液压泵马达性能测试系统设计（含外文翻译）

山东科技大学学士学位论文PAGEPAGE93摘要在高压、高速、大功率的制造行业，机、电、液一体化的设备在整个机械设备中所占的比重越来越大。液压实验台作为一种检测液压元件的必须设备，可对液压泵，液压马达，液压阀等各种液压元件进行测量。本毕业设计的主要任务是设计一简单试验台系统，以对液压泵和液压马达进行性能测试，主要是容积效率和机械效率等性能指标。本文在详述国内外液压试验台研究现状的基础上，对液压泵和液压马达的性能测试系统进行了设计，包括对总的设计系统原理图以及电控图等进行了详尽的设计、计算以及选型等。本文对液压泵和液压马达性能测试系统进行设计，具有很大的必要性，液压泵和液压马达作为液压系统的动力元件和执行元件，是整个液压系统的心脏，其质量、性能的好坏直接影响着液压系统的可靠性，进而影响生产设备的正常运行。因此,对液压泵和马达进行精确的性能测试，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。关键词：液压试验台；液压泵；液压马达；性能测试AbstractInthefieldofthehigh-pressure,high-speedandgreat-powermanufacturing,theequipmentwhichconsistsofmechanic,electricandhydraulicisplayingmoreandmoreimportantrolesinthefield.Asanecessarydeviceofmeasuringhydraulicparts,thehydraulictest-bedisabletomeasuringvaryofpartssuchaspumps,motorsandvalve.Thetaskofthegraduationisthedesignofthesmallhydraulictest-bedsystem,soastotesttheperformanceindicatorsofhydraulicpumpsandhydraulicmotors,especiallyincludingvolumetricefficiencyandmechanicalefficiencyandotherperformanceindicators.Inthebaseofsummarizingthestudystatusonthehydraulictest-bedinsideandoutside,theperformanceindicatorssystemofhydraulicpumpsandhydraulicmotorsisdesigned,includingadetaileddesign,calculationandselectionoftheoveralldesignsystemschematicdiagramsandelectroniccontrolschematicdiagrams.Itiswithagreatneedtodesigntheperformancetestsystemofthehydraulicpumpsandhydraulicmotors.Thehydraulicpumpsandthehydraulicmotoraretheheartofwholehydraulicsystemasapartofpowerandexecuting,whichresultinthedependabilityofhydraulicsystem;eveninthegoodworkingconditionofthemanufacturingequipments.Therefore,measuringaccuratelytothehydraulicpumpsandmotorsistheimportantwayofpromotionofconstruction,processandperformanceofproducts.Keywords:hydraulictest-bed;pump;motor;performancemeasurement;

目录摘要………………=1\*ROMANIAbstract…………=2\*ROMANII绪论……………………1本课题的研究意义………………1国内外液压泵、马达性能测试系统研究现状…2液压泵、马达试验台液压系统研究现状…3液压泵、马达试验台计算机测控系统研究现状……………41.3本课题的主要研究内容……………7液压泵、马达试验台的总体方案设计………………8液压泵、马达性能测试系统原理………………82.1.1液压泵、马达实验分类……2.1.2液压泵、马达型式试验、出厂试验………82.2液压试验台系统原理……………102.3液压试验台的设计………………112.3.1加载方法的选择研究………122.3.2液压泵实验常用加载法……122.3.3液压马达实验常用加载方法………………152.3.4本系统加载方法的确定……16液压泵、马达试验台动力源装置设计………………18液压动力源装置组成……………18液压泵的规格确定以及与之相匹配的电动机的选定…………18电动机以及液压泵布置方式的选择……………24液压泵布置方式的选择……24液压泵连接方式的选择……27液压泵组装方式的选择……28液压泵组传动底座的设计…………………30液压元件以及测量装置的选型…………32液压马达的选型…………………32各种控制阀的选型………………33换向阀……………………33溢流阀………34单向阀………35截止阀………36过滤器…………37过滤器的选用以及规格的确定……………37过滤器在液压系统中的安装位置…………39冷却器的设置……………………40油箱的选择………40各种测量装置的选择……………41流量传感器的选型…………41压力传感器的选型…………42转矩转速传感器的选型……43液压试验台控制装置设计……………465.1液压控制装置的分类…………465.1.1有管集成……………………465.1.2无管集成……………………465.2液压集成块概述……………475.2.1块式集成的原理………475.2.2块式集成的优点………485.3液压集成块的设计……………49第六章液压实验台系统压力损失估算………526.1液压系统压力估算方法………526.1.1沿程压力损失………………526.1.2局部压力损失………………526.1.3液压系统总压力损失………53第七章液压泵、马达性能试验…………………547.1液压泵（马达）性能试验项目的确定…………547.1.1排量验证试验……………547.1.2效率试验…………………547.1.3冲击试验…………………557.1.4变量特性试验……………577.1.5其他试验项目……………587.2液压泵、马达性能参数的确定及试验方法…597.2.1液压泵性能表达式及参数……………7.2.2液压马达性能表达式及参数…………第八章总结……………………62参考文献……………………63致谢……………66附录一…………67附录二…………68附录三英文文献及翻译翻译………………69绪论随着科学技术的飞速发展,液压传动技术被广泛应用到各类机械中,尤其是在高压、高速、大功率的制造行业,机、电、液一体化的设备在整个机械设备中所占的比重越来越大。液压实验台作为一种检测各种液压元件的必须设备，可对液压泵，液压马达，液压阀等各种液压元件进行测量。通常在各类液压元件制造厂都配备有大型的、多功能的液压试验台，在其他行业如冶金、矿山、港口、船舶、交通运输、汽车制造等，使用液压元件较多、较频繁的行业也配备有液压试验台。另外，各相关专业的高等院校为了教学和科研，也会配备液压实验台。1.1本课题研究的意义液压泵和马达作为液压系统的动力元件和执行元件，是整个液压系统的心脏，它们的性能直接影响着整个液压系统的性能。因此液压泵、马达性能的精确测试有着非常重要的意义。液压泵和马达的性能测试是辨别产品优劣、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。但是液压泵和马达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，另外测试过程中还有很多相关条件需要保障，传统的测试方法已经很难满足性能测试越来越高的要求。但是走向二十一世纪的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域，以满足未来的要求。其发展方向主要有以下几个方面：节能、减少污染、降低泄漏、主动维护、机电一体化技术和与计算机技术结合的相关技术（例如液压CAD、CAT等）。因此近年来液压泵、马达性能测试逐步淘汰了传统的仪表加人工的测试方法，转向液压技术结合最新的虚拟仪器测试技术、可靠性技术、最先进的计算机技术，以及数字信号处理方法和现代控制理论，进而形成了新型液压泵、马达计算机辅助测试技术。从国内外液压泵、马达试验台的发展来看，尽管许多元件制造商和科研机构已经研究开发了许多性能良好的试验台。但是这些试验台还存在着诸多的不足之处。第一，它们大都不是针对液压泵、马达全面性能测试的。只是针对液压泵、马达的某一类或者某一些特性开发的。比如只是测效率或者排量。这样必然造成重复开发，浪费大量的人力物力。第二，这试验台主要是原来试验台的升级，没有采用液压测试的新技术新元件。新的技术层出不穷，只是传统的改造已经不能大幅度提升试验台的综合性能，无法满足性能测试越来越高的要求。第三，液压马达试验台也多共用液压泵试验系统，不能够反映真实的马达工作情况，影响了液压马达性能测试的效果，达不到实际使用的需求。随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，液压计算机辅助测试（以T）技术在液压系统状态监测中的应用越来越广泛。液压CAT，所涉及范围包括液压、自动控制、微型计算机、测试技术、数字信号处理、可靠性等学科。它具有测试精度高、测试速度快、性能价格比高、测试的重复性和可靠性高及适宜在线动态测试和状态监测等特点，有着广泛的应用前景。国内外液压泵、马达性能测试系统研究现状近些年随着计算机技术、测试技术、液压技术的不断进步，液压泵、马达性能测试试验台的技术取得了飞速发展。各类液压计算机辅助测试系统成为了各类液压试验台的主流。尤其是虚拟仪器测试系统的出现和逐渐发展成熟，几乎应用到了近年来所有液压元件性能测试试验台上。这类试验台采用计算机集散系统，对液压试验台进行智能检测、控制和管理。按照液压油泵试验方法国家标准控制有关条件，实时采集性能参数，并对数据进行集中处理、分析、计算、存贮、显示、传输、控制和维护，从根本上改变了传统继电控制模拟采集人工处理的方式，为企业标称产品性能提供准确的数据，同时为企业分析产品质量、改进工艺提供了决策依据。1.2.1液压泵、马达试验台液压系统研究现状近年来应用广泛的液压泵、马达计算机辅助测试系统液压原理部分基本相同。国内外液压泵、马达试验台液压系统主要形式如图1.1、图1.2所示。1.被试泵2.转矩转速仪3.高压传感器4.真空传感器5.变频电机6.流量计7.过滤器8.电液比例阀9.卸荷阀图1.1液压泵试验台结构图试验台油路根据国家标准设计。近年来的研究热点主要集中在降低系统污染、减小液压元件功率损耗、引入新型元器件、设计合理液压回路、引入新型的传感器测试仪表等方面。图1.1、图1.2系统中加入了新型的传器器，变频电机，比例控制元件和各类智能仪器仪表（转矩转速仪器仪表，数字式压力表，温度表等）。不仅实现了系统与计算机联接通讯，还实现了计算机控制试验过程，采集试验数据。其它液压泵、马达试验台液压系统组成原理大体相似，只是针对不同情况稍加调整。1.比例溢流阀2.转矩转速仪3.高压传感器4.低压传感器5.比例调速阀6.加载泵7.被试马达图1.2液压马达试验台结构图1.2.2液压泵、马达试验台计算机测控系统研究现状液压计算机辅助测试（ComputerAidedTest），简称液压CAT，所涉及范围包括液压、自动控制、微型计算机、测试技术、数字信号处理、可靠性等学科。液压CAT是利用计算机建立一套数据采集和数字控制系统，与试验台连接起来由计算机对各试验参数，如压力、流量、温度转速、转矩等进行数据采集、量化和处理并输出测试结果。在试验过程中，计算机还可根据数字反馈或人工输入要求，对测试过程进行控制，达到计算机密切跟踪和控制试验台及试件状态的目的，从而高速、高精度完成对液压泵、马达的性能测试。液压CAT系统在提高测试精度、测试速度、测试的重复性和可靠性方面，以及在节省人力和能源方面提供了必要的保证，因此受到了普遍的重视。在国外，由于微机和电子技术发展较早、较快，水平较高，其CAT系统性能也较高。有许多液压件制造公司己把CAT用于产品的研制开发、设计定型、生产定型和出厂的检验。如SUNDSTRON公司的液压传动实验室的C灯系统，日本制钢所的柱塞泵效率试验台等。目前多数液压元件生产厂家都有自己的液压元件CAT系统。国内的液压C灯系统开展较早的是原煤炭工业部上海研究所，在79年左右研制了一台大功率的泵、马达性能试验台，由微机来辅助测试。但由于当时我国的计算机水平还处于初级阶段，该试验台仅能实现静态性能测试、对数据进行简单的运算，仪器常数同硬件设定，局限性较大。上海704所也研制了一套CAT系统，也因为技术的局限，不能测试动态特性。近年来，许多单位研制了自己的液压元件CAI系统，如天津机械工程研究所的装载机液压元件测试系统、东南大学的液压元件性能计算机辅助测试系统、南昌大学的液压综合试验台C灯系统、山东矿业学院和充矿集团共同研制的矿山液压设备CAT综合试验台、太原重型机械学院的液压泵综合试验台等。有一些液压计算机辅助测试系统具有较高性能，如机械部北京自动化所研制的液压元件计算机辅助测试系统可完成多种阀及泵的性能测试:北京理工大学研制的液压泵工作特性的计算机辅助实验系统;上海交通大学及昆液压件厂共同研制的液压阀特性试验系统等等。许多厂家也用C灯系统来进行液压元件的出厂检验。这些CAT系统大都实现了动态测试，数据处理能力增强，功能大大增加。图1.3计算机辅助测试典型结构图图1.3所示为山东科技大学开发的试验台，硬件包括：工控机、PCL812B2通道插入式数据采集卡（DAQ）和JCZ智能转速转矩仪（RS－232），数据通讯采用RS－232实现与西门子S7－200可编程控制器（PLC）的通讯。软件部分也采用高级语言VC、VB编程来实现各个模块的功能。由于计算机软、硬件技术、通信技术、网络技术的发展，测试技术得以和计算机技术深层次结合，推动了计算机辅助测试技术的不断进步，液压CAT系统也必将越来越高速、高效，必将向智能化、网络化、多功能化和多样化的方向发展。本课题的主要研究内容本文主要研究设计一个液压试验台来对液压泵和液压马达的性能参数（如泵和马达的容积效率、机械效率等）进行测试，主要工作是液压泵、马达性能测试系统的搭建。第一章绪论部分，介绍本课题的研究背景、意义和主要内容，以及液压试验台的研究现状。第二章进行了液压泵、马达性能测试系统设计方案分析，介绍了液压泵、马达性能指标和测试原理。主要有液压泵、马达的排量验证试验、效率试验、变量特性试验、效率检查试验等，同时介绍了液压试验台的加载方法。第三章、第四章主要介绍了液压动力源装置的设计（主要包括液压泵和电动机的规格的确定）、液压元件及液压辅件的选型等，还有各传感器的选型。第五章主要介绍了液压集成块的优点以及本设计中液压集成块的设计。第六章简要介绍了一下在液压系统中的压力损失,包括沿程压力损失和局部压力损失。第七章主要介绍了液压泵、液压马达的试验项目和方法的确定，参照国家相关试验标准和对液压泵的性能分析，确定液压泵和液压马达的试验项目和相应的试验方法以及液压泵和液压马达性能参数的计算方法。液压泵、马达试验台的总体方案设计液压泵、马达性能测试系统原理2.1.1液压泵、马达试验分类液压泵（马达）主要有三种类型：柱塞泵（马达）、齿轮泵（马达）和叶片泵（马达）。试验内容各不相同。国标（JB/T7039-93－JB/T7044-93）对液压泵、马达试验条件、试验项目和试验方法有着详细的规定。国标中主要是按试验性质将液压泵（马达）试验分为型式试验和出厂试验。2.1.2液压泵、马达型式试验、出厂试验（一）液压泵、马达型式试验：液压泵、马达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。它的试验条件较为严格。试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。试验项目主要有：排量验证试验、效率试验、压力振摆检查、自吸试验、高温试验、超速试验、超载试验、满载试验、冲击试验，效率检查试验和外渗漏检查试验等。（二）液压泵、马达出厂试验：表2.1液压泵出厂试验项目和方法序号试验项目内容和方法1排量试验在最大排量、额定转速、空载压力下、测试排量2容积效率在额定工况下，测量容积效率3变量特性试验在额定转速下，使被试泵变量机构全行程往复变化3次4超载试验在最大排量、额定转速、最高压力或125%的额定压力（选择其中高者）工况下，连续运转不少于1min5冲击试验按型式试验中规定的相应方法进行试验，冲击次数不少于10次6外渗漏检查试验在上述全部试验过程中，检查动、静密封部位，不得有外渗漏注：出厂试验允许用试验转速代替额定速度。试验转速可由企业根据试验条件自行确定。表2.2液压马达出厂实验项目和方法序号实验项目内容和方法1容积效率试验在额定转速条件下，分别测量马达在空载压力和额定压力时实际转速、输入流量或输出流量和内泄流量，计算容积效率2变量特性试验根据变量控制方式，在设计规定的条件下，测量不同的控制量与被控制量之间的对应数据3外渗漏检查在上述全部试验过程中，检查动、静密封部位，不得有外渗漏液压试验台系统原理1.电动机2.联轴器3.单向阀4.被试泵（可做加载泵）5.转矩转速传感器6.被试马达（双向马达）7.电液换向阀8.滤油器9.电动机10.单作用变量泵11.流量传感器12.压力传感器13—溢流阀14.溢流阀15.供油泵16.冷却器图2.1液压试验台系统原理图本设计采用双向液压马达以及双向泵试验系统作为液压试验台的方案，如图2.1所示。具体规划如下：①电动机及供油泵组成整个液压系统的动力源装置，为系统提供动力。②溢流阀用于实现液压系统的安全阀调定压力和测试过程中的加载。③四个单向阀组成液压系统的整流回路控制装置，用以切换试验泵的进油和回油的油路，控制被试液压泵换向及换向速度，提高换向稳定性，减小液压冲击，实现被试泵的双向试验的目的；④换向阀采用手动换向阀，用以测试双向马达的各种性能参数。⑤液压油路中的各种参数（压力、温度）的测定由传统的压力表及温度计测出；试验泵、马达处的参数由传感器来测定，并与控制柜中的微机相连接，将测出的信号输出，进行相关数据分析（其中：流量的测定是采用椭圆齿轮流量计，流量计即安装在两根回油管的连接处，图中分开表示只是为了表达清晰）。试验系统的压力调节范围为0~31.5MPa，排量是125ml/r,转速是1500r/min。液压试验台的设计由于液压系统的特殊工况,本设计中液压试验台采用分布式结构设计，即：试验台的动力源装置、控制装置、测试仪表及传感器和电气控制部分均采用分体式结构单独设计，最后通过油管、电缆线等把各个部分联系起来。采用分布式结构设计其优点在于：使得液压试验台的设计、制造、装配简单、系统维护方便,并且可提高试验台的可靠性。图2.2液压试验台2.3.1加载方法的选择研究在液压元件及系统的试验中都要求对它们的实际使用情况、额定工况、超载运行工况进行模拟和考核。因此必须在充分了解各工况下的负载变化规律后，设计出合理的负载模拟装置和选择适当的测试装置，以达到能对实验对象从零见到整机进行全性能的充分检验和考核。在液压试验中一般有下列形式的负载：各种转速下轴上的负载力矩；各种直线运动下的负载力；与位移成比例的弹性负载；与角位移成比例的铰链力矩负载；与速度成比例的粘性摩擦负载；各种阻尼负载等等。可见负载种类繁多，变化规律复杂。为了在试验中作出完善的模拟，在实际中就出现了各种各样的加载方法。2.3.2液压泵试验常用加载方法在液压泵的很多试验项目中都要求液压泵在不同压力下运转，以测试其各项参数，液压系统的压力取决于负载。虽然液压泵有多种加载方法，但由于液压泵输出的是液压能，所以只能进行液压加载，另外的方法也是将其它能转换为液压能对液压泵进行加载。1）机械加载方法水力测功机加载:水力测功机加载是液压泵驱动液压马达运转，带动水力测功机，马达输入液压能输出机械能，水力测功机通过液压马达为液压泵加载。水力测功机将机械能转化为热能可以避免对油温产生影响.水力测功机加载系统如图2.3所示。这种加载方式的缺点是要用耐高压流量传感器来测量泵的输出流量，这是很困难的，因此不能作高压、大功率液压泵的性能测试。图2.3水利测功机加载图2.4电力加载2）电力加载方法电力加载是液压泵驱动液压马达运转，带动发电机，马达输入液压能输出机械能，液压马达有负载，从而给液压泵加载。发电机将机械能转化为电能，油温不会产生大的变化。电力加载系统图如图2.4所示。电力加载在低速加载时性能较好，其缺点是要选用发电机，结构较复杂，能耗较大，不适用于大功率泵的性能测试，应用较少。3）液压加载方法泵的节流加载这是液压泵性能测试系统中常用的加载方法，在泵输出油路中串联可变节流阀或溢流阀，以改变油路阻力，使压力改变，达到给被试泵加载的目的。也就是说，只要能使节流阀口按一定的规律变化，即可实现各种规律变化的负载模拟。图2.5所示为液压泵节流加载的基本油路。1.函数发生器2.放大器3.电液伺服阀或比例阀4.溢流阀5.远控阀6.节流阀7.被试泵图2.5液压泵节流加载原理图手调节流阀或手调溢流阀加载方法均不能实现自动加载，而这两种加载方式又都可派生出比例加载。比例加载采用计算机控制，计算机输出信号经比例放大器放大，驱动比例阀实现加载功能.为了实现泵的压力冲击试验，需要压力值多次重复突变。在图2.6所示油路中，只要给二位二通电磁阀接通、断开电源，即可获得压力的突变。变化的间隔时间由电磁阀的控制电路调节，而压力值由调节节流口实现。当电磁阀断电时，两节流阀并联，得到节流阀A设定的较低压力负载压力P，当电磁阀通电时，负载为节流阀B设定的较高压力PZ。图2.6冲击试验加载方式2.3.3液压马达试验常用加载方法1.被试泵2.整流油路3.供油泵4.溢流阀5.加载节流阀图2.7液压泵（马达）加载油路图如果将被试泵的动力源采用高速马达驱动时，则上述油路就变成了双向液压马达的加载油路了。原来的被试泵就成了加载泵，通过节流，改变加载泵系统中的压力，压力的大小对应着泵轴要求输入的转矩大小，这就给被试马达轴施加了负载。但此方法只适合于高速液压马达的试验。因为当被试马达低速运行时，加载泵输出流量小，由于泵本身的容积漏损和其他消耗，将导致系统压力不稳定，甚至加不上负载。为此，要求采用如图2.8所示油路。在加载泵的输出油路上并联补偿泵3。当被试马达低速运行时，就能保证有足够的流量通过加载溢流阀4，确保加载系统中压力的建立和稳定。为了压力的稳定，有时在泵输出油路上还并联一定容积的蓄能器。1.被试液压马达；2.加载泵；3.补偿泵；4.加载溢流阀；5.压力表图2.8液压马达低速试验加载油路图2.3.4本系统加载方法的确定试验台采用单作用变量泵10和双向马达6的油路,试验方案如下图2.9所示。而对于双向液压马达6（拟选用高速马达进行试验）的加载则采用液压泵4后接一个溢流阀13进行加载，在泵的输出油路中串联溢流阀13，以改变加载泵系统的中的压力，压力的大小则对应着泵轴要求输入的转矩大小，这就给被试马达轴施加了负载。在加载泵的输出油路上并联补偿泵15.当被试马达低速运行时，就能保证有足够的流量通过加载溢流阀13，确保加载系统中压力的建立和稳定。图2.9液压台实验原理图液压泵、马达试验台动力源装置设计液压动力源装置组成液压动力源一般由液压泵组、油箱组件、控温组件、过滤器组件和蓄能器组件等5个相对独立的部分组成。本设计中因为流量及功率满足系统所需，故未使用蓄能器组件。液压泵的规格确定以及与之相匹配的电动机的选定液压泵组一般包含以下元器件，各元器件的作用见表3.1：表3.1液压泵组的元件组成及作用序号元件名称作用1液压泵将原动机的机械能转换为液压能2原动机（电动机或内燃机）驱动液压泵工作3联轴器连接原动机和液压泵4传动底座安装和固定液压泵及原动机液压泵规格的确定：（参考图2.1）液压泵4：根据课题要求：液压试验台最大试验压力为31.5MPa，考虑到压力损失等因素，一般选用≥35MPa，=40MPa的柱塞泵。柱塞泵类型分为：轴向柱塞泵、径向柱塞泵和卧式柱塞泵。其中，轴向柱塞泵有结构紧凑、转动惯量小、压力高、效率高等优点，故应用广泛。本设计也采用轴向柱塞泵。考虑到泵在工作中的效率，选择变量泵以提高液压系统的效率，减少能量损失。变量泵的变量形式有很多种：有手动、伺服、液控、压力补偿、恒功率等方式。查阅《液压设计传动手册》，本系统采用A7V160斜轴式轴向柱塞泵。图3.1斜轴式轴向柱塞泵其参数如下：表3-2A7V160型号排量最大压力MPa转速A7V160160401000～3000满足课题的设计要求。与液压泵4相匹配的电动机，根据下式选定：≥(3-1)式中—电动机的额定功率—所选电动机额定功率；—变量柱塞泵的额定压力；—变量柱塞泵达到额定压力时，输出的流量；—变量柱塞泵的机械效率，可取0.7~0.9（当较小时取较小值，当较大时取较大值）。这里，取。式中—变量柱塞泵的排量（单位：）；n—变量柱塞泵的额定转速（单位：）按（式3-1）可得≥则所选电动机的额定功率≥109.4KW，且额定转速要与液压泵转速相匹配，。查阅《机械设计手册》，选用Y系列三相异步电动机（ZBK22021-88）。Y系列电动机是按照国际电工委员会（IEC）标准设计的，具有国际互换性的特点。则选择Y315S-4，额定功率为110KW，同步转速为1500r/min，满载转速为1480r/min。Y315S-4电动机外形及安装尺寸如表3.3所示：图3.2Y315S-4电动机外形及安装尺寸表3.3Y315S-4电动机外形及安装尺寸型号HABCDEFGY315S-450840621680m61702271GDKAAABACADBBHAHD2828120744645576676458651270液压泵10①泵的工作压力的确定考虑到正常工作中进油管路有一定的压力损失，所以泵的工作压力为 (3-2)式中—液压泵最大工作压力；—执行元件最大工作压力；—进油管路中的压力损失，初算时简单系统可取0.2~0.5MPa，复杂系统取0.5~1.5MPa，本设计中取0.5MPa。故取②泵的流量确定液压泵的最大流量应为≥(3-3)式中—液压泵的最大流量；—同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值；—系统泄漏系数，一般取=1.1~1.3，现取=1.2，则③选择液压泵的规格查阅《液压传动设计手册》，选用跟液压泵4一样的A7V160斜轴式轴向柱塞泵。与液压泵10相匹配的电动机的选定：电动机依然选择Y315S-4，由前面可知，这个型号的电动机符合条件，此处不再赘述。液压泵（供油泵）15：根据课题要求，供油泵的压力不需要很大，P=5MPa，排量V>125ml/r。则查阅《液压传动设计手册》，选用YB型叶片泵。图3.3YB型叶片泵其参数如下：表3-2YB-C171B型叶片泵参数型号排量额定压力MPa额定转速YB-C171B12971000满足课题的设计要求。与液压泵15相匹配的电动机，根据下面公式进行选定：≥(3-4)式中—电动机的额定功率—所选电动机额定功率；—叶片泵的额定压力；—叶片泵达到额定压力时，输出的流量；—叶片泵的机械效率，可取0.6～0.8（当较小时取较小值，当较大时取较大值）。这里，取。式中—叶片泵的排量（单位：）；n—叶片泵的额定转速（单位：）按（式3-1）可得≥则所选电动机的额定功率≥18.8KW，且额定转速要与液压泵转速相匹配，。查阅《机械设计手册》，选用Y系列三相异步电动机（ZBK22021-88）。Y系列电动机是按照国际电工委员会(IEC)标准设计的，具有国际互换性的特点。则选择Y200L2-6，额定功率为22KW,同步转速为1000r/min，满载转速为970r/min。Y200L2-6电动机外形及安装尺寸如表3.4所示：表3.4Y200L2-6电动机外形及安装尺寸型号HABCDEFGY200L2-631830513355m1101649KABACADHD19395420315475775电动机以及液压泵布置方式的选择3.3.1液压泵组布置方式的选择按液压泵组布置方式的分类，可分为上置式液压动力源、非上置式液压动力源及柜式液压动力源。柜式液压动力源功率较小，本课题的液压马达试验台功率较大，故不考虑柜式液压动力源。下面分别对上置式和非上置式两种液压动力源布置方式作一个比较。（1）上置式液压动力源上置式液压动力源分为卧式液压动力源和立式液压动力源。1）卧式液压动力源：泵组布置在油箱之上的上置式液压动力源，当电动机卧式安装，液压泵置于油箱之上。特点：由于液压泵置于油箱之上，必须注意各类液压泵的吸油高度，以防液压泵进油口处产生过大的真空度，造成吸空或气穴现象。2）立式液压动力源：电动机立式安装，液压泵置于油箱内，如图3.4所示。特点：上置式液压动力源占地面积小，结构紧凑，液压泵置于油箱内的立式安装动力源，噪声低且便于收集漏油。这种结构在中、小功率液压站中被广泛采用。图3.4上置式液压动力源（2）非上置式液压动力源非上置式液压动力源一般将泵组布置在底座或地基上,如图3.5所示。特点：非上置式液压动力源由于液压泵置于油箱液面以下，故能有效改善液压泵的吸入性能。这种动力源装置高度低，便于维护，但占地面积大。因此，适用于泵的吸入允许高度受限制，传动功率较大，而使用空间不受限制以及开机率低，使用时又要求很快投入运行的场所。图3.5非上置式液压动力源（3）液压动力源装置的比较上置式及非上置式液压动力源装置各有特点，现做一比较，列表如下：表3.5上置式与非上置式液压动力源装置的综合比较项目上置立式上置卧式非上置式震动较大较大小占地面积小小较大清洗油箱较麻烦较麻烦容易漏油收集方便需另设滴油盘需另设滴油盘液压泵工作条件泵浸在油中，工作条件好一般好液压泵安装要求泵与电动机有同轴度要求泵与电动机有同轴度要求;需考虑液压泵的吸油高度;吸油管与泵的连接处密封要求严格泵与电动机有同轴度要求;吸油管与泵的连接处密封要求严格应用中小型液压站中小型液压站较大型液压站从表中不难看出，虽然非上置式与上置式动力源相比占地的面积较大，但液压泵工作条件较好，清洗油箱也较方便；又考虑到所要设计的液压马达试验台功率较大，故采用：非上置式液压动力源。3.3.2液压泵组连接方式的选择确定液压泵组连接方式，实际上是要考虑液压泵与原动机的轴间连接和安装方式，其首先要考虑的问题是：液压泵轴的径向和轴向负载的消除或防止。按液压泵组连接方式的分类，可分为直接驱动型连接和间接驱动连接。液压泵经联轴器或采用花键连接由原动机直接驱动，称为直接驱动型连接。如果液压泵不能经联轴器由原动机直接驱动，而需要通过齿轮传动、链传动或皮带传动间接驱动，则称为间接驱动连接。本课题设计中液压泵组采用的是电动型的驱动方式，即以电动机作为原动机直接驱动。故考虑直接驱动型连接。下面对直接驱动型连接中两种连接方式的特点作一个比较：（1）联轴器连接适用场合：泵组在结构上一般不能承受额外的径向和轴向载荷，并且使泵轴与驱动轴之间严格对中，轴线的同轴度误差不大于0.08（2）花键连接原动机与液压泵之间采用特殊的轴端带花键连接孔的原动机，将泵的花键轴直接插入原动机轴端。此种连接方式在省去联轴器的同时，还可以保证两轴间的同轴度。（3）联轴器的选择本课题设计中，液压泵的泵轴与电动机的驱动轴之间需要严格对中，同轴度要求较高，故采用：联轴器连接。通过计算后，查阅《机械设计手册》，选用型号为HT8弹性套柱销联轴器和HT10弹性套柱销联轴器。3.3.3液压泵组安装方式的选择按液压泵组安装方式的分类，可分为角形支架卧式安装、钟形罩立式安装、脚架钟形罩卧式安装和支架钟形罩卧式安装。下面分别对四种安装方式作一个比较。（1）角形支架卧式安装如图3.6，液压泵直接装在角形支架3的止口里，依靠角形支架的底座与基座8相连接，再通过挠性联轴器7与带底座的卧式电动机（Y90L-4-1）相连。液压泵与电动机的同轴度需通过在电动机底座下和角形支架上加装的调整垫片来实现。图3.6角形支架卧式安装（2）钟形罩立式安装如图3.7，通过液压泵（YB1-32）上的轴端法兰实现泵与钟形罩（也称钟形法兰）1的连接，钟形罩再与带法兰的立式电动机（Y112M-685）连接，依靠钟形罩上的止口保证液压泵与电动机的同轴度。此种方式安装和拆卸均较方便。图3.7钟形罩立式安装（3）脚架钟形罩卧式安装如图3.8所示，此种安装方式与图3.10钟形罩立式安装类同，不同之处在与这里的钟形罩自带脚架，并卧式安装。1-电动机2-脚架3-液压泵图3.8脚架钟形罩卧式安装（4）支架钟形罩卧式安装如图3.9所示，这种安装方式中，电动机（Y132M-4）与液压泵4通过钟形罩1连接起来，钟形罩再与支架5连接，最后通过支架将液压泵与电动机一并安装再基座上。液压泵与电动机的同轴度由钟形罩上的止口保证。此种方式加工和安装都比较方便。图3.9支架钟形罩卧式安装钟形罩立式安装和支架钟形罩卧式安装加工和安装都比较方便，但先前液压泵组已采用的是非上置式液压动力源的方案，故采用：支架钟形罩卧式安装。3.3.4液压泵组传动底座的设计液压泵组的传动底座在结构上应具有足够的强度和刚度，还应考虑检修的方便性。要在合适的部位设置滴油盘，以防油液污染工作场地。图3.10T形槽安装底板如图3.10所示，本设计采用T形槽安装底板,液压泵组可安装固定在上面，并用T形槽用螺栓加以固定。T型槽的周边有油槽，液压元件滴落的油液可以流至槽内，防止了油液污染试验场地。试验完毕后，可以擦除油槽内收集的油液，保持了场地的清洁。本设计中T形槽安装底板的尺寸：长1.85米，宽1液压元件的选型以及测量装置的选型液压马达的选型已知马达参数：V=125ml/r，P=31.5MPa，n=1500r/min，参阅《液压设计手册》，选用A6V型斜轴式柱塞马达。其具体参数为：表4.1A6V型斜轴式柱塞马达参数型号排量（ml/r）压力/MPa最高转速（r/min）最大转矩A6VM160最大最小额定最高4500809/1016160333540图4.1各种控制阀的选型4.2.1换向阀根据q=Vn=125ml/r×1500r/min=187.5l/min，查阅《液压设计传动手册》选择WEH10型电液换向阀，图4.2WEH10型电液换向阀外形尺寸图4.2.2溢流阀根据q=Vn=125ml/r×1500r/min=187.5l/min，查阅《液压设计手册》，选择DBD型直动溢流阀。其通径：20工作压力：P：40MPa；O：31.5MPa流量：250介质：矿物液压油或磷酸酯液压油其外形尺寸如图4.3所示：图4.3溢流阀外形通径/mm连接板阀固定螺钉L1L2L3L4L530G306/1M10╳110-10.91805.52513085L6L7L8B1B2H1H235358510013060904.2.3单向阀根据q=Vn=125ml/r×1500r/min=187.5l/min，查阅《液压设计手册》，选择其外形尺寸如下：图4.4单向阀外形尺寸表4.2单向阀的外形尺寸参数通径/mm尺寸/mmB1B2L1L2L3L4H1H2阀固定螺钉（GB70-85）3012096.812884.22842.1160.5484-M10长70-截止阀根据课题中所要求流量，查阅《液压设计手册》，选择YJF-L20H,其外形尺寸如下：图4.5截止阀外形尺寸其参数如下表：表4.3截止阀的各种参数型号HmaxhLdDMYJF-L20H202100120Ф60Ф120M27×24.3过滤器4.3.1过滤器的选用以及规格的确定（1）过滤器的种类按照过滤器在液压系统中安放部位的不同，过滤器有很多种类。本设计中用到的有高压过滤器和回油过滤器，其作用如表4.3所示。表4.4系统中采用过滤器的类型及作用序号类型作用1高压过滤器保护液压泵以外的液压元件2回油过滤器滤除液压元件磨损后生成的污物（2）过滤器的过滤精度过滤器额主要性能指标有：过滤精度（滤处各种不同尺寸的污染颗粒的能力）、压降特性和纳垢容量（压力降达到其规定限值之前，可以滤除并容纳的污染物数量）。按照过滤精度的不同，过滤器又可分为粗过滤器、普通过滤器、精过滤器和特精过滤器等4类，各类的过滤精度及其使用的液压系统见表4.4。表4.5各类过滤器的过滤精度（单位：μm）类型过滤精度适用系统及元件粗过滤器≥100重型设备、低压液压系统普通过滤器10~100机床、液压机、船舶等设备的液压系统，齿轮泵、叶片泵，一般液压阀、叠加阀、插装阀等精过滤器5~10一般电液伺服、比例液压系统、柱塞泵、工业伺服阀、比例阀特精过滤器1~5航空航天设备、飞船的精密电液伺服系统、高性能伺服阀等本课题设计的液压试验台属于精度要求比较高的液压设备，系统压力也较高，故选用精过滤器。一般液压系统的回油管路和压油管路都使用精过滤器。查阅《机械设计手册》，推荐系统压力大于14~20MPa的重型设备液压系统采用过滤精度为20的过滤器。（3）过滤器滤芯的选择过滤器的工作能力，取决于滤芯的有效过滤面积、滤芯本身的性能、油的粘度与温度、过滤前后油的压力差以及油中固体颗粒的含量。过滤器出入口压差越大，阻力越小时，过滤器的出油能力越大。油液流经滤芯的速度越低，表面压力越小，则过滤精度越高。应尽可能选择液压阻力小的滤芯，以延长滤芯的滤清周期。过滤器的设计主要根据工作压力和过滤精度的要求选择滤芯材料，按所要求的流量及选择的滤芯材料来计算过滤面积。过滤器的滤芯有很多类型，查阅《液压设计手册》，本设计中选择型号为ZU1-H63×200FP的ZU型纸质过滤器。其参数为：流量：63L/min压力：32图4.6ZU型纸质过滤器表4.6纸质过滤器的特点及用途类型特点过滤精度/mm压差/MPa用途纸质过滤器滤芯由厚0.35～0.70.005~0.030.35用于精过滤，可在38MPa高压下工作由表中可以看出：纸质过滤器的过滤精度很高，可在较高压力下使用，完全满足本设计中液压系统的要求。但容易阻塞，使用时需要时常清洗及更换滤芯。4.3.2过滤器在液压系统中的安装位置过滤器可以安装在液压系统中的许多地方，每个安装方式都有各自的特点。本设计中过滤器在液压系统的使用有一处：过滤器安装在液压泵的吸油管路上。图4.7滤油器在液压系统中的安装位置冷却器的设置液压系统工作时，因各种损失，有时使液压油液产生大量的热量，直接影响系统的正常工作，这些热量单凭一般的液压油箱散发是不够的。因此，需设置冷却设备。液压系统中冷却器的常用冷却方式有水冷和风冷两种。本设计中采用的是型号为2LQFWA-12F水冷式油冷却器（图4.8），并安装在油箱旁边。图4.82LQFWA-12F水冷式油冷却器油箱的选择通常油箱可分为整体式油箱、两用油箱和独立油箱3类。独立油箱是应用最为广泛的一类油箱，最常用于工业生产设备，它通常做成矩形的，也有圆柱形的或油罐形的。其优点在于：独立油箱的热量主要通过油箱壁靠辐射和对流作用散发，油箱散热性较好。故采用该种油箱。油箱还有开式油箱与闭式油箱之分。开式油箱应用最广，油箱中液面与大气相通，为减少污染，油箱顶盖上应设置通气过滤器（图4.9）。本设计中也采用开式油箱。1.清洗孔法兰盖2.油箱体3.放油孔4.回油口5.滤气网6.隔板7.油箱底8.液压泵吸油口9.液压泵安装台10.吸油过滤器11.液位计12.通气过滤器图4.9开式油箱油箱的容量是油箱的最基本参数。油箱的容量通常为液压泵每分钟排出体积额定值的3～5倍。对于安装位置受到限制的行走机械和设置冷却装置的设备,油箱的容量可选择偏小值,对于固定设备,空间位置不受限制及没有冷却装置,依靠油箱散热的设备,则应选择偏大值。根据油箱容量经验设计规定，在本设计中，Q≥3q=1440L,则选择Q=1600L的油箱，同时长1600mm，宽1000mm，高1000mm。各种测量装置的选择4.6.1流量传感器的选型如图4.10所示，本设计选用椭圆齿轮流量计，其基本参数为：型号：LC-A40介质温度：-20℃~+60℃公称压力：1.6MPa脉冲当量：0.1L/P准确度等级：0.2流量范围：2.5~15L/m³介质粘度：2—200MPa图4.10椭圆齿轮流量计4.6.2压力传感器的选型压力传感器是将流体压力转换为电参量的转换器件，它能感受流体压力的变化并能把其转换为与压力成一定关系的电信号输出。其典型结构由感压元件，以及内部激励电路等组成。感压部分直接承受被测压力的作用;转换部分将被测压力转换成电信号；激励部分则供给传感器稳定电源，因为多数传感器都是“无源”的，必须外加恒压电源。本设计中选择型号为JYB-KH的精巧型压力传感器。图4.11压力传感器外形尺寸其主要技术参数如下：输出形式：4~20mADC供电电源：+24VDC准确度：±0.5%介质温度：-20℃环境温度：-10℃响应时间：≥30ms过载压力：2倍过程连接：M20×1.5外螺纹4.6.3转矩转速传感器的选型本设计中选择GB-DTS系列扭矩传感器.图4.12转速转矩传感器图4.13标准扭距传感器外形尺寸图主要性能及电气指标：扭矩精度：＜±0.5%F·S＜±0.3%F·S＜±0.1%F·S频率响应：100μs非线性：＜±0.2%F·S重复性：＜±0.1%F·S回差：＜0.1%F·S零点时漂：＜0.2%F·S零点温漂：＜0.2%F·S/10℃输出阻抗：350Ω±1Ω、700Ω±3Ω、1000Ω±5Ω（可选）绝缘阻抗：>500MΩ静态超载：120%150%200%(可选)使用温度：－10℃～储存温度：－20℃～电源电压：±15V±5%总消耗电流：＜200mA频率信号输出：5KHZ—15KHZ额定扭矩：10KHZ±5kHZ（正反双向测量值）信号占空比：（50±10）%液压试验台控制装置设计液压控制装置的分类液压控制装置是液压系统中各类控制阀及其连接体的统称。一个液压系统中有很多控制阀，这些控制阀可用不同方式来连接或集成。液压控制装置可分为有管集成和无管集成。5.1.1有管集成有管集成是液压技术中最早采用的一种集成方式。它用管子（管子和管接头）将各管式连接液压控制阀集成在一起。优点：连接方式简单，不需要设计和制造油路板或油路块。缺点：当组成系统的控制元件较多时，要求有较多的管子和管接头，上下交叉，纵横交错。占用空间加大，从而使整个系统布置相当不便，安装维护和故障诊断困难系统运行时，压力损失大，且容易产生泄漏，混入空气及振动噪声等不良现象。5.1.2无管集成无管集成是将液压控制元件固定在某种专用或通用的辅助连接件上，辅助连接件内开有一系列通油孔道，液压控制元件之间的油路联系通过这些通油孔道来实现。优点：油路直接做在辅助件或液压阀体上，省去了大量管件（无管集成因此而得名）；结构紧凑，组装方便，外形整齐美观；安装位置灵活；油路通道短，压力损失较小，不易泄漏。本设计中液压试验台的控制装置采用无管集成。液压集成块概述无管集成的液压控制装置按辅助连接形式的不同，可分为板式，块式、链式、叠加阀式和插装式等五种主要形式。本设计中液压控制装置选用的是块式集成的形式。5.2.1块式集成的原理块式集成是按典型液压系统的各种基本回路，做成通用化的6面体油路块(称为：集成块)，通常其四周除1面安装通向液压执行器(液压缸或液压马达)的管接头外，其余3面安装标准的板式液压阀及少量叠加阀或插装阀，这些液压阀之间的油路联系由油路块内部的通道孔实现，块的上下两面为块间叠积结合面，布有由下向上贯穿通道体的公用压力油孔P、回油孔O(T)、泄漏油孔I.及块间连接螺栓孔，多个回路块叠积在一起，通过4只长螺栓固紧后，各块之间的油路联系通过公用油孔来实现，如图5.1所示。1.单泵或双泵供油进口2.集成块前面3.集成块左侧面4.二位五通电磁换向阀5.背压阀6.通液压缸小腔的管接头7.通液压缸大腔的管接头8.测压管9.顶块10.压力表11.压力表开关12.二位二通电磁换向阀13.调速阀14.过渡扳15.顺序阀16.集成块后面17.集成块18.集成块侧面19、20.双、单泵供油进油口21.基块图5.1块式集成液压控制装置的结构5.2.2块式集成的优点块式集成有如下优点：（1）可简化设计可用标准元件按典型动作组成单元回路块，选取适当的回路块叠积于一体，即可构成所需液压控制装置，故可简化设计工作。（2）设计灵活、更改方便因整个液压系统由不同功能的单元回路块组成，当需要更改系统、增减元件时，只需更换或增减单元回路块即可实现，所以设计时灵活性大、更改方便。（3）易于加工、专业化程度高集成块(也称通道体)主要是6个平面及各种孔的加工。与前述油路板相比，集成块尺寸要小得多，因此平面和孔道的加工比较容易，便于组织专业化生产和降低成本。（4）结构紧凑、装配维护方便由于液压系统的多数油路等效成了集成块内的通油孔道，所以大大减少了整个液压装置的管路和管接头数量，使得整个液压控制装置结构紧凑，占地面积小，外形整齐美观，便于装配维护，系统运行时泄漏少，稳定性好。（5）系统运行效率较高由于实现各控制阀之间油路联系的孔道的直径较大且长度短.所以系统运行时，压力损失小，发热少，效率较高。块式集成的主要缺点：集成块的孔系设计和加工容易出错，需要一定的设计和制造经验。块式集成设计灵活、更改方便；易于加工、专业化程度高；结构紧凑、装配维护方便；系统运行效率较高，但块式集成的集成块的孔系设计较难，需要一定的设计和制造经验，故设计时需小心谨慎。液压集成块的设计（1）把“液压试验台原理图”（图2.9）的回路划分为若干单元回路，每个单元回路一般由三至四个液压元件组成，采用通用的压力油路P和回油路T，这样的单元回路称液压单元集成回路。设计液压单元集成回路时，优先选用通用液压压单元集成回路，以减少集成块设计工作量，提高通用性。本设计中集成快的回路比较复杂，所以采用液压单元集成回路单独设计的方法。（2）把各液压单元集成回路连接起来，组成液压集成回路，液压马达试验台的液压集成回路请见图纸。本设计中液压马达试验台的液压集成块共由2块组成。液压集成回路设计完成，和液压回路进行比较后，分析出的工作原理与原理图相同，说明液压集成回路能够达到正常工作的目的。图5.2集成块1的孔道关系图5.3集成块2液压元件孔道关系设计专用集成块时，要注意其高度应比装在其上的液压元件的最大横向尺寸大2mm，以避免上下集成块上的液压元件相碰，影响集成块的紧固。本设计中与液压油管连接的液压油孔采用米制管螺纹。液压试验台系统压力损失估算液压系统压力估算方法由于流动液体具有粘性，以及液体流动时突然转弯和通过阀口会产生相互撞击和出现漩涡等，液体流动时必然会产生阻力。为了克服阻力，液体流动时需要损耗一部分能量。这种能量损失可用液体的压力损失来表示。液体压力损失有两部分组成：沿程压力损失和局部压力损失。6.1.1沿程压力损失紊流时计算沿程压力损失的公式与层流时的相同，即 (6-1)式中—管道长度（）；—管道内径（）；—管内液压油的密度（）；—管内平均流速（）；—沿程阻力系数。紊流时的沿程压力阻力系数可以根据油液不同从手册中查得。6.1.2局部压力损失液体流经管道的弯头、接头、突然变化的截面以及阀口等处时，液体流速的大小和方向将急剧发生变化，因而会产生漩涡。并发生强烈的紊动现象，于是产生流动阻力，因此造成的压力损失称为局部压力损失。液流经过上述局部装置时的流动状态很复杂，影响的因素也很多，局部压力损失值初少数情况能从理论上分析和计算外，一般都依靠实验测得各类局部障碍的阻力系数，然后进行计算。局部压力损失计算一般按如下算式 (6-2)式中—管内液压油的密度（）；—管内平均流速（）；—局部阻力系数，局部阻力系数可以根据管道入口处和出口处的不同形式或者扩大和缩小形式从手册中查得。6.1.3液压系统总压力损失在求出液压系统中各段管路的沿程压力损失和各局部压力损失后，整个液压系统的总压力损失应为所有沿程压力损失和所有局部压力损失之和，即 (6-3)或(6-4)液压泵、马达性能试验7.1液压泵(马达)性能试验项目的确定由于不同类型的液压泵（马达）有不同的测试方法标准，即使是同一类型、不同额定压力的液压泵的测试方法也不完全相同，所以只能对其中某一类型、某一压力级别的液压泵（马达）进行性能测试或对其中共同的项目进行测试。根据前一节所述的试验内容，参照各类液压泵试验的国家标准，综合考虑现有的试验条件确定试验项目为：气密性检查、排量验证试验、效率试验、自吸试验、高温试验、超速试验、超载试验、满载试验、冲击试验和效率检查试验。7.1.1排量验证试验按GB7936的规定进行。GB7936规定排量验证试验分为以下几步：第一，使液压泵空载，即使液压泵的负载为零，或液压泵的输出压力不超过额定压力的5%或不超过0.5MPa；第二，在液压泵的最低许用转速到额定转速的范围内设定均匀的5档转速，测量每档转速n下泵的流量ｑ；第三，计算泵的空载排量。7.1.2效率试验按照国标JB/T7042—93规定，效率试验主要有以下几步：（1）在最大排量、额定转速下，使被试泵的出口压力逐渐增加至额定压力的25%左右。待测试状态稳定后，测量与效率有关的数据；（2）按上述方法，使被试泵的出口压力约为额定压力的40%、55%、70%、80%、100%时，分别测量与效率有关的数据；（3）转速约为额定转速的100%、85%、70%、55%、40%时，在上述各试验压力点，分别测量与效率有关的数据；（4）绘出等效率特性曲线图或绘出性能曲线图；（5）额定转速下，进口油温为20~35℃和70~80℃时，分别测量空载压力至额定压力范围内至少6个等分压力点的容积效率；（6）绘出效率、流量、功率随压力变化的特性曲线图。图7.1容积效率曲线图7.2总效率曲线7.1.3冲击试验（一）定量和手动变量泵在最大排量、额定转速下，冲击频率为10~30次/min，冲击波形符合图7.3规定，连续运转。（二）恒功率变量泵在40%额定功率额定转速下，冲击频率为10~30次/min，冲击波形符合图7.4规定，连续运转。（三）恒压变量泵额定转速、额定压力、流量在10%qvmax≤q≤80%qvmax之间连续进行恒压段冲击（阶跃）循环试验，其波形如图7.2所示。图7.3冲击波形图图7.4冲击波形图（四）其他变量型式按最大功率的的变量特性或用户要求试验。做冲击试验时，被试泵的出口油温为30℃～60℃。7.1.4变量特性试验（一）恒功率变量泵恒功率变量泵的特性试验主要有以下几步：（1）最低压力转换点的测定：调节变量机构使被试泵处于最低压力的转换状态，测量泵出口压力；（2）最高压力转换点的测定：调节变量机构使被试泵处于最高压力转换状态，测量泵出口压力；（3）恒功率特性的测定：根据设计要求调节变量机构，测量压力、流量相对应的数据，绘制恒功率特性曲线（压力–流量特性曲线）图，见图7.5；（4）其他特性按设计要求进行试验（二）恒压变量泵恒压静特性试验：最大排量、额定转速下加载，绘制不同调定压力下的流量–压力特性曲线。如下图7.6所示：调定压力：33%pn、66%pn、100%pn输出流量：0100%qv2注：①上下行曲线分别不得少于10个点；②试验系统中的安全阀不得开启；③pn——额定压力。（三）其他型变量泵按图样及其技术要求或用户要求进行试验图7.5压力–流量特性曲线图7.6压力–流量特性曲线7.1.5其他试验项目其它试验项目相对简单，本文不再详细叙述。国家标准规定如下：(1)气密性检查和跑合气密性检查和跑合应该在试验前进行气密性检查：在被试泵内腔充满压力为0.16MPa的干净气体，浸没在防锈液中停留1min以上。跑合：在额定转速或试验转速下，从空载压力开始逐级加载，分级跑合。跑合时间和压力分级根据需要确定，其中额定压力（变量泵为70%节流压力）下跑合时间不少于2min。(2)压力振摆试验在最大排量、额定压力、额定转速工况下，观察并记录泵出口压力振摆值。(3)自吸试验在最大排量、额定转速、空载压力工况下，测量吸入口真空度为零时的排量，以此为基准，逐渐增加吸入阻力，直至排量下降1%时，测量其真空度。(4)低温试验使被试泵和进口油温处于－20℃(5)高温试验在额定工况下，进口油温为90℃(6)超速试验在额定转速的115%工况下，分别在额定压力和空载压力下连续运转15min。试验时被试泵的进口油温为30℃～60(7)超载试验在30℃～60(8)满载试验在额定压力、额定转速下做连续运转。试验时被试泵的进口油温为30℃～60(9)效率检查试验测量额定压力、额定转速下的容积效率和总效率。7.2液压泵（马达）性能参数的确定及试验方法7.2.1液压泵性能表达式及参数试验油路是为一定的试验目的服务的，离不开具体的试验内容，要求测试液压泵的各种性能指标，而这些指标又与各种参数有关。有关液压泵的主要性能表达式有：排量：(7-1)式中q为泵输出的实际流量(L/min)；n为泵轴转速(r/min)；泵的空载排量Vi为空载时测出的排量最大值。泵轴输入的理论转矩T:(7-2)其中为泵的出口压力（MPa），为泵的进口压力（MPa）。容积效率：(7-3)机械效率：(7-4)泵轴输入功率：(7-5)其中为泵轴输入转矩（）;n为泵的转速（r/min）泵的输出功率：(7-6)其中为泵的进出口压力差(MPa),q为泵实际输出流量(L/min).总效率：(7-7)实际输出流量q：(7-8)漏损流量：(7-9)7.2.2液压马达性能表达式及参数液压马达的排量：(7-10)在空载条件下测出的流量和转速，即认为是液压的空载排量。泵的空载排量为空载时测出的排量最大值。泵轴输入的理论转矩(7-11)其中为泵的出口压力(MPa)；为泵的进口压力(MPa)。容积效率：(7-12)或者(7-13)机械效率：(7-14)因为为液压马达轴输出转矩(N.m)；为在没有漏损和摩擦损失的情况(理想情况)下，为克服液压马达负载而输入的“液压转矩”。(7-15)其中为液压马达本身内部摩擦等造成的阻力矩。所以(7-16)总效率：(7-17)总结随着计算机科学的发展，计算机辅助测试系统(CAT系统)正越来越广泛地应用于液压测试领域。CAT技术是计算机与常规测试系流结合的一门综合性技术。运用CAT技术可以提高系统的测试精度及测量速度，且能增强控制与数据处理能力，这是液压试验台将来的发展趋势。在本次设计中，我设计了液压试验台的液压系统部分，在参照了液压泵和液压马达标准后，确定了液压试验台的总体方案；进行了液压元件的计算、选型和设计；设计了液压试验台的“心脏”部分——液压控制装置，即液压集成块。通过这次设计的研究工作，初步熟悉了进行科研工作的程序，基本掌握了对系统进行理论分析、研究和开发的思路与方法，为今后的实际工作打下了良好的基础。特别是增强了自己对液压方面的认知能力，初步掌握了理论和实践相结合的科研方法。当然，在课题研究工作中的一些不足，还需要在以后的工作中加以改进和补充。参考文献杨超.基于虚拟仪器的液压泵/马达的性能测试系统研究[D].燕山大学,2021.雷天觉.新编液压工程手册.北京:机械工业出版社,1996.谭尹耕.液压实验设备与测试技术（修订版）[M].北京:北京理工大学出版社,2021.杨培元,朱福元.主编.液压系统设计简明手册[M].北京:机械工业出版社,2021.路甬祥.液压气动技术手册[M].北京:机械工业出版社,2021.张利平.液压传动与控制[M].西安:西北工业大学出版社,2021.陈启松.液压传动与控制手册[M].上海:上海科学技术出版社,2021.Hoffman,EdwardG.Jigandfixturedesign[M].Thomson/DelmarLearning,2021.Lambeck,RaymondP.,\o"Hydraulicpumpsandmotors:selectionandapplicationforhydraulicpowercontrolsystems"Hydraulicpumpsandmotors:selectionandapplicationforhydraulicpowercontrolsystems[M].Dekker,1983.吴海峰,曾良才,王巧云,滕益登,林躜.液压缸(马达)试验台及CAT系统研制[J].武汉科技大学学报(自然科学版),2021,(3):32-35.张利平.液压站设计与使用[M].北京:海洋出版社,2021.王积伟.液压传动[M].北京:机械工业出版社,2021.杨邦新,郑志耀.计算机控制液压试验台系统[J].液压气动与密封,1996,(3):42-45.陈奎生,曾良才,邵瑶琴.高精度多功能液压试验台研制[J].武汉科技大学学报(自然科学版),2021,(3):44-46.李光提,李汝莘,康景峰.基于虚拟仪器技术的液压泵试验测控系统的研制[J];农业机械学报;2021,(12):24-27.刘保国.基于计算机控制的新型液压泵综合试验台设计[J].液压与气动;2021,(12):3