电驱工程机械实验平台设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘要 由于代步汽车，农用机械以及工程机械行驶和工作的主要动力是柴油机或汽油机提供的，随之产生的能源问题和环境保护问题引起了人类的重视。这些问题带来的压力，迫使人们想方设法去寻找节能环保的新型动力，目前以电力驱动和混合驱动这两种方式比较通用，并且已经成为现代工程机械发展的趋势。本设计就是采用电力驱动方式，用到一种液压电机模型，就是把永磁同步电机，轴向柱塞泵以及电磁驱动原理有机的融合到一起做为电驱工程机械的动力源；用电涡流测功仪的模拟加载过程来实现工程机械在实际工作时行走以及碰到工况的系统负载力变 化的模拟，分析典型工程机械的工作特点，在此基础上，进行电驱工程机械实验平台的设计。本次设计是总体设计，主要任务是构建液压实验台，合理分布各元件在实验平台上的分布，以及元件的连接和支架的设计。 关键词 ：能源和环境、工程机械、液压实验台、液压系统、模拟 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 页 s of is by or is s to by At by is of is a is of as to by to a of in in of of of of is of of of is to of as a 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 页 目录 1 绪论 . 1 题的提出背景 . 1 驱工程机械实验平台的目前实验成果及应用前景 . 2 . 2 . 2 文的研究内容 . 3 2 方案设计 . 4 述 . 4 实验原理 . 4 实验原理 图 . 5 3 设计计算及元件选型 . 6 计的主要性能参数 . 6 关数据的计算 . 6 关零件的选择 . 8 动机的选择 . 8 涡流测功仪 . 12 压阀的选用 . 13 矩转速传感器选择 . 14 力传感器选择 . 15 达的选择 . 16 箱 . 17 4 液压站的设计 . 19 压站的整体布局： . 19 动组件的连接 . 20 架的设计 . 21 5 液压实验台的维护与常见故障的处理 . 23 压实验台概述 . 23 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 页 压试验台的维护 . 23 压实验台的常见故障及其处理： . 25 6 小结 . 27 参考文献 . 28 附录 . 29 致谢 . 30 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 页 1 1 绪论 题的提出背景 21世纪以来，整个人类所面临的最严峻的挑战就是能源和环境问题，“节约能源，保护环境”应经成为世界各国的首要发展战略。 近些年来，由于我国宏观经济持续高速增长，基础建设投资大幅度增加，重工业发展已经得到长足发展。但是，发展的同时又带来了能源需求和环境保护的双重巨大压力！ 一般机械，像代步汽车，农用机械及其施工机械行驶和工作的主要燃料是从石油中提取出来的柴油和汽油。就世界能源大会数据分析显示：我国石油资源储量仅占世界的 相关资料表明：从 1993 年开始，我国已经成为了石油纯进口国家，至 2000 年我国的石油总需求的 33%已从国外进口，预计到 2115年，这个数字将会飙升至 50%左右；另外其燃烧产生的环境污染（气体污染，粉尘污染等）也是目前十分严重的问题。 而液压传动领域的节能研究大多数都是从液压系统本身的角度来考虑，努力减小液压系统自身的功率消耗，或者是设计合理的液压回路，尽量减少压力损失和流量损失来提高整机的功率效率。但是，在这方面已有成熟的研究，而且要想再提高功率效率是很困难的。因此，要进一步提高液压动力设备的整机效率，应把电机包括在内来考 虑，使电机提供的功率和负载相匹配。参考到目前部分系统采用一种液压电机泵模型，把轴向柱塞泵、永磁同步电机以及电磁驱动等原理有机的融合到一起，是集交流电机驱动与控制技术，电传动技术以及液压技术于一体的新型高效节能机电一体化动力单元。电机的转子即是轴向柱塞泵的缸体，且电机转子与柱塞泵同轴。转子磁场与定子上的交变磁场相互作用使转子旋转完成吸排油过程。通过控制电机转速来精确地控制和改变泵的输出流量和压力，与不同工况相匹配。 所以，本设计就是采用电动做为电驱工程机械动力源（本设计采用稀土永磁同步电机），然后用联轴器连接 一个轴向柱塞变量泵，以此为系统提供液压动力，然后经由一电涡流测功仪模拟机械的加载过程来分析典型工程机械的工作特点，这就是我们进行电驱工程机械实验平台的设计的原因及背景。 另外不采用柴油机和汽油机作为动力源的原因有：经过查找相关资料分析，在输出相同功率的柴油机、汽油机和电动机，在比较经济性、安全性时全面衡量考虑： 1、柴油机，柴油价格低于汽油价格，柴油机比较简单，方便维修，燃烧不完全、效率低，排放超标，噪音大，移动性能好。 2、汽油机，汽油价格高于柴油，机械较复杂，能量转换效率高于柴油机，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 页 2 移动性能好。 3、 电动机，结构简单，输出功率稳定，维护费用低，电能机械能转换效率高，仅受电源的限制，移动性能较局限。 专家建议：电源齐备，固定安装时使用电动机做为动力源比较安全经济。如果户外作业多，流动性强，则使用柴油机做为动力源比较安全经济。 而本实验平台仅仅是为研究工程机械的工作情况，不存在户外作业，故采用电动机作为能源设备无疑是最好的。 驱工程机械实验平台的目前实验成果及应用前景 驱工程机械实验平台取得的成果 当下市场上的工程机械大都采用内燃机（汽油机和柴油机）作为动力源，虽然采用内燃机也可以是工 程机械正常行驶和运作，但是效率差，污染大，能耗高等问题也不容忽视，所以人们想到了采用电力来作为机械动力源，也就是把电能转换为机械能，这就是电驱的来源。 著名的卡特彼勒公司（ 产的 带式推土机就是采用类似技术 术，用一个强大的发电机，有效的将交流电流的电能转化为机械能来驱动推土机的运动。 另外还有一种动力源，为混合动力。 目前世界上已经有 70余种车型的燃料电池汽车问世，在国外最热门、销量最大的新能源车就是混合动力汽车。 1997 年，第一款量产混合动力车普锐斯推向日 本市场，当年售出 18000 辆。 1999年，本田混合动力双门小车 美国推出，受到好评。 2007年年底，美国权威机构 统计数据显示， 2007年 10月份美国混合动力车的销售量与上一年相比，同期增长了 30 个百分点，销售量为 24443辆。混合动力车型甚至成了平淡的美国汽车市场的一大亮点： 2007年，美国市场销售混合动力车型超过 30 万辆。 2007 年 5 月 17 日，丰田混合动力车全球累计销售突破 100万辆。如今，丰田的混合动力车在全球的销量已经超过了 120 万辆。业内，普遍认为采用氢动力是汽 车发展的理想目标，而混合动力被认为是目前最好的过渡产品，它不仅有商业利益，也收获了环保节能的美誉 。 驱工程机械实验平台的应用前景 通过分析现代工程机械的技术发展趋势可知，工程机械产品中机械装置部分技术已趋成熟，技术革新大多建立在工程机械电液控制系统基础上。当前液压传动技术已经在国内外机床、汽车、工程机械等众多领域广泛应用，如发达国家 95的工程机械、 90的数控加工中心均采用液压传动技术机、电、液一体化控制技术更已成为衡量一个国家下业水平的重要标志之一。对于工程机械专业教学类而言，工程机械控制 实验平台的研究开发能较好地满足现代工程买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 页 3 机械技术的教学及实验需求。因为它可以低成本但同时又能高效准确的完成这些工程机械的工作模拟，所以具有较高的实用价值。 文的研究内容 本设计其实是为模拟部分工程机械，如摊铺机，液压挖掘机等的正常工作情况，以及它们在遭遇工况时液压系统负载力的变化。故而设计了一个简易的液压实验平台，俗称液压站。 本设计液压站主要元件有：两个自主设计配合的传动组件，一个自主设计的油箱，一个阀块及其若干的支架，并配有一个电控柜。有使用方便，维修简单，占地资源小等有点。设计的主要内容包含这 个液压站的元件连接，位置摆放，以及支架设计等。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 页 4 2 方案设计 述 多数工程机械的动力源是内燃机（即柴油机或汽油机），内燃机固然可以满足工程运作方面的需求，但是它带来的能源消耗问题和日益增长的环境污染问题我们也应该重视到。我们既要完成工程又要对能源节省和环境保护，就必须寻找新的动力源 电力，代替传统动力，以减少能源消耗，环境污染和噪音干扰等。 一般的液压动力源都采用异步电机，首先我们了解一下异步电机缺点：首先，异步电机定子电流可分解为两部分，一部分是用以在转子中形成磁场的励磁电流，另一部分为用于输出转矩的负载电流，无论电机是否有实际转矩输出，励磁电流都存在，并且在低速或空载情况下励磁电流所占比例会更大，而励磁电流的存在会消耗一定的电机功率，即使使用变频驱动技术能够减小异步电机定子电流，起到一定的节能效果，也不能从根本上消除励磁电流的存在，因此使用异步电动机节能效果有限；其次，异步电机的功率因数较低，在额定载荷时约为 在轻载或空载时更低，只有 次，异步电机的转动惯量较大，影响系统的动态响应速度。所以我们考虑使用同步电机来作为动力源。 而稀土永磁同 步电机采用稀土永磁材料作为电机的转子磁极材料，从根本上不需要产生无功励磁电流，所以可以显著提高功率因数（功率因数可达到 1），减少定子电流和定子电阻的损耗。在稳定运行期间没有转子电阻损耗，进而可以因总损耗降低而减小风扇的损耗，小功率的永磁同步电机甚至可以去掉风扇。永磁同步电机转子磁极基本恒定，所以电机无论是在低速运转还是在高速运转都可以输出较大的负载转矩，在 25% 120%额定负载范围内均可保持较高的效率和功率因数，另外永磁同步电机还具有过载倍数大、响应速度快、运行平稳和体积小等优点。 所以本实验采用 11稀土永磁同步电机和排量为 23ml/r 的变量柱塞泵作为液压动力源进行实验。 实验原理 如图 2先，接通电源后，由稀土永磁同步电动机 4带动 5、转矩转速传感器 5，再由扭矩转速传感器 5带动变量泵 6，变量泵 6从油箱 1 中吸入液压油，液压油被吸出后流向两个管路。一条管路是经过流量计 7 流向三位四通电磁换向阀 9，通过三位四通电磁换向阀 9来改变液压油的方向，从而实现买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 页 5 双向变量马达 12 的旋转和方向的改变。期间液压油还流经节流器 8和温度传感器 10。电涡流测功仪 11是用来模拟加载过程的，它的上面可以放置 砝码以模拟负载变化，从而体现工程机械在运动行驶过程中遇到阻力的变化。令一条支路是流经溢流阀 3，然后经过回油过滤器 2流回油箱 1。溢流阀 3在系统中起到调节系统压力和过载保护作用。这就是系统的大概过程。 实验原理图 图 2验原理图 主要元件： 1、油箱， 2、回油过滤器， 3、溢流阀， 4、稀土永磁同步电动机， 5、转矩转速传感器， 6、变量泵， 7、流量计， 8、节流器， 9、三位四通电磁换向阀， 10、温度传感器， 11、电涡流测功仪， 12、双向变量马达 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 页 6 3 设计计算及元件选型 计的主要性能参数 1、最大功率 11 2、系统额定压力 20 关数据的计算 1、系统的的流量 由p q知， 101111 , ,102020 6 / 3 3 / m i p L （ 3 2、泵的排量 3 3 / m 1 5 0 0 / m 3/ 2 2 / 2 2 /q n c m r m l r = = = （ 3 3、泵的转矩 11P 2 eP n 3/ 2 1 1 1 0 / ( 2 1 5 0 0 ) 7 0 . 0 n N 创 =? （ 3 4、输出功率= 0 . 9 4 0 . 9 2 = 0 . 8 6p m p vh h 3 （ 输出功率 1 1 0 . 8 6 9 . 5 1p o p i k w k ? ?总（ 3 5、马达的相关计算 a、输入功率 kw=b、输出功率 9 . 5 1 0 . 9 2 0 . 9 5 7 . 4 4M o M M M m M P k w k wh h h=? 鬃 = 创 =总（ 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 页 7 （ c、泵的流量2 8 . 5 / m i P L= （ 3 d、液压马达的输出转矩) ( )/ 2 2 0 0 . 5 2 8 / 0 . 8 7 / 2 7 5 . 6M M M P V M p m l s N mh p p=- 鬃 =- 创 =?（ 3 、管道尺寸的确定，可以用 2 （ （ 3 a、 吸油管直径 33= 2 2 2 . 6c b、回油管直径 33= 2 2 1 . 82c c、压油管直径 33= 2 2 1 . 53c （其 m/s； 在回油管路中 m/s； 在压油管路中 m/s。 ） 7、油箱尺寸的计算 按照系统流量的大小 3 3 / m 故，油箱容 积为 6 3 3 1 9 8pV k q L 。 （ 3 为了设计简便取 210L。 油箱形状为：长为 70 60 50 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 页 8 关零件的选择 动机的选择 先列举几项调研报告： 图 3示为同步电机和异步电机分别在泵出口压力为 1 6效率随转速变化的曲线。需要说明的是：本报告计算异步电机的功率和效率时均未考虑异步电机散热风扇的功率和效率，而永磁同步电机依靠电机壳体散热 ，无散热风扇。 图 3步电机和异步电机的效率曲线 从图 3可以看出，永磁同步电机在不同转速和不同负载时的效率都高于异步电机的效率。从负载大小来看，系统压力为 1，两者效率差距较大，当系统压力增大到 6，两者差距减小，这说明同步电机比异步电机在轻载时 更加节能；从电机转速来看，低速时两者效率相差较大，高速时则越来越接近，这说明同步电机在低速时比异步电机更加节能。异步电机效率低的主要原因是在低速轻载时输入的功率较小，而此时转子消耗功率所占比重增大，从而导致效率较低，而随着转速和负载的 增大，电机输入功率增大，转子消耗功率所占比重减小，效率与同步电机的效率逐步接近。在空载（系统压力为 0）时，电机效率几乎为零，此时异步电机的输入功率为同步电机输入功率的 以上，如图 3说明同步电机空载时更为节能。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 页 9 图 3载时电机输入功率 下面主要介绍本次实验所采用的稀土永磁同步电机。 一、永磁同步电动机的分类和特点： A，永磁同步电动机的特点： 永磁同步电动机结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高，和直流电机相比，它没有直流电机的换向器和电刷等缺点。和异步电动机相比，它由于不 需要无功励磁电流，因而效率高，功率因数高，力矩惯量比大，定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可测、控制性能好；但它与异步电机相比，也有成本高、起动困难等缺点。和普通同步电动机相比，它省去了励磁装置，简化了结构，提高了效率。永磁同步电机矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、大范围的调速或定位控制，因此永磁同步电机矢量控制系统引起了国内外学者的广泛关注。 我国是盛产永磁材料的国家，特别是稀土永磁材料钕铁硼资源在我国非常丰富，稀土矿的储藏量为世界其他各国总和的 4倍左右，号称“稀土王国”。稀土永磁材 料和稀土永磁电机的科研水平都达到了国际先进水平。因此，对我国来说，永磁同步电动机有很好的应用前景。 B，永磁同步电动机的分类： 永磁同步电动机的转子磁钢的几何形状不同，使得转子磁场在空间的分布可分为正弦波和梯形波两种。因此，当转子旋转时，在定子上产生的反电动势波形也有两种：一种为正弦波；另一种为梯形波。这样就造成两种同步电动机在原理、模型及控制方法上有所不同，为了区别由它们组成的永磁同步电动机交流调速系统，习惯上又把正弦波永磁同步电动机组成的调速系统称为正弦型永磁同步电动机（ 速系统；而由 梯形波（方波）永磁同步电动机组成买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 页 10 的调速系统，在原理和控制方法上与直流电动机系统类似，故称这种系统为无刷直流电动机（ 速系统。 永磁同步电动机转子磁路结构不同，则电动机的运行特性、控制系统等也不同。根据永磁体在转子上的位置的不同，永磁同步电动机主要可分为：表面式和内置式。在表面式永磁同步电动机中，永磁体通常呈瓦片形，并位于转子铁心的外表面上，这种电机的重要特点是直、交轴的主电感相等；而内置式永磁同步电机的永磁体位于转子内部，永磁体外表面与定子铁心内圆之间有铁磁物质制成的极靴，可以保护永磁体。这种 永磁电机的重要特点是直、交轴的主电感不相等。因此，这两种电机的性能有所不同。 C，永磁同步电机的节能原理： 永磁同步电机和感应电机相比，由于采用了稀土永磁材料作为电机的转子磁极材料，从根本上不需要产生无功励磁电流，所以可以显著提高功率因数（功率因数可达到），减少定子电流和定子电阻的损耗。在稳定运行期间没有转子电阻损耗，进而可以因总损耗降低而减小风扇的损耗，小功率的永磁同步电机甚至可以去掉风扇。永磁同步电机转子磁极基本恒定，所以电机无论是在低速运转还是在高速运转都可以输出较大的负载转矩，在额 定负载范围内均可保持较高的效率和功率因数，另外永磁同步电机还具有过载倍数大、响应速度快、运行平稳和体积小等优点。 本设计采用稀土永磁同步电动机，相关参数见表 3表 3动机相关参数 型号 率（ 11压（ V） 380V 电流（ A） 率因数 定转速 1500r/率 缘等级 B 安装尺寸，外型尺寸 160土永磁同步电动机相较于三相异步电动机： 稀土永磁同步电动机的起动力矩和过载能力均比 三相异步电动机高出一个功率等级，最大起动力矩与额定力矩之比可达 ， 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 页 11 稀土永磁同步电动机的特点 ： 1、稀土永磁同步电动机无滑差，转子上无基波铁、铜耗。 2、稀土永磁同步电动机为双边励磁，且主要是转子永磁体励磁，其功率因数可达到或接近于 3、功率因数的提高，一方面节约了无功功率，另一方面也使定子电流下降，定子铜耗减少，效率提高。 稀土永磁同步电动机的极弧系数一般均大于异步电动机的极弧系数，当电源电压和定子结构一定时，稀土永磁同步电动机的平均磁感应 强度较异步机小，铁损耗小。 4、至于稀土永磁同步电动机的杂散损耗，一般认为由于其永磁体磁场的非正弦性而增加了杂散损耗，但另一方面稀土永磁电动机较大的气隙，降低了杂散损耗。 5、稀土永磁同步电动机的不变损耗（铁耗 +机械损耗）小，可变损耗（定子铜耗）变化比异步电动机可变损耗（定子铜耗 +转子铜耗）变化慢，使其效率特性有高而平的特点，使稀土永磁电动机在轻载时的相当宽的区域内效率为最高。如在油田采油机上使用，这一区域恰好与油田采油机的平均负载所在区域相吻合。为此，稀土永磁同步电动机的额定效率比异步电动机高 4%但在整个负载变化范围内的平均效率，稀土永磁同步电动机比三相异步电动机可高出12%。 6、采用稀土永磁同步电动机，无功功率节电率可达 85%；有功功率节电率可达 23%节电效果十分明显。 与电磁式同步电动机相比较，稀土永磁同步电动机具有以下优点： 1、稀土永磁同步电动机无需电流励磁 ,不设电刷和肩环 ,因此结构简单、使用方便、可靠性高。 2、由于上述结构的特点，使得稀土永磁同步电动机转子上无励磁损耗，无电刷和滑环之间的磨擦损耗和接触电损耗。因此，稀土永磁同步电动机的效率比电磁式同步电动机要 高，并且其功率因数可以设计在 3、稀土永磁同步电动机转子结构多样、结构灵活，而且不同的转子结构往往带来自身性能上的特点，因而稀土永磁同步电动机可根据使用需要选择不同的转子结构形式。 4、稀土永磁同步电动机在一定功率范围内，可以比电磁式同步电动机具有更小的体积和重量。 应用： 交流永磁同步电动机由于其体积小、重量轻、高效节能等一系列优点，越来越引起人们重视，其控制技术日趋成熟，控制器已产品化。中小功率的异步电动机变频调速正逐步为永磁同步电动机调速系统所取代。电梯驱动就是一个典型的例子 。电梯的驱动系统对电机的加速、稳速、制动、定位都有一定的要买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 页 12 求。早期人们采用直流电动机调速系统，其缺点是不言而喻的。 70年代变频技术发展成熟，异步电动机的变频调速驱动迅速取代了电梯行业中的直流调速系统。而这几年电梯行业中最新驱动技术就是永磁同步电动机调速系统，其体积小、节能、控制性能好、又容易做成低速直接驱动，消除齿轮减速装置；其低噪声、平层精度和舒适性都优于以前的驱动系统，适合在无机房电梯中使用。永磁同步电动机驱动系统很快得到各大电梯公司青睐，与其配套的专用变频器系列产品已有多种牌号上市。可以预见，在调速驱 动的场合，将会是永磁同步电动机的天下。 涡流测功仪 主要用途及适用范围： 电涡流测功器是目前国内先进的加载测功设备，尤其在中小功率以及微小功率的动力机械加载测功试验中，各动力机械的低速及高速加载测功试验方面，相对其它类型测功加载设备而言，在性能、价格、可靠性、维护难易程度等方面都有比较明显的优势。尤其在低速机械及微小功率机械的加载测功方面，则更是其它方法无可比拟的。 （本设计测功仪型号为 电涡流测功仪的主要组成： 电涡流测功器主要由电涡流制动器、各种测量控制仪（包括加载控制 、测 力、测速）两大部份组成。 电涡流测功器工作原理： 当控制仪供给一直流电流于测功器制动器上的励磁线圈时，通过励磁体、涡流环、空气隙和感应子形成一闭合磁通回路，由于感应子齿与槽的差异，该磁场被调节器调制成波幅脉振的磁场，感应子旋转时，该磁场也随之旋转，并且在涡流环上产生涡电流。该电流与产生它的磁场相互作用形成与原动机反向的制动力矩，使架于摆动轴承上的电枢体摆动，通过力臂将力矩传给拉压传感器一拉力，测量出力矩大小。原动机的功率全部被测功器吸收转变为电涡流，并转化为热能，由冷却水带走。 电涡流测功机的特点： 1，结构简单，操作维护方便； 2，制动力矩大，测试精度高，工作稳定； 3，转动惯量小，动态响应速度快，低速扭矩大； 4，与控制系统配套，易于实现自动化。 下面附上结构简图： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 页 13 图 3涡流测功仪结构简图 具 体部分： 1、感应盘， 2主轴， 3、联轴器， 4、励磁线圈， 5、冷却室， 6、气隙， 7、出水管道， 8、油杯， 9、测速齿轮， 10、轴承座， 11、进水管道， 12、支撑环， 13、外环， 14、底座 压阀的选用 本设计主要有 2个液压阀：溢流阀和换向阀。 1、溢流阀的选用。 在选择溢流阀时必须注意： A、直动式溢流阀的响应速度快，多用于流量较小的应用场合，适合作为制动阀和安全阀； B、先导式溢流阀的启闭特性好，适合于中，高压系统和流量较大的应用场合，适合作为调压阀和背压阀； C、二级同心先导式溢流阀的泄漏量比三级 同心的小，故适用于保压回路； D、选择溢流阀的流量时，应该按照液压泵的最大流量来选取，并应注意其允许的最小稳定流量，一般情况下，溢流阀的最小稳定流量为其额定流量的 15%以上。 (本设计采用先导式溢流阀。 ) 2、换向阀的选用。 在常用液压系统中，换向阀的结构形式一般按照通过阀的流量来选择，当通过阀的流量超过 190L/合选用二通插装阀；当通过流量低于 190L/纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 页 14 时，适合选用滑阀型换向阀；当通过阀的流量低于 70L/，适合选用电磁换向阀，否则选用电液换向阀。 (本设计采用电磁换向阀，具体为 三位四通电磁换向阀。 ) 矩转速传感器选择 过弹性轴、两组电磁传感器，把被测矩、转速转换成具有相位差的两组交流电信号，这两组交流电信号的频率相同与轴的转速成正比，而其相位差的变化部分又与被测转矩成正比。 转矩转速传感器的工作原理如图 3弹性轴的两端安装有两只信号齿轮，在两齿轮的上方各装有一组信号线圈，在信号线圈内均装有磁钢，与信号齿轮组成磁电信号发生器。当信号齿轮随弹性轴转动时，由于信号齿轮的齿顶及齿谷交替周期性的扫过磁钢的底部，使气隙磁导产 生周期性的变化，线圈内部的磁通量亦产生周期性变化，使线圈中感生出近似正弦波的交流电信号。这两组交流电信号的频率相同且与轴的转速成正比，因此可以用来测量转速。这两组交流电信号之间的相位与其安装的相对位置及弹性轴所传递扭矩的大小及方向有关。 当弹性轴不受扭时，两组交流电信号之间的相位差只与信号线圈及齿轮的安装相对位置有关，这一相位差一般称为初始相位差，在设计制造时，使其相差半个齿距左右，即两组交流电信号之间的初始相位差在 180度左右。 (本设计采用 ) 图 3J 型转矩转速传感器基本工作原理图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 页 15 图 3J 型转矩转速传感器机械结构图 力传感器选择 压力传感器主要用于检测流体或固体的压力，并能进行信号远传。它是工业实践中最为常用的一种传感器。常常作为自动化控制的前端元件，广泛运用于各种工业自控环境，包括石油化工、造纸、水处理、电力、船舶、机床和公用设备等行业。 压力传感器分类： 1、压阻式压力传感器 当压敏电阻受压后产生电阻变化，通过放大器放大并采用标准压力标定，即可进行压力检测。压 阻式压力传感器的性能主要取决于压敏元件（取出压敏电阻）、放大电路，以及生产中的标定和老化工艺。 应变片：在目前的压力传感器封装工艺中，通常可以将压阻式敏感芯体做得体积小巧，灵敏度高，而且稳定性能好，并将压敏电阻以惠司通电桥形式与应变材料（通常不锈钢）结合在一起，就能确保压阻式压力传感器过载能力强和搞冲击压力强。适合测量高量程范围的压力变化，尤其在 1性很好，精度也很高，并适合测量与应变材料兼容的各类材料。 陶瓷压阻：在结构上将压敏电阻以惠斯通电桥形式与陶瓷烧结在一起。其过载能力较应变片类低 一点，但灵敏度较高，适合测量 50上的高量程范围，而且耐腐蚀，温度范围也广。抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的型变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥，由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性，与激励电压也成正比电压信号，可与应变式传感器相兼容。陶瓷是一种公认的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 页 16 的材料。陶瓷的热稳定特性及它的厚膜电阻可以使它的温度范围高达 +135，而且具有高精度、高稳定性。电气绝缘程度大 于 2出信号强，长期稳定性好。 扩散硅：采用在硅片上注入粒子形成惠司通电桥形式的压敏电阻。被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上，使膜片产生与介质压力成正比的微位移，哈听电阻值发生变化，和用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。因此扩散硅传感器灵敏度和精度最高，适合测量 10压力范围。一般情况下，扩散硅传感器分为带隔离膜拜和非隔离膜两种，非隔离膜只能测量干净的，隔离膜片为软性膜片和刚性膜片，适合测量各种性质的介质。 2、压电式压力传感器 工作原理：压 电式传感器是利用某些晶体的极化效应，即当晶体沿着一定方向力作用发生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉之后，双会重新回到不带电的状态，也就是物时候，某些晶体可能产生出电的效应。压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英（天然晶体）、酒石酸钾钠、磷酸二氢胺（人造晶体）、钛酸钡压电陶瓷、 酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷。 特殊效用： 压电压力传感器主要应用研究在压力和力等的测量中，比如在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到广泛的应用。特别是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。压电 传感器可可以用来测量发动机内部压力的测量与真空度的测量。总之，它既可以测量大的压力，也要以用来测量微小的压力。 压电式压力传感器也广泛应用在生物医学测量中，比如说心室管式微音器就是由压电压力传感器制成的，因为测量动态压力是如此普遍，所以压电压力传感器的应用就非常广泛。 本设计选用传感器型号为： 精度压力传感器。 达的选择 本次设计选用轴向柱塞变量马达 性： 1、斜轴结构变量马达，带轴向锥形柱塞旋转组件，可用于开式和闭式回路的静液压传动； 2、适用于行走机械和工业领域； 3、通过宽的调节范围，变量马达能满足高转速和大扭矩的要求； 4、排量可从 最小，无级调速； 5、输出扭矩随高低压测之间的压差和排量的增加而增加； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 页 17 6、液压传动具有宽调节范围； 7、多种控制装置； 8、无需变速器，可使用较小的泵，因而节省费用； 9、轴承系统结构紧凑，坚固耐用，使用寿命长； 10、高功率密度； 11、良好的启闭特性； 12、惯性矩小； 13、斜轴摆动范围大 箱 在液压系统中，油箱的主要作用是储油和散热，在保证供给液压系统足够油液的同时，还要將液压系统中由功率损失产 生的热量散失掉。油箱还起到沉淀液压油杂质、分离液压油中气泡、净化油液的作用。 在一般中、低压系统中，油箱的容量可按下列经验进行：对于低压系统，油箱容量 4 倍系统流量；对于中压系统， 7倍：对于高压系统，12倍。 油箱的注意事项： 1、油箱一般为长六面体箱体，中小型油箱用钢板直接焊成，大型油箱必须先用角钢焊成骨架，然后在焊上钢板制成。当容量在 100L 以内时，其壁厚为 3毫米；容量在 100320L 时，壁厚为 34 毫米；容量大于 320L 时，壁厚为 46毫米。油箱底脚高度一般为 150 毫米以 上，利于散热。若液压泵和电机需要安装在油箱顶盖上时，为避免震动，顶盖的厚度应为侧壁厚的 3倍。 2、油箱内常设 23块隔板，将回油区和吸油区分开，有利于散热、杂质的沉淀和气泡的溢出，也可以增加油箱的强度。隔板的高度为油面高度的 2/33/4。 3、油箱顶盖上应设置通气孔，使液面与大气相通，通气孔处应设置空气滤清器。邮箱的底面应适当倾斜，并在其最低位置设置放油塞。在箱壁的易见位置设置油位指示器。 4、泵的吸油口所安装的滤油器，其底面与油箱底面应保持一定距离，其侧面离油箱壁应有 3 倍管径的距离，回油口应插入最低液面 以下，回油口应切成45斜口，以增大出油面积。阀的泄露油管应在液面以上，以免增加漏油腔的背压。 5、油箱的内壁必须进行处理。新油箱须经过喷丸、酸洗和表面清洗等，其内壁也可以涂一层与工作液相容的塑料薄膜或耐油涂料。 6、油箱的容量应能保证在设备的液压系统内充满油液时，其液面（最低液面）高于滤油器上端 200 毫米以上；在设备的液压系统停止运动时，油箱的液面不应超过油箱高度的 80%；而当液压系统的油液全部返回油箱时，油液不可以溢出油箱外。 7、油箱的有效容积，当系统为低压系统时，取液压泵每分钟排除油液体积买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 页 18 的 24 倍 ；中高压取 57 倍；若为行走机构，则取 2 倍。若为高压闭式循环系统，按所需外循环油或补油量的多少而定；对于工作负载大，并长期连续工作的液压系统，油箱的容量需要按发热量，通过计算确定。 （本设计油箱自主设计，尺寸为： 700*500*600，具体图形见同组液压系统设计。） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 页 19 4 液压站的设计 压站的整体布局： 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。 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