教学液压试验台基本实验回路的设计[机械毕业论文 答辩通过]

需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载本科毕业设计（论文）题目教学液压试验台基本实验回路的设计学生姓名学号指导教师学院专业交稿日期学术诚信声明本人郑重声明所呈交的毕业设计（论文），是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本毕业设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。中文题目英文题目作者签名日期年月日版权使用授权书本毕业设计（论文）作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海建桥学院可以将本毕业设计（论文）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业设计（论文）。保密，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密。（请在以上方框内打“”，如作者未做出选择的情况下，按不保密处理。）作者签名指导教师签名日期年月日日期年月日上海建桥学院本科毕业设计（论文）I液压基本回路实验台的设计摘要当今世界高端的教学液压试验台生产技术，基本上已被美国、德国和日本所垄断。而国内目前不但教学液压试验台生产技术比较落后，同时教学液压试验台性能检测技术也非常落后，尚没有真正意义上的测试数据精确、实验功能全面的专业性综合性教学液压试验台。教学液压试验台发展的落后已经成为制约我国教学液压试验台生产技术发展的一个瓶颈。而作为液压技术应用的基础液压基本回路是学习液压传动控制的必要知识。液压回路是液压系统的有机组成部分，任何液压系统都是由一些基本回路所组成。液压基本回路是指由一些液压元件与液压辅助元件按照一定关系组合，能够实现某种特定液压功能的油路结构。最常用的基本回路是压力控制回路；速度控制回路；方向控制回路；多执行元件控制回路。每一个基本回路都具备一种特定功能。液压基本回路实验的开设是为了让学生在液压传动课程的学习过程中，通过实验能对液压系统的基本工作原理有更深层次的理解，熟悉典型的液压回路各自的运行特点及原理。本设计选用工程液压中常用的几个液压基本回路为实验项目，实验台采取卧式布局，液压阀安装在集成块上以简化实验台的系统油路，在实验过程中学生可以清楚了解液压元件的组合与液压回路之间的转化。关键词液压，液压基本回路，实验台，集成块，液压系统教学液压试验台基本实验回路的设计IITHEDESIGNOFHYDRAULICPRESSUREBASICCIRCUITLABORTORYSTAGEABSTRACTTEACHINGTODAYSWORLDOFHIGHENDHYDRAULICTESTRIGPRODUCTIONTECHNOLOGY,BASICALLYHASBEENTHEUNITEDSTATES,GERMANYANDJAPANMONOPOLIZEDDOMESTIC,NOTONLYTEACHINGTHEHYDRAULICTESTRIGPRODUCTIONTECHNOLOGYISRELATIVELYBACKWARD,ATTHESAMETIMETEACHINGTHEHYDRAULICTESTRIGPERFORMANCEDETECTIONTECHNOLOGYISVERYBACKWARD,YETACCURATETESTDATAINTHETRUESENSEOFTHEEXPERIMENTALFULLFEATUREDPROFESSIONALTEACHINGHYDRAULICTESTRIGBACKWARDTEACHINGHYDRAULICTESTRIGDEVELOPMENTHASBECOMEABOTTLENECKRESTRICTINGTHEDEVELOPMENTOFPRODUCTIONTECHNOLOGYINOURTEACHINGHYDRAULICTESTSTANDASTHEBASISFORAPPLICATIONOFHYDRAULICTECHNOLOGYBASICHYDRAULICCIRCUITISNECESSARYTOLEARNHYDRAULICTRANSMISSIONCONTROLKNOWLEDGETHEHYDRAULICCIRCUITISANINTEGRALPARTOFTHEHYDRAULICSYSTEM,ANYHYDRAULICSYSTEMISCOMPOSEDBYSOMEBASICLOOPTHEBASICHYDRAULICCIRCUITISTHEOILPASSAGESTRUCTURETOACHIEVECERTAINHYDRAULICFUNCTIONSBYANUMBEROFHYDRAULICCOMPONENTSANDHYDRAULICAUXILIARYCOMPONENTSCANBECOMBINEDINACCORDANCEWITHACERTAINRELATIONSHIPTHEMOSTCOMMONLYUSEDBASICLOOPISTHEPRESSURECONTROLLOOPSPEEDCONTROLLOOPDIRECTIONCONTROLCIRCUITMULTIELEMENTCONTROLCIRCUITEACHBASICLOOPHASASPECIFICFUNCTIONHYDRAULICTESTCREATIONTOTHESTUDENTSINTHELEARNINGPROCESSOFTHEHYDRAULICDRIVECOURSEEXPERIMENTSCANHAVEADEEPERUNDERSTANDINGOFTHEBASICWORKINGPRINCIPLEOFTHEHYDRAULICSYSTEM,FAMILIARWITHEACHOFTHEOPERATINGCHARACTERISTICSANDPRINCIPLEOFATYPICALHYDRAULICCIRCUITSEVERALBASICHYDRAULICCIRCUITINTHEDESIGNSELECTIONOFHYDRAULICEXPERIMENTALPROJECT,LABORATORYBENCHTOTAKEAHORIZONTALLAYOUT,HYDRAULICVALVEMOUNTEDONTHEMANIFOLDTOSIMPLIFYTHEEXPERIMENTSTATIONSYSTEMOILLINE,HIGHSCHOOLSTUDENTSCANEXPERIMENTACLEARUNDERSTANDINGOFTHEHYDRAULICCOMPONENTSTHETRANSFORMATIONBETWEENTHECOMBINATIONANDAHYDRAULICCIRCUITKEYWORDSHYDRAULICPRESSURE,HYDRAULICPRESSUREBASICCIRCUIT,LABORATORYSTAGE,INTEGRATEDBLOCK,HYDRAULICSYSTEM上海建桥学院本科毕业设计（论文）III目录摘要IABSTRACTII1引言111历史液压系统的发展112液压技术的发展趋势1121减少能耗,充分利用能量2122主动维护2123机电一体化22设计要求及设计参数421设计要求422设计参数43制定系统方案及拟订液压系统图531制定系统方案5311压力控制回路5312速度控制回路8313方向控制回路11314多执行元件控制回路1132拟订液压系统图144系统主要参数计算及元件选取1641系统主要参数计算1642动力源的选取16421液压泵的选择16422电动机功率的确定16423连轴器的选择1743液压元件的选择175集成块及泵站设计1951集成块的设计1952泵站的设计2053液压试验台机械部分设计说明206实验回路分析2161二级调压泄荷回路21611实验油路21612工作原理及实验内容21教学液压试验台基本实验回路的设计IV62节流调速及加载回路22621实验油路22622工作原理及实验内容2263变量泵特性实验回路23631实验油路23632工作原理及实验内容2364顺序动作回路24641实验油路24642工作原理及实验内容2465差动连接快速回路26661实验油路26662工作原理及实验内容2666双泵快速回路27661实验油路28662工作原理及实验内容2867同步回路29671实验油路29672工作原理及实验内容2968速度换接回路30681实验油路30682工作原理及实验内容30结论32参考文献33致谢34上海建桥学院本科毕业设计（论文）11引言11历史液压系统的发展液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，1795年英国约瑟夫布拉曼JOSEPHBRAMAN,17491814，在伦敦用水作为工作介质，以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油，又进一步得到改善。第一次世界大战19141918后液压传动广泛应用，特别是1920年以后，发展更为迅速。液压元件大约在19世纪末20世纪初的20年间，才开始进入正规的工业生产阶段。1925年维克斯FVIKERS发明了压力平衡式叶片泵,为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。20世纪初康斯坦丁尼斯克GCONSTANTIMSCO对能量波动传递所进行的理论及实际研究1910年对液力传动液力联轴节、液力变矩器等方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。第二次世界大战19411945期间,在美国机床中有30应用了液压传动。应该指出,日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近20多年。在1955年前后,日本迅速发展液压传动,1956年成立了“液压工业会”。近2030年间，日本液压传动发展之快，居世界领先地位。液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。12液压技术的发展趋势由于液压技术广泛应用了高技术成果，如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新材料，使传统技术有了新的发展，也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。尽管如此，走向二十一世纪的液压技术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，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。教学液压试验台基本实验回路的设计2121减少能耗,充分利用能量液压技术在将机械能转换成压力能及反转换方面，已取得很大进展，但一直存在能量损耗，主要反映在系统的容积损失和机械损失上。如果全部压力能都能得到充分利用，则将使能量转换过程的效率得到显著提高。为减少压力能的损失，必须解决下面几个问题减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损失。主要表现在改进元件内部流道的压力损失,采用集成化回路和铸造流道,可减少管道损失,同时还可减少漏油损失。减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量，避免采用节流系统来调节流量和压力。采用静压技术，新型密封材料，减少磨擦损失。发展小型化、轻量化、复合化、广泛发展3通径、4通径电磁阀以及低功率电磁阀。改善液压系统性能，采用负荷传感系统，二次调节系统和采用蓄能器回路。为及时维护液压系统，防止污染对系统寿命和可靠性造成影响，必须发展新的污染检测方法，对污染进行在线测量，要及时调整，不允许滞后，以免由于处理不及时而造成损失。122主动维护液压系统维护已从过去简单的故障拆修，发展到故障预测，即发现故障苗头时，预先进行维修，清除故障隐患，避免设备恶性事故的发展。要实现主动维护技术必须要加强液压系统故障诊断方法的研究，当前，凭有经验的维修技术人员的感宫和经验，通过看、听、触、测等判断找故障已不适于现代工业向大型化、连续化和现代化方向发展，必须使液压系统故障诊断现代化，加强专家系统的研究，要总结专家的知识,建立完整的、具有学习功能的专家知识库，并利用计算机根据输入的现象和知识库中知识，用推理机中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高维修方案和预防措施。要进一步引发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件，对于不同的液压系统只需修改和增减少量的规则。另外，还应开发液压系统自补偿系统，包括自调整、自润滑、自校正，在故障发生之前，进市补偿，这是液压行业努力的方向。123机电一体化电子技术和液压传动技术相结合，使传统的液压传协与控制技术增加了活力，扩大了应用领域。实现机电一体化可以提高工作可靠性，实现液压系统柔性化、智能化，改变液压系统效率低，漏油、维修性差等缺点，充分发挥液压传动出力大、上海建桥学院本科毕业设计（论文）3贯性小、响应快等优点,其主要发展动向如下1电液伺服比例技术的应用将不断扩大。液压系统将由过去的电气液压ONOE系统和开环比例控制系统转向闭环比例伺服系统,为适应上述发展,压力、流量、位置、温度、速度、加速度等传感器应实现标准化。计算机接口也应实现统一和兼容。2发展和计算机直接接口的功耗为5MA以下电磁阀，以及用于脉宽调制系统的高频电磁阀小于3MS等。3液压系统的流量、压力、温度、油的污染等数值将实现自动测量和诊断,由于计算机的价格降低,监控系统,包括集中监控和自动调节系统将得到发展。4计算机仿真标准化，特别对高精度、“高级”系统更有此要求。5由电子直接控制元件将得到广泛采用，如电子直接控制液压泵，采用通用化控制机构也是今后需要探讨的问题，液压产品机电一体化现状及发展。液压行业液压元件将向高性能、高质量、高可靠性、系统成套方向发展；向低能耗、低噪声、振动、无泄漏以及污染控制、应用水基介质等适应环保要求方向发展；开发高集成化高功率密度、智能化、机电一体化以及轻小型微型液压元件；积极采用新工艺、新材料和电子、传感等高新技术。液力偶合器向高速大功率和集成化的液力传动装置发展，开发水介质调速型液力偶合器和向汽车应用领域发展，开发液力减速器，提高产品可靠性和平均无故障工作时间；液力变矩器要开发大功率的产品，提高零部件的制造工艺技术，提高可靠性，推广计算机辅助技术，开发液力变矩器与动力换档变速箱配套使用技术；液粘调速离合器应提高产品质量，形成批量，向大功率和高转速方向发展。本实验台设计参考了QCS008A实验台、FESTO公司设计生产的教学实验台和现今液压实验台模块化的设计理念，综合它们的优点，设计方案初定十个工程上常遇到的基本回路，在此基础上将各个回路糅合成最终的系统回路。回路间的运行互相独立互不干扰，有效利用各液压元件，优化液压元件的使用。2设计要求及设计参数21设计要求通过查阅相关资料和深入实际的调查研究，依据液压基本回路的构成，设计一台液压基本回路实验台，用于液压专业本科学生（同时适用于其他相关人员）的液教学液压试验台基本实验回路的设计4压基本回路实验。典型基本回路总数78种，所确定基本回路应具有应用的典型性，同类型回路只能选择一种，每种回路的实验能够独立实验并特别显示对应实验回路，且实验结果正确；液压元件优化使用。22设计参数系统额定压力为63MP课题设计研究内容1）由设计要求、设计参数拟定系统方案及回路原理图，2）系统参数计算计元件的选取3）集成快及泵站的设计4）试验回路的分析3制定系统方案及拟订液压系统图31制定系统方案液压基本回路是指由一些液压元件与液压辅助元件按照一定关系组合，能够实现某种特定液压功能的油路结构。上海建桥学院本科毕业设计（论文）5最常用的基本回路是压力控制回路；速度控制回路；方向控制回路；多执行元件控制回路。每一个基本回路都具备一种特定功能。液压基本回路实验台的回路选取应尽量贴近现实工程中的液压工作实际，选取典型的液压回路。311压力控制回路压力控制回路是利用压力控制阀来控制或调节整个液压系统或液压系统局部油路上的工作压力。压力控制回路主要有调压回路、减压回路、卸荷回路、平衡回路、保压回路等。1调压回路用来调定或限制液压系统的最高工作压力，或者使执行元件在工作过程的不同阶段能够实现多种不同的压力变换。这一能一般由溢流阀来实现。图31基本调压回路2许多机电设备在使用工作间歇的过程中，为了减少动力源和液压系统的功率损失，节省能源、降低液压系统发热，形成卸荷回路。液压泵的输出功率等于压力和流量的乘积，因此使液压系统卸荷有两种方法一种是将液压泵出口的流量通过液压阀的控制直接接回油箱，使液压泵在接近零压的状况下输出流量，这种卸荷方式称为压力卸荷；另一种是使液压泵在输出流量接近零的状态下工作，此时尽管液压泵工作的压力很高，但其输出流量接近零，液压功率也接近零，这种卸荷方式称为流量卸荷。教学液压试验台基本实验回路的设计6A两两B两1B74两图32卸荷回路3减压回路的功能在于使系统某一支路上具有低于系统压力的稳定工作压力，如在机床的工件夹紧、导轨润滑及液压系统的控制油路中常需用减压回路。最常见的减压回路是在所需低压的分支路上串接一个定值输出减压阀，如图33A所示。图33B是二级减压回路，阀3的调定压力必须低于阀2。液压泵的最大工作压力由溢流阀1调定。两AB两78两123412435两图33减压回路4增压回路用来使系统中某一支路获得比系统压力更高的压力油源，增压回路中实现油液压力放大的主要元件是增压器，增压器的增压比取决于增压器大、小活塞的面积之比。图34A是使用单作用增压器的增压回路，它适用于单向作用力大、行程小、作上海建桥学院本科毕业设计（论文）7业时间短的场合，如制动器、离合器等。图34B是采用双作用增压器的增压回路，它能连续输出高压油，适用于增压行程要求较长的场合。两79121BA865743231图34增压回路5平衡回路的功能在于使液压执行元件的回油路上始终保持一定的背压力，以平衡掉执行机构重力负载对液压执行元件的作用力，使之不会因自重作用而自行下滑，实现液压系统对机床设备动作的平稳、可靠控制。21CB两710两A图35平衡回路6保压回路的功能在于使系统在液压缸加载不动或因工件变形而产生微小位移的工况下能保持稳定不变的压力，并且使液压泵处于卸荷状态。保压性能的两个主要指标为保压时间和压力稳定性。教学液压试验台基本实验回路的设计8A两71两B123434256781图36保压回路312速度控制回路速度控制回路液压系统的优点之一就是能方便地实现无级调速。调速问题是机床液压系统的核心问题。在液压系统中，执行元件的速度是由供给执行元件的液体流量和作用在执行元件（如工作缸活塞）上的有效工作面积来决定的。由于执行元件的有效工作面积在系统运行过程中无法改变，因此，为了控制执行元件的运动速度，一般只能通过改变输入液压缸流量的办法来实现。由于液压马达的每转排量是可以改变的，因此对变量马达来说，既可以用改变输入流量的办法来变量，也可以用改变液压马达每转排量的办法来变速。改变输入执行元件流量来达到使执行元件改变运动速度也有两种办法一种是采用定量泵，由节流元件来调节输入执行元件的流量；另一种是采用变量泵，靠调节泵的每转排量来调节对执行元件的输入流量。前者称为节流调速，后者称为容积调速。另外还有一种方法叫做容积节流调速，是用自动改变流量的变量泵及节流元件联合进行调速。速度控制回路是研究液压系统的速度调节和变换问题，常用的速度控制回路有调速回路、快速回路、速度换接回路等1节流调速回路（1）进油节流调速回路进油调速回路是将节流阀装在执行机构的进油路上，其优点是液压缸回油腔和回油管中压力较低，当采用单杆活塞杆液压缸，使油液进入无杆腔中，其有效工作面积较大，可以得到较大的推力和较低的运动速度，这种回路多用于要求冲击小、负载变动小的液压系统中。（2）回油节流调速回路上海建桥学院本科毕业设计（论文）9回油节流调速回路将节流阀安装在液压缸的回油路上，其优点是节流阀在回油路上可以产生背压，相对进油调速而言，运动比较平稳，常用于负载变化较大，要求运动平稳的液压系统中。而且在A一定时，速度V随负载F增加而减小，（3）旁油节流调速回路这种回路由定量泵、安全阀、液压缸和节流阀组成，节流阀安装在与液压缸并联的旁油路上，旁路节流调速回路只有节流损失，无溢流损失，因而功率比前两种调速回路小，效率高。2快速回路为了提高生产效率，机床工作部件常常要求实现空行程或空载的快速运动。这时要求液压系统流量大而压力低。这和工作运动时一般需要的流量较小和压力较高的情况正好相反。对快速运动回路的要求主要是在快速运动时，尽量减小需要液压泵输出的流量，或者在加大液压泵的输出流量后，但在工作运动时又不致于引起过多的能量消耗。1如图37所示，用于快、慢速转换的，其中快速运动采用差动连接的回路。换向阀处于右位时，液压缸有杆腔的回油流量Q和液压泵输出的流量QP合在一起共同进入液压缸无杆腔，使活塞快速向右运动。这种回路结构简单，应用较多，但由于液压缸的结构限制，液压缸的速度加快有限，有时不能满足快速运动的要求，常常需要和其他方法联合使用。两724121图37差动连接回路2采用双泵供油的快速运动回路在回路获得很高速度的同时，回路输出的功率较小，使液压系统功率匹配合理。如图38所示，在回路中用低压大流量泵1和高压小流量泵2组成的双联泵作动力源；外控顺序阀3卸荷阀和溢流阀5分别设定双泵供油和小流量泵2供油时系统的最高工作压力。当换向阀6处于图示位置，由于空载时负载很小、系统压力很低，如果系统压力低于卸荷阀3调定压力时，阀3处于关闭状态，低压大流量泵1的输出流量顶开单向阀4，与泵2的流量汇合实现教学液压试验台基本实验回路的设计10两个泵同时向系统供油，活塞快速向右运动，此时尽管回路的流量很大，但由于负载很小回路的压力很低，所以回路输出的功率并不大；当换向阀6处于右位，由于节流阀7的节流作用，造成系统压力达到或超过卸荷阀3的调定压力，使阀3打开，导致大流量泵1经过阀3卸荷，单向阀4自动关闭，将泵2与泵1隔离，只有小流量泵1向系统供油，活塞慢速向右运动，溢流阀5处于溢流状态，保持系统压力基本不变，此时只有高压小流量泵2在工作。大流量泵1卸荷，减少了动力消耗，回路效率较高。1234567两75两图38双泵供油回路3速度换接回路两728两123图39速度换接回路速度换接回路用来实现运动速度的变换，即在原来设计或调节好的几种运动速度中，从一种速度换成另一种速度。对这种回路的要求是速度换接要平稳，即不允许在速度变换的过程中有前冲速度突然增加现象。采用行程阀或电磁阀的速度换接回路，如图39所示，当换向阀处于图示位置时，节流阀不起作用，液压缸活塞处于快速运动状态，当快进到预定位置，与活塞杆刚性相连的行程挡块压下行程阀1（二位二通机动换向阀），行程阀关闭，液压缸右腔油液必须通过节流阀2后才能流回油箱，回路进入回油节流调速状态，活塞运动转为慢速工进。当换向阀左位接人回路时，压力油经单向阀3进入液压缸右腔，上海建桥学院本科毕业设计（论文）11使活塞快速向左返回，在返回的过程中逐步将行程阀1放开。313方向控制回路液压执行元件除了在输出速度或转速、输出力或转矩方面有要求外，对其运动方向、停止及其停止后的定位等性能也有不同的要求。通过控制进入执行元件液流的通、断或变向来实现液压系统执行元件的启动、停止或改变运动方向的回路称为方向控制回路。常用的方向控制回路有换向回路、锁紧回路和制动回路。1换向回路采用不同操纵形式的二位四通五通、三位四通五通换向阀都可以使执行元件直接实现换向。二位换向阀只能使执行元件实现正、反向换向运动；三位阀除了能够实现正、反向换向运动，还有中位机能，不同的滑阀中位机能可使系统获得不同的控制特性，如锁紧、卸荷、浮动等。2锁紧回路锁紧回路的功能是通过切断执行元件的进油、出油通道来使它停在任意位置，并防止停止运动后因外界因素而发生窜动、下滑现象。使液压缸锁紧的最简单的方法是利用三位换向阀的M型或O型中位机能来封闭缸的两腔，使活塞在行程范围内任意位置停止。但由于滑阀的内泄漏，不能长时间保持停止位置不动，锁紧精度不高。3制动回路制动回路的功能在于使执行元件平稳地由运动状态转换成静止状态。要求对油路中出现的异常高压和负压的情况能作出迅速反应，并应使制动时间尽可能短，冲击尽可能小。314多执行元件控制回路在一个液压系统中，如果由一个油源给多个执行元件供油，各执行元件会因回路中压力、流量的相互影响而在动作上受到牵制。我们可以通过压力、流量、行程控制来实现多执行元件预定动作的要求，这种控制回路就称为多执行元件控制回路。1行程控制顺序动作回路是利用某一执行元件运动到预定行程以后，发出电气或机械控制信号，使另一执行元件运动的一种控制方式。图310是采用行程阀控制的多缸顺序动作回路。图示位置两液压缸活塞均退至左端点。当电磁阀3左位接入回路后，缸1活塞先向右运动，当活塞杆上的行程挡块压下行程阀4后，缸2活塞才开始向右运动，直至两个缸先后到达右端点；将电磁阀3右位接入回路，使缸1活塞先向左退回，在运动当中其行程挡块离开行程阀4后，行程阀4自动复位，其下位接入回路，这时缸2活塞才开始向左退回，直至教学液压试验台基本实验回路的设计12两个缸都到达左端点。这种回路动作可靠，但要改变动作顺序较为困难。图310B是采用行程开关控制电磁换向阀的多缸顺序动作回路。按启动按钮，电磁铁1Y得电，缸1活塞先向右运动，当活塞杆上的行程挡块压下行程开关2S后，使电磁铁2Y得电，缸2活塞才向右运动，直到压下3S，使1Y失电，缸1活塞向左退回，而后压下行程开关1S，使2Y失电，缸2活塞再退回。A1341324121341Y2YS3S两73两BB图310行程控制的顺序动作回路2压力控制顺序动作回路是利用液压回路中压力的差别，如顺序阀、压力继电器等动作发出控制信号，使执行元件按预定顺序动作执行。利用液压系统工作过程中运动状态变化引起的压力变化使执行元件按顺序先后动作，这种回路就是压力控制顺序动作回路。如图311所示。假设机床工作时液压系统的动作顺序为夹具夹紧工件工作台进给工作台退出夹具松开工件。其控制回路的工作过程如下回路工作前，夹紧缸1和进给缸2均处于起点位置，当换向阀5左位接入回路时，夹紧缸1的活塞向右运动使夹具夹紧工件，夹紧工件后会使回路压力升高到顺序阀3的调定压力，阀3开启，此时缸2的活塞才能向右运动进行切削加工；加工完毕，通过手动或操纵装置使换向阀5右位接入回路，缸2活塞先退回到左端点后，引起回路压力升高，使阀4开启，缸1活塞退回原位将夹具松开，这样完成了一个完整的多缸顺序动作循环，如果要改变动作的先后顺序，就要对两个顺序阀在油路中的安装位置进行相应的调整。上海建桥学院本科毕业设计（论文）1343两两两两两两AB两736两B两2314142335KK1Y2Y图311顺序阀控制的顺序动作回路3同步回路同步回路的功用是使系统中多个执行元件克服负载、摩擦阻力、泄漏、制造质量和结构变形上的差异，而保证在运动上的同步。同步运动分为速度同步和位置同步两类。速度同步是指各执行元件的运动速度相等，而位置同步是指各执行元件在运动中或停止时都保持相同的位移量。图312A中，在两个并联液压缸的进回油路上分别串接一个单向调速阀，仔细调整两个调速阀的开口大小，控制进入两液压缸或自两液压缸流出的流量，可使它们在一个方向上实现速度同步。这种回路结构简单，但调整比较麻烦，同步精度不高，不宜用于偏载或负载变化频繁的场合。如图312B所示，采用分流集流阀3同步阀代替调速阀来控制两液压缸的进入或流出的流量，分流集流阀具有良好的偏载承受能力，可使两液压缸在承受不同负载时仍能实现速度同步。回路中的单向节流阀2用来控制活塞的下降速度，液控单向阀4是防止活塞停止时的两缸负载不同而通过分流阀的内节流孔窜油。由于同步作用靠分流阀自动调整，使用较为方便，但效率低，压力损失大，不宜用于低压系统。教学液压试验台基本实验回路的设计14两738两两AB123465B图312采用调速阀的单向同步回路32拟订液压系统图综合以上方向控制回路、顺序控制回路、压力控制回路、速度控制回路,实验台最终选定的基本实验回路为【8】1二级调压泄荷回路2变量泵特性回路3节流阀调速回路4顺序动作回路5差动回路6双泵供油回路7同步回路8速度换接回路各实验回路糅合成总的实验台系统原理图如下上海建桥学院本科毕业设计（论文）15教学液压试验台基本实验回路的设计16图313液压基本回路实验台原理图上海建桥学院本科毕业设计（论文）174系统主要参数计算及元件选取41系统主要参数计算【1】因为实验台运行没有额外的外负载要求，依据设计要求系统额定压力为63MPA。液压缸的结构尺寸选定液压缸缸径为D63MM、两缸速度比为133；则D32MM；221A634CM223ACM13A15INQV274INQV356MINQV式中A1为液压缸无杆腔面积，A2为有杆腔面积，A3为活塞杆面积，而V1为液压缸无杆腔速度；V2为液压缸有杆腔速度；V3为差动和双泵快速速度。油管的选择计算根据选定的液压元件的连接油口的尺寸确定管道尺寸，液压缸的进、出油管按输入、输出的最大流量来计算。由于系统在差动和双泵快速回路中油管内的通油量最大，则液压缸进、出油管直径D按产品样品选用钢管内径为D8MM，外径为14MM10号冷拔钢管。69MIN345I2QVA42动力源的选取421液压泵的选择根据设计要求，系统额定压力为63MPA因为是学生实验，实验台只是空载运行，负载可以忽略不算。油泵采用了YB6定量叶片泵和YBX16变量叶片泵。加载装置采用液压缸加载。422电动机功率的确定根据液压泵的驱动功率和额定转速YB6定量叶片泵转速为1500R/MIN，驱动功率15KW，YBX16型限压式变量叶片泵转速1500R/MIN，驱动功率26KW。采用JO2224和JO2314交流感应电动机各一个。它们的功率分别为15KW和22KW，满载转速分别为1410RPM和1430RPM。教学液压试验台基本实验回路的设计18423连轴器的选择液压泵连接轴径22MM，电动机连接轴径28MM,选择HL2弹性柱销连轴器22X52GB501485和28X62GB501485。43液压元件的选择由系统工作压力63MPA，最高工作流量20L/MIN，液压阀的选择如下【5】液压元件明细表序号型号名称数量最大过流流量备注1YB6定量叶片泵169L/MIN榆次液压件厂2YBX16限压变量叶片泵1016L/MIN上海液压件厂3YFB10B溢流阀140L/MIN榆次4LFB10C节流阀125L/MIN榆次5YFB10B溢流阀140L/MIN榆次6DFB10K单向阀130L/MIN榆次7DFB10K单向阀130L/MIN榆次8FCG0320单向调速阀138L/MIN榆次9YFB10B溢流阀140L/MIN榆次10LFB10C节流阀125L/MIN榆次11FCG0320单向调速阀138L/MIN榆次1224DOB10HT电磁换向阀130L/MIN作二位二通阀1224DOB10HT电磁换向阀130L/MIN作二位二通阀1424DOB10HT电磁换向阀130L/MIN作二位三通阀1524DOB10HT电磁换向阀130L/MIN作二位二通阀1624DOB10HT电磁换向阀130L/MIN作二位二通阀1724DOB10HT电磁换向阀130L/MIN作二位二通阀1834DOB10HT电磁换向阀130L/MIN榆次1934DOB10HT电磁换向阀130L/MIN榆次20液压缸121液压缸122DP25压力继电器1螺纹连接上海建桥学院本科毕业设计（论文）1923液流计124XUB50100滤油器150L/MIN25XUB50100滤油器150L/MIN26压力表开关127压力表开关128压力表开关129压力表开关130压力表开关131压力传感器132压力传感器133压力表134压力表135压力表136流量计137YWZ150T液位显示计14338GYY222011加热器139GYY222011加热器140JO2224电动机141JO2314电动机14224DOB10HT电磁换向阀130L/MIN作二位二通阀43YFB10B溢流阀140L/MIN榆次教学液压试验台基本实验回路的设计205集成块及泵站设计51集成块的设计集成块设计原则（1）块体内油路通道应尽量简捷，尽量减少深孔、斜孔和工艺孔。（2）对于有垂直或水平安装要求的元件，必须按其安装要求设计集成块。（3）集成块体的外形尺寸，应根据所安装元件的外形尺寸，并保证块体内油道孔的最小允许壁厚，力求结构紧凑、体积小、重量轻。（4）要把工作中需要经常调整的元件如隘流阀、调速阀等，安装在便于操作和观察的位置上。（5）块体上要设置足够数量的测压点，以便在、耐压等调试试验时使用。（6）集成块与外界连接的油口，如连接液压泵的油口、通油箱的回油口、通各种传感器的油口等，要留有安装法兰盘和管接头的足够空间。（7）对于重30KG以上的集成块，应设置起吊螺钉孔。（8）考虑钻头刚性及加工偏移，深孔流道的孔深与孔径之比，一般不大于10。（9）两边对钻的深孔，其交接处的过流断面，必须不小于其中个孔的横断面积。系统所需的阀安装在集成块上集成块的前、上、左、右四个面上。集成块后图51集成块表面为管道连接面，下表面为泄漏油口连接面，（如图41）实验台上摞三摞集成块组，根据系统油路分布，系统的小独立油路采用独立的集成块安装，实验台共使用8个小的集成块，块与块间的油道能满足系统中使用的液压元件的通油逻辑关系。且集成块的内部结构满足强度要求。52泵站的设计泵站采取卧式布局液压阀集中安装在三摞集成块上，油箱设计成独立形式，电上海建桥学院本科毕业设计（论文）21机、连轴器、液压泵安装在独立油箱的上方。系统的回油通过集成块经回油管直回油箱。421油箱的设计油箱容积的确定中低压系统的油箱容积一般取液压泵额定流量的57倍，故系统油箱的容积为V（720）L140L取V150L油箱的外形尺寸为长为800MM，宽为600MM，高为400MM经验算系统满足发热和温升要求。53液压试验台机械部分设计说明【3】机械本体部分主要要考虑液压元件的安装，考虑过2种形式，一种是用角钢焊接，这种方法造价较低，但灵活性差；另一种是采用工业铝型材，它是现代化工厂中常用的材料，这种方法安装方便，灵活性好，便于将来功能的扩展，外形美观，符合试验台的设计要求，造价较高但在预算以内。液压元件采用板式安装，每种元件设计1种油路过度板，液压元件安装在油路过度板上，使用时将液压元件及油路过度板上一起安装在台架上。图51工业铝型材教学液压试验台基本实验回路的设计22图52液压试验台样机照片6实验回路分析61二级调压泄荷回路回路选择开关PS旋至1位。压力表开关30旋至P4位。611实验油路泵1溢流阀5电磁换向阀42溢流阀43油箱612工作原理及实验内容6121直接调压旋紧溢流阀3调压手柄，转向开关1W旋至0位，换向阀42处于下位，启动泵直接用溢流阀5调压，由大至小，反复多次，最大压力至P14MPA。6122远程调压旋紧远程调压阀43的调压手柄，旋紧溢流阀3调压手柄，转向开关1W旋至1位，换向阀42处于上位，溢流阀5调定压力至4MPA，逐渐松开上海建桥学院本科毕业设计（论文）23远程调压阀43的调压手柄，观察压力表35读数P1，当阀43的调压手柄松到某一位置时，压力表读数开始下降，调压手柄越松P1值越低，但调压最大值不会比溢流5的调定压力大，溢流阀5按安全压力调定。由此实现二次压力调定。6123泄荷转换开关1W旋至2位，即三位四通换向阀右位工作，溢流阀5的遥控油路直通油箱压力表读数P1降至最少，回路实现泄荷。图61二级调压泄荷回路62节流调速及加载回路旋紧泵2的压力调节螺钉,回路选择开关PS旋至2位。压力表开关34、35、36旋至P1、P2、P3位。621实验油路泵1、2单向阀6、7、电磁换向阀17液流计23油箱电磁换向阀16节流阀4流量计36油箱教学液压试验台基本实验回路的设计24图62节流及加载回路622工作原理及实验内容节流加载旋紧溢流阀5调压手柄，溢流阀3、启动泵2，将溢流阀3压力调至P24MPA，把转向开关3W旋至1位使换向阀16接通得电。调节节流阀开口至P324MPA，记录此时P2、P3及流过节流阀的流量（读出流量计的读数），整理实验数据可发现三组Q值基本一致，节流阀10前后压差PP2P3随节流面积A的增大而逐次减少。此时实验回路中的溢流阀3起安全阀的作用无溢流。通过节流阀的流量既为泵的输出流量，此时流量不变（Q不变）由公式可QCAPM知改变节流开口的面积即A，会引起的变化，此为节流阀的加载工作原理。P节流调速保持节流阀在上述实验的开口，逐渐旋松溢流3阀，至压力表读数P2开始下降，溢流阀3开始溢流为止（观察液流计23的液流情况），记录P2、P3及Q的值，如此重复调节节流阀的开口两次，并记录P2、P3、Q的值。由数据可知P2、P3基本保持不变，而通过节流阀的流量Q却随节流面积A的减少逐次减少，实验中溢流阀起定压阀的作用，始终有溢流，保持泵的出口压力P2不变。当节流口面积A减少，由流量公式可知，流流阀的流量势必发生QCAPM变化，这就是节流阀实现的调速原理，63变量泵特性实验回路变量泵2供油，通过调速阀4调速，压力传感器31读出压力值，流量计36读出流量值，速度、流量、压力构成变量泵特性曲线。上海建桥学院本科毕业设计（论文）25631实验油路泵2单向阀7电磁换向阀16、压力表开关26、压力传感器31节流阀4流量计36632工作原理及实验内容变量泵2供油，通过调速阀4调出不同流速，在不同流速下读出压力传感器31压力值，和流量计36的流量值。图63变量泵特性实验回路64顺序动作回路回路选择开关旋至5位，压力表开关34、35、36旋至P1、P2、P4位641实验油路缸泵1单向阀6溢流阀3液流计23油箱电磁换向阀18电磁换向阀19液压油缸21大腔液压油缸21小腔电磁换向阀12电磁换向阀18油箱缸泵1单向阀6溢流阀3液流计23油箱单向调速阀8油缸20大腔油港20小腔电磁换向阀141电磁换向阀3电磁换向阀18油箱教学液压试验台基本实验回路的设计26642工作原理及实验内容顺序阀控制的顺序动作回路松开溢流阀3的调压手柄，旋紧溢流阀5和顺序阀的调压手柄。启动泵1，接通转换开关4W、5W、9W、10W使电磁铁4ZT、6ZT得电，逐渐旋紧溢流阀3的调压手柄，直至无溢流，缸21快速前进，缸21到达终点后逐渐旋开顺序阀8的调压手柄，直至液压缸20快速前进，顺序阀的调定压力由压力表29读出，为使顺序阀动作可靠，溢流阀3的调定压力应大于顺序阀8的压力0305MPA。电磁铁3ZT得电，缸20、21快速退回，无顺序动作要求。上海建桥学院本科毕业设计（论文）27图64顺序动作回路65差动连接快速回路回路选择开关PS旋至6位，压力表开关旋至P1、P4、P7位。教学液压试验台基本实验回路的设计28661实验油路泵1单向阀6溢流阀3液流计23油箱泵1单向阀6电磁换向阀18左电磁换向阀15油缸20大腔油缸小腔电磁换向阀14左电磁换向阀18箱662工作原理及实验内容非差动快进旋紧溢流阀5，旋松溢流阀3的调压手柄启动泵1，转换开关4W、5W转到1位接通4ZT、6ZT逐渐旋紧溢流阀3的调压手柄，直到无溢流缸21快速前进，继续调压升高081MPA，4W接到2位，接通3ZT缸快速后退。重复上述步骤两次测出缸21快进、快退的速度及压力。差动快速同上调节，启动泵后接通后，接通4ZT、6ZT、9ZT系统快速前进，实现差动快进。缸后退时转换开关4W转到2位接通3ZT，实现差动快退。156MINQVA274MINQVA32156MINQVA式中流量Q69L/MINA1为液压缸无杆腔面积，A2为有杆腔面积，A3为活塞杆面积，V1非差动快进，V3为差动快进。上海建桥学院本科毕业设计（论文）29图65差动连接快速回路66双泵快速回路回路选择开关PS旋至7位，压力表开关旋至P1、P4、P7位。661实验油路泵1单向阀6溢流阀3液流计23油箱教学液压试验台基本实验回路的设计30泵2单向阀7电磁换向阀17溢流阀3液流计23油箱泵1、2、单向阀6、7、电磁换向阀17电磁换向阀18电磁换向阀19油缸21大腔油缸21小腔电磁换向阀12电磁换向阀18油箱662工作原理及实验内容快进与快退实验方法同差动回路，实验时启动泵1、2。