低压液压泵试验台及液压系统设计

低压液压泵试验台及液压系统摘要液压泵作为液压系统的动力源，这的性能对整个液压系统的性能起着关键作用，有着巨大的影响。因此，液压泵的性能测试系统研究的意义极为重要。液压泵是液压系统中将机械能转换为液压能的能量转换元件，它是由原动机驱动把输入的机械能转换成液压能再以压力和流量的形式输送到系统中去。液压泵作为液压系统的动力源(或动力元件) 是整个液压系统的心脏它的性能的好坏对整个液压系统有重要的影响并将直接影响到系统的稳定性。随着液压技术和计算机控制技术的进一步发展船舶工程与各类机械工程对高性能高品质液压泵的要求量越来越大，因此对液压泵动态性能测试研究有重要的实际意义。本课题是液压泵变频调速试验台及液压系统的设计，即要按照液压泵出厂试验台的标准来设计，设计精度为 GB7936-87 中规定的 B 级精度。其是属于液压泵出厂试验检测的最高标准。其主要的测试内容为：气密性试验、排量检查试验、容积效率检查试验、超载试验、冲击试验。在试验台中选用最合理的液压元件、成熟的测量系统、经典的电气控制系统等一系列的系统来最终完成液压泵试验台及其液压系统，以使其性能达到最优。关键字：液压泵，试验台，液压系统，液压泵试验台，变频调速 ILow pressure hydraulic pump test platform and hydraulic systemAbstract The hydraulic pump as hydraulic systems power supply, this performance is playing the crucial role to the entire hydraulic systems performance, has the huge influence. Therefore, hydraulic pumps performance test system research significance great importance.The hydraulic pump is that hydraulic pressure system Lieutenant General mechanical energy changes into the energy conversion component that hydraulic pressure can , it is that hydraulic pressure can be transported to going to in system again with pressure and the rate of flow form drive input mechanical energy from the prime mover changing Cheng. The hydraulic pump is the systematic hydraulic pressure driving force source (or the driving force component) is the entire systematic hydraulic pressure heart its function goodness and badness has important effect will have direct impact to the stability to system together to entire hydraulic pressure system. Amounts are more and more big with the fact that the hydraulic pressure technology and computer cntrol technology going a step further develop demand of boat and ship project and mechanical engineering of all kinds to high-quality hydraulic pump of high-performance , performance test go into has important actual meaning therefore to hydraulic pump development.This topic is the hydraulic pump frequency conversion velocity modulation test platform and hydraulic systems design, namely must defer to the hydraulic pump leaving the plant test platform the standard to design, the design precision is the B level precision which in GB7936-87 stipulated. It belongs to the hydraulic pump leaving the plant experiment examination highest standard. Its main test content is: Leak test, displacement monitoring test, volumetric efficiency monitoring test, overload test, impact test. Selects the most reasonable hydraulic element, the mature measurement system, the classics electric control system in the test platform and so on a series of systems to complete the hydraulic pump test platform and the hydraulic system finally, enables its performance to achieve superiorly.IIkey words: Hydraulic pump, test platform, hydraulic system, hydraulic pump test platform, frequency conversion velocity modulationIII目 录第 1 章 绪论 .11.1 液压泵试验台的概述 11.2 液压泵试验台的发展状况 21.3 液压泵试验台的设计研究意义 4第 2 章 液压泵试验台液压系统设计 .52.1 液压泵试验台原理图的分析和确定 52.2 液压液的选择 92.3 电机、液压元件及辅件的选择和设计 .112.4 液压集成块的结构设计 .20第 3 章 测量系统的设计 243.1 正确测量的测量条件和测量方法 .243.2 测量仪表的选择 .243.3 转速转矩传感器的选择 .26第 4 章 系统的安装和实验项目的测试 274.1 系统的安装 .274.2 试验项目的测试 .28结论 .30参考文献 .31谢辞 .32附录 A .33福州大学至诚学院本科生毕业设计( 论文)0低压液压泵试验台及液压系统设计1第 1 章 绪论1.1 液压泵试验台的概述在人类对自然规律的探索和认识过程中，科学试验是必不可少的一个重要环节。可以说没有试验也就没有现代科学。当然科学试验中人是一直居于主导地位的。人们在获得感性认识的基础上，必须通过头脑的综合和思维，上升成为理性认识，提出假设和广义的规律性结论。为了检验和验证理性结论的正确性，人们还须主动地、积极地投身到科学试验中去，用理论来指导试验的进行，并由试验结果的分析中来不断充实、验证和发展理论，增加理论的深度和广度。因此，对于每一个献身于科学的人，特别是工程技术人员，都应对所从事的学科中的实验技术给以充分的重视 1。科学技术的飞速发展加速了液压技术的进步，扩大了液压技术的应用范围，因而对它的元件和系统的性能要求也就愈来愈高。液压泵是为液压传动提供加压液体的一种液压元件，是整个液压系统的心脏，它的性能直接影响着整个液压系统的性能,它的功能是把动力机(如电动机和内燃机等)的机械能转换成液体的压力能 2。输出流量可以根据需要来调节的称为变量泵，流量不能调节的称为定量泵。液压系统中常用的泵有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵 3 种。齿轮泵：体积较小，结构较简单，对油的清洁度要求不严，价格较便宜；但泵轴受不平衡力，磨损严重，泄漏较大。叶片泵：分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。这种泵流量均匀，运转平稳，噪音小，工作压力和容积效率比齿轮泵高，结构比齿轮泵复杂。柱塞泵：容积效率高，泄漏小，可在高压下工作，大多用於大功率液压系统；但结构复杂，材料和加工精度要求高，价格贵，对油的清洁度要求高。一般在齿轮泵和叶片泵不能满足要求时才用柱塞泵。 3还有一些其他形式的液压泵，如螺杆泵等，但应用不如上述 3 种普遍。另外，液压泵的性能测试时辨别产品优劣、改进结构设计、提高工艺水平、保证系统性能和促进产品升级的重要手段。因此，为了确定其完整的性能参数、品质指标等所进行的测试、实验工作，也就需要满足更高的要求。这就对液压泵试验台提出更高的要求，此次设计我们主要针对液压泵试验台及液压系统的出厂试验进行设计。1.2 液压泵试验台的发展状况在传统测试中，各种设备都是用的机械式的测试设备，其测试精度很不高，不能自动修正，误差累计严重。所使用的液压液也是低级的液压液，没有登记要求，固然测试结果没有很高的准确性。另外，在传统的一些液压试验台对温福州大学至诚学院本科生毕业设计( 论文)2度没有做好严格的要求，是一种很粗犷的开放的环境，温度变化比较大，这使得测试结果同样变化比较大。其次是在管接头还停留在很老式的接头上，没有用上现在的一些新型管式接头，以致产生了很大的外部泄露。再其次，随着人工工资的不断的上升。况且，液压泵的测试项目多，数据多，因此操作过程繁复，运算量大，加上度数视差，测量精度更加难以保证 4。所以说传统的液压泵试验台只能满足测试很低的精度要求，已不满足现代生产对液压泵高度的测试工作了。在二十一世纪的今天，液压技术本身不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展来不断扩大其应用的领略，以满足不断发展的生产要求。我国的液压及气动技术是在新中国建立后才发展起来的。从 1952 年上海机床厂试制出我国第一个液压元件齿轮泵起，迄今大致经历了仿制国外产品、自行设计开发和引进消化提高等几个发展阶段 5。近年来，通过技术引进和科研攻关，产品水平也得到提高，研制和生产出了一些具体先进水平的产品，如高压柱塞泵、齿轮泵、叶片泵，通用阀门、叠加阀、电液伺服阀、电气伺服阀，无油润滑气动元件、低功率电磁气动阀等。通过科研攻关，在液压元件和系统 CAD、污染控制、比例和伺服技术、故障诊断方面取得了一系列成果。目前，我国的液压、气动工业已能为冶金、工程机械、机床、化工机械、纺织机械等部门提供品种较为齐全的产品。因而也扩大了液压及气动技术的应用，许多工业部门先后制成了多种液压或气动的专用机械设备，建立了液压及气动元件流水生产线，实现了机械和生产过程的自动和半自动控制，改善劳动条件、提高工效等方面正在发挥着愈来愈大的作用。应当指出，我国液压、气动工业在产品品种、数量级技术水平上，与国际水平以及主机行业的需求还有不少差距，每年还需进口大量液压、气动元件。因而，国家十分重视液压气动工业的发展，在产业政策中，把液压气动基础元件产品列入机械工业技术改造和生产重点支持之列。目前，国内高性能的液压产品主要有以下分类 6：（1）高压化、集成化、高效化、机电一体化液压元件。如高压通轴式轴向柱塞泵，压力、流量及方向控制阀，高性能电液比例和伺服阀，叠加阀，高精度过滤器等；（2）机床、冶金等固定机械用高压控制阀、叶片泵、低速大扭矩液压马达；车辆与工程机械用高压柱塞泵和马达、多路阀、摆线马达、液压缸、转向器；交通运输机械用转向动力装置、超高压液压机具、管接头及总成等。（3）冶金、矿山机械工程机械设备的成套液压系统，如轧机自动厚度、宽度控低压液压泵试验台及液压系统设计3制电液伺服系统，各种车辆用静液传动装置等。液压泵站是液压系统的动力源，它向系统提供一定压力、流量和清洁度的工作介质，是液压系统的重要组成部分。液压泵站适用于主机与液压装置可分离的各种液压机械上 7。液压泵站通常由以下五个相对独立的单元组成，它们是：泵组，油箱组件，控温组件，蓄能器组件及过滤器组件。实际上可以根据不同要求进行合理的取舍，设计出于工况相适应的液压泵站 8。（1）泵组有液压泵，原动机，联轴器，传动底座及管路辅件等组成。（2）油箱用于储存系统所需的足够的油液，散发系统工作时产生的一部分热量、分离油液中的气体和沉淀污物。（3）控温组件有升温和降温两种控制组件组成。当液压系统的自身热平衡不能使工作介质处于合适的温度范围时，应在液压系统中设置控温组件，使介质温度始终处于设定的范围内。（4）蓄能器组件通常由蓄能器、控制装置、支承台架等部件组成。在液压泵站中应用最广的是气囊式蓄能器。在压力恒定性要求高时，可采用重锤式蓄能器，但其自身惯性大，影响对冲击能量的吸收。为改善性能，可并联气囊式蓄能器。当容量特大，但对压力恒定性要求一般，并以高水基液为介质时，可选用气液直接接触式蓄能器。（5）过滤器组件的作用是从液体中分离非溶性固体微粒，防止颗粒污染物对液压元件的磨损和堵塞小截面流道，防止油液本身的劣化变质，保持工作介质的清洁度。1.3 液压泵试验台的设计研究意义通过摸索设计液压泵试验台来给成品液压泵做出厂试验，测试成品液压泵的各种性能：如排量检查试验、超载试验、冲击试验、等，由此来确定液压泵的各项性能参数和品质指标等。液压泵是液压系统中将机械能转换为液压能的能量转换元件，它是由原动机驱动把输入的机械能转换成液压能再以压力和流量的形式输送到系统中去。液压泵作为液压系统的动力源(或动力元件) 是整个液压系统的心脏它的性能的好坏对整个液压系统有重要的影响并将直接影响到系统的稳定性。随着液压技术和计算机控制技术的进一步发展船舶工程与各类机械工程对高性能高品质液压泵的要求量越来越大，因此对液压泵动态性能测试研究有重要的实际意义 9。液压泵试验台主要内容 10：福州大学至诚学院本科生毕业设计( 论文)4（1）功能：液压试验台具有计算机测试和手动辅助测试功能。系统和被试元件的相关数据由各类传感器测取，通过计算机对有关参数信号进行采集、处理，获取被测元件或系统的性能参数，并可显示、打印出相应的特性曲线，并能根据试验结果作出相应的试验结论。同时液压试验台也具有指针式和数显式仪表的显示功能。整个液压综合试验台系统可分为液压与控制、测试两大部分。液压系统部分包括液压动力源，液压控制元件，工作台面及被测元件等;而控制、测试系统部分则包含操作、控制、测试系统以及相应的数据库管理及报表功能等。试验台的操作、控制、测试系统主要由计算机、PLC和各类传感器组成，在整个试验过程中负责对系统压力、流量、油温等信号进行监测，并具有数据采集功能。（2）液压泵试验台主要用于液压泵的出厂检验和部分性测试，测定液压泵在试验过程中压力、流量等参数的量值及其变化，计算泵的容积效率、机械效率等参数，依次来判断泵的性能和参数是否符合设计和出厂要求。早期液压泵实验台的测试系统大多是手动测试，在实验过程中，测试人员手动调节被试泵的转速、测试压力等参数，根据试验情况来记录测试数据，计算泵的各种效率，试验人员根据实验数据处理得到泵的性能指标。显然这种测试系统占用较大的人力资源，测试过程中需要人员辅助完成实验，影响试验效率，并且得到的测试结果带有较大的人为误差，精度和重复性差。液压泵试验台是用于对液压泵进行性能测试的，是辨别产品优劣、改进结构设计提高工艺水平保证系统性能和促进产品升级的重要手段。但是液压泵性能测试涉及的参数多精度要求高并且有些参数需要间接处理同时测试过程中还有很多相关条件需要保障。液压泵的性能测试方法分为仪器仪表加人工的传统方法和机电液一体化与计算机技术相结合的现代方法。目前国内液压泵在出厂前一般所进行的出厂试验比较简单尚无法通过试验数据进行系统性能分析 3。低压液压泵试验台及液压系统设计5第 2 章 液压泵试验台液压系统设计2.1 液压泵试验台原理图的分析和确定2.1.1 液压泵试验的类型确定液压泵主要有三种类，柱塞泵、齿轮泵和叶片泵，试验内容也各不相同。例如液压齿轮泵，其参照市中华人民共和国机械行业标准为JB/T 7042-93,叶片泵试验方法其参照市中华人民共和国国家标准JB/T 7039-93。另外，国家标准和行业标准还对液压泵试验按其性质分为液压泵型式试验和液压泵出厂试验。液压泵的型式试验的主要目的是要全面掌握产品的结构完整性、工作性能和耐久性，确定设计或生产能否定型。他的试验条件较为严格。实验项目主要包括静态特性、动态特性、结构完整性和耐久性，试验结果为产品的特性曲线，其测试精度较高，可作为科研开发、设计定型和生产定型的依据。液压泵出厂试验的主要目的是查明已定型产品在批量生产中的质量稳定性它的试验条件较型式试验低，试验项目主要是表态特性，试验结果为制定工矿下的性能数据，测试精度不如型式试验高，主要用作出厂试验、产品验收和修复验收。而此次设计的试验台要符合出厂试验和型式试验，主要做出厂试验。故要参照上面的JB/T 7042-93和JB/T 7039-93，在设计中海参照液压泵、马达空载排量测定方法，GB 7936-87，将其综合考虑 11。2.1.2 液压泵试验测试项目的确定由于此试验台是用于液压泵的出厂试验，故可知其测试项目为见下表 12：表 2-1 液压泵出厂试验的内容和方法序号试验项目 类别 内容和方法 要求1 气密性试验 必试在被试泵内腔充满压力为160Kpa的干净气体，然后将泵浸没在防锈液中停留3min，并稍加摇动整个过程中不得有漏气现象2 排量检查试验必试公称转速、超载压力下，测定排量 空载排量应在公称排量的95-110%范围内福州大学至诚学院本科生毕业设计( 论文)63 效率测定 必试在额定转速、额定压力及无负荷压力下，测定外漏量，算出溶剂效率应负荷技术要求注：各种变量泵均以最大排量定量试验应符合有关质量分等规定4 自吸试验 必试在额定转速、额定压力，真空度应负荷技术性能要求注：本项仅适用于有自吸要求的油泵应符合有关质量分等规定5 超载试验 必试最大排量、公称转速、额定压力125%或最高压力下运转1min以上无异常现象6 冲击试验 必试（1）定量和手动变量泵：最大排量、公称转速、额定压力下，冲击100次（2）恒功率和恒压变量泵：公称转速、额定压力下关闭排量冲击100次漏损稳定，音响正常，压力无异常现象（1）液压系统有开式和闭式两种，闭式是指系统的液压油不回到油箱，而是重新回到回路中循环使用。这种系统使用油量减少，节约了经济成本，但是其油液污染很快，另外就是系统温度不好控制。开式是指系统中的液压油通过系统后直接回到油箱。这种系统用油量很大，但是其温度控制容易得多。由于此处的液压系统要求保持在 50C 其温度的控制比较苛刻，要求较高。故在此选用开式液压系统。（2）液压泵试验回路，有被试泵直接吸油的，也有供油泵来供油的。对于被试泵自吸性能很好的可以采用直接吸油，但对于自吸性能差的则影响了其试验的精度。由于设计的试验台是用于各种各样的液压泵的试验，故在此选用自吸性能好的液压泵直接吸油，可以提高试验的精度。（3）由于采用液压泵直接吸油，即可减少能源消耗，节约经济成本，增加此试验台的可行性。（4）为了扩大试验台的应用范围，能满足被试泵的要求，在液压系统回路中引用了经典的桥式回路，以满足被试泵的需要。（5）在液压试验中，对系统的加载有机械方法加载、液压方法加载、电的加载和自动负载模拟器。机械方法其主要包括：摩擦测功器加载，扭板弹簧产生铰链力矩加载，惯性圆盘产生惯性力矩加载，直线运动部件带动一定质量的砝码加载，直线运动部件与拉簧或压簧连接以获得与位移成比例的弹性负载力。液压加载方法主要包括：液压泵的节流加载，被压加载和粘性阻尼负载的模拟。电的加载主要包括：电力测功机加载和直流他励发电机作负载。综合比较，在这个液压泵试验台回路中采用液压加载方法比较适合。而液压加载中采用被压低压液压泵试验台及液压系统设计7加载方式，因为基于节流原理的加载方法，由于能量的耗损特别大，油温升高快，这将对试验带来一系列不利影响；而粘性阻尼加载成本太高，可行性不大。故采用被压加载方法，特别的在此采用远控式先导溢流阀来产生被压，来满足系统的加载需要。（6）从表 2.1 可知，被试泵要作冲击试验是必做项目，为了实现冲击试验的方便，在被试泵的两侧用两个二位四通的换向阀来实现。（7）为了在更换不同被试泵的操作方便快捷和防止液压油流出，在被试泵出口安装一个截止阀，减轻工作换阀时的工作强度，进一步的减少换泵的时间，即减少辅助时间。（8）实践证明，液压液的污染是液压系统发生故障的主要原因之一，这来得得影响着液压系统的可靠性及元件的寿命。特别是使液压元件的实际使用寿命往往比设计寿命低得多。并且固体颗粒加速元件磨损，堵塞元件中的小孔、缝隙及过滤器，使泵、阀的性能下降，产生噪声。故在液压系统的进油安装一个过滤器和回油时安装一个过滤器。（9）因为实验对温度的要求很苛刻，为了使系统的油温能调节到要求的温度和精度。使用冷却器和电加热器之间相互的综合调节来实现。（10）为了防止系统压力突然升高时损坏液压泵，在被试泵出口加上一个单向阀进行保护，增加液压泵的使用寿命。（11）为了各种参数，和使试验数据满足要求，需要用温度计、压力计和流量计对液压泵进、出口进行测量，需要测试试验泵的转速和转矩，用速度测量仪表和转矩检测试仪。同时，为了扩大试验台的测试范围，把测量液压泵内泄漏的仪表（流量计、压力表和温度计）也装上。2.1.4 试验台液压系统原理图的绘制福州大学至诚学院本科生毕业设计( 论文)8图 2-1 液压泵试验台系统原理图图 2-2 试验台电池铁得失电顺序表低压液压泵试验台及液压系统设计92.2 液压液的选择在液压系统中，液压液是传递动力和信号的工作介质，有的还起到润滑、冷却和防锈的作用。液压系统能否可靠、有效的工作，在很大程度上取决于系统中所用的液压液。因此，正确而合理的选用和维护液压液对于液压系统达到设计要求、保障工作能力、满足环境条件、延长使用寿命、提高运行可靠性、防止事故发生等方面都有重要影响。液压油的选择主要考虑的因素为:表 2-3 选择液压液时考虑的因素考虑方面 内容系统工作环境 要否阻燃（闪点、燃点）抑制噪声的能力（空气溶解度、消泡性）废液再生处理及环保要求系统工作条件 压力范围（润滑性、承载特性）温度范围（粘度、粘-温特性、剪切损失、热稳定性、挥发度、低温流动性）转速（气蚀、对支撑面亲润能力）液压液的品质 物理化学指标对金属和密封件等的相容性过滤性能、吸气情况、去垢能力锈蚀性抗氧化稳定性修剪稳定性经济性 价格及使用寿命货源情况维护、更换的难易程度在目前，90%以上的液压设备采用石油基液压液。此处选用矿油型液压液，因为这里液压系统对介质是否有抗燃性没有要求。另外，根据所用的液压泵不同，用油也不尽相同，由于系统的被试泵是齿轮泵，而被试泵则不确定，但按主次关系，此处的被试泵为自吸式油泵故按照此轮泵来算。而齿轮泵用油粘度范围及推荐牌号见下表：表 2-4 齿轮泵用油粘度范围及推荐牌号运动粘度（10 m）6名称允许 最佳工作压力 Mpa 工作温度 推荐用油540 L-HL32,L-HL4612.54080 L-HL46,L-HL68福州大学至诚学院本科生毕业设计( 论文)10540 L-HL46,L-HL6810-204080 L-HM46,L-HM68540 L-HM32,L-HM68齿轮泵 4220 255416-324080 L-HM46,L-HM68在推荐的 L-HM46 和 L-HM68 两种液压油，经过综合比较选用 L-HM46 液压油，其各项指标完全满足要求。其主要参数见下表：表 2-5 L-HM46 的主要参数类型 质量等级 比热容 KJ.(Kg.C) 1密度（Kg/m）L-HM46 优等品 1.88 9002.3 电机、液压元件及辅件的选择和设计2.3.1 液压泵的选择液压泵有齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵等，其性能比较见下表：表 2-6 液压系统常用液压泵的性能比较性能 外啮合齿轮泵双作用叶片泵限压式变量叶片泵径向柱塞泵 轴向柱塞泵螺杆泵输出压力 低压、中高压中压、中高压中压、中高压高压、超高压高压、超高压低压、中高压、超高压流量调节 不能 不能 能 能 能 不能效率 低 较高 较高 高 高 较高输出流量脉动很大 很小 一般 一般 一般 最小自吸特性 好 较差 较差 差 差 好对油的污染敏感性 不敏感 较敏感 较敏感 很敏感 很敏感 不敏感低压液压泵试验台及液压系统设计11噪声 大 小 较大 大 大 最小价格 低 中 高 较高 较高 很高从上表可看出，齿轮泵适合低压、中高压试验，而且主要是自吸性能好，性价比高。而本试验泵需要的是自吸性能好，输出流量大，符合低压要求且经济性好的油泵，螺杆泵输出流量最小且价格昂贵，故选择齿轮泵较为合适。由于任务书给定的被试泵规格：额定压力 6.3Mpa，最大排量 80ml/r，额定转速 2500r/min。通过计算可得到以下参数：由徐伏铃主编的液压与启动传动P40 可查得：被试泵的最大压力：式 1Mpa8 75.3.6%125papp被试泵最大理论流量：式 2min/20i/5/80maxLrlnVq被试泵最大驱动功率：式 3KWvpqP 8.3260.8756102.由新编液压工程手册 P582 表 13.5-46 查得被试泵的型号为 CB1F4-80 时取被试齿轮泵的总效率为 ，容积效率%9v表 2-7 CB1F4-80 齿轮泵性能参数压力/Mpa 转速/（r/min）产品型号 公称排量/(ml/r)额定 最大 额定 最大 最小容积效率/（%）总效率/（%）额定功率/KW质量/kgCB1F4-80 80 16 18 2500 3000 500 92863.77 6.7由雷天觉 新编液压工程手册 可查出：被试泵的输出转矩：福州大学至诚学院本科生毕业设计( 论文)12式 4NmPqTmt 8.254.13820电机实际转矩：=254.8 0.8=318.5Nm 式 5ntM2.3.2 电动机的选择电动机带动液压泵将机械能转换为液压能，对于液压泵的正常运转是非常重要的，进而可知其对整个液压系统也是非常重要的，所以在选择的时候一定要选好。由于功率不大，在此考虑用交流电动机（直流电动机一般用于大功率的场合） 。另外，知道被试泵的转速为 2500r/min，故可知驱动电动机必须转速要达到 2500r/min。由 Y 系列（IP44）三相异步电动机技术条件，其行业标准JB/T10391-2008 可查得：表 2-8 Y 系列三相异步电动机技术数据满载时型号 额定功率/KW转速r/min效率% 功率因数 cos堵转转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩最小转矩/额定转矩同步转速 3000r/min200L 37 2500 92 0.89 2.0 2.2 1.1已知被试泵的总效率为 0.8，容积效率为 0.9。被试泵的最大理论流量：式 620L/min5r/i80ml/nV axq式中V - 被试泵的排量 ml/rN - 被试泵的转速 r/min被试泵最大驱动功率为：式 7KWqpPv 8.3260.8756102.低压液压泵试验台及液压系统设计13式中 p- 被试泵的最大工作压力（pa）vq- 被试泵的流量（m/s） - 被试泵的总效率2.3.3 单向阀的选择在液压系统中，选择合理的液压阀，是使系统的设计合理，性能优良，安装简便，维修容易，并保证系统正常工作的重要条件。所以，液压阀的选择正确与否，对系统的成败有很大的关系，在选阀时必须认真对待。选单向阀时，要求通过液流时压力损失要小，而反向截止时密封性要好，另外要求动作灵敏，工作时无撞击和噪声。于此同时，根据经验，液压泵试验台用的都是板式液压阀。要使单向阀能满足流量要求，同时压力损失要小。由表 2.9 知：表 2-9 液压泵的输出流量液压泵类型 CBIF4-80输出流量 L/min 200故在液压泵出口的单向阀选 RVP16。其详细参数见下表：表 2-10 单向阀的技术规格型号 压差p/Mpa 系列号 开启压力/Mpa 通径/mmRVP16 0.25 3 0.05 162.3.4 电液先导比例溢流阀的选择 在此选用 Y 型溢流阀。A.其型号说明无标记-直动式（远程调压阀）公称压力：31.5Mpa福州大学至诚学院本科生毕业设计( 论文)14调压范围：a-0.68Mpab-416MpaC-820Mpad-1631.5Mpa连接形式：无标记-板式B.其性能参数技术规格如下表：表 2.11 Y 型溢流阀的技术规格2.3.5 普通溢流阀的选择 在此选用 BYF 型电磁式比例溢流阀，其详细的技术规格如下表： 表 2.12 BYF 型电磁式比例溢流阀的技术规格调节压力 MPa型号 通径最大流量背压MPa最低 最高过滤精度 重量/KgBYF-B32H-S 32 200 31.5与流量有关31.5 NAS1638 九级 5.12.3.6 电磁卸荷溢流阀的选择电磁卸荷溢流阀是电磁换向阀与卸荷溢流阀组合，用于系统的多级压力控制与卸荷。为了卸荷时的液压冲击，可在电磁阀和溢流阀之间假装缓冲器，它能实现泵的自动卸荷和自动建压。在此选用 HY 型卸荷溢流阀其性能参数如下 2：A.型号说明：名称 公称通径/mm型号 最大压力/MPa最大流量/L/min重量/KgY 型溢流阀 32 Y2-H*32 31.5 200 8.7低压液压泵试验台及液压系统设计15HY-H30 型公称压力：31.5Mpa调压范围：a-0.68Mpab-416MpaC-820Mpad-1631.5Mpa通径：30-NG30额定流量：200L/min连接形式：无标记板式2.3.7 换向阀的选择换向阀有电磁换向阀、电液换向阀及液动换向阀、手动换向阀、机动式换向阀和多路换向阀。按照经验优先选用电磁换向阀，但电磁换向阀的推力有限，其应用在流量不大的系统中（一般流量不超过 63L/min） 。由于此处液压系统的流量为 200L/min，属于大流量，故在此不选用电磁换向阀，而选用电液换向阀。电液换向阀是电磁换向阀和液控换向阀的组合。它是用电磁换向阀控制液控换向阀的动作，变换流体流动方向的控制阀。电液换向阀主要用在流量超过电磁换向阀正常工作允许范围的液压系统中，对执行元件的动作进行控制，或对油液的流动方向进行控制，其使用方法与电磁换向阀相同。所以在此选用 DSHG 型电液换向阀。A.型号说明（1）工作介质无标记-矿物液压油，含水工作液（2）类别无标记-常规型（3）名称：电液换向阀（4）通径01-NG602-NG1003-NG1604-NG2005-NG30（5）位置数3-三位福州大学至诚学院本科生毕业设计( 论文)162-二位（6）弹簧配置形式C-弹簧对中B-弹簧偏置N-无弹簧，有定位器H-压力对中（7）使用中位与单侧位置无标记-无此要求（8）先导节流无标记-不带先导节流（9）先导控制方式无标记-内控式（10）先导泄油方式无标记-外排式（11）阀芯控制形式R2-两端均带行程调节RA-A 口端带行程调节 RB-B 口端带行程调节 P2-两端均带先导活塞 PA-A 端均带先导活塞PB-B 端均带先导活塞（12）阻尼器无标记-不带阻尼器（13）电磁铁位置无标记-电磁铁标准装配B.性能参数如下表：表 2-13 DSHG 型电液换向阀性能参数型号 最大流量 L/min 最大工作压力 MpaDSHG-04 200 31.52.3.8 截止阀的选择低压液压泵试验台及液压系统设计17截止阀的选择没有太严格的要求，只要其流量通行能力、工作压力能够满足要求，工作温度能包含工况的温度，其使用介质和液压系统所用的液压液能够匹配就行。到于其连接形式则根据需要来决定。在此，系统中的截止阀选用水平板式的 JZFS 系列高压截止阀中的 JZF-J32BII。2.3.9 过滤器的选择过滤器的功能是清楚液压系统工作介质中的固体污染物，是工作介质保持清洁，延长元器件的使用寿命、保证液压元件工作性能可靠。液压系统故障的75%左右是由介质的污染所造成的。因此过滤器对液压系统来说是重要的不可缺少的福建。过滤器的选择就考虑如下几个方面：1、根据使用目的选择过滤器的种类，根据安装位置情况选择过滤器的安装形式。2、过滤器就具有足够大的通油能力，并且压力损失要小。其通流能力一般应大于实通过流量的 2 倍以上。3、过滤精度应满足液压系统或元件所需清洁度要求。4、滤芯使用的虑材应满足使用工作介质的要求，并有足够的强度。5、过滤器的强度及压力损失是选择时需考虑的因素，安装过滤器后会对系统造成局部压降或产生背压。6、滤芯的更换和清晰要方便。7、应根据系统需要考虑选择合适的滤芯保护附件。8、结构应简单、紧凑、安装形式合理。9、价格要低廉。 由液压泵试验台原理图 2-1 可知，系统中的过滤器为吸油过滤器，其详细性能见下表：表 2-14 过滤器性能名称 用途 精度类别 虑材形式 效果吸油过滤器 保护液压泵 粗过滤 网式、线隙式滤芯能滤掉 100m 以上的颗粒综上考虑，对于 CBIF4-80 液压泵的过滤器选用 YLX-250 型过滤器。其详细技术规格如下表：福州大学至诚学院本科生毕业设计( 论文)18表 2-15 YLX 型箱上吸油过滤去的技术规格发信号器 连接方式滤芯型号型号参数通径mm公称流量L/min过滤精度m原始压力Mpa允许最大压力损失Mpa庞统开启压力Mpa发讯器发讯压力Mpa电压V电流AYLX-250X 50 250 100 0.0320.03 24 2 法兰 XX-250X2.3.10 冷却器的选择在液压系统工作时，各种能量损失转化为热量。这批热量除部分通过油箱、管道等散发到周围空间外，大部分热量使得系统油液温度升高，严重影响液压系统的正常工作。因此，采取强壮制冷却的方法，通过冷却器来控制油液的温度。在此，液压系统对温度的要求比较苛刻，故必须用冷却器来降你温度，以保证温度在试验要求的范围内。在此选择水冷式冷却器。故选用 2LQGWA9.55 型管式冷却器，其详细的技术规格如下表：表 2-16 2LQGWA9.55 型管式冷却器的技术规格型号 散热面积m介质压力Mpa设计温度 散热系数 冷却介质压力 Mpa油侧压力Mpa介质粘度2LQGWA9.55 9.55 1.6 120 0.1 1.0 0.1 103262.3.11 电加热器的选择在液压系统中油温过低，使油液粘度过大，造成泵吸油困难。另外，此试验台要求油温控制在 50 摄氏度左右，一般环境温度为 20 摄氏度。故要加热，低压液压泵试验台及液压系统设计19在此选用 GYY4-220/8 电加热器。其详细技术规格如下表：表 2-17 电加热器的技术规格型号 功率/KW A/mm 浸入油中长度 B/mm 电压/VGYY4-220/8 8 1007 930 2202.3.12 液位液温度计的选取选取 YWZ 系列液位液温计，选用 YWZ-300T 型。其具体参数如下表：表 2-18 YWZ-300T 的详细尺寸型号 L/mm E/mm B/mmYWZ-300T 330 300 2622.4 液压集成块的结构设计2.4.1 概述在一个液压系统重往往要用很多的液压元件，这些液压元件可以用不同的方式连接，连接方式的选择是否合理，对于系统的性能、使用及维修均有很大影响。元件的连接方式可分为管式连接、板式连接和集成连接三大类。（1）管式连接管式连接是液压系统最早采用的连接方式，它用油管将各元件连接在一起，完成所有需要的动作。这种连接方式仅适用于比较简单的系统。它具有连接方式简单，便于维修的优点。当动作比较复杂、组成系统元件比较多的时候，就会出现管道复杂，管接头多的问题，使得系统的安装复杂、占地面积大、压力损失大、容易产生漏油、混入空气以及产生振动等不良现象。（2）板式连接元件用螺钉连接在阀板上。元件间的连接靠阀板中钻出、铣出或铸造出的通道实现。这种连接方式可以消除管式连接带来的一系列缺陷，结构紧凑、占福州大学至诚学院本科生毕业设计( 论文)20地面积小，但结构复杂，工艺性差。适用于固定工作循环液压系统。（3）集成连接集成连接是六十年代初出现的一种连接方式。目前集成块、叠加阀、锥阀和插装式连接应用渐多。这种连接方式的共同特点是：由标准液压元件或专用、通用的辅助元件按设计的要求用螺栓连接组合成一个系统。因此集成连接也称无管连接。按照上述各个连接方式的功能和优缺点结合本次毕业设计的设计题目液压泵试验台及液压系统设计，因此选择液压系统各个元件的连接方式采用集成连接。2.4.2 阀板的设计液压阀板（也称配流板或者箱体式集成配置）的设计过程如下：（1）分解液压系统为了避免体积过大，以及钻孔过深，将整个液压系统按照其功能和作用分解成几个部分，每个部分元件安装在一块阀板上，并且每个阀板上的元件数目不多于 10-12 个，从而使得每块阀板长不大于 400mm。在我的毕业设计的这个环节需要设计的是换向回路块和调压回路块。然后将这两个部分的阀板用油管连接起来组成一个完整的液压系统。当液压系统元件数目不是很多时，也可以不用分解。分解液压系统的时候，考虑到加工、操作、维修的方便，应使同一分支油路的元件安排在同一块阀板上，这样能减少阀板间的连接油管。 集成块一包含有 2 个二位四通电液换向阀和一个板式普通溢流阀及一个先导式比例溢流阀还有一个电磁卸荷溢流阀。由于这四个元件都只是起到控制作用，所以我取三个阀的通径均为 32mm, 在集成块 1 中采用板式连接，其原理图部分如图 2-3：图 2-3 集成块 1 部分原理图低压液压泵试验台及液压系统设计21 集成块二包含三个二位四通电液换向阀。其原理图部分如图 2-4：图 2-4 集成块 2 部分原理图2.4.3 布置元件元件布置原则如下：（1）为了缩小阀板尺寸，元件之间的距离不应过大，一般取间隙b10mm。但也不宜过小，否则由于制造误差可能会使元件相碰。元件的非加工面可以伸到阀板之外。（2）电磁阀阀芯最好沿水平方向装置，以免由于阀芯的自重引起不利影响。如果需要垂直安置，则干式电磁阀的电磁铁不能放在阀体下端，否则阀的泄露会影响电磁铁正常工作。（3）为了减少阀板钻孔的数量与钻孔的深度，可采取以下措施： 阀板上有联系的元件相邻安置； 阀板上某 2 个阀若有油孔相通，那么最好是使 2 个相通的油孔连线在一个水平面上； 分层钻横孔； 压力表开关采用板外管式连接。福州大学至诚学院本科生毕业设计( 论文)222.4.4 实体造型为了更直观地了解阀块在集成块上的布置，避免集成块上的油孔之间互相干涉，我使用 pro-e 三维制图软件来画出集成块的结构，画完后再将三维图导成二维图形，进行后续的标注工作。本设计共有两个集成块的三维图形，分别为图 2-5 和图 2-6，如下。图 2-5 集成块 1 立体图低压液压泵试验台及液压系统设计23图 2-6 集成块 2 立体图福州大学至诚学院本科生毕业设计( 论文)24第 3 章 测量系统的设计3.1 正确测量的测量条件和测量方法测量是指以确定被测量对象的量值为目的而进行的试验过程。在液压系统试验、控制和运行监测中，需要册来那个温度、压力、流量计各种机械量及其随时间变化的特性 12。这种测量需要通过各种测量装置和测量过程来实现。于是，测量装置和过程在总体上需满足什么样的要求，才能准确测量到这些量及随时间变化是我们关心的问题。要使测量结果具有普遍的科学意义需具备一定的条件：首先，测量过程是被除数测量的量与标准或相对标准量的比较过程。作为比较用的标准量值必须是已知的，且是合法，才能确保汤匙值的可信度及保证测量值的溯源性。其次，进行比较的测量系统必须进行定期检查、标定，以保证测量的有效性、可靠性，这样的测量才有意义的，科学的。3.2 测量仪表的选择3.2.1 压力表、真空表的选择压力是指垂直均匀地作用于单位面积的力，即压强。物体上的所有压力的和成为绝对压力。空气柱形成的压力称为大气压力。当绝对压力大于大气压力时量值的差值为证，成为表压；反之，差值为负，称为负压。测量绝对压力的仪表称为压力表。普通压力仪表测得的压力系表压。测量负压的仪表一般称为真空表。即能测量表压又能测量负压的仪表称为压力真空表。压力检测仪表可分类为：液柱式压力计、弹性式压力表、负荷式压力计、压力传感器、压力表开关、数字压力表等。 12从精度、经济成本等方面综合比较可知，在此我们选用弹性式压力表最为合适，国家标准对液压试验台的压力精度为：表压小于0.2Mpa 时压力允许的变动范围为-3+3，在表压大于或等于 0.2Mpa 时，允许变动范围为：-1.5+1.5。为此选用 YNTZ 型耐震电阻远传压力表，其完全满足要求，其主要技术指标为：精确度等级：1.5发送器起始电阻值：320 欧姆发送器满度电阻值：340400 欧姆发送器连接线端 1、2 外加电压不大于 6V使用环境-4070，相对湿度不大于 85%，且震动和被测介质的急剧脉动低压液压泵试验台及液压系统设计25应对仪表正常工作无明显影响。温度影响：使用温度偏离 205时，其温度附加误差不大于 0.4%/10。重量：1.2Kg在液压系统原理图中的压力表和真空表都选用此 YNTZ-150 型耐震电阻式远传压力表。3.2.2 流量计的选择流量单位时间内流经封闭管道或开口槽有效截面的流体量。这一流体量可以用体积、重量或质量来表示，分别称作体积流量、重量流量或质量流量。其单位分别为：m/h、tf/h 和 Kg/h。但在液压泵试验台中我们用体积流量来作为流量测量标准。流量检测仪同样分为接触式和非接触式。国家标准 GB 7936-87 对流量在 B 级精度时允许的变动范围为：1.5。在此液压系统原理图中的大、小流量计分别选用 LWGY32A 型和 LWGY25A 型涡轮流量传感器。表 3-1 LWGY 型涡流流量传感器的主要技术规格流量范围 m/h基本误差限0.2%基本误差限0.5%基本误差限1%公称通径mm下限 上限 下限 上限 下限 上限公称压力Mpa最大压力损失MpaLWGY32A - - 1.6 10 1 10 60 0.035LWGY25A - - 1.6 10 1 10 40 0.035表中：A 为普通型；B 为高精度型。注：流体温度：-20120环境温度：-2555相对湿度：=80%3.3 转速转矩传感器的选择JC 系列转矩转速传感器主要用于测量各种动力机械的转速和扭矩，在选用传感器时，首先要确定被测设备的最大扭矩和转速，被测设备的最大扭矩最好使用在传感器额定扭矩的 67%-120%范围，且最高转速不要超过传感器的额定转