等方面得到廣泛的應(yīng)用。 最近浙江大學(xué)流體傳動(dòng)及控制國家重點(diǎn)試驗(yàn)室也開發(fā)的基于虛擬儀器的液壓試驗(yàn)臺(tái)CAT 系統(tǒng)便是比較典型的例子，軟件部分采用了VC++6.0實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)系統(tǒng)編程。硬件部分A/D 卡采用PCI—1713 卡(提供了32 個(gè)模擬輸入通道，12 位轉(zhuǎn)換分辨率，2.5?s 的轉(zhuǎn)換速率)。實(shí)際應(yīng)用中該型系統(tǒng)可根據(jù)情況的不同采用不同的接口技術(shù)，靈活地組成相應(yīng)的液壓測試系統(tǒng)。虛擬儀器的興起是測試儀器技術(shù)的一次“革命”，是儀器領(lǐng)域的一個(gè)新的里程碑。未來的VI 完全可以覆蓋計(jì)算機(jī)輔助測試的全部領(lǐng)

12、域，幾乎能替代所有的模擬測試設(shè)備?；谟?jì)算機(jī)的全數(shù)字化測量分析是采集測試分析的未來，虛擬儀器必將在越來越多的領(lǐng)域中廣泛普及。數(shù)據(jù)采集、測試、過程控制、信息傳輸與通信等現(xiàn)代信息技術(shù)匯聚在一起，將最終導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的卡式儀器和軟件化儀器的更廣泛流行。 1.1.2液壓泵（馬達(dá)）實(shí)驗(yàn)臺(tái)未來發(fā)展趨勢 隨著液壓技術(shù)的不斷提高與發(fā)展，對(duì)液壓測試技術(shù)的要求也不斷提高。信息技術(shù)包含微電子、光電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)，以信息傳遞快、運(yùn)算速度快、控制精確、能耗小等優(yōu)點(diǎn)使其在控制領(lǐng)域有越來越廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)代工業(yè)中，液壓技術(shù)已與信息技術(shù)緊密結(jié)合，提高了液壓傳動(dòng)與控制的精確性。在液壓傳動(dòng)與控制中，液壓系統(tǒng)趨于復(fù)

13、雜化和小型化的發(fā)展趨勢，液壓測試技術(shù)要對(duì)液壓系統(tǒng)和液壓元件進(jìn)行充分的測試，必然需要對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集及處理，液壓測試技術(shù)和信息技術(shù)緊密結(jié)合才能符合現(xiàn)代液壓測試技術(shù)的需要。液壓計(jì)算機(jī)輔助測試技術(shù)（Computer Aided Test）將信息技術(shù)與液壓測試技術(shù)結(jié)合，可以顯著提高液壓測試的可靠性、精確性和自動(dòng)化程度，它必定是液壓測試技術(shù)的發(fā)展方向。不論何種檢測系統(tǒng)，都必須有測試傳感器。傳感器使將感受到的物理量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸出的裝置，隨著現(xiàn)代制造工藝和材料科學(xué)的反展，傳感器的核心——敏感元件也越來越精密，測量誤差和非線性失真越來越容易為人們控制。液壓測試中，需要多種物理量的檢測，傳感器的高速發(fā)展為

14、液壓測試精確性提供了有力的保障。 運(yùn)用模塊化思維能助你理順頭緒，分清構(gòu)成事物的諸功能、結(jié)構(gòu)要點(diǎn)（模塊）及其間的聯(lián)系，從而能作出更好的設(shè)計(jì)——工程設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、組織機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、布局設(shè)計(jì)等等。 利用計(jì)算機(jī)技術(shù)及傳感器技術(shù)改造舊式液壓測試設(shè)備或開發(fā)新式高精度、高自動(dòng)化液壓測試設(shè)備具有廣闊的研究前景。計(jì)算機(jī)高速處理數(shù)據(jù)的能力正好滿足液壓系統(tǒng)動(dòng)態(tài)測試和動(dòng)態(tài)分析的要求，開發(fā)以計(jì)算機(jī)為中心的液壓測試設(shè)備可以很好的對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測試和動(dòng)態(tài)分析。液壓系統(tǒng)的自動(dòng)化控制與液壓測試密不可分，液壓系統(tǒng)閉環(huán)反饋控制必然要求對(duì)液壓系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行測量和反饋，液壓測試技術(shù)的發(fā)展也有利于液壓傳動(dòng)及控制技術(shù)的發(fā)展與

15、提高；發(fā)展液壓測試技術(shù)以提高液壓控制技術(shù)也是以后液壓測試技術(shù)的重要發(fā)展方向。 1.1.3存在問題 由于被測液壓泵（馬達(dá)）的型號(hào)不同，存在大功率液壓泵（馬達(dá)）測試能耗大，浪費(fèi)液壓油，主要反映在系統(tǒng)的容積損失和機(jī)械損失。如果全部壓力能都能得到充分利用，則將使能量轉(zhuǎn)換過程的效率得到顯著提高。 有液壓元件測試必然存在液壓油污染問題，不論哪一類液壓油流入環(huán)境，都會(huì)造成不同程度的危害。在使用中，液壓油會(huì)慢慢老化，老化的油液在更換時(shí)不能被回收，就會(huì)排到環(huán)境中，造成污染；泄漏是液壓系統(tǒng)常見的故障，油流到環(huán)境中會(huì)造成污染，同時(shí)也會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上的損失。因此對(duì)于液壓介質(zhì)，應(yīng)開發(fā)新的無污染、可降解的液壓油，這樣即

16、使流到環(huán)境中，一定時(shí)間后也會(huì)降解而不造成危害；如果還是使用對(duì)環(huán)境有危害的液壓油，就應(yīng)該加強(qiáng)管理，防止或減少它流到環(huán)境中去，使對(duì)環(huán)境危害最小。由于泄漏產(chǎn)生的環(huán)境問題也是不可忽視，而泄漏也是液壓系統(tǒng)的一個(gè)頑疾。對(duì)于泄漏的防治需要技術(shù)和管理上的支持，在設(shè)計(jì)、使用、維護(hù)階段都應(yīng)考慮此問題，維修時(shí)要做好液壓油的回收。 1.2 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 本設(shè)計(jì)主要研究液壓泵和液壓馬達(dá)實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)。其基本內(nèi)容為： 1.液壓泵和液壓馬達(dá)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的液壓系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) 2.液壓泵和液壓馬達(dá)實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)元件的選擇與設(shè)計(jì) 3.液壓泵和液壓馬達(dá)實(shí)驗(yàn)臺(tái)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5.有關(guān)參數(shù)的計(jì)算 由于不同類型的液壓泵(馬

17、達(dá))有不同的測試方法標(biāo)準(zhǔn)，即使是同一類型、不同額定壓力的液壓泵(馬達(dá))的測試方法也不完全相同，所以只能對(duì)其中某一類型、某一壓力級(jí)別的液壓泵(馬達(dá))進(jìn)行性能測試或?qū)ζ渲泄餐捻?xiàng)目進(jìn)行測試。 1.3 本章小結(jié) 近年來液壓泵、馬達(dá)的測試系統(tǒng)在傳統(tǒng)的液壓測試系統(tǒng)原理上增加計(jì)算機(jī)輔助測試和虛擬測試技術(shù)，但液壓系統(tǒng)測試的基本原理大致相同。本章主要介紹了液壓泵和液壓馬達(dá)實(shí)驗(yàn)臺(tái)發(fā)展、未來趨勢和存在的問題，并介紹了本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。 第2章 液壓泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2.1液壓泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)工作原理 液壓泵性能試驗(yàn)臺(tái)采用變頻器驅(qū)動(dòng)三相交流電機(jī)拖動(dòng)被試泵，控制被試泵的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀來觀測輸入轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)

18、矩值，如圖2-1所示。電磁比例溢流閥控制被試泵出口加載，并且配備了卸荷閥、各類壓力傳感器和溫度傳感器。試驗(yàn)時(shí)調(diào)節(jié)變頻電機(jī)13 控制被試泵的轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定要求，然后控制電磁比例溢流閥給被試泵加載，通過進(jìn)出口壓力傳感器采集進(jìn)出口壓力值，通過轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀器采集被試泵的輸入轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速值?？蛰d排量測量時(shí)可以打開電磁球閥2使被試泵卸荷。 1.被試泵 2.轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀 3.高壓傳感器 4.真空傳感器 5.變頻電機(jī) 6.流量計(jì)7.過濾器 8.電液比例閥 9.卸荷閥 圖2-1 液壓泵實(shí)驗(yàn)回路 2.2 被試泵及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇 由于不同

19、類型的液壓泵(馬達(dá))有不同的測試方法標(biāo)準(zhǔn)，即使是同一類型、不同額定壓力的液壓泵(馬達(dá))的測試方法也不完全相同，所以只能對(duì)其中某一類型、某一壓力級(jí)別的液壓泵(馬達(dá))進(jìn)行性能測試或?qū)ζ渲泄餐捻?xiàng)目進(jìn)行測試。參照各類液壓泵試驗(yàn)的國家標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮現(xiàn)有的試驗(yàn)條件確定試驗(yàn)項(xiàng)目為：氣密性檢查和跑合試驗(yàn)、排量驗(yàn)證試驗(yàn)、效率試驗(yàn)、壓力振擺檢查、自吸試驗(yàn)、高溫試驗(yàn)、超速試驗(yàn)、超載試驗(yàn)、滿載試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)和效率檢查試驗(yàn)。 選取恒壓變量泵63PCY14-1B進(jìn)行了性能測試試驗(yàn)，被試泵公稱排 量為63mL/r，額定轉(zhuǎn)速為1500r/min，確定系統(tǒng)最大流量 Q=94.5L/min 液壓系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)液壓

20、泵的原動(dòng)機(jī)有電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)指汽油機(jī)柴油機(jī)等，一般用于行走機(jī)械，而且不是由液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)者選定的。固定設(shè)備系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)液壓泵的電動(dòng)機(jī)需要設(shè)計(jì)者選定。根據(jù)使用的環(huán)境，決定開式、封閉扇冷式、防雨保護(hù)式、防爆式等形式及立式、臥式結(jié)構(gòu)。變頻電機(jī)選擇Y250M-4-B3 額定轉(zhuǎn)速：1410r/min， 額定電壓：380v， 額定功率：55kw。 驅(qū)動(dòng)電機(jī)決定了被試泵的測試范圍。 2.3 液壓泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)的基本測試項(xiàng)目 2.3.1排量驗(yàn)證試驗(yàn) GB7936 規(guī)定排量驗(yàn)證試驗(yàn)分為以下幾步： 第一，使液壓泵空載，即使液壓泵的負(fù)載為零，或液壓泵的輸出壓力不超過額定壓力的5%或不超過0.5MPa； 第二

21、，在液壓泵的最低許用轉(zhuǎn)速到額定轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)設(shè)定均勻的5 檔轉(zhuǎn)速，測量每檔轉(zhuǎn)速n 下泵的流量。 第三，計(jì)算泵的空載排量。國標(biāo)GB7936 規(guī)定： (2-1) 其中為空載排量mL/r；n 為實(shí)際轉(zhuǎn)速r/min；N 為轉(zhuǎn)速測量檔數(shù)； 為有效輸出流量L/min，這是一個(gè)用最小二乘法擬合的方程，測得N 個(gè)點(diǎn)的轉(zhuǎn)速和流量值，然后運(yùn)用最小二乘法擬合求其直線的斜率即為要求的空載排量。 2.3.2效率試驗(yàn) 按照國標(biāo)JB/T 7042—93 規(guī)定，效率試驗(yàn)主要有以下幾步： 第一，在最大排量、額定轉(zhuǎn)速下，使泵的出口壓力逐漸增加，至額定壓力的25%左右。待測試狀態(tài)穩(wěn)定后，測量與效率有關(guān)的數(shù)據(jù)； 第二

22、，按上述方法，至少測量泵的出口壓力約為額定壓力的25%, 40%,55%, 70%，80%，100%時(shí)，分別測量與效率有關(guān)的數(shù)據(jù)； 第三，轉(zhuǎn)速約為額定轉(zhuǎn)速的100%，85%，70%，55%，40%時(shí)，在上述各試驗(yàn)壓力點(diǎn)，分別測量與效率有關(guān)的數(shù)據(jù)。 第四，繪出等效率特性曲線圖，或繪出性能曲線圖； 第五，在額定轉(zhuǎn)速下，進(jìn)口油溫為20～35℃和70～80℃時(shí)，分別測量 空載壓力至額定壓力范圍內(nèi)至少6 個(gè)等分壓力點(diǎn)的容積效率； 第六，繪制功率、流量、效率隨壓力變化的曲線圖。 2.3.3變量特性試驗(yàn) 恒功率變量泵 恒功率變量泵的特性試驗(yàn)主要有以下幾步： (1)最低壓力轉(zhuǎn)換點(diǎn)的測定 調(diào)節(jié)變

23、量機(jī)構(gòu)使被試泵處于最低壓力轉(zhuǎn)換狀態(tài)，測量泵出口壓力； (2)最高壓力轉(zhuǎn)換點(diǎn)的測定 調(diào)節(jié)變量機(jī)構(gòu)使被試泵處于最高壓力轉(zhuǎn)換狀態(tài)，測量泵出口壓力； (3)恒功率特性的測定 根據(jù)設(shè)計(jì)要求調(diào)節(jié)變量機(jī)構(gòu)，測量壓力、流量相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，繪制恒功率特性曲線； (4)其他特性按實(shí)際要求進(jìn)行試驗(yàn)。 恒壓變量泵 本試驗(yàn)臺(tái)安裝的為恒壓變量泵，因此應(yīng)做相應(yīng)的恒壓特性試驗(yàn)。恒壓靜特性試驗(yàn)包括最大排量、額定轉(zhuǎn)速下加載，然后繪制不同調(diào)定壓力下的流量－壓力特性曲線。 2.3.4其它試驗(yàn)項(xiàng)目 氣密性檢查和跑合,壓力振擺試驗(yàn) ,自吸試驗(yàn),低溫試驗(yàn),高溫試驗(yàn),超速試驗(yàn),超載試驗(yàn),滿載試驗(yàn),效率檢查試驗(yàn)。 2.4 液壓泵性

24、能表達(dá)式及參數(shù) 試驗(yàn)油路是為一定的試驗(yàn)?zāi)康姆?wù)的，離不開具體的試驗(yàn)內(nèi)容，要求 測試液壓泵的各種性能指標(biāo)，而這些指標(biāo)又與各種參數(shù)有關(guān)。有關(guān)液壓泵 的主要性能表達(dá)式有： 排量 (2-2) 式中q 為泵輸出的實(shí)際流量(L/min)；n 為泵軸轉(zhuǎn)速(r/min)；泵的空載排量V i 為空載時(shí)測出的排量最大值。 泵軸輸入的理論轉(zhuǎn)矩TPth ： (2-3) 其中ph為泵的出口壓力(MPa)； p i 為泵的進(jìn)口壓力(MPa)。 容積效率 (2-4) 機(jī)械效率 (2-5) 泵輸入功率 (2-6) 其中TP 為泵軸輸入轉(zhuǎn)矩(N.m)； n 為泵的轉(zhuǎn)速(r/min) 泵的輸

25、出功率 (2-7) 其中Δp為泵的進(jìn)、出口壓力差(MPa)；q為泵實(shí)際輸出流量(L/min) 總效率 (2-8) 實(shí)際輸出流量 (2-9) 泄漏流量 (2-10) 2.5 本章小結(jié) 此液壓泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)油路根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，用以檢測液壓泵的技術(shù)特性。本章介紹了液壓泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)的基本原理，并說明了液壓泵的測試項(xiàng)目及測試計(jì)算方法。 第3章 液壓馬達(dá)實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.1液壓馬達(dá)實(shí)驗(yàn)臺(tái)工作原理 液壓馬達(dá)在進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要配置與其技術(shù)參數(shù)相應(yīng)的在不同轉(zhuǎn)速，不同轉(zhuǎn)向，不同負(fù)載的加載裝置。以前在現(xiàn)場從經(jīng)濟(jì)角度和結(jié)構(gòu)簡單等方面考慮，液壓馬達(dá)往往按照液壓泵的工況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其缺點(diǎn)是由于沒有

26、按照液壓馬達(dá)的工況測試，測試參數(shù)精度低。不同轉(zhuǎn)速情況下的有關(guān)參數(shù)部分失真。因此實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)置了一套液壓馬達(dá)的加載測試裝置，能夠?qū)σ簤厚R達(dá)按照實(shí)際工況進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)。 1.比例溢流閥 2.轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀 3.高壓傳感器 4.低壓傳感器 5.比例調(diào)速閥 6.加載泵7.被試馬達(dá) 圖3-1液壓馬達(dá)實(shí)驗(yàn)回路 液壓馬達(dá)的加載測試系統(tǒng)如圖3-1所示：系統(tǒng)由高壓泵，被試液壓馬達(dá)，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩儀，加載泵，整流閥組，電磁比例控制閥，輔助泵電磁換向閥和電磁一流閥等組成。各元件的選型可根據(jù)被試的具體液壓馬達(dá)型號(hào)確定。其中比例調(diào)速閥可以控制被試馬達(dá)的流量，通過電

27、磁換向閥控制被試馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向。被試馬達(dá)的油液由液壓站高壓柱塞泵提供，采用比例流量閥的作用是為了滿足不同被試馬達(dá)的流量需求，電磁換向閥用于改變馬達(dá)的進(jìn)油方向，電磁比例溢流閥用于改變馬達(dá)的工作壓力。液壓馬達(dá)的加載由雙向液壓泵實(shí)現(xiàn)不同的加載值，由加載泵不同的輸出流量和不同的加載壓力完成，調(diào)節(jié)電磁比例溢流閥的電流即可調(diào)節(jié)系統(tǒng)的加載壓力。由于液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向能夠改變，因此雙向加載泵節(jié)流閥組的作用是不論液壓馬達(dá)如何改變旋轉(zhuǎn)方向，都可以通過輔助泵向加載泵的低壓側(cè)供油。 3.2 被試馬達(dá)及主油泵的選擇 選取被試馬達(dá)A2F28W3P1，排量：28 mL/r ，最大轉(zhuǎn)速：4750 r/min，流量=133

28、L/min。對(duì)應(yīng)選取主油泵為恒壓變量泵：63PCY14，排量：63 mL/r， 壓力級(jí)32MPa。 液壓馬達(dá)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的測試范圍根據(jù)具體被試馬達(dá)改變主油泵及其他液壓元件的型號(hào)。 3.3 液壓馬達(dá)性能表達(dá)式及參數(shù) 液壓馬達(dá)的排量 (3-1) 在空載條件下測出的流量和轉(zhuǎn)速，即認(rèn)為是液壓的空載排量VMk 。泵 的空載排量Vpk 為空載時(shí)測出的排量最大值。 泵軸輸入的理論轉(zhuǎn)矩TPth ： (3-2) 其中Ph 為泵的出口壓力(MPa)； P i 為泵的進(jìn)口壓力(MPa)。 容積效率 (3-3) 機(jī)械效率 (3-4) 其中TM 為液壓馬達(dá)軸輸出轉(zhuǎn)矩(N.m)； T Mth

29、為在沒有漏損和摩擦損失的情況(理想情況)下，為克服液壓馬達(dá)負(fù)載而輸入的“液壓轉(zhuǎn)矩”。 (3-5) 其中T f 為液壓馬達(dá)本身內(nèi)部摩擦等造成的阻力矩。 所以 (3-6) 總效率 (3-7) 3.3 本章小結(jié) 此液壓馬達(dá)實(shí)驗(yàn)臺(tái)油路根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，用以檢測液壓馬達(dá)的技術(shù)特性。本章介紹了液壓馬達(dá)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的基本原理，并說明了液壓泵的測試項(xiàng)目及測試計(jì)算方法。并且液壓泵與液壓馬達(dá)的測試參數(shù)基本相同。 第4章 液壓元件的選擇 4.1 液壓泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)部分 4.1.1 被試泵、電機(jī)及聯(lián)軸器的選擇 4.1.1.1 被試泵的選擇 液壓泵是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能的能量轉(zhuǎn)換組件，在

30、液壓系統(tǒng)中，液壓泵作為動(dòng)力組件向液壓系統(tǒng)提供液壓能。 選取恒壓變量泵63PCY14-1B進(jìn)行了性能測試試驗(yàn)，被試泵公稱排 量為63mL/r，額定轉(zhuǎn)速為1500r/min。泵的基本參數(shù)是壓力、流量、轉(zhuǎn)速、效率。泵的最高壓力與最高轉(zhuǎn)速不宜同時(shí)使用，以延長泵的使用壽命。轉(zhuǎn)速的選擇應(yīng)嚴(yán)格按照產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格表中規(guī)定的數(shù)據(jù)，不得超過最高轉(zhuǎn)速值。至于其最低轉(zhuǎn)速，在正常使用條件下，并沒有嚴(yán)格的限制。 液壓泵的主要類型有：外嚙合齒輪泵、內(nèi)嚙合齒輪泵、螺桿泵、葉片泵、柱塞泵。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)為低壓系統(tǒng)，故可選雙螺桿泵，具體型號(hào)由系統(tǒng)的最大工作壓力與所需液壓泵的流量決定。 4.1.1.2 電機(jī)的選擇 電

31、氣傳動(dòng)用交流電動(dòng)機(jī)是將直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，特點(diǎn)是：調(diào)速優(yōu)良，過載能力大，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無級(jí)快速起動(dòng)制動(dòng)和反轉(zhuǎn)，多用于寬調(diào)速的場合和要求有特殊運(yùn)行性能的自動(dòng)控制場合。交流電機(jī)中最常用的是三相異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，重量較輕，成本較低，工作效率較高，負(fù)載特性較硬，能滿足大多數(shù)工業(yè)機(jī)械的電氣傳動(dòng)需要；同步電動(dòng)機(jī)廣泛適用于拖動(dòng)不要求調(diào)速和功率較大的生產(chǎn)機(jī)械。比較之后，本系統(tǒng)選擇通用異步電動(dòng)機(jī)。 根據(jù)被試泵的規(guī)格，變頻電機(jī)選擇Y250M-4-B3 額定轉(zhuǎn)速：1410r/min， 額定電壓：380v， 額定功率：55kw。 4.1.1.3 聯(lián)軸器的選擇 聯(lián)軸器

32、是連接兩軸或軸和口轉(zhuǎn)件，在傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力過程中一同回轉(zhuǎn)而不分開的一種裝置。此外，聯(lián)軸器還可能具有補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移、緩沖和減振以及安全防護(hù)功能。聯(lián)軸器的類型應(yīng)根據(jù)使用要求和工作條件來確定。具體選擇時(shí)考慮以下幾點(diǎn)： 1.所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對(duì)緩沖和減振方面的要求。 2.聯(lián)軸器工作轉(zhuǎn)速高低和引起的離心力大小，對(duì)于高速傳動(dòng)軸，應(yīng)選 用平衡精度高的聯(lián)軸器，而不宜選用存在偏心的滑塊聯(lián)軸器。 3.兩軸相對(duì)位移的大小和方向，當(dāng)安裝調(diào)整后，難以保持兩軸精確對(duì) 中，或工作過程中兩軸將產(chǎn)生較大的附加位移時(shí)，應(yīng)選用撓性聯(lián)軸器。 4.聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境。 5.聯(lián)軸器的制造、安裝、維護(hù)和成本，

33、在滿足使用性能的前提下應(yīng)選 擇拆裝方便、維護(hù)簡單、成本低的聯(lián)軸器。一般的非金屬彈性元件聯(lián)軸器，由于具有良好的綜合性能，適宜于一般的中小功率傳動(dòng)。 由于泵與電動(dòng)機(jī)之間的傳動(dòng)不屬于大功率傳動(dòng)，選擇連軸器型號(hào)：黎明CC-115。 4.1.2 管道尺寸的確定 4.1.2.1 管道的計(jì)算 由新版機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四卷，第23篇，第4章―液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算，查得 管道內(nèi)徑計(jì)算公式為： (4-1) 壁厚計(jì)算公式 (4-2) P──管道內(nèi)最高工作壓力（Pa）； d──管道內(nèi)徑（m）； [σ]──管

34、道材料的許用應(yīng)力（MPa），； σb──管道材料的抗拉強(qiáng)度（MPa），σb=520MPa； n──安全系數(shù)，對(duì)鋼管來說，P＜7 MPa時(shí)，取n=8；P＜17.5 MPa時(shí)，取n=6；P＞17.5 MPa時(shí)，取n=4；這里取n=8。 則 (4-3) 管道內(nèi)液體的流動(dòng)速度如表4-2所示 表4-2 允許流速推薦值 管道 推薦流速/(m/s) 液壓泵吸油管道 0.5~1.5,一般常取1以下 液壓系統(tǒng)壓油管道 3~6，壓力高，管道短，粘度小取大值 液壓系統(tǒng)回油管道 1.5~2.6 取吸油管路油液流速為1 m/s，壓油管路流速為

35、6 m/s，回油管路為2 m/s。 液壓泵吸油管道內(nèi)徑： ， 圓整取標(biāo)準(zhǔn)值50 mm。 液壓泵吸油管道壁厚： ， 圓整取標(biāo)準(zhǔn)值3 mm。 液壓泵壓油管道內(nèi)徑： ， 圓整取標(biāo)準(zhǔn)值25 mm。 液壓泵壓油管道壁厚： ， 圓整取標(biāo)準(zhǔn)值2 mm。 液壓泵回油管道內(nèi)徑： ， 圓整取標(biāo)準(zhǔn)值32 mm。 液壓泵壓油管道壁厚： ， 圓整取標(biāo)準(zhǔn)值2 mm。 4.1.2.2 硬管的選擇 對(duì)于具有不同管路長度的剛性聯(lián)接一般使用硬管。在硬管和軟管之間做出選擇時(shí)，應(yīng)選擇硬管，因?yàn)橛补艹杀镜?、阻力小、安全。多選用無縫鋼管，無縫鋼管耐壓高，變形小，耐油，抗腐蝕，雖裝配時(shí)不易彎

36、曲，但裝配后能長久保持原狀，用于中壓系統(tǒng)。硬管可分為兩大類，一類是通經(jīng)定尺寸，另一類是外徑定尺寸的。 泵的吸油和壓油口直徑是固定的，分別為50 mm和42 mm，根據(jù)新版機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四卷，第23篇，第9章，表23.9-2―鋼管公稱通徑、外徑、壁厚、聯(lián)接螺紋和推薦流量表，選取鋼管管道直徑如表4-3所示。 表4-3 過濾系統(tǒng)管徑 (mm) 管道 外徑 內(nèi)徑 吸油管道 50 44 壓油管道 42 38 回油管道 42 38 布管的基本要求是： 1.為了減少摩擦損失，管子長度應(yīng)盡可能最短。 2.固定點(diǎn)之間的直管段至少要有一個(gè)松彎以

37、適應(yīng)熱脹冷縮。應(yīng)不惜任何代價(jià)的避免緊死的直管。這種直管能在管路中造成嚴(yán)重的拉壓應(yīng)力，并使得管子從接頭體后退才能裝卸的管接頭難以聯(lián)接。 3.彎管應(yīng)減至與布管的幾何形狀一致的最少數(shù)量，并采用盡可能大的彎管半徑，否則難以與管接頭找正。管子總應(yīng)該有一段直管接近管接頭，而把任何近處的彎管調(diào)整到遠(yuǎn)處。 4.所有管路，尤其是高壓管路均應(yīng)適當(dāng)支撐，尤其在高壓系統(tǒng)中彎管前后及與軟管連接之前必須支撐。流量的任何突然擾動(dòng)都將在彎管處產(chǎn)生使彎管伸直的傾向，如果管子未加支撐則導(dǎo)致“甩動(dòng)”。不過管夾不應(yīng)將管子卡死，而應(yīng)為熱脹冷縮留出足夠的竄動(dòng)自由度。 5.彎管的半徑R應(yīng)根據(jù)管子中心和外徑d來規(guī)定。最小彎管半徑為外徑

38、的2.5倍。 4.1.2.3 軟管的選擇 軟管用于連接相互運(yùn)動(dòng)的液壓元件之間的撓性聯(lián)接，或者用于有關(guān)元件的布置很不利，致使軟管連接成為唯一現(xiàn)實(shí)的解決的辦法的場合。軟管還起吸振和消聲的作用，泵的出口要有一段軟管，其目的就在于此。系統(tǒng)壓力、壓力波動(dòng)、油液流速、溫度、油液、及環(huán)境條件構(gòu)成了液壓軟管使用中的重要因素。 液壓系統(tǒng)用的高壓軟管由合成橡膠制成，并根據(jù)擬用的負(fù)載加固。與油連接的是耐油合成橡膠制成的內(nèi)管，內(nèi)管外面有若干層加固層。加固材料可以是天然或合成纖維或細(xì)金屬絲或它們的組合。加固層可以是編織的，纏繞的或兩者兼而有之。最外面是一層耐油的蒙皮。各層之間有粘接劑。 系統(tǒng)壓力，壓力波動(dòng)，油液

39、流速，溫度，油液及環(huán)境條件構(gòu)成液壓軟管使用中的重要因素。 本系統(tǒng)在泵的出口處應(yīng)設(shè)液壓軟管，目的是吸收泵出口處的壓力脈動(dòng)。 型號(hào)：A10×6S-35 4.1.2.4 管子連接以及管接頭的選擇 管子與元件、管子與管子都需要相互連接。連接有可拆卸連結(jié)和永久性連接。永久性接頭可以是熔焊的、釬焊的、冷擠壓的和膠合的。這種接頭是由航空航天工業(yè)開發(fā)的，主要考慮可靠度高、安裝成本低和重量輕。雖然是為航空航天工業(yè)開發(fā)的，但是這種接頭中有許多現(xiàn)在已經(jīng)用于工業(yè)界。當(dāng)然，它們是不能重復(fù)使用的?？刹疬B接是可以重復(fù)使用的，所用的連接件有法蘭、管接頭、底板之類，也可以不用聯(lián)接件而直接把管子與元件連上。 管接頭的主

40、要作用是連接管子與元件、連接管子與管子及在隔墻處提供連接與固定。焊接式、卡套式、擴(kuò)口式管接頭應(yīng)用較普遍，管接頭的基本型有7種：端直通管接頭、直通管接頭、端直角管接頭、直角管接頭、端三通管接頭、三通管接頭和四通管接頭。凡帶端字的都是用于管子與機(jī)件之間的連接，其余是用于管件之間的連接。 法蘭與管子的連接，可以是螺紋連接也可以是焊接。法蘭和法蘭之間，法蘭和機(jī)件之間，用螺紋進(jìn)行連接，用O型密封圈密封。 液壓系統(tǒng)中，金屬管之間，金屬管與元件之間的連接，可采用焊接連接、法蘭連接和管接頭連接。直接焊接時(shí)，焊接工作要在現(xiàn)場進(jìn)行，安裝后拆卸不方便，焊接質(zhì)量不易檢查。 根據(jù)本系統(tǒng)的實(shí)際情況，主要選擇焊接式端

41、直通管接頭。 根據(jù)如下標(biāo)準(zhǔn)選擇： 卡套式端直通管接頭(GB 3733.1-83) 卡套式直角管接頭 (GB 3740.1-83) 卡套式三通管接頭 (GB 3745.1-83) 4.1.3 液壓閥的選擇 4.1.3.1 溢流閥的選擇 在液壓系統(tǒng)中，用來控制流體壓力的閥統(tǒng)稱為壓力控制閥，簡稱壓力閥。 按用途，壓力閥可分為溢流閥、遙控閥、安全閥、電磁溢流閥、卸荷溢流閥、制動(dòng)閥、背壓閥、平衡閥、緩沖閥、壓力繼電器、壓力表保護(hù)閥等。壓力控制閥的安裝連接方式可分為螺紋式、板式和法蘭式，其中螺紋式連接的管口結(jié)構(gòu)及技術(shù)條件可參見國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2878-93。 溢流閥是使系統(tǒng)中多余流體

42、通過該閥溢出，從而維持其進(jìn)口壓力近于恒定的壓力控制閥。在液壓系統(tǒng)中，溢流閥可作定壓閥，用以維持系統(tǒng)壓力恒定，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)壓或多級(jí)調(diào)壓；作安全閥，防止液壓系統(tǒng)過載；作制動(dòng)閥，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行緩沖、制動(dòng)；作背壓閥，給系統(tǒng)加載或提供背壓；它還可與電磁閥組成電磁溢流閥，控制系統(tǒng)卸荷。溢流閥可分為：直動(dòng)式、先導(dǎo)式。當(dāng)溢流量變化時(shí)，直動(dòng)式溢流閥的進(jìn)口壓力是近于恒定的。 本系統(tǒng)選取選取比例溢流閥：AGZMO-A-20-315Y。 4.1.3.2 單向閥的選擇 單向閥又稱止回閥，它使液體只能沿一個(gè)方向通過。其作用是使液體只能沿一個(gè)方向流動(dòng)，不許它返回倒流。用在液壓泵的出口，防止系統(tǒng)壓力突然升高而損壞液壓泵，

43、防止系統(tǒng)中的油液在泵停機(jī)時(shí)倒流回油箱；用作旁通閥，與其它類型的液壓閥相并聯(lián)，從而構(gòu)成組合閥。單向閥還可做保壓作用，對(duì)開啟壓力大的單向閥，還可做背壓閥使用。分類：按進(jìn)出口流道的布置形式可分為直通式和直角式兩種，按閥芯的結(jié)構(gòu)形式可分為鋼球式和錐閥式。 對(duì)單向閥的要求主要有： 1.通過液流時(shí)壓力損失要小，而反向截止時(shí)密封性要好； 2.動(dòng)作靈敏，工作時(shí)無撞擊和噪聲。單向閥的彈簧在保證能克服閥芯摩擦力和重力而復(fù)位的前提下，彈簧剛度盡可能小，從而減小單向閥的壓力損失。一般，單向閥的開啟壓力為0.035~0.05 MPa，通過額定流量時(shí)的壓力損失不應(yīng)超過0.1~0.3 MPa。 選擇管式單向閥，規(guī)格

44、為S25A2，通徑為25 mm，開啟壓力為0.15 MPa，重量0.32 kg。 4.1.3.3 蝶閥的選擇 在吸油口設(shè)置一個(gè)蝶閥，當(dāng)拆卸液壓泵時(shí)，不會(huì)使油液流出，前面已經(jīng)算出吸油管直徑為50 mm，系統(tǒng)壓力1.2 MPa。根據(jù)天津塘沽瓦特斯有限公司的產(chǎn)品樣本，選擇蝶閥規(guī)格為XD71X-10C DN50，直徑為50 mm，工作壓力0.6-1.0 MPa。 4.1.3.4 球閥的選擇 主要用于截?cái)嗷蚪油ü苈分械慕橘|(zhì)，亦可用于流體的調(diào)節(jié)與控制，其中硬密封V型球閥其V型球芯與堆焊硬質(zhì)合金的金屬閥座之間具有很強(qiáng)的剪切力，特別適用于含纖維、微小固體顆料等介質(zhì)。而多通球閥在管道上不僅可靈活控制介質(zhì)

45、的合流、分流、及流向的切換，同時(shí)也可關(guān)閉任一通道而使另外兩個(gè)通道相連。 選用電磁球閥M-3SEW6C30B420M，公稱壓力31.5MPa，工作電壓：12V 。 4.2 液壓馬達(dá)實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)部分 4.2.1 被試馬達(dá)、泵、電機(jī)及聯(lián)軸器的選擇 4.2.1.1 被試馬達(dá)的選擇 液壓馬達(dá)是將液壓能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的液壓組件，其工作原理與液壓泵相同。選取被試馬達(dá)A2F28W391，排量：28 mL/r，最大轉(zhuǎn)速：4750r/min。 4.2.1.2 加載泵及電機(jī)的選擇 主油泵根據(jù)被試馬達(dá)規(guī)格選取A2F28W3P1，電機(jī)選擇馬可波羅Y250M-4-B35型電機(jī)。 4.2.1.3 補(bǔ)油泵及電機(jī)的

46、選擇 補(bǔ)油泵的作用是給上位充液油箱打油，大部分時(shí)間都是處于閑置狀態(tài)。本系統(tǒng)補(bǔ)油泵安放在主油箱的頂部，需要較好的自吸能力。設(shè)定一次打滿充液油箱需要16分鐘左右進(jìn)行對(duì)泵的選擇。 補(bǔ)油泵選擇力士樂PFE-410B5，排量：85.3mL/r，額定壓力:21MPa，輸出流量：114L/min，驅(qū)動(dòng)功率：59kw，轉(zhuǎn)速：700-2000r/min。 補(bǔ)油泵電機(jī)選擇馬可波羅Y160L-4-B35，額定功率：15kw，額定電壓：380V, 額定轉(zhuǎn)速：1480r/min。 4.2.1.3 聯(lián)軸器的選擇 加載泵聯(lián)軸器選擇CC-145,補(bǔ)油泵聯(lián)軸器選擇CC-115. 4.2.2 管道尺寸的確定 液

47、壓馬達(dá)實(shí)驗(yàn)臺(tái)管道尺寸的確定方法及計(jì)算公式與液壓泵的相同，計(jì)算得出壓油管管徑25mm，回油管管徑35mm。 4.2.3 液壓閥的選擇 主要元件列表： 序號(hào) 元件名稱 代號(hào) 1 蝶閥 DN50 2 比例溢流閥 AGZMO-A-20-315Y 3 單向閥 S20P1 4 電磁球閥 M-3SEW6C30B420M 5 電液換向閥 H-WEH25E51/W221-51ED1 6 比例調(diào)速閥 2FRE16-4X/100LBK4M 7 管式單向閥 S25A2 表 4-1 4.3 液壓輔件的選擇 4.3.1 空氣濾清

48、器的選擇 空氣濾清器簡稱空濾器。它不僅可以防止液壓系統(tǒng)工作時(shí)，由空氣中帶入油箱的灰塵，還可以防止加油過程中混入顆粒物質(zhì)，從而簡化了油箱的結(jié)構(gòu)，有利于油箱的凈化。 空氣過濾器裝于油箱上，連通大氣，使得油箱內(nèi)氣體壓力不至于過高或者過低，因?yàn)檫^高影響油箱安全，過低降低泵自吸能力，而且容易產(chǎn)生氣泡，影響系統(tǒng)性能；空氣過濾器還用于油液的抽取和注入。注油口與通氣器一般合二為一。取下通氣帽時(shí)可以注油，放回通氣帽即成通氣過濾器。周圍環(huán)境較臟時(shí)，應(yīng)采用油浴式空氣過濾器。當(dāng)周圍空氣的溫度較大時(shí)，有與空氣干燥器合用的注油通氣器，它兼有除濕、收塵和注油的功能。 空氣過濾器的精度不應(yīng)小于系統(tǒng)的過濾精度,空氣過濾器

49、的空氣流量應(yīng)大于系統(tǒng)最大流量的3倍以上,在安裝條件允許的情況下,流量盡可能大些,以防止濾芯堵塞影響系統(tǒng)的正常工作。 由前面的計(jì)算可知，系統(tǒng)的總流量為300 L/min，根據(jù)溫州黎明液壓有限公司的產(chǎn)品樣本，選擇空氣濾清器的規(guī)格為QUQ2.5-10×3.0，過濾精度為10 μm，空氣流量為2 m3/min。 4.3.2 液位液溫計(jì)的選擇 由前面的計(jì)算可知，油溫是在30℃~55℃之間變化的，油箱的高度為1400 mm，則油面的最高高度為Hmax=1400×80%=1120 mm，液位計(jì)的下刻線至少應(yīng)比吸油過濾器或吸油管口上緣高出75 mm，吸油管口上緣高度為300 mm，則取液位計(jì)的下刻線距油

50、箱最低點(diǎn)距離為700 mm，根據(jù)溫州黎明液壓有限公司的產(chǎn)品樣本，選擇YWZ液位液溫計(jì)，規(guī)格為YWZ-500T。 4.3.3 加熱器的選擇 加熱器的作用在于低溫起動(dòng)時(shí)，將油液溫度升高到適當(dāng)?shù)闹担?5℃）。采用電加熱器加熱器安裝在油箱內(nèi)。 加熱器的發(fā)熱能力可按下式估計(jì)： (4-5) 式中 N──加熱器的發(fā)熱能力； C──油的比熱，取C=1800J/(kg·℃)； γ──油的密度，取γ=900 kg/m3； V──油箱內(nèi)的油液體積； ΔQ──油加熱后的溫升，取ΔQ=15 ℃； T──加熱時(shí)間，取T=3600s。 有前面的設(shè)計(jì)可知，油箱

51、的尺寸為700×1400×2100，則郵箱中油液的體積為 則 加熱器的功率為 (4-6) 式中 η──熱效率。η=0.7。 則加熱器的功率為 經(jīng)計(jì)算，可確定取一個(gè)15.4 KW的加熱器既可滿足要求。根據(jù)溫州黎明液壓有限公司的產(chǎn)品樣本，選擇加熱器的規(guī)格為GYY2-220/2，功率為20 KW，數(shù)量為1。 4.3.4 泄油口球閥的選擇 在油箱底部泄油口設(shè)置截止閥，用于排出油箱底部的污泥；在油箱蓋板上邊緣的泄油口設(shè)置一截止閥，用于排出蓋板上積蓄的油液。根據(jù)奉化市朝日液壓有限公司的產(chǎn)品樣本，選擇內(nèi)螺紋連接式高壓球閥，規(guī)格為

52、 底部：Q11F-16-DN20，通徑為20，工作壓力1.6 MPa。 蓋板處：Q11F-16-DN10，通徑為10，工作壓力1.6 MPa。 4.3.5壓力表儀器的選擇 4.3.5.1 壓力表 選用YN系列耐震壓力表，這種壓力表適于測量無爆炸，不結(jié)晶，不凝固，對(duì)銅和銅合金無腐蝕作用的液體、氣體或蒸汽的壓力。 選擇溫州黎明生產(chǎn)的壓力表，型號(hào)YN-100，測量范圍0～60MPa 4.3.5.2 壓力表開關(guān) 壓力表開關(guān)是小型的截止閥或節(jié)流閥，主要用于切斷壓力表和油路的連接，或調(diào)節(jié)開口度起著阻止作用，減輕壓力表急劇跳動(dòng)，防止損壞。 根據(jù)壓力表的連接規(guī)格，選擇奉化生產(chǎn)的壓力表開關(guān)，型號(hào)

53、 KF-L8/14E，通徑8mm，工作壓力31.5MPa,壓力表接頭螺M20×1.5，壓力油進(jìn)口M14×1.5。 4.3.5.3 壓力傳感器 根據(jù)不同的使用要求，壓力傳感器可以與數(shù)字測量儀、巡回檢測裝置或計(jì)算機(jī)等配套使用，便于實(shí)現(xiàn)測試自動(dòng)化。 本系統(tǒng)選擇托斯生產(chǎn)的壓力傳感器，型號(hào)E-ATR-5/400/I，壓力測試范圍0～400bar，電壓輸出型號(hào)0～10V。 4.3.6減震喉的選擇 液壓泵在安裝時(shí)，要求較高的同心度，特別是斜軸泵對(duì)安裝位置比較特殊。安裝減震喉既可以減小油箱與泵連接應(yīng)力，接頭兩端可任意偏轉(zhuǎn)，便于自由調(diào)節(jié)軸向或橫向壓力，還可以降低液壓泵吸油的沖擊。 主泵過濾器出口道通

54、徑為65mm，所以選擇KXT型可曲撓橡膠接管，型號(hào)為：KXT-(I)-65，其工作壓力為2.0MPa，爆破壓力：6.0MPa，真空度：100kPa，適用溫度：-20～+115℃。 4.4 本章小結(jié) 本章分別對(duì)液壓泵和液壓馬達(dá)測試系統(tǒng)進(jìn)行了選件計(jì)算，確定實(shí)驗(yàn)泵、電機(jī)、閥、液壓輔件的型號(hào)，以及管道的尺寸，同時(shí)還確定了油箱的容積。 第5章 油箱的設(shè)計(jì) 5.1 概述 油箱在液壓系統(tǒng)中除了儲(chǔ)油之外，還起著散發(fā)系統(tǒng)工作中產(chǎn)生的熱量，分離油液中混入的空氣，沉淀污染物及雜質(zhì)等作用。在油箱上，安裝有很多輔件，如冷卻器、加熱器、空氣濾清器、及液位計(jì)等。 5.2 油箱的分類 按照油面是否與大氣相通

55、，油箱可分為開式油箱和閉式油箱。開式油箱廣泛應(yīng)用于一般液壓系統(tǒng)，它在油箱蓋上裝有空氣濾清器，溝通油箱內(nèi)部與大氣的連接，并兼作注油口用。開式油箱結(jié)構(gòu)簡單，安裝維護(hù)方便。閉式油箱一般用于壓力油箱，內(nèi)充一定壓力的惰性氣體，充氣壓力可達(dá)0.05MPa。 按照油箱的形狀來分，油箱可分為矩形油箱和圓罐形油箱。矩形油箱制造容易，箱上易于安放液壓器件，所以被廣泛采用；圓罐形油箱強(qiáng)度高，重量輕，易于清掃，但制造較難，占地空間較大，大型冶金設(shè)備中經(jīng)常采用。 5.3 油箱的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 設(shè)計(jì)油箱時(shí)應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)： （1） 基本結(jié)構(gòu) 為了在相同的容量下得到最大的散熱面積，油箱外形以立方體形或長六面體為宜，油

56、箱的頂蓋上有時(shí)要安放泵和電機(jī)，閥的集成裝置有時(shí)也安裝在想改上，最高油面只允許達(dá)到油箱高度的80%,油箱一般用鋼板焊接而成，頂蓋可以是整體的，也可以是分為幾塊，油箱底腳高度應(yīng)該在150mm以上，以便散熱、搬移和放油；油箱四周要有吊耳，以便起吊裝運(yùn)。 （2） 吸、回、泄油口的設(shè)置 泵的吸油管與系統(tǒng)回油管之間的距離應(yīng)盡可能遠(yuǎn)些，管口都應(yīng)該插于最低液面以下，但離油箱底要大于管徑的2～3倍，以免吸空和飛濺起泡。吸油端部所安裝的濾油器，離箱壁要有2～3倍管徑,以便四面進(jìn)油?；赜凸芸趹?yīng)截成45°斜角，以增大回流截面，并使斜面對(duì)著箱壁，以利散熱和沉淀雜質(zhì)；閥的泄油管口應(yīng)在液面之上，以免產(chǎn)生背壓；液壓馬達(dá)

57、和泵的泄油管則應(yīng)引入液面之下，以免吸入空氣；為防止油箱表面泄油落地，必要時(shí)在油箱下面或頂蓋四周設(shè)泄油回收盤。 （3） 隔板的設(shè)置 在油箱中設(shè)置隔板的目的是將吸、回油隔開，迫使油液循環(huán)流動(dòng)，利于散熱和沉淀。一般設(shè)置一至兩個(gè)隔板，高度常為液面高度的2/3～3/4。為了散熱效果好，應(yīng)使液流在油箱中有較長的流程，如果與四壁都接觸，效果更佳。隔板缺口處要有足夠大的過流面積，使環(huán)流速為0.3～0.6m/s。如果隔板與油箱內(nèi)表面之間采用焊接連接，則焊縫應(yīng)該滿焊，不要留下可能無法清理的藏污納垢的縫隙。 （4） 空氣濾清器與液位計(jì)的位置 空氣濾清器的作用是使油箱與大氣相通，保證泵的自吸能力，濾除空氣中的

58、灰塵雜物，接作加油口。它一般布置在頂蓋上靠近油箱邊緣處。液位計(jì)用于監(jiān)測油液高度，其安裝位置應(yīng)使液位計(jì)窗口滿足對(duì)油箱吸油區(qū)最高、最低液位的觀察。同時(shí)應(yīng)設(shè)在注油口附近，以便注油時(shí)可以監(jiān)視液面。 （5） 放油口與清洗口的設(shè)置 油箱底部做成斜面，傾斜坡度通常為1/25～1/20，這樣可以促使沉淀物聚集到油箱的最低點(diǎn)。在最低處設(shè)置放油口，平時(shí)用螺塞或放油閥堵住，螺塞規(guī)格不小于M16×1.5。為了便于換油時(shí)清洗油箱，大容量的油箱一般均在側(cè)壁設(shè)清洗窗口。 （6） 密封裝置 油板蓋板和窗口連接處均需要加密封墊，各進(jìn)出油管通過都需要裝有密封墊，確保連接處嚴(yán)格密封。 （7） 油溫控制 油箱正常工作溫度

59、應(yīng)該在15～66℃，必要時(shí)應(yīng)該安裝溫度控制系統(tǒng)，或設(shè)置加熱器和冷卻器。 （8） 油箱內(nèi)壁的加工 油箱的內(nèi)壁應(yīng)進(jìn)行拋丸或噴砂處理，以清除焊渣和鐵銹。待灰砂清理干凈后，按不同工作介質(zhì)進(jìn)行防腐處理。對(duì)于礦物油，常采用磷化處理。對(duì)于高水基或水、乙二醇等介質(zhì)，則應(yīng)采用與介質(zhì)相容的涂料進(jìn)行涂刷，以防油漆剝落污染油液。 在考慮油箱內(nèi)部的防腐處理時(shí)，不但要顧及與介質(zhì)的相容性，還要考慮處理后的可加工性、制造到投入使用之間的時(shí)間間隔以及經(jīng)濟(jì)性，條件允許時(shí)采用不銹鋼制油箱無疑是最理想的選擇。 綜上所述，綜合考慮設(shè)計(jì)了如下的油箱。 5.4 油箱的設(shè)計(jì)計(jì)算 本系統(tǒng)有兩個(gè)油箱：主油箱和上位充液油箱，本次畢設(shè)僅

60、對(duì)主油箱的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 5.4.1 油箱外形尺寸確定 5.4.1.1 油箱的有效容積 按照經(jīng)驗(yàn)公式確定油箱的容量，如下： （5-1） 式中 ——液壓泵每分鐘排出壓力油的容積（m3）; a——液壓經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。 表5-1 液壓經(jīng)驗(yàn)系數(shù)a 系統(tǒng)類型 行走機(jī)械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓機(jī)械 冶金 a 1～2 2～4 5～7 6～12 10 本系統(tǒng)為高壓鍛造機(jī)械，a取10，得到： V=6×0.297=1.78（m3），取

61、6.3系列。 5.4.1.2 油箱的外形尺寸 油箱尺寸高、寬、長之比可以取1：2：3，液面高度達(dá)油箱高度的0.8倍，設(shè)高為X，得油箱的有效容積等于1X×2X×3X。得： 主油箱 0.7m×1.4m×2.1m 5.5 本章小結(jié) 本章主要介紹了泵站油箱的分類及設(shè)計(jì)要點(diǎn)，計(jì)算了本次液壓機(jī)主油箱的外形尺寸，設(shè)計(jì)了主油箱的結(jié)構(gòu)。 第6章 閥塊的設(shè)計(jì) 6.1 概述 液壓閥塊在液壓系統(tǒng)中的重要性已被越來越多的人們所認(rèn)識(shí)，其應(yīng)用范圍也越來越廣泛。液壓閥塊的使用不僅能簡化液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝，而且便于實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化，有利于降低制造成本，提高精度和可靠性。因此，液壓集成

62、塊是液壓系統(tǒng)無管化連接方式的一種常用方法，液壓元件由散裝改為集成化，使之具有以下優(yōu)點(diǎn)： （1）元件距離近，油道短，壓力損失小，效率高； （2）無管子引起的振動(dòng)及噪音，泄漏小，系統(tǒng)穩(wěn)定性好； （3）節(jié)省大量的管路、接頭和密封件。結(jié)構(gòu)緊湊，占有空間小，可使系統(tǒng)減輕重量，降低成本； （4） 安裝、調(diào)試、使用、維護(hù)方便。 然而，隨著液壓系統(tǒng)復(fù)雜程度的提高，也增加了液壓閥塊的設(shè)計(jì)、制造和調(diào)試的難度，若設(shè)計(jì)考慮不周，就會(huì)造成制造工藝復(fù)雜、加工成本提高、原材料浪費(fèi)、使用維護(hù)煩瑣等一系列問題。 6.2 閥塊的設(shè)計(jì)原則 集成塊的閥體是安裝各種液壓元件，并且其內(nèi)部按照液壓系統(tǒng)原理圖的要求能實(shí)現(xiàn)各個(gè)

63、元件之間油道連通的復(fù)雜功能塊，是集成設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，有如下幾條注意點(diǎn)[3]： （1）集成塊的尺寸是考慮了其正面所安裝疊加閥的類型，外形尺寸，以及保證板內(nèi)油路孔與疊加閥的油路孔相對(duì)應(yīng)的原則下，應(yīng)該力求結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕。 （2）在集成塊設(shè)計(jì)時(shí)，板內(nèi)的油路應(yīng)盡量簡捷，盡量減少深孔、斜孔，盡量縮短油路長度，減少拐彎，板中的孔徑要與疊加閥的孔徑和通過的流量相匹配，特別要注意相關(guān)通的孔要有足夠的通流面積。 （3）板塊設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意進(jìn)出油口的方向和位置，應(yīng)與系統(tǒng)的總體布置及管道連接的形式匹配，并考慮安裝操作便利。 （4）對(duì)于工作中須要調(diào)節(jié)的元件，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮其操作和觀察的方便性，如溢流閥、調(diào)速閥

64、等可調(diào)元件應(yīng)設(shè)置在調(diào)節(jié)手柄便于操作的位置。需要經(jīng)常檢修的元件及關(guān)鍵元件如比例閥、伺服閥等應(yīng)處于閥塊的上方或外側(cè)，以便于拆裝。 （5）重量較大的閥塊，應(yīng)設(shè)置起吊螺釘孔。 （6）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般集成塊管道通徑和閥或外聯(lián)管道的尺寸相對(duì)應(yīng)，等于或小于閥口通徑，最小壁厚≥5mm。 在設(shè)計(jì)過程中，首先分清油路的串并聯(lián)關(guān)系，液壓元件與主油路是串聯(lián)的則主油路需要通過該元件；待完成主油路的設(shè)計(jì)后再考慮并聯(lián)元件。在進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定貫穿所有閥體的壓力油孔，回油孔及泄油孔的位置，元件油道的布置以他們?yōu)闇?zhǔn)則。在布置元件位置時(shí)，不僅考慮閥體的安裝面的尺寸，還應(yīng)該注意元件的外形尺寸，以防止元件間或元件與其

65、它設(shè)備之間的干涉。 6.3 閥塊的設(shè)計(jì) 6.3.1集成回路的選擇 在設(shè)計(jì)閥塊之前，要將整個(gè)系統(tǒng)劃分成幾個(gè)集成回路，確定要將那些基本回路集成在一起，每個(gè)塊體上包括的元件數(shù)量應(yīng)適中,元件太多閥塊體積大，設(shè)計(jì)、加工困難；元件太少，集成意義不大，造成材料浪費(fèi)。 圖6-1 主泵出口閥塊的原理圖 本系統(tǒng)分為3個(gè)集成回路，需要3個(gè)集成閥塊，包括主泵出口閥塊，控制泵出口閥塊和主分配閥塊。這里主要對(duì)主泵出口閥塊進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，它的液壓原理如圖6-1所示。 6.3.2閥塊油道設(shè)計(jì)及三維模型 根據(jù)主泵出口閥塊的原理圖，初步設(shè)計(jì)了閥塊的管道布置。 在布置閥塊孔道時(shí)

66、，首先根據(jù)系統(tǒng)的總體布置確定各油口的方位，互相溝通的元件應(yīng)盡量置于互相垂直的相鄰面上以簡化孔道布置，然后先走通主 油路，再完成小通徑的油路和控制油路。采用深孔流道時(shí)，必須考慮鉆頭的長度及鉆孔時(shí)發(fā)生偏斜的可能，一般長徑比應(yīng)小于10mm。所有孔距的確定應(yīng)保證其壁厚有足夠的強(qiáng)度，對(duì)于中高壓系統(tǒng)而言，采用鑄鐵塊的壁厚應(yīng)大于5mm，采用鋼材的應(yīng)大于或等于3mm，如果是深孔，還應(yīng)考慮鉆頭在允許范圍內(nèi)的偏斜，應(yīng)適當(dāng)加大孔距。另外，還應(yīng)校驗(yàn)元件的安裝螺釘孔是否與其它孔道貫通。設(shè)計(jì)的初步管道如圖6-2所示。 圖6-2 主泵出口閥塊的初步管道圖 最后利用pro/e進(jìn)行三維建模，如圖6-3所示，同時(shí)用Solidworks裝配了閥塊上的閥體，如圖6-4所示。這樣不僅可以簡化CAD圖紙的繪制，而且可以檢驗(yàn)油道的布置及油道之間的連通是否符合設(shè)計(jì)要求，檢查閥體之間是否存在干涉，這在閥體的設(shè)計(jì)中十分重要。 6.3.3閥塊選材及安裝 本系統(tǒng)工作壓力為25MPa，屬于高壓，選用45號(hào)鋼。用氣割從板材上裁制閥塊材料時(shí)，應(yīng)留有足夠的加工余量，將閥塊的毛坯進(jìn)行鍛造后再加工。 閥塊安裝