液压系统综合实验装置设计-液压试验台含开题及4张CAD图
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液压系统综合实验装置设计-液压试验台含开题及4张CAD图,液压,系统,综合,实验,装置,设计,试验台,开题,CAD
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XXXXXXX设计任务书学生姓名： 任务下达日期：20XX 年 12 月 19 日设计开题日期：20XX 年 4 月 13 日设计开始日期：20XX 年 4 月 16 日中期检查日期：20XX 年 5 月 18 日设计完成日期：20XX 年 6 月 4 日一、设计题目：液压系统综合实验装置设计。 二、设计的主要内容：（1）设计参数：实验台外型尺寸：长宽高=20107601900，系统额定压力P=7MPa，活塞行程L=250mm。 （2）设计图纸：液压实验台总装图1张 液压泵站总装图1张 液压缸总装图1张 油箱总装图1张 。 （3）说明书主要内容及字数要求： 说明书主要内容：1）中英文摘要；2）液压实验台结构类型分析；3）实验台总体工艺设计；4）液压系统性能计算。三、设计目标：一机多能，独立元件，拆装方便，可完成上百种实验，满足教学实践要求，培养动手动脑能力。 指 导 教 师： 院（系）主管领导： 20XX 年 12 月 19 日 实习总结实习单位：校实训中心实习时间：20XX.3.12-20XX.3.30一、校实训中心简介 学院为适应高等教育发展的需要，贯彻落实 “大工程教育”理念，加快推进科技大学建设步伐，进一步创新我院人才培养模式，成立了学校直属的教学单位工程训练与基础实验中心。由工程训练基地、工程教育教研室、物理实验室、力学实验室、电工学实验室、数控培训中心6个室和大学生创新基地构成。经过三年多的发展，中心目前已有教职工104人，拥有教学用房15000余平方米，总资产2700余万元，仪器设备基本满足实验和工程训练的需要。学校还利用奥地利政府贷款引进了具有欧洲资质的数控培训项目。 中心承担着全校学生的工程认知教育和工程训练实践教学任务，开展大学物理、力学、电工与电子技术等实验教学以及综合创新实践活动，面向校内外开展继续教育和具有欧洲资质的数控、机械手焊接培训，积极开展科技开发活动，承接校内外委托的机械加工、分析检测等项服务。二、液压实验台的系统设计及工作原理 主体实验平台提供了实验过程中所需的进油接口和回(卸) 油接口及实验电气控制接口等3。实验台采用两缸两泵，必须有两套独立的液压回路，两泵从同一油箱吸油，为保证部分实验要求，两个液压泵分别选用定量泵和限压式变量泵。两液压泵的压油口各设置一先导式溢流阀，控制系统压力，保证安全，在油路的连接中，各用一个三位四通电磁换向阀，进行油路变换。把基本油路分为四个部分：（1）供油部分：一个油箱，两个过滤器，一个冷却器，一个加热器，一个定量泵，一个变量泵，两个先导式溢流阀；（2）换向部分：两个三位四通电磁换向阀；（3）执行部分：两个液压缸，对顶安装，支架上安装位移传感器，测试活塞杆运动情况；（4）测量部分：选用四块压力表，四个压力表开关，一块流量表，一根温度计，测试实验回路接点压力大小，控制实验回路稳定。实验台组装回路及所需元件均为独立元件，板式阀，可独立安装到一标准阀板上，阀板按元件外接相应数量的管接头。三、实习收获和体会转眼三周的实习已经接近尾声，回顾这段实习的日子真的有许多收获！实习生活提高了我的独立工作能力和为人处事能力，在实习期间我最大的收获是：第一，通过实践真正觉得自己可以做些什么了，从实践中体现了自己的人生价值；第二，通过实习，加强了我的动手实践能力和设计创新精神；第三，在实习的这些日子里，我学会了在工作中学习，在学习中成长。总的来说，这些书本上学不到的知识让我受益匪浅，也是终身受益的。 在实习过程中，我把我许多的注意力投向了老师，从他们工作的投入程度，我体会到了他们的出色。因为他们都是那么兢兢业业，始终在自己的岗位上工作着，而我似乎看不出一点他们的疲惫。相反，我还不时的看到他们满脸恪守职责的喜悦。有的人说，人生须认真、人生当务实、人生应乐观、人生要进取，这些都在公司员工的骨子里反映得淋漓尽致。 在实习的这段时间里我体会到了实践中的专业技术，不断积累实践技术经验。 生产实习是将学校教学与生产实际相结合，理论与实践相联系的重要途径。其目的是使我们通过实习在专业知识和人才素质两方面得到锻炼和培养，从而为毕业后走向工作岗位尽快成为骨干打下良好基础。通过生产实习，使我们了解和掌握了多种机床的主要结构、生产技术和工艺过程；使用的主要工装设备；产品生产用技术资料；生产组织管理等内容。为进一步学好专业技术打下良好的基础。 在这次生产实习过程中，不但对所学习的知识加深了了解，更加重要的是更正了我们的劳动观点和提高了我们的独立工作能力等。我坚信，通过这一段时间的实习，从中获得的实践经验使我终身受益，并会在我毕业后的实际工作中不断地得到印证，我会持续地理解和体会实习中所学到的知识，期望在未来的工作中把学到的理论知识和实践经验不断的应用到实际工作中来，充分展示我的个人价值和人生价值，为实现自我的理想和光明的前程而努力。 总之，在实习的三周里，我在指导老师和同事的关怀与培养下，认真学习、努力工作，能力有了较大提高，个人综合素质也有了全面的发展，但我知道还存在着一些缺点和不足。在今后的工作和学习中，我还要更进一步严格要求自己，虚心向优秀的同事学习，继续努力改正自己的缺点和不足，争取在思想、工作、学习和生活等方面有更大的进步 设计开题报告题 目液压系统综合实验装置设计来源工程实际1、研究目的和意义本实验台是综合性的教学实验台，考虑到能做多个实验回路。在液压实验台上，留出做相应实验阀板的接口，用油管连接构成闭合的回路即可。因此初步拟订本液压实验台由：液压泵站、主体实验台、实验电气控制器及计算机四部分组成3.完成液压教学课程中的各种实验，采用实物组成，缩小教学与实际应用差距，选用适当工作压力，可完成教学实验及兼顾实用性。内容丰富，机电一体，一机多能，独立元件，拆装方便，学生可利用橡胶软管自行设计组装实验回路。2、我国发展情况(文献综述) 随着液压工业的发展，液压技术在各种机械中发挥着越来越重要的作用1。由于液压系统的组成、功能日益复杂，因而发生故障的机率也随之增多。液压系统的故障具有隐蔽性、变换性和诱发因素的多元性，所以在故障诊断和排除时，不但需要有熟练的技术人员，同时还要有完善的检测设备。检测液压元件性能参数的试验设备多为性能单一的液压试验台，而且一般为液压件生产厂家和研究所专用。从使用方面来看，一旦液压系统发生故障，常常需检测多种液压元件的技术指标，才能找出故障部位和根源，达到及时修理的目的。为此我们设计了一种液压综合试验台，它可以分别测试液压泵、液压阀和液压缸的性能参数，且价格低廉，制造容易。液压行业的科学研究和工业生产的速度发展对试验提出了新的要求和先进的测试技术，以获得较高的试验精度并实现测量自动化。试验台是检验产品的性能，验证产品质量的关键设备，目前国内液压行业生产厂均有相应产品的实验台，但是，试验项目、精度大部分不能满足试验方法标准：GB/T1562-1995的要求，特别是一些动态的性能得不到检验。此外，人工操作效率低，劳动强度大，人为因素严重影响试验结果。而且就是现有的设备只是单一的检测项目，而不能在一台设备上同时对多个液压元件进行试验。以液压技术发展趋势为依据，结合当前教学实验需要，要求实验台能基本上完成液压传动课程的各种实验；具有机电一体化功能。独立元件，即插即用，方便拆卸。学生可自行设计，组装实验回路，可扩展，完成上百种实验。实验回路能及时反映油路走向，组件功能，课堂理论与实际有机结合，培养学生对液压课程的兴趣，提高创新能力和工程实践能力。3、研究/设计的目标：1、采用先进液压元件，模块化设计，拆装方便，可扩展。2、 结构设计和实验方法可自行设计组合。内容丰富多变。3、体积小，具有机电一体化功能，可完成上百种实验，满足教学实践要求，培养动手动脑能力。4、设计方案（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）：主体实验平台提供了实验过程中所需的进油接口和回(卸) 油接口及实验电气控制接口等3。实验台采用两缸两泵，必须有两套独立的液压回路，两泵从同一油箱吸油，为保证部分实验要求，两个液压泵分别选用定量泵和限压式变量泵。两液压泵的压油口各设置一先导式溢流阀，控制系统压力，保证安全，在油路的连接中，各用一个三位四通电磁换向阀，进行油路变换。把基本油路分为四个部分：（1）供油部分：一个油箱，两个过滤器，一个冷却器，一个加热器，一个定量泵，一个变量泵，两个先导式溢流阀；（2）换向部分：两个三位四通电磁换向阀；（3）执行部分：两个液压缸，对顶安装，支架上安装位移传感器，测试活塞杆运动情况；（4）测量部分：选用四块压力表，四个压力表开关，一块流量表，一根温度计，测试实验回路接点压力大小，控制实验回路稳定。实验台组装回路及所需元件均为独立元件，板式阀，可独立安装到一标准阀板上，阀板按元件外接相应数量的管接头。基本回路如下图2-1所示： 图2-1 基本油路5、方案的可行性分析：为了适应我国液压技术的飞速发展，全国各大高校都开设了液压技术方面的课程，为了提高学生的实践、动手能力，配置了相应的液压实验装置，随着液压技术的发展，相应的实验装置也需要改进提高，基于此，我对本次进行本次液压系统综合实验台设计充满了信心。6、该设计的创新之处针对传统的液压实验台往往实验内容比较固定，管路连接好后，修改比较困难，而且学生动手的机会少等问题。而进行的改进：（1）液压元件和管道均为透明材料制成，元件按实际结构尺寸制造，仿真性能好，且基本上无泄漏现象发生；同时便于学生观察元件的结构和工作原理，易于提高其学习兴趣；（2）试验台可以分别测试液压泵、液压阀和液压缸的性能参数，与专用试验台相比，具有一机多用的优点；（3）实验台采用插接式结构，可自行设计实验，同时也更容易的扩展实验了；（4）采用了传感器的设置，使读取数值更加的容易、清晰；（5）采用了PLC控制，使得修改实验回路更加容易，所做的实验也就多了。7、设计产品的主要用途和应用领域：液压技术被引入工业领域已经有一百多年的历史了。随着工业的迅猛发展，液压技术更日异月新。液压技术与我们的日常生活也有着密切的关系，街上往来的小轿车、载货汽车、公共汽车的动力转向、吸尘器、筑路用的沥青路面碾光机、压路机等，在建筑工地上的挖掘机、自卸卡车、汽车起重机、混凝土搅拌混凝土泵车等上面都采用了液压技术。工厂中的各种车床、镗床、铣床、磨床、加工中心、及各种压力机、压铸机、制造各种塑料制品的注塑机、挤出机、中控吹塑机，还有钢铁厂的轧钢机、铸铁机、化工厂的压榨机、过滤机、紧急切断阀，以及在厂内到处穿行的叉车等，液压技术的应用无处不在。此外，飞机升降舵、副翼的控制、起落架等着陆装置，水坝闸门的开闭，铁路调车场的减速顶，游乐场的游艺机，道路清扫车、高空作业车，牙科手术椅等也都广泛使用了液压技术8、时间进程x月xx号-x月xx号 整理实习日记、撰写实习总结和开题报告x月xx号-x月xx号 设计计算、总体结构草图设计x月xx号-x月xx号 总体图和部件图设计x月xx号-x月xx号 零件图设计x月xx号-x月xx号 整理、撰写毕业设计说明书和设计图纸x月xx号-x月xx号 答辩9、参考文献：1 濮良贵、纪名刚机械设计M第7版北京：高等教育出版社，20042 Schneider RTDont Forget to Confsider AccumulatorsJHydraulics & Pneumatics，Oct，20013 ECFitch JB surjaafmadja Intrduction to Fluid logicJWashington： hemisphere Puplishing co，19704 陈为国等多功能液压实验台的研制M液压与气动，200204：175 蔡文彦.液压传动系统M.上海:上海交通大学出版社，1990. 6 从庄远，刘震北.液压技术基础理论M.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，1989.7 许华忠.实用金属材料手册M.武汉：湖北科学技术出版社， 1989.8 徐灏机械设计手册M北京：机械工业出版社，20009 张福学编著传感器敏感元气件大全M北京：电子工业出版社，199110 M. Oblak, B. Harl and B. Butinar，Optimal design of hydraulic supportJ.truct Multidisc Optim 20, 7682 Springer-Verlag 200.11 杨秀萍、魏喜新多功能液压实验台设计J 液压与气动，199806:1312 张利平编著液压站设计与使用M北京：海泽工业出版社，200413 王杨华液压泵站的外观的设计误区J液压与气动，199903：5114 陈在平、赵相宾主编可编程序控制器技术与应用系统设计M北京：，机械工业出版社，2002615 林国重.液压传动与控制M.北京:北京工业学院出版社，1996.16 徐先懂、王静、曾晨阳液压元件综合测试系统的设计J液压与气动，200401：7417成大先.机械设计手册(第三版第5卷)M.北京：化学工业出版社，1992.2.指导教师意见教师签字：年 月 日开题答辩小组意见：组长签字： 成员签字：年 月 日毕业设计领导小组意见: 组长签字：年 月 日 摘 要本次设计题目为液压系统综合实验台设计，液压实验台的系统选定额定工作压力为7MPa。实验台采用了快换接头式结构，这样不仅使液压实验台更容易的扩展，而且使系统的连接更加方便。能够可自行设计，拆装各类元件，组合实验回路，能完成上百种液压基本回路实验。学生完全独立自己动手进行实验的设计、安装、调试、排除故障，可得到工程实际的综合训练。提高学生的学习兴趣、动手能力、独立思考能力、创新能力和工程综合能力。另外对液压实验台的外型、液压缸等多方面进行设计，合理布局；对性能进行了系统的校核，证明实验台的安全性；对液压系统是如何安装、调试和使用进行了介绍；还对系统回路举例，并进行了分析验证。关键词：回路；拆装实验；调试；传感器AbstractThe project of this design is the hydraulic experiment set, which working pressure is 7MPa.This hydraulic experiment set uses the fast-pipe connected, so it can not only make hydraulic experiment more easily to expand, but also make the system more convenient for connections. It can be to design freely and dismount and combine experimental system circuit with various components . It can complete more than 100 kinds of the hydraulic test. Students who make their own completely independent of the experimental design, installation, debugging, troubleshooting, can receive comprehensive practical training. It can enhance their interest in learning, agility, the ability to think independently, innovation and engineering ability. In addition, the contents of this design include hydraulic experiment sets outlook, hydraulic cylinder and so on. This design has also carried on examination several of system performance of the hydraulic experiment set, and proved that it is safe and reliable. This article introduces simply the hydraulic system about how to install debug and use it. It not only takes system circuits for example, but also has analysed and identified the circuits.Key words: circuit; Knocked-down and assemble experiment; debug; sensor目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论1第2章 液压实验装置的系统性能及参数32.1 实验台的设计目标32.2 液压实验台的功能结构比较32.3 液压实验台的系统设计及工作原理32.4 实验台的主要参数5第3章 液压缸的设计63.1 液压缸的基本参数63.2 液压缸的缸筒的设计63.2.1 缸筒的材料的选择73.2.2 缸筒内径的计算73.2.3 缸筒壁厚的计算83.2.4 缸筒底部厚度的计算93.2.5 缸筒的设计要求93.3 液压缸的活塞的设计103.4 液压缸的活塞杆的设计103.4.1 活塞杆的结构103.4.2 活塞杆的材料和技术要求113.4.3 活塞杆的计算113.5 液压缸的缸盖133.6 液压缸的缓冲设计133.7 液压缸的排气装置143.8 液压缸的安装方式153.9 液压缸的油口设计15第4章 液压元件和液压油的选择164.1 液压泵的选择164.1.1 液压泵的性能参数164.1.2 选择液压泵的规格184.1.3 原动机功率计算204.2 电动机的选择204.3 液压控制阀的选择214.3.1 压力控制阀的选择224.3.2 换向阀的选择224.4 油管、管接头的选择234.4.1 管道的设计234.4.2 管接头的选择244.5 确定油箱容量254.5.1 油箱的作用及设计要点254.5.2 油箱的材料选择及结构设计264.6 过滤器的选择284.7 冷却器和加热器的选择294.7.1 冷却器的选择294.7.2 加热器的选择294.8 蓄能器的选择304.9 液压油的选择314.10 传感器的选择314.10.1 速度传感器324.10.2 位移传感器324.10.3 压力传感器334.11 联轴器的选择33第5章 液压实验台的总体工艺设计345.1 液压实验台的结构组成345.1.1 主体实验台345.1.2 实验电器控制器365.1.3 元件柜365.2 液压实验台的框架结构365.3 附加结构37第6章 液压系统的性能验算386.1 液压系统的压力损失计算386.1.1 沿程压力损失的计算396.1.2 管道内的局部压力损失426.1.3 阀类元件的局部压力损失426.2 液压系统的发热和散热计算436.2.1 液压系统进行发热的计算436.2.2 液压系统的散热计算446.3 液压系统的冲击及冲击计算456.3.1 液压冲击的危害456.3.2 液压冲击产生的原因466.3.3 防止液压冲击的一般方法476.3.4 液压冲击的计算48第7章 液压系统的安装、调试、维护和使用497.1 液压系统的安装497.1.1 液压元件安装前的准备工作497.1.2 液压元件的安装507.1.3 管路的安装537.1.4 管路的清洗537.1.5 系统的清洗547.2 液压系统的调试547.2.1 调试前的准备工作547.2.2 调试和试运行557.3 液压系统的维护和使用567.3.1 日常检查567.3.2 定期检查56第8章 液压实验回路举例578.1 选取典型的液压实验578.2 增压回路578.2.1 液压原理图578.2.2 性能验算588.2.3 测量的数值608.3 单向节流阀的旁油调速608.3.1 实验所需的阀块608.3.2 液压原理图608.3.3 性能验算618.3.4 测量的数值63结论64致谢66参考文献67Contents摘 要IAbstractIIIntroduction chapter 11Chapter 2 hydraulic experiment device system performance and parameters32.1 experimental design goal32.2 Hydraulic experimental function structure comparison32.3 hydraulic experimental system design and working principle32.4 the main parameters of test bench5Chapter 3 hydraulic cylinder of design63.1 hydraulic cylinder of basic parameters63.2 hydraulic cylinder of cylinder design63.2.1 cylinder of material selection73.2.2 cylinder of the calculation of the inner diameter73.2.3 inner cylinder of thick calculation83.2.4 The cylinder at the bottom of the calculation of the thickness of93.2.5 The cylinder design requirements93.3 the hydraulic cylinder piston design103.4 the hydraulic cylinder piston rod design103.4.1 The piston rod of the structure103.4.2 The piston rod of the material and technical requirements113.4.3 The piston rod of the calculation113.5 hydraulic cylinder of the cylinder head133.6 hydraulic cylinder cushion design133.7 hydraulic cylinder exhaust143.8 hydraulic cylinder installation153.9 hydraulic cylinder port design15Chapter 4, hydraulic components and hydraulic oil selection164.1 choice of hydraulic pump16 4.1.1 The pump performance parameters164.1.2 Select the specifications of the hydraulic pump184.1.3 The prime mover power calculation204.2 motor choice204.3 The hydraulic control valve selection214.3.1 The pressure control valve selection224.3.2 valve selection224.4 tubing, pipe joints, the choice of234.4.1 pipeline design234.4.2 The choice of fittings244.5 to determine the fuel tank capacity254.5.1 The fuel tank of the role and design of points254.5.2 The fuel tank material selection and structural design264.6 the choice of filter284.7 cooler and heater choice294.7.1 cooler choice294.7.2 heater choice294.8 choice of accumulator304.9 the choice of hydraulic oil314.10 sensor selection314.10.1 Speed Sensor324.10.2 displacement sensor324.10.3 pressure sensor334.11 coupling selection33Chapter 5, the overall process design of the hydraulic bench345.1Structure and composition of the hydraulic bench345.1.1 Subject bench345.1.2 Experimental electrical controller365.1.3 component cabinet365.2 Hydraulic bench frame structure365.3 The additional structure37Chapter 6, the hydraulic performance of the system checking386.1 hydraulic system pressure loss calculations386.1.1 along the pressure loss calculation396.1.2 local pressure loss in pipes426.1.3 The valve components, local pressure loss426.2 Hydraulic system heating and cooling calculation436.2.1 The hydraulic system heat calculation436.2.2 The hydraulic systems heat calculation446.3 the impact of the hydraulic system and the impact of computing456.3.1 hydraulic shock hazards456.3.2 The hydraulic shock causes466.3.3 a general method to prevent hydraulic shock476.3.4 the calculation of hydraulic shock48Chapter 7 of the hydraulic system installation, commissioning, maintenance and use497.1 the installation of the hydraulic system497.1.1 The hydraulic components are installed preparatory work before497.1.2 the installation of hydraulic components507.1.3 The piping installation537.1.4 The pipe cleaning537.1.5 System of cleaning547.2 Hydraulic system debugging547.2.1 Debugging the preparatory work before547.2.2 commissioning and trial run557.3 Hydraulic system maintenance and use567.3.1 The daily inspection567.3.2 The periodic inspection56Chapter 8 hydraulic test loop example578.1 select a typical hydraulic experiment578.2 booster circuit578.2.1 The hydraulic schematic578.2.2 Performance checking588.2.3 The measurement of values608.3 one-way throttle valve next to the oil governor608.3.1 Experimental required valve608.3.2 The hydraulic schematic608.3.3 Performance checking618.3.4 The measurement of values63Conclusion64Acknowledgements66References6768 第1章 绪论随着液压工业的发展，液压技术在各种机械中发挥着越来越重要的作用1。由于液压系统的组成、功能日益复杂，因而发生故障的机率也随之增多。液压系统的故障具有隐蔽性、变换性和诱发因素的多元性，所以在故障诊断和排除时，不但需要有熟练的技术人员，同时还要有完善的检测设备。检测液压元件性能参数的试验设备多为性能单一的液压试验台，而且一般为液压件生产厂家和研究所专用。从使用方面来看，一旦液压系统发生故障，常常需检测多种液压元件的技术指标，才能找出故障部位和根源，达到及时修理的目的。为此我们设计了一种液压综合试验台，它可以分别测试液压泵、液压阀和液压缸的性能参数，且价格低廉，制造容易。液压行业的科学研究和工业生产的速度发展对试验提出了新的要求和先进的测试技术，以获得较高的试验精度并实现测量自动化。试验台是检验产品的性能，验证产品质量的关键设备，目前国内液压行业生产厂均有相应产品的实验台，但是，试验项目、精度大部分不能满足试验方法标准：GB/T1562-1995的要求，特别是一些动态的性能得不到检验。此外，人工操作效率低，劳动强度大，人为因素严重影响试验结果。而且就是现有的设备只是单一的检测项目，而不能在一台设备上同时对多个液压元件进行试验。为了适应我国液压技术的飞速发展，全国各大高校都开设了液压技术方面的课程，为了提高学生的实践、动手能力，配置了相应的液压实验装置，随着液压技术的发展，相应的实验装置也需要改进提高，基于此，进行本次液压系统综合实验台设计2。以液压技术发展趋势为依据，结合当前教学实验需要，要求实验台能基本上完成液压传动课程的各种实验；具有机电一体化功能。独立元件，即插即用，方便拆卸。学生可自行设计，组装实验回路，可扩展，完成上百种实验。实验回路能及时反映油路走向，组件功能，课堂理论与实际有机结合，培养学生对液压课程的兴趣，提高创新能力和工程实践能力。第2章 液压实验装置的系统性能及参数2.1 实验台的设计目标本实验台是综合性的教学实验台，考虑到能做多个实验回路。在液压实验台上，留出做相应实验阀板的接口，用油管连接构成闭合的回路即可。因此初步拟订本液压实验台由：液压泵站、主体实验台、实验电气控制器及计算机四部分组成3.完成液压教学课程中的各种实验，采用实物组成，缩小教学与实际应用差距，选用适当工作压力，可完成教学实验及兼顾实用性。内容丰富，机电一体，一机多能，独立元件，拆装方便，学生可利用橡胶软管自行设计组装实验回路。2.2 液压实验台的功能结构比较 传统液压实验台：内容固定，功能单一，一般为整机型，管路已经安排好，以演示为主，可选择性差，学生动手少。设计液压实验台：采用先进液压元件，模块化设计，拆装方便，可扩展。结构设计和实验方法可自行设计组合。内容丰富多变。体积小，具有机电一体化功能，可完成上百种实验，满足教学实践要求，培养动手动脑能力。2.3 液压实验台的系统设计及工作原理 主体实验平台提供了实验过程中所需的进油接口和回(卸) 油接口及实验电气控制接口等3。实验台采用两缸两泵，必须有两套独立的液压回路，两泵从同一油箱吸油，为保证部分实验要求，两个液压泵分别选用定量泵和限压式变量泵。两液压泵的压油口各设置一先导式溢流阀，控制系统压力，保证安全，在油路的连接中，各用一个三位四通电磁换向阀，进行油路变换。把基本油路分为四个部分：（1）供油部分：一个油箱，两个过滤器，一个冷却器，一个加热器，一个定量泵，一个变量泵，两个先导式溢流阀；（2）换向部分：两个三位四通电磁换向阀；（3）执行部分：两个液压缸，对顶安装，支架上安装位移传感器，测试活塞杆运动情况；（4）测量部分：选用四块压力表，四个压力表开关，一块流量表，一根温度计，测试实验回路接点压力大小，控制实验回路稳定。实验台组装回路及所需元件均为独立元件，板式阀，可独立安装到一标准阀板上，阀板按元件外接相应数量的管接头。基本回路如下图2-1所示： 图2-1 基本油路2.4 实验台的主要参数本次设计的实验台主要应用于教学实验，常选用6.3MPa就能满足压力需要。但是，为了尽量缩小教学与工程实验的差距，初选系统的额定压力为7MPa。实验台外型尺寸：长宽高=20107601900。第3章 液压缸的设计液压缸是液压传动中一类执行元件，它是把液压能转换为机械能的能量转换装置。液压缸的输入量是液体的流量和压力，输出量是直线和力。对于不同的机种和机构，液压缸具有不同的用途和工作要求4。由于液压执行元件与主机结构有着直接关系，因此所需要的液压缸在结构上千变万化。根据本实验台的各项参数和用途，本设计采用单杆活塞液压缸，其特点是只在活塞的一端有活塞杆，缸的两腔有效工作面积不相等。进、出油口根据安装方式而定。它的安装也有缸筒固定和活塞杆固定两种。液压缸设计的原始资料有：负载、运动速度、行程、结构形式和安装要求等。液压缸的设计主要是计算它的尺寸，根据液压缸的使用压力和流量对液压缸的零件进行强度计算，并验证它的稳定性。由于本设计的液压实验台的液压缸为非标准件，根据本实验台的各项参数和用途，需要自行设计。3.1 液压缸的基本参数根据实验台的设计要求，需要两个同类型的液压缸，一个作为液压缸，另一个作为负载缸。其公称压力系列为P=7MPa，活塞行程L=250，理论作用力是F=14kN。3.2 液压缸的缸筒的设计液压缸筒是液压缸的主要零件，它与缸盖、活塞、活塞杆等零件构成密闭的容腔，容纳油液，并将油液压力转化为活塞杆的动力，同时与端盖一起，对活塞起导向的作用。3.2.1 缸筒的材料的选择缸筒应具有如下几个条件： （1）要有足够的强度，能长期承受最高工作压力及短期动态实验压力而不致产生永久变形。 （2）有足够的刚度，能承受活塞侧向力和安装的反作用力而不致产生弯曲。 （3）内表面与活塞及导向环的摩擦力的作用下，能长期工作而磨损少，尺寸公差等级和形位公差等级足以保证活塞的密闭性。 （4）一般常用的材料有25号、35号、45号的无缝钢管。查阅参考文献5，综合考虑选择了45号钢，b610MPa、s360MPa、s14%。3.2.2 缸筒内径的计算当液压缸的理论作用力及供油压力为已知时，则无活塞杆侧的缸筒内径的公式为： （3-1） 式中 为液压缸的理论推力 (N)供油压力 （MPa）液压缸内径 (m)由前边已知：=14kN =7 MPa由公式（3-1）得：查阅参考文献4，20-290表20-6-8，对缸筒的内径进行圆整，取50。缸筒外径1=60。3.2.3 缸筒壁厚的计算因为根据经验=5,有时,应用公式为: （3-2）式中 缸筒内最高工作压力（MPa） 缸筒内径（m） 缸筒材料的许用应力，（MPa） 安全系数，通常取n=5 缸筒材料的抗拉强度（MPa）其中由公式（3-2）计算得：缸筒壁后的公式为： （3-3）式中为缸筒外径公差余量 (m) 为腐蚀余量 (m)由公式（3-3）计算得：=1.35+C1+C2=5参考同类型实验台，最终确定 = 5 较合理。3.2.4 缸筒底部厚度的计算当缸筒底部为平面时，其厚度可以按照四周嵌入的圆盘强度公式进行计算： （3-4）式中 缸底厚 (m) 计算厚度外直径 (m) 筒底的许用应力（MPa）筒内最大工作压力（MPa）其中数值： 30 由公式（3-4）得：对进行圆整到标准植 =5。所以缸筒底部的厚度大于5即可满足要求。3.2.5 缸筒的设计要求 （1）缸筒内径D采用H8级配合，表面粗糙度Ra取0.16，需进行研磨； （2）热处理：调质、硬度达 HB285； （3）在通往油口的内孔口必须有倒角，不允许有飞边、毛刺，以免划伤密封件； （4）为防止腐蚀生锈和提高使用寿命，在缸筒内表面可以镀铬，厚度为0.03mm0.05mm再进行研磨，在缸筒外表面涂防锈耐油油漆。3.3 液压缸的活塞的设计通常，活塞按结构形式分为：整体式活塞和装配式活塞。整体式活塞在活塞圆周上开沟槽，安装密封圈、结构简单，一般在液压缸行程比较短，活塞与活塞杆直径相差不大时采用。常用材料为35号、45号钢。装配式活塞则在多数情况下使用，结构多样，根据密封结构确定密封形式。可以实现多次拆装，密封圈与导向环联合使用，大大降低了活塞加工的成本。活塞材料选用铸铁、耐磨铸铁或铝合金。实心活塞杆用35号或45号钢，空心活塞杆用35号或45号无缝钢管。调质（230HB285HB）和淬火（45HRC55HRC）处理。摩擦密封面要镀铬，厚度为0.03mm0.05mm并抛光。活塞与活塞杆的连接方式有螺纹连接，卡环连接和销轴连接等形式。综合考虑本设计，活塞装入后，很少会再动，所以采用装配式活塞，与活塞杆连接采用螺母型，应用密封圈进行密封。活塞的材料选用HT300，活塞外径的配合一般采用f9。3.4 液压缸的活塞杆的设计3.4.1 活塞杆的结构活塞杆的结构有实心杆和空心管两种，一般情况下多用实心杆。只有在为了减轻液压缸重量时采用空心杆。本实验台采用实心杆形式。活塞杆的外端采用小螺栓头，螺纹直径与螺距为M221.5，螺纹长度L=30。3.4.2 活塞杆的材料和技术要求活塞杆它承受拉力、压力、弯曲力和振动冲击等多种作用力，所以必须有足够的强度和刚度来保证它的正常传动能力。活塞杆选用与缸体用同种材料45号钢，这样可以让活塞杆与缸体具有相同热膨胀系数。活塞杆的处理应进行调质。活塞杆在导向套中滑动，采用H8/f7配合即可，太紧，摩擦力增大；太松，容易引起卡滞现象和单边磨损。活塞杆的外圆粗糙度Ra=0.03，太光滑，表面形成不了油膜，不利于润滑。为了提高耐磨性质和防锈性，活杆表面需要进行镀铬处理,镀铬层厚度= 0.03。并且进行抛光或磨削加工。3.4.3 活塞杆的计算1. 活塞杆直径的计算对于活塞式单边双作用液压缸，其活塞杆直径d可根据往复运动速比来确定公式如下： （3-5）式中 表示速比；按系统压力值选取，当压力小于10MPa时，取=1.33 缸筒内径 (m) 由公式（3-5）得：把进行圆整到标准值 =25。2. 活塞杆的强度验算活塞杆在稳定的工况下，只受轴向的推力或拉力时，可以近似地按下式进行计算： （3-6）式中 已知 =122（MPa） 由公式（3-6）得：MPa12m/min）或运动部件质量很大时，为防止行程终了时，活塞撞击缸体，必须设置。本液压实验系统的液压冲击比较小，所以液压缸可以不设计缓冲装置7。3.7 液压缸的排气装置液压系统在安装过程中或停止工作一段时间后有空气混入系统，会产生气穴现象，使液压缸爬行或振动。为此，液压缸必须设计排气装置以排除系统中的空气。排气装置应位于液压缸盖的最高处，工作前将排气装置打开，将空气排尽，有油液流出再闭死，以保证系统正常工作。3.8 液压缸的安装方式液压缸与机体的安装方式有很多种，而本实验台的缸体与机体无相对运动，故可采用法兰式固定安装方式。3.9 液压缸的油口设计油口包括油口孔和油口连接螺纹。液压缸的进出油口可布置在端盖或缸筒上。查阅文献得：缸内径D=50mm时，进出油口的连接螺纹为EC M51.5。设计的结构如图3-1所示：图3-2 液压缸结构第4章 液压元件和液压油的选择4.1 液压泵的选择液压泵是依靠密封工件容积变化实现吸压油液作用，从而将输入机械能转换成液压能的装置。提供输入机械能的原动机通常为电动机或柴油机。由液压泵概念可知，它是能量转换装置，其作用是将机械能转换为液压能，由液压系统的执行元件提供动力，是液压系统的核心元件和重要组成部分之一。4.1.1 液压泵的性能参数液压泵的性能参数主要是指液压泵压力、流量和排量、功率和效率等。1. 液压泵压力液压泵的压力参数主要是工作压力和额定压力。额定压力是保证液压泵在正常工作条件下，按实验标准规定连续运转的最高压力。液压泵的最大工作压力可按下式确定： （4-1）式中 液压泵的额定压力/最大工作压力（MPa） 有效的最大工作压力（MPa）系统总的压力损失（MPa）本液压实验台为可拆装式，故压力值可根据具体的实验而定，但是根据参考同类型的液压实验台8的数据可得出P=6.3Mpa。此压力即可满足现有所有的实验压力的需要。而可取经验数值，本设计为一端节流调速回路且管路简单的系统，取=0.5MPa即可满足现有的所有的实验的压力的要求。由公式（4-1）得：对进行圆整取值，取=7MPa，即为液压泵的最大工作压力值。2. 液压泵的流量液压泵的流量分理论流量、实际流量和额定流量。三者的关系是：。液压泵的流量的计算可按下式计算： （4-2）式中 液压泵的流量 (m3/s)液压缸的最大流量 (m3/s) 系统泄漏折算系数 上式值取值范围在1.11.3之间，为了确保系统的安全性，取=1.3。参考同类型实验台，取=1.510-4m3/s即可。满足实验要求。由公式（4-2）得：圆整流量大小为：Q=2.010-4 m3/s3. 液压泵的排量液压泵的排量是泵轴每转一周，由其密封容腔几何尺寸变化计算而得到的排出液体的体积。由下式计算液压泵的排量： （4-3）式中 液压泵的流量 (m3/s) 叶片泵的转速，额定转速定在=1500（r/min） 由公式（4-3）得：4.1.2 选择液压泵的规格本实验台所用的液压泵选用叶片泵。叶片泵具有结构紧凑，流量均匀，噪音小，运转平稳寿命长等优点。因而广泛的应用于中压、低压液压系统中。表4-1 各类液压泵的的性能和应用类型性能参数齿轮泵叶片泵柱塞泵内啮合外啮合单作用双作用轴向径向渐开线摆线式斜盘式斜轴式轴配式阀配式压力MPa 低压型 中高压型 2.5301.6162.5306.36.33240403570排量范围mL/r 0.33002.51500.365013200.54800.25600.2360016025004200转速范围r/min 3004000100045003000700050020005004000600600070040001800容积效率%968090709558928094809480909095总效率 %9665806387548165828188818386流量脉动小小小小中等中等功率质量比kW/kg大中中小中大中大小大噪 音小大较大小大对油液污染敏感性不敏感敏感敏感流量调节不能能能自吸能力好中差价 格较低低很低中很低高应用范围机床、农业、工程机械、航空、船舶、一般机械机床、注塑、液压、飞机等工程、运输机械、飞机船舶、 机床和液压通过表4-1的比较可知：叶片泵按结构来分有单作用式和双作用式两大类9。单作用式叶片泵主要用做变量泵，双作用式叶片泵用做定量泵。双作用式叶片泵径向力平衡，流量均匀，寿命长。与齿轮泵比较易于实现变量；与柱塞泵比较有较好的自吸能力。缺点是对油液污染太敏感，转速不能太高。本实验台根据排量选择两个叶片泵，一个定量泵和一个变量泵。液压泵的型号为如表 4-2：表4-2 液压泵的型号 型号 理论排量 额定压力 总效率 驱动功率 （ml/r） （MPa） （kW）定量叶片泵 YB-A9B 9.1 7 0.85 1.3变量叶片泵 YBX-A16N 16 7 0.85 3.54.1.3 原动机功率计算原动机选用电动机，在液压泵的压力和流量稳定不变的系统中，原动机的功率可按下式4计算： （4-4）式中 液压泵的最大工作压力（MPa）液压泵的额定流量 (m3/s)液压泵的效率 其中：=0.85由公式（4-4）得：4.2 电动机的选择选择电动机是根据电源的种类（交流和直流）、工作条件（环境、温度、空间、位置、载荷大小、性质变化、过载情况等）、启动性能和启动、制动、正反转的频率程度等条件来选择。因为生产单位一般多采用三相交流电源，因此无特殊要求时均应选用三相交流电动机。本设计采用Y系列的三相笼式异步电动机。因其具有效率高、耗电少、性能好、噪音低、震动小、体积小、重量轻、运行可靠、维修方便等优点。选用两个电动机分别为定量泵和变量泵提供动力。查阅文献,得到电动机如表 4-310：表4-3 Y系列电动机型号 功率（kW） 转速（r/min） 最大转矩定量泵的电机 Y90L-4 1.5 1400 2.2变量泵的电机 Y112-4 4 1440 2.24.3 液压控制阀的选择液压阀的选择依据为系统的最高压力及流量，通过该阀的最大流量及安装方式，应尽量采用标准液压元件，只有在不得已的情况下采用自行设计的非标准液压元件。每个阀的额定压力应与液压泵输出压力匹配。如果阀的额定压力选择过低，则阀泄漏严重；如果选择过高，往往提高成本。所以阀的额定流量应与所要通过的流量相匹配。选择溢流阀时应按液压泵的最大流量进行选取。节流阀和调速阀的公称流量应大于管路中的最大流量；最小稳定流量要低于管路中最小稳定流量要求；其他阀的额定流量要大于管路中的实际流量。必要时允许通过该阀的流量要大于额定流量，一般以不超过20%为准。对阀的基本性能要求：（1）动作灵敏，使用可靠，工作时冲击小，震动小，噪音小，具有一定的寿命；（2）油液通过该阀时所产生的压力损失尽量小；（3）具有良好的密封性能，内外漏小；（4）结构简单、紧凑，安装、调整、维护方便。本次设计的液压实验台，相应的每一个实验对应着相应的液压控制阀，现只对基础的液压回路进行分析，选择液压控制阀。4.3.1 压力控制阀的选择在液压传动系统中选择合适的液压阀，是使系统设计合理，性能优良，安装维修方便，并保证该系统正常工作的重要条件。控制油液压力高低的液压阀称之为压力控制阀，简称压力阀。控制阀是利用作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理工作。本液压实验台的最高工作压力Pmax=7MPa。查阅表得到设计中用到的系统压力控制阀中的溢流阀11，型号为：BG-03-B（两个）。4.3.2 换向阀的选择方向控制阀是用以控制和改变液压系统中各油路之间的液流方向阀，方向控制可以分为单向阀和换向阀两大类。换向阀利用阀芯相对于阀体的相对运动，使油路接通、关断，或变换油流的方向，从而使液压执行元件启动、停止或变换运动方向。对换向阀的主要要求 换向阀应满足以下三点：1油液流经换向阀时的压力损失要小2互不相通的油口间的泄露要小3换向要平稳、迅速且可靠。换向阀的作用是利用阀芯和阀体的相对位移关闭或接通油路，从而改变液流方向，使执行元件启动、停止或改变运动方向。根据具体操作方式不同，可分为：手动换向阀、机动换向阀、电磁换向阀、液动换向阀、电液动换向阀等。结合本液压实验台应具有的特点，采用电磁换向阀。电磁换向阀应用广泛，它是依靠电磁铁的吸合来推动阀芯移动，从而达到转换工位位置之间的目的。特点是换向灵敏、迅速、操作方便、便于自动控制和远距离控制，冲击力小，寿命长。本实验台的液压系统中换向阀，选择三位四通电磁换向阀即可，选用中位机能为O型，特点是处于中间位置时油口全关闭、液压缸锁紧、系统不卸荷，启动时较平稳、换向精度较高，但换向时有一定的惯性冲击。查阅文献得：选择换向阀的型号为34DF30-E6B-D（两个），其额定压力为16MPa，通过的流量为25L/min，交流电压220V。4.4 油管、管接头的选择液压系统中的管件包括管路、管接头、连接法兰、螺塞和管夹等，是连接各类液压元件，输送压力油的装置。管件应具有足够的耐压能力（强度）、无泄露、压力损失小、拆装方便。液压系统中的油管和管接头的作用是将液压元件连接起来，以保证工作介质的循环流动并进行能量转换和传递，因此要求油管在油液传输过程中压力损失小，无泄漏，有足够的强度及装配维修方便等。为保证油管的压力损失较小，油管的材料、直径、长度、走向和布局都应设计得合理，油管和管接头必须有足够多的通流面积，使得油液在管内的流动速度不致过大，要求油管长度尽可能短，管壁光滑，尽可能避免通流面积个突变和液流方向的急剧变化，液流方向管接头的结构形式应选择适当，否则不仅会增大压力损失、降低液压系统效率、产生振动和噪音，而且往往会发生漏油和开裂，影响液压系统的正常工作。4.4.1 管道的设计（1）管道的尺寸确定根据软管内径与流量，流速的关系按下式计算： （4-5）式中 A软管的通流截面积 (m2) 管内流量 (m3/s) 管内流速 (m/s)通常软管的允许流速6m/s，本设计取=9.110-31400 =5m/s。由公式（4-5）得：因为，则有：（2）管路设计的要求管接头与胶管联接处有一段直的部分，长度大于外径的两倍；胶管的管接头轴线尽量放置在运动平面内，避免两端互相运动胶管扭结。为便于安装可选有色纹的胶管，便于检查；胶管避免与实验台上的尖角接触或摩擦，防止管子损坏。根据（GB/T 36831992）选择公称为8的钢丝增强液压橡胶管，型号为1T型。成品软管外径最大值14.1，外胶层厚度0.76，工作压力17.5MPa。4.4.2 管接头的选择本实验台为拆装式连接，所以采用快换接头，两端为开闭式。因其具有在管子拆开后，可自行密封，管道内液体不会流失，适合于经常拆卸的场合。管接头是油管与油管、油管与液压件之间的可拆装连接件，它应满足拆装方便，连接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通油能力大、压力损失小及工艺性能好等要求。根据（JB/ZQ 40781997）选择公称通径DN为8的A型快换接头12。公称压力31.5MPa，公称流量25L/min。4.5 确定油箱容量4.5.1 油箱的作用及设计要点油箱在实验台中的作用是储油、散热、分离油液中的气泡、沉淀杂质等。合理的确定油箱容量是保证液压系统正常工作的重要条件。按液压泵流量和系统压力确定邮箱容量。所以油箱的应该满足以下要求：（1）具有足够的容量，以满足液压系统对油量的要求，同时，当液压系统工作时，油液面应保持一定的高度。当系统停止工作或检修时，应容纳下返回的油液；（2）能分离出油液中的空气和杂质，使得油液中的杂质保持在系统允许值以下，并能散发出液压系统工作中产生的热量，使油液温度不超过容许值；（3）油箱上部应适当透气，以保证液压泵能正常的吸油。同时，油箱的主要排油口与回油口之间的距离应该尽可能远一些，管口插入最低油面之下，以免发生吸空气和回油冲溅产生气泡。管口制成45的斜角，以增大吸油和出油的截面，使油液流动时速度不致过大，管口面向油箱壁；（4）便于油箱中的元件和附件的安装、更换。如液压泵和电动机安装在油箱盖板上时，必须设置安装板，螺栓固定；设置隔板，使液流循环等；（5）便于装油和排油。放油口要设置在油箱底部的最低位置，换油时能使油液和污物顺利流出。油箱的散热是决定油箱容量、结构的主要因素。油箱中的热量经过油与油、油与金属、金属与空气的接触而传导到低温的大气中去。在散热过程中，油与油之间的导热性最差，是散热的主要矛盾，单纯的依靠增大油箱容积提高散热效果是不显著的。为了散热，应使油箱中的油液不断的流动，使热油尽可能与油箱壁充分接触。确定油箱容量的经验公式为： （4-6）式中 额定泵的额定流量=23L/min 经验系数 液压实验台一般取=3即可。由公式（4-6）得： L本设计有2个独立的回路，根据实际需要选取125L的油箱即可满足要求。4.5.2 油箱的材料选择及结构设计油箱的结构比较大，形状简单，可采用焊接工艺焊制，选用材料为Q235钢板。壁厚5mm即可满足要求，而油箱采用上置式结构，顶板厚度应为侧板厚度的4倍，顶板厚20mm。油箱内表面的防腐处理时，不但要顾及与介质的相容性，还要考虑处理后的可加工性、制造到投入使用之间的时间间隔以及经济性，采用不锈钢制油箱无疑是最理想的选择。油箱的内壁应进行抛光或喷砂处理，以清除焊渣和铁锈，待清理干净后可按照不同工作介质进行处理或涂层。除箱体外，油箱上还要安装相应的元件才能实现设计功能：（1）吊耳环：为方便搬运和安装，在油箱的四周箱壁上应该焊接吊耳。本设计选用钩型吊耳；（2）液位计主要作用是：提醒用户该加(补)油，所以一般安装在我们容易看到的位置；另外的功能就是系统自我保护功能，当油低于系统最低位时关闭马达。因为液位计位于油箱外测显眼处，要提高其强度，防止损坏，避免损坏液位计后漏油出现现象；（3）隔板：把回油区与吸油区分开以加大液流循环的途径，这样能提高散热、分离空气及沉淀杂质的效果。隔板高度为液面高度的2/33/4。（4）放油塞：方便油箱的清洗和油液的更换，箱底应向放油塞方向倾斜，斜度取1/20，便于聚集沉积物。（5）吸油管和回油管：液压泵的吸油管和回油管要分别进入隔板隔开的吸油区和和回油区，管端应加工出成朝向箱壁的45o斜口，这样即可以增加开口面积，又有利于沿箱壁环流，为了防止空气吸入或吸入箱底的沉积物，管口的上缘只少要低于最低液面75，管口下缘至少离开箱底50。此管选用钢管，钢管管径的设计公式为： （4-7）式中 液体的流量 (m3/s) 金属管内的流速 (m/s)得吸油管取v=2 m/s 13由公式（4-7）计算得：查阅文献4，20-640表20-8-2，对d进行圆整取d=12金属钢管壁厚的公式为： （4-8）式中 工作压力（MPa）金属管内径 (m)许用应力（MPa）管子壁厚 (m)由公式（4-8）计算得：查阅文献4，20-640，取=2。选取的钢管公称通径DN 12 /，钢管外径16 /，管接头联接螺纹M121.5推荐管路通过流量40/Lmin-1。（6）清洗孔：当箱顶与箱壁之间属于焊接结构，不可拆卸，故应在箱壁上设置至少一个清洗孔。清洗孔的位置和数量应便于用手清理油箱的所有的内表面。发兰盖板应配有可以重复使用的弹性密封件。（7）箱底、支角：按照（GB/T 3766-1983）中规定“油箱底部离地面150mm以上，以便于搬运，放油和散热。”支角应单独制作后焊接在油箱底部边缘。4.6 过滤器的选择过滤是离心、聚集、静电、真空和吸附等油液净化方法中应用最广泛的一种，它是采用多孔隙可透性过滤材料（简称滤材）滤除悬浮在油液中的固体颗粒污染物。油液过滤器正是滤去液压油压中的杂质，维护油液清洁，保证液压系统工作可靠的重要元件。根据额定工作最大压力为Pmax=7MPa，额定流量23L/min，选用线隙式过滤器14，型号XU-2580、流量为25L/min、过滤精度80m。表4-4 油的过滤精度与系统工作压力的关系系统类别非随动系统随动系统工作压力P/MPa773521颗粒大小/mm0.0250.050.0250.010.054.7 冷却器和加热器的选择系统工作时油液的温度应在3060为宜，最低时不应低于15。油液的温度过高或过低都对系统正常工作有影响，因此，当油液温度过高时应采用冷却器进行强行性冷却，油温过低时应采用加热器对油液进行加热。4.7.1 冷却器的选择因液压泵、液压马达等的容积损失和机械损失，控制元件及管路的压力损失和液体摩擦损失等消耗的能量，几乎全部转化为热量。大部分热量使油液及元件的温度升高。如果油温过高，油液粘度下降元件内泄漏增加磨损加快密封老化等。将严重影响液压系统的正常工作。一般液压介质正常使用温度范围为：1565oC。当利用油箱散热不足以使油温在允许的范围内时，就应该在系统中设置冷却器。冷却器性能要求如下：（1）有足够的散热面积，以保持油温在允许范围内；（2）油通过时，压力损失小；（3）系统负载变化时，容易控制油液，保持恒定温度；（4）有足够的强度。由此选用采用水冷式中的蛇形管式冷却器，结构简单，直接装入油箱，冷却水流经管内时，带走油液中的热量，从而实现油液的冷却。冷却器不受液压冲击影响。缺点是散热面积小，油的运动速度低散热效果差。但实验系统产生热量小，水冷式结构即能满足要求。4.7.2 加热器的选择液压系统中的油温，一般应控制在3050oC范围内。最高不应高于70oC。最低不应低于15oC。油温过高，将使油液迅速老化变质，同时使油液的粘度降低，造成元件内泄漏量增加，系统效率降低；油温过低，使油液粘度过大，造成泵吸油空难。油温过高或过低都会引发系统工作不正常，为保证油液能在正常的范围内工作，需对系统油温度进行必要的控制。根据本设计实验台的工作特点，选择加热器型号为GYY 2-220/115。对于需要油液油温保持稳定的液压实验台，为了在开始工作时，使雨液温度能尽快的达到实验所要求的温度，可以采用油用电加热器。使用时可以直接将其装入油箱中，安装方向一般为横向。注意：由于油液的热性差，单个加热器的容量不宜太大，以免局部受热，温度过高而使油液变质。4.8 蓄能器的选择蓄能器是一种能把压力油的液压能储存在耐压容器中，待需要时，再放出来的一种装置。它在液压系统中起调节能量，均衡压力，减少设备容积降低功率消耗及减少系统发热的作用。可作为辅助液压源、应急液压源、补充系统泄漏、保持系统稳定、减少液压冲击和压力脉动。结合本次设计特点，选用气囊式蓄能阀，油液与空气隔离，不易氧化，结构尺寸小，质量轻，安装方便，维护容易，反应灵敏，充气方便。目前国际上通常做法是根据蓄能器质量为最小的原则选。根据经验公式： （4-9）根据额定工作最大压力为Pmax=7MPa由公式（4-9）得根据Pmax=7MPa，参考同类型液压实验台，本液压实验台蓄能器的型号为NXQ1L1.6/1016。4.9 液压油的选择工作介质是液压系统中不可缺少的组成部分，其主要作用是完成能量的转换和传递，还有散热、润滑、防锈、沉淀不溶物等作用。目前的液压系统的工作介质是液压油，液压油的优劣对液压系统的寿命、性能和可靠性有重要影响。液压系统的功能、工作参数、应用环境和使用条件不同，对液压油的要求不同，一般要求如下：（1）良好的黏度，良好的黏温特性；（2）良好的相容性；（3）良好的抗磨性/润滑性；（4）良好的抗氧化稳定性和热稳定性；（5）良好的流动性、抗燃性；（6）良好的抗乳化性、抗泡沫性；（7）清洁性好；（8）良好的使用特性。根据（GB/T 631.21987），本实验台的液压油选用LHM27。4.10 传感器的选择传感器的性能指标及其主要作用传感器的定义为：能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置17。通常传感器由敏感元件和转换元件组成。其中敏感元件指传感器中能直接感受被测量的部分，转换元件指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。在液压实验台的使用中，活塞杆我运行速度、位移和系统压力是需要测量的，为保证实验的准确性，必须在设计中考虑选用合适的传感器。传感器的选用原则： （1）灵敏度高：意味着有微小的变化，应该有较大的输出；（2）响应特性：不失真，迟延时间越短越好；（3）线性范围：越宽越好；（4）稳定性：越稳定越好；（5）精确度：根据要求合理选定；（6）测量方式：接触式、非接触式、在线测量、非在线测量；（7）其他：结构紧凑、经济性好。4.10.1 速度传感器应用在液压缸的活塞杆上，测量它在运动过程中稳定的数值，测量范围这250mm以上，速度测量范围在1.5m/s以上。选用SD型线速度传感器6。它的输出直流电压和被测量物运动速度成线性关系，可由高输入阻抗的直流电压表显示。该传感器具有结构简单可靠，不用外加电源，频率响应好，输出灵敏高，测量范围大，抗干扰能力强等特点。广泛应用于航空、冶金、机械仪表等各个部门。4.10.2 位移传感器放在两个液压缸之间，测活塞杆的运动位移，选用TD2-1A-8型位移传感器6。这种位移传感器是将直线移动的机械能转化为电能，适用于伸长、膨胀、应变等自动测量和控制，可同时测几个不同的位移量，配有PM-1000型数字电压表，具有稳定性好，精度高，清晰等特点。4.10.3 压力传感器用来测量系统压力，选择LY-2型压阻式压力传感器6。它是根据压阻效应的原理制造的。硅应变片受力的作用而产生形变，导致应变片的阻值变化，变化量与待测值成正比。表4-5 各类传感器的性能SD型速度传感器测量范围mm线性精度%速度范围m/s工作温度负载器灵敏度05001：3.50102701001500200线性量程mm线性精度%工作频率KHz输出VDC电源电压VAC05000.530520010%TD2-1A-8型位移传感器 量程输出工作电流mADC内阻过载%Fs能耗mW010751002613150100LY-2型压力传感器4.11 联轴器的选择联轴器是用来连接电动机与液压泵的，选用弹性连轴器，可补偿两轴之间的相对位移，降低对连轴器安装精度不能对中要求，缓冲冲击，改变轴系的耐振频率，避免发生谐振。根据（GB5272-1985），选择型号为ML26。第5章 液压实验台的总体工艺设计实验台的结构设计，应当从以下几个方面考虑：（1）在保证强度要求的前提下，应尽量选择降低重量和成本的材料；（2）在设计方面，要求结构合理美观，便于加工制造；（3）方便安装、维护和运输。5.1 液压实验台的结构组成本实验台是综合性的教学实验台，考虑到能做多个实验回路。在液压实验台上，留出做相应实验阀板的接口，用油管连接构成闭合的回路即可。因此初步拟订本液压实验台由：液压泵站、主体实验台、实验电气控制器及计算机四部分组成6。5.1.1 主体实验台主体实验台是实验台的主要部分，是实验过程的工作平台，它提供了实验过程中所需的液压源和回油接口、压力测试接口和实验电器控制接口等。1. 液压泵站即实验台的动力源，是多种液压元件和附件组合而成的整体。一般由液压泵组、油箱组件、控温组件、过滤器组件和蓄能器等5个独立的部分组成。5部分相互独立又紧密联系，共同为系统提供压力、动力。液压动力源装置的性能，质量优劣，对液压设备的影响很大。根据实验台的特点采用了上置式，液压泵和电动机在油箱上，电动机卧式安装，使得动力源占地面积小，结构紧凑。为了消除液压泵的径向和轴向的负载，选用了ML2型弹性联轴器直接进行驱动连接。联轴器与带底座的卧式电动机相连，液压泵与电动机的同轴度需通过安装液压泵的支架来进行调节。2. 实验电控制箱是实验台电器控制部分，控制电机的启动、停止实验台的液压缸运动方向及照明的控制等。提供实验过程中所用电磁阀的动作电源DC 24v。3. 测量装置用于测量实验过程中的压力、流量、温度、四块压力表Y-100、一块流量计LC12-100、一块温度表WTZ-100。4. 元件挂板用于液压实验台中液压元件的挂装，每个元件均安装在标准阀板上。阀板的侧面有相应的管接头，底面有四个挂钉，实验时挂在框架上定点安装。5. 液压缸组件是实验回路的执行元件，由两个液压缸组成，对顶安装，一个做工作缸，另一个做负载缸。图 5-1 液压泵站结构图5.1.2 实验电器控制器因实验台的每个实验以实验者的自行设计、操作为主，故电气控制采用手动控制，而手动控制则在简化操作过程中增加了控制装置和控制系统，因而带来线路复杂易产生故障，维修困难等问题。为避免上述问题的产生，采用可编程控制器PLC进行控制。采用交流电220v，控制电压DC 24v。5.1.3 元件柜用于存放实验所需的液压元件和橡胶软管。5.2 液压实验台的框架结构实验台的外型尺寸：长宽高21007001850。实验台的结构复杂，但是承重不大，主要是起支承作用，为降低成本，采用轻合金型钢材焊制而成。为增强实验台的刚度，选用空心矩形钢材外，还要在一些重要部位加斜肋板，结构上应设计吊装孔，吊环，便于运输、安装。机架与地基之间采用螺纹联接。图 5-2 实验台外型结构5.3 附加结构为了满足部分实验的需要，在实验台的一侧，加装固定加载装置。采用重力原理，加砝码的形式，进行恒力加载，材料选用45号钢。第6章 液压系统的性能验算拟订液压系统图并选择液压元件后，要做液压系统的验算，主要包括：系统压力损失计算、系统发热估算和系统容积效率计算。6.1 液压系统的压力损失计算系统的压力损失包括管路沿程压力损失Pl、通过接头、弯管等处的局部压力损失P及通过阀类元件的阀口压力损失Pv，其中沿程压力损失是较大的。压力
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