液压测试装置泵站的设计说明书毕业论文

1第一章 绪论1.1 现代液压技术发展展望及我国液压机械产品未来发展趋势1.11、现代液压技术发展展望一液压技术的地位 液压传动作为一种传动方式，由于具备功率密度高，结构小巧，配置灵活，组装方便，可靠耐用等独到的特点，已成功地用于一切需要中等以上功率输出，且需对运动过程进行灵活控制和调节的地方，是现代化与控制的关键技术之一。21 世纪是一个高度自动化的社会，随着科技的发展和人类的新需要，大型智能型行走机器人将应运而生。资料表明，液压技术作为能量传递或做功环节是其中必不可少的一部分。故无论现在还是将来，液压技术在国民经济中都占有重要的一席之地，发挥着无法替代的作用。二液压技术发展趋势 现代液压技术与微电子技术，计算机控制技术，传感技术等为代表的新技术紧密结合，形成一个完善高效的控制中枢，成为包括传动、控制、检测、显示及至校正，预报在内的综合自动化技术。它是中大功率机械设备实现自动化不可缺少的基础技术，应用面及其广泛。下面从考查其主要服务领域需求人手，来展望液压技术的发展趋势。1 可靠性和性能稳定性逐渐提高 可靠性和性能稳定性是涉及面最广的综合指标，它包括元器附件的可靠性、系统的可靠性设计、制造以及可靠性维护三大方面。随着诸如工程塑料、复合材料、高强度轻合金等新材料的应用，新工艺新结构的出现，元器件性能的可靠性得以大大增加。系统可靠性设计理论的成熟与普及，使合理地进行元器件的选配有了理论依据。此外，过滤技术的完善和精度的提高（过滤器精度可达1 一 3 m ，而典型现代液压元件的动态间隙为 0.5 一 5 m ) ，除了能彻底清除固体杂质外，还能分离油中的气体和水分。在线实时油污检测器和电子报警逻辑系统的应用，使得液压系统的维护从过去的简单拆修发展到主动维护，对可预见的诸因素进行全面分析，最大限度地提前消除诱发故障的潜在因素。 2 增强对环境的适应性、拓宽应用范围 2液压传动虽然具有很多优点，但由于存在着发热、噪声、工作介质污染等不尽人意的地方，使其应用受到某种程度上的制约。面对环保意识越来越强的未来，应采取相应措施逐步解决和改善以上问题。3.工业用液压很多，具体说有： 1） 、制动用的，矿上大绞车的制动都是液压的； 2） 、起重用的，比如工程机械上都是，还有千斤顶； 3） 、支撑用的，矿上的液压支架和单体支柱； 4)、调整方向的，船、飞机都是； 5)、调速和缓冲的，机床；但最近几年弱电的发展，取代了很多液压控制；6)、传动作用的，液力耦合器；近年来，我国的工程机械取得了蓬勃的发展，其中，液压传动技术起到了至关重要的作用。而且，随着液压传动技术的快速发展和广泛应用，它已成为工业机械、工程建筑机械等行业小可缺少的重要技术。然而，尽管液压技术在机械能与压力能的转换方而，已取得很大进展，但它在能量损失和传动效率上仍然存在 着问题。因为，在液压系统中，随着油液的流动，有相当多的液体能量损失掉，这种能量损失不仅体现在油液流动 过程中的内摩擦损失上，还反映在系统的容积损失上，使系统能量利用率降低，传动效率无法提高。高能耗和低效率又使油液发热增加，使性能达小到理想的状况，给液压技术的进一步发展带来障。因此，探索和研究高效液压传动技术，提高其综合性能就成为了液压技术领域研究的重点之一。车辆工程中液压技术的应用领域和范围由于液压技术有很多优点，从民用到国防，从一般传动到精密控制，都得到了广泛的应用。在机械工业中，目前机床传动系统有 85%采用液压传动与控制，如磨、铣、刨、拉、及组合车床等；在工程机械中，普遍采用了液压传动，如挖掘机、轮胎装载机、汽车起动机、履带推土机，自行式铲运机、平地机、压路机等；在农业机械中，目前已用于联合收割机、拖拉机、工具悬挂系统；在汽车工业中，液压制动、液压自卸、消防云梯等都得到广泛应用；在冶金工业中，如电炉控制系统、轧钢机的控制系统、手炉装料、转炉控制，高炉控制等；在轻纺工业中，诸如注塑机、橡胶硫化机、造纸机、印刷机、纺织机械等；在船舶工业中，如全液压挖泥船、打3捞船、采油平台、翼船、气垫船及船舶辅机等。在国防工业中，陆、海、空三军的很多武器装备都采用了液压传动与控制，如飞机、坦克、火炮、导弹和火箭等；总之，一切工程领域，凡是有机械设备的场合，均可采用液压技术，使用领域和设备越来越宽、越来越多。1.12 我国液压机械产品未来发展趋势随着我国固定资产投资的飞速增长、基础设施建设和大型项目的不断上马，我国工程液压起重机行业获得了空前的发展，也受到了人们越来越多的关注，许多工程液压起重机企业在不断加速国际化进程，有些新技术和新产品的水平达到或接近世界先进水平。在刚刚结束的第十届北京国际工程机械展（BICES）上，国内工程机械企业所展现的风姿让世人震撼。本次展会的主题为“安全、环保，科技创新” ，把握了市场发展的最新趋势。低污染排放、低噪音、高效节能及安全可靠的新产品、新技术在本届 BICES 展览中得以充分展示。从目前的情况来看，工程液压起重机械产品未来发展趋势有： 一、系列化、多用途、高技术 系列化是工程机械发展的重要趋势。国外著名大公司逐步实现其产品系列化进程，形成了从微型到特大型不同规格的产品。与此同时，产品更新换代的周期明显缩短。多用途体现了可以全方位满足不同用户的需求，一方面，工作机械通用性的提高，可使用户在不增加投资的前提下充分发挥设备本身的效能，能完成更多的工作；另一方面，也是为了尽可能地普及机器作业替代人力劳动，提高生产效率，适应多种作业环境的使用要求。高技术集成的液压起重机械产品目前主要体现在全地面液压起重机产品系列，应开发一机多用型的多功能产品，应开发技术先进、可靠性高、寿命长、施工质量好而且新技术含量高的产品；应开发功能好、效率高的机电一体化或机电液一体化的大中型产品。有前途的产品是：大型轮式液压起重机、大型全地面汽车液压起重机、中型越野轮胎液压起重机、集装箱液压起重运输车、整体自装卸载运车。 二、电子化与信息化互动 以微电子、Internet 为重要标志的信息时代，不断研制出集液压、微电子及信息技术于一体的智能系统，并广泛应用于工程机械的产品设计之中，进一步提高了产品的性能及高科技含量。系统采用先进的全球 GPS 卫星定位技术及支4持无线数据传输技术，极大的方便了呼叫中心（或户主）对机器的定位和监测，实时掌握液压起重机运行状态，根据用户需求随时传送各种告知性服务信息，或通过专家远程诊断，以文字信息方式向用户提供故障排除方法，或向距离最近的服务车发出调度指令，及时提供维修服务。同时，信息化互动可以通过掌握某一区域的液压起重机总数量及作业数量，指导跨区作业的液压起重机选择最佳作业区域，从而保证跨区作业收益最大化。 四 安全、舒适、可靠 全密封及降噪处理的“安全环保型” 驾驶室，采用人机工程学设计的司机座椅可全方位调节，以及功能集成的操纵手柄、全自动换挡装置及电子监控与故障自诊断系统，以改善司机的工作环境，提高作业效率。大型工程液压起重机械安装有闭路监视系统以及超声波后障碍探测系统，为司机安全作业提供音频和视频信号。微机监控和自动报警的集中润滑系统，大大简化了机器的维修程序，缩短了维修时间。大型工程机械的使用寿命达 2.05 万小时，最高可达 2.5万小时。 五、关注节能环保 环保已经成为世界各国可持续发展的一个重要课题，在第五次中美战略经济对话中，环保议题的地位高度甚至能等同于金融领域的议题。由于我国的环保和节能工程机械起步较晚，还缺乏相应的技术法规和标准，有关环境、安全、人机等方面的指标过低，阻碍了我国绿色工程机械的发展。近几年的国际贸易争端由关税壁垒正逐步向环境壁垒转移， “环境” 已成为制约和限定贸易自由化的新因素，在环保排放标准，包括尾气排放、噪声、振动等方面，进入欧洲、美国市场都要达到相应的欧标准，而且针对不同地区还有地方法规。目前我国大部分产品还没有达此要求，阻碍了产品向这些的地区出口。 总之，发展节能环保型工程液压起重机械产品是大势所趋。工程液压起重机械企业要和相关配件企业密切合作，研究负荷传感、负载反馈、电液控制等集成元件，达到最大节省功率、充分利用功率之目的，早认识、早起步、早行动，才会早占领市场。51.2 液压泵站的简介 1.2.1 液压泵的概述液压动力元件起着向系统提供动力源的作用，是系统不可缺少的核心元件。液压系统是以液压泵作为系统提供一定的流量和压力的动力元件，液压泵将原动机（电动机或内燃机）输出的机械能转换为工作液体的压力能，是一种能量转换装置。液压泵按其在单位时间内所能输出的油液的体积是否可调节而分为定量泵和变量泵两类；按结构形式可分为齿轮式、叶片式和柱塞式三大类。影响液压泵的使用寿命因素很多，除了泵自身设计、制造因素外及一些与泵使用相关元件（如联轴器，滤油器等）的选用、试车运行过程中的操作等也有关。液压泵的工作原理是运动带来泵腔容积的变化，从而压缩液体使流体具有压力功能。其必须具备的条件是泵腔有密封容积变化。1.2.2 液压装置的结构类型及其适用场合1）分散配置型液压装置 分散配置型液压装置是将液压系统的液压泵及其驱动电机、执行器、液压控制阀和辅助元件按照机器的布局、工作特性和操纵要求等分散安设在主机的适当位置上，液压系统各组成元件通过管道逐一连接起来。例如有的金属加工机床采用此种配置时，可特机床的床身、立柱或底座等支撑件的空腔部分兼作液压油箱，安放动力源，而把液压控制阀等元件安设在机身上操作者便于接近和操纵调节的位置。分散配置型液压装置的优点是节省安装空间和占地面积；缺点是元件布置零乱，安装维护较复杂，动力源的振动发热还会对机床类的精度产生不良影响。所以，此种结构类型主要适宜于结构安装空间受限的移动式机械设备。2 ）集中配置型液压装置集中配置型液压装置通常是将系统的执行器安装在主机上，而将液压泵及6其独立电机、辅助装置安放在主机之外，即所谓的液压站。按照操作执行器的液压控制装置的安放位置及液压站的功能，可将液压站分为动力型液压站和复合型液压站两种结构类型。动力型液压站结构较为简单，主要由液压泵及其驱动电机、油箱及其附件、少数必要的控制阀组成，因此常称为液压泵站。其主要功能是为液压执行元件提供一定压力和流量的油液，而系统的控制主要靠分散在各处的控制阀完成。复合型液压站主要将液压泵及其独立电机、辅助装置安放在主机之外，系统的执行器安装在主机上。它不仅具有向系统执行器提供液压动力的功能，同时还兼具调节控制的功能。按液压站规模的大小可将液压站划分为 3 类：规模较小的单机型液压站、中等规模的机组型液压站、大规模的中央型液压站。设置中央型液压站可以对液压系统进行集中管理，为便于管路配置、保持稳定的环境温度和清洁度，常将其安放在地下室，如大型冶金设备的液压站。按通用性程度可将液压站分为专用液压站和通用液压站两类。工业设备所用的液压站都是根据主机的某种工艺目的设计和制造的，一般不具有通用性，属专用液压范畴。针对现代机械一些共有特点和使用要求，近年来有些液压制造商还为用户提供一类通用化液压装置。它将大部分控制元件和液压泵及其驱动电机、油箱等集成在一起，这种装置成为液压动力单元。这类液压装置一般为便携式液压结构，体积与重量较小，一般由液压元件制造商专门生产，用户可根据需要直接订货。1.2.3 液压站优缺点及适用场合液压站的优点是外形整齐美观便于安装维护，便于采集相检测电液信号以利于自动化，可以隔离液压系统振动、发热等对主机精度的影响。缺点是占地面积大，特别是对于有强烈热源和烟雾、粉尘污染的机械设备，有时还需为安放液压站建立专门的隔离房间或地下室。所以，此种结构类型主要适宜固定机械设备或安装空间宽裕的其他各类机械设备的液压系统产品，包括有一定批量的小型系统(如金属加工机床及其自动线、塑料机械、纺织机械、建筑机械等成批生产的主机的液压系统)和单件小批的大型系统(如冶金设备、水电工程项目中的有些液压系统)采用。具体而言，对于动力型液压站，可以与电力机械、道路交通机械和小型压力加工机械等单7机设备配套式用；对于复合型液压站，其中的整体式液压站，也适合中小型及中等复杂程废的单机设备液压系统(如组合机床液压系统)采用，分离型液压站则适合大型及较复杂的机组设备如(大型液压机、冶金机械等)采用；液压动力单元(站 )，可作为独立的通用液压部件在车辆与工程机械、冶金、化工、机械、交通、医疗等行业的机械设备中配套应用。随着液压技术的日益普及与应用范围的扩大及人们对其认识的深化；集中配置型液压装置已成为许多液压系统的典型作法，往往成为各类机械设备的液压系统设计师们确定液压装置结构方案时的首选。而目前约情况是，专门介绍液压站具体设计方法的书籍和资料较少，影响了液压技术的应用和设计进程，本书正是为了填补这一资料文献空缺，全面介绍液压站的设计与使用方法适应现代化建设及设计人员的需求，提高液压系统的设计水平而编著的。1.3 设计参数及特点我所设计的题目是综合液压测试装置中的泵站部分。其设计参数：系统最高压力：315bar, 最大流量：100L/min本测试台主要用于现场下线阀、油缸等液压元件修复测试使用，测试的阀主要有方向阀、单向阀、溢流阀、减压阀、流量阀，且测量具有通用性。对各种阀如何测试及测试内容在附录中有所叙述。所设计的这套泵站，其特点是：1. 系统功率大，工作参数范围大。2. PLC 控制，可实现压力自动控制和保护。3. 蓄能器可实现自动补油控制。4. 温度自动控制和保护（冷却器根据温度自动启闭） 。5 液位自动控制和保护。6. 所设计元件大部采用进口元件。且在所设计的这套泵站中，还设计了一个辅助集油小泵站，其作用是收集测试阀测试后阀里的余油，然后将余油过滤后注入到主油箱，循环利用，防止过多的油液浪费，还避免了污染环境，一举多得。8第二章 方案的设计2.1 总体方案的确定一个优秀的设计应该是技术先进，经济合理、维修和操作方便，运用安全可靠等。要做到这几点，首先除了技术上的问题以外，还必须有正确的设计指导思想和丰富的实践经验，更需要借鉴前人的经验。当然要达到这样的要求是需要有一个过程的，我们应该努力完成从理论知识到应用 ，的过度。众所周知，我们要想确定主机传动方式，应该反反复复研究各种不同传动方式的优缺点和适用场合，再通过分析对比，选出最合理的方案。当一种传动方式不能满足设计要求时，应考虑是否能与其他方式结合，发挥各自的优点，形成合理的设计方案。只有在主机的传动方案决定采用液压传动之后，液压系统的设计任务才会被提出来。一个好的液压系统不是往往一次就可以完成的，需要经过实践不断的修改，才能逐步完善，成为结构简单、性能好、效率高和使用方便、安全可靠的液压系统。 一般来说，液压系统的设计包括以下几个步骤：拟定液压系统步骤方案；液压系统的计算；选择或设计各种液压元件；对系统进行必要的验算；绘制正式液压系统图和装配图等；当然液压系统的设计步骤也不是永久不变的，还需要根据设计的要求进行细微的调整。在拟定液压系统方案以前，必须清楚知道哪些工作机构需要有液压系统来完成，哪些工作机构应用其他的传动方式完成会更合理一些，不用一味的追求“全液压化” 。这是因为液压传动虽然有一系列的优点，但它在某些方面也有一定的缺陷。所以应该运用各种传动方式，扬长避短设计出来的系统才是合理的。在设计液压系统的整体方案时，有以下几点是必须明确的:1） 了解清楚所要设计的液压系统要完成的工作任务是用传动还是选择控制，而且这次设计要完成的液压系统则是实现传动。2） 确定工作机构的运动形式，是直线运动、回转运动或是摆动，以确定选用什么形式的执行机构。本次液压测试装置的所以工作机构都为直线运动，故选用油缸即可。93） 明确执行机构的数量、动作顺序、相互之间的位置关系以及自动化程度要求，精度要求等，以及确定采用什么样的控制方式。这次液压系统拟定采用两个定量泵作为动力部分，两个油缸作为执行元件。4） 明确系统对安全保护的要求程度，以便选用必要的合理的安全装置和措施。并且要明确系统对传动精度和质量的要求，比如平衡性、准确性、效率等；以便决定系统选用的元件精度和基本回路形式。还要明白系统的工作环境情况，比如高温、低温、潮湿、灰尘、振动、腐蚀等因素，以便采取相应的特殊措施。2.2 液压系统的设计方案2.21 设计要求及其液压系统选择本次液压测试装置主要用于现场下线阀，油缸等液压元件修复测试使用，设计要求为使得该设计满足测试台对各种普通常用阀和一些伺服阀、比例阀进行快速测量和检测，也可以对液压缸进行测量和检测。设计综合液压测试装置中的主泵站部分和小泵站部分。该主泵站主要为测试台提供压力油能源，小泵站主要是收集测试阀测试后阀里的余油。该泵站的最高压力为 31.5MPa ，通过的最大流量为 100L/min。在明确了液压系统要完成的任务和要求的基础上，粗略的计算一下系统的输出功率，便可以确定液压系统的基本形式，包括以下几个具体内容：1）选用开式系统或闭式系统通常对于固定式机械总是采用开式系统，即系统中包含一个油箱，作为油液循环的开口环节，有利于油液的冷却和净化，但不够紧凑，不过固定机械对紧凑问题要求并不严格，本系统采用开式系统。2）选用油泵的类型目前，液压系统应用最普遍的油泵有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。一班情况下，中低压系统多使用齿轮泵和叶片泵，而高压系统主要则主要应用各种柱塞泵。本系统是高压系统，因此采