液壓泵馬達(dá)性能測試系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)含外文翻譯(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 手調(diào)節(jié)流閥或手調(diào)溢流閥加載方法均不能實(shí)現(xiàn)自動加載，而這兩種加載方式又都可派生出比例加載。比例加載采用計(jì)算機(jī)控制，計(jì)算機(jī)輸出信號經(jīng)比例放大器放大，驅(qū)動比例閥實(shí)現(xiàn)加載功能 . 為了實(shí)現(xiàn)泵的壓力沖擊試驗(yàn)，需要壓力值多次重復(fù)突變。在圖 所 示油路中，只要給二位二通電磁閥接通、斷開電源，即可獲得壓力的突變。變化的間隔時(shí)間由電磁閥的控制電路調(diào)節(jié)，而壓力值由調(diào)節(jié)節(jié)流口實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電磁閥斷電時(shí)，兩節(jié)流閥并聯(lián)，得到節(jié)流閥 A 設(shè)定的較低壓力負(fù)載壓力P， 當(dāng)電磁閥通電時(shí)，負(fù)載為節(jié)流閥 B 設(shè)定的較高壓力 PZ。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 圖 沖擊試驗(yàn)加載方式 液壓馬達(dá)試驗(yàn)常用加載方法 圖 液壓泵（馬達(dá)）加載油路圖 如果將被試泵的動力源采用高速馬達(dá)驅(qū)動時(shí)，則上述油路就變成了雙向液壓馬 達(dá)的加載油路了。原來的被試泵就成了加載泵，通過節(jié)流，改變加載泵系統(tǒng)中的壓力，壓力的大小對應(yīng)著泵軸要求輸入的轉(zhuǎn)矩大小，這就山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 給被試馬達(dá)軸施加了負(fù)載。但此方法只適合于高速液壓馬達(dá)的試驗(yàn)。因?yàn)楫?dāng)被試馬達(dá)低速運(yùn)行 時(shí)，加載泵輸出流量小，由于泵本身的容積漏損和其他消耗，將導(dǎo)致系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定，甚至加不上負(fù)載。為此，要求采用如圖 所示油路。在加載泵的輸出油路上并聯(lián)補(bǔ)償泵 3。當(dāng)被試馬達(dá)低速運(yùn)行時(shí)，就能保證有足夠的流量通過加載溢流閥 4， 確保加載系統(tǒng)中壓力的建立和穩(wěn)定。為了壓力的穩(wěn)定，有時(shí)在泵輸出油路上還并聯(lián)一定容積的蓄能器。 ； ； ； ； 圖 液壓馬達(dá)低速試驗(yàn)加載油路圖 本系統(tǒng)加載方法的確定 試驗(yàn)臺 采用單作用變量泵 10 和雙向馬達(dá) 6 的油路 ,試驗(yàn)方案如下圖 所示。而對于雙向液壓馬達(dá) 6（擬選用高速馬達(dá)進(jìn)行試驗(yàn)）的加載則采用液壓泵 4 后接一個(gè)溢流閥 13 進(jìn)行加載，在泵的輸出油路中串聯(lián)溢流閥 13，以改變加載泵系統(tǒng)的中的壓力，壓力的大小則對應(yīng)著泵軸要求輸入的轉(zhuǎn)矩大小，這就給被試馬達(dá)軸施加了負(fù)載。在加載泵的輸出油路上并聯(lián)補(bǔ)償泵 15.當(dāng)被試馬達(dá)低速運(yùn)行時(shí)，就 能保證有足夠的流量通過加載溢流閥 13，確保加載系統(tǒng)中壓力的建立和穩(wěn)定。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 圖 液壓臺實(shí)驗(yàn)原理圖 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 第三章 液壓泵、馬達(dá)試驗(yàn)臺 動力源裝置設(shè)計(jì) 液壓 動力源裝置組成 液壓動力源一般由液壓泵組、油箱組件、控溫組件、過濾器組件和蓄能器組件等 5 個(gè)相對獨(dú)立的部分組成。 本設(shè)計(jì)中因?yàn)榱髁考肮β蕽M足系統(tǒng)所需，故未使用蓄能器組件。 液壓泵的規(guī)格確定以及與之相匹配的電動機(jī)的選定 液壓泵組一般包含以下元器件，各元器件的作用見表 ： 表 液壓泵組的元件組成及作用 序號 元件名稱 作用 1 液壓泵 將原動機(jī)的機(jī)械 能轉(zhuǎn)換為液壓能 2 原動機(jī)（電動機(jī)或內(nèi)燃機(jī)） 驅(qū)動液壓泵工作 3 聯(lián)軸器 連接原動機(jī)和液壓泵 4 傳動底座 安裝和固定液壓泵及原動機(jī) 液壓泵規(guī)格的確定：（參考圖 ） （ 1） 液壓泵 4： 根據(jù)課題要求：液壓 試 驗(yàn)臺最大試驗(yàn)壓力為 MPa，考慮到壓力損失等因素，一般選用 maxp ≥35 MPa， maxp =40 MPa 的柱塞泵。 柱塞泵類型分為：軸向柱塞泵、徑向柱塞泵和臥式柱塞泵。其中，軸向柱塞泵有結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)動慣量小、壓力高、效率高 等優(yōu)點(diǎn)，故應(yīng)用廣泛。本設(shè)計(jì)也采用軸向柱塞泵。 考慮到泵在工作中的效率，選擇變量泵以提高液壓系統(tǒng)的效率，減少能量損失。變量泵的變量形式有很多種：有手動、伺服、液控、壓力補(bǔ)償、恒功率等方式 。查閱《液壓設(shè)計(jì)傳動手冊》，本系統(tǒng)采用 A7V160 斜軸式軸山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 向柱塞泵。 圖 斜軸式軸向柱塞泵 其參數(shù)如下： 表 32 A7V160 型斜軸 式軸向柱塞泵參數(shù) 型號 排量 1??rmL 最大壓力 MPa 轉(zhuǎn)速 1min??r A7V160 160 40 1000～ 3000 滿足課題的設(shè)計(jì)要求。 （ 2） 與液壓泵 4相匹配的電動機(jī) ， 根據(jù) 下式 選定： HN ≥?pBqp (31) 式中 HN — 電動機(jī)的額定功率 nP — 所選電動機(jī)額定功率； BP — 變量柱塞泵的額定壓力； pq — 變量柱塞泵達(dá)到額 定壓力時(shí)，輸出的流量； 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 ? — 變量柱塞泵的機(jī)械效率，可取 ~（當(dāng) pq 較小時(shí)取較小值，當(dāng) pq 較大時(shí)取較大值）。這里，取 ?? 。 m i n/ .51871 0 0 0/1 5 0 0125n LVq Bp ????? 式中 BV — 變量柱塞泵的 排量（單位： 1??rmL ）； n— 變量柱塞泵的 額定轉(zhuǎn)速（單位： 1min??r ） 按（式 31）可得 HN ≥ KW . . ??????? ?? 則所選電動機(jī)的額定功率 HN ≥ KW，且額定轉(zhuǎn)速要與液壓泵轉(zhuǎn)速相匹配， min/1500 rn N ? 。 查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，選用 Y系列三相異步電動機(jī) （ ZBK2202288） 。Y 系列電動機(jī)是按照國際電工委員會 （ IEC） 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，具有國際互換性的特點(diǎn)。則選擇 Y315S4，額定功率為 110 KW， 同步轉(zhuǎn)速為 1500 r/min，滿載轉(zhuǎn)速為 1480 r/min。 Y315S4 電動機(jī)外形及安裝尺寸如表 所示： 圖 Y315S4 電動機(jī)外形及安裝尺寸 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 表 Y315S4 電動機(jī)外形及安裝尺寸 型號 H A B C D E F G Y315S4 0 ? 508 406 216 80m6 170 22 71 GD K AA AB AC AD BB HA HD L 28 28 120 744 645 576 676 45 865 1270 （ 3） 液壓泵 10 ① 泵的工作壓力的確定 考慮到正常工作中進(jìn)油管路有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為 ???? ppp p 1 (32) 式中 p — 液壓泵最大工作壓力； 1p — 執(zhí)行 元件最大工作壓力 ； ??p — 進(jìn)油管路中的壓力損失，初算時(shí)簡單系統(tǒng)可取 ~ MPa，復(fù)雜系統(tǒng)取 ~ MPa，本設(shè)計(jì)中取 MPa。 故取 MPapn 35? ② 泵的流量確定 液壓泵的最大流量應(yīng)為 pq ≥ max)(?qKL (33) 式中 pq — 液壓泵 的最大流量； max)(?q — 同時(shí)動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值； LK — 系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 LK =~，現(xiàn)取 LK =，則 m in/1 5 01 2 Lq p ??? 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 ③ 選擇液壓泵的規(guī)格 查閱《液壓傳動設(shè)計(jì)手冊》， 選用跟液壓泵 4 一樣的 A7V160 斜軸式軸向柱塞泵。 （ 4） 與液壓泵 10 相匹配的電動機(jī)的選定： 電動機(jī)依然選擇 Y315S4，由前面可知，這個(gè)型號的電動機(jī)符合條件，此處不再贅述。 （ 5） 液壓泵（供油泵） 15： 根據(jù)課題要求，供油泵的壓力不需要很大， P=5 MPa，排量 V125 ml/r。 則查閱《液壓傳動設(shè)計(jì)手冊》，選用 YB 型葉片泵。 圖 YB 型葉片泵 其參數(shù)如下： 表 32 YBC171B 型葉片泵參數(shù) 型號 排量 1??rmL 額定壓力 MPa 額定轉(zhuǎn)速 1min??r YBC171B 129 7 1000 滿足課題的設(shè)計(jì)要求。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 （ 6） 與液壓泵 15 相匹配的電動機(jī) ，根據(jù)下面公式進(jìn)行 選定： HN ≥?pBqp (34) 式中 HN — 電動機(jī)的額定功率 nP — 所選電動機(jī)額定功率； BP — 葉片 泵的額定壓力； pq — 葉片 泵達(dá)到額定壓力時(shí)，輸出的 流量； ? — 葉片 泵的機(jī)械效率，可取 ～ （當(dāng) pq 較小時(shí)取較小值，當(dāng) pq較大時(shí)取較大值）。這里，取 ?? 。 m i n/2911000/1000129n LVq Bp ????? 式中 BV — 葉片 泵的 排量（單位： 1??rmL ）； n— 葉片 泵的 額定轉(zhuǎn)速（單位： 1min??r ） 按（式 31）可得 HN ≥ 2917 ??????? ?? 則所選電動機(jī)的額定功率 HN ≥ KW，且額定轉(zhuǎn)速要與液壓泵轉(zhuǎn)速相匹配， min/1000 rn N ? 。 查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，選用 Y 系列三相異步電動機(jī)（ ZBK2202288）。Y 系列電動機(jī)是按照國際電工委員會 (IEC)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，具有國際互換性的特點(diǎn)。則選擇 Y200L26，額定功率為 22 KW,同步轉(zhuǎn)速為 1000 r/min，滿載轉(zhuǎn)速為 970 r/min。 Y200L26 電動機(jī)外形及安裝尺寸如表 所示： 表 Y200L26 電動機(jī)外形及安裝尺寸 型號 H A B C D E F G Y200L26 0.50200?318 305 133 55m6 110 16 49 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 K AB AC AD HD L 19 395 420 315 475 775 電動機(jī)以及液壓泵布置方式的 選擇 液壓泵組布置方式的選擇 按液壓泵組布置方式的 分類，可分為上置式液壓動力源、非上置式液壓動力源及柜式液壓動力源。柜式液壓動力源功率較小，本課題的液壓馬達(dá)試驗(yàn)臺功率較大，故不考慮柜式液壓動力源。下面分別對上置式和非上置式兩種液壓動力源布置方式作一個(gè)比較。 （ 1） 上置式液壓動力源 上置式液壓動力源分為臥式液壓動力源和立式液壓動力源。 1）臥式液壓動力源：泵組布置在油箱之上的上置式液壓動力源，當(dāng)電動機(jī)臥式安裝，液壓泵置于油箱之上。 特點(diǎn)：由于液壓泵置于油箱之上，必須注意各類液壓泵的吸油高度，以防液壓泵進(jìn)油口處產(chǎn)生過大的真空度，造成吸空或氣穴現(xiàn)象。 2）立式 液壓動力源：電動機(jī)立式安裝，液壓泵置于油箱內(nèi)，如圖 所示。 特點(diǎn)：上置式液壓動力源占地面積小，結(jié)構(gòu)緊湊，液壓泵置于油箱內(nèi)的立式安裝動力源，噪聲低且便于收集漏油。這種結(jié)構(gòu)在中、小功率液壓站中被廣泛采用。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 25 圖 上置式液壓動力源 （ 2） 非上置式液壓動力源 非上置式液壓動力源一般將泵組布置在底座或地基上 ,如 圖 。 特點(diǎn)：非上置式液壓動力源由于液壓泵置于油箱液面以下，故能有效改善液壓泵的吸入性能。這種動力源裝置高度低，便于維護(hù)，但占地面積大。因此，適用于泵的吸入允許高度受限制，傳動功率較大， 而使用空間不受限制以及開機(jī)率低，使用時(shí)又要求很快投入運(yùn)行的場所。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 圖 非上置式液壓動力源 （ 3） 液壓動力源裝置的比較 上置式及非上置式液壓動力源裝置各有特點(diǎn)，現(xiàn)做一比較，列表如下： 表 上置式與非上置式液壓動力源裝置的綜合比較 項(xiàng) 目 上置立式 上置臥式 非上置式 震 動 較大 較大 小 占地面積 小 小 較大 清洗油箱 較麻煩 較麻煩 容易 漏油收集 方便 需另設(shè)滴油盤 需另設(shè)滴油盤 液壓泵工作條件 泵浸在油中，工作條件好 一般 好 液壓泵安裝要求 泵與電動機(jī) 有同軸度要求 泵與電動機(jī)有同軸度要求 。 需考慮液壓泵的吸油高度 。 吸油管與泵的連接處密封要求嚴(yán)格 泵與電動機(jī)有同軸度要求 。 吸油管與泵的連接處密封要求嚴(yán)格 應(yīng)用 中小型液壓站 中小型液壓站 較大型液壓站 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 從表中不難看出，雖然非上置式與上置式動力源相比占地的面積較大，但液壓泵工作條件較好，清洗油箱也較方便；又考慮到所要設(shè)計(jì)的液壓馬達(dá)試驗(yàn)臺功率較大，故采用： 非上置式液壓動力源 。 液壓泵組 連接 方式的選擇 確定液壓泵組連接方式，實(shí)際上是要考慮液壓泵與原動機(jī)的軸間連接和安裝方式，其首先要考慮的問題 是：液壓泵軸的徑向和軸向負(fù)載的消除或防止。按液壓泵組連接方式的分類，可分為直接驅(qū)動型連接和間接驅(qū)動連接。 液壓泵經(jīng)聯(lián)軸器或采用花鍵連接由原動機(jī)直接驅(qū)動，稱為直接驅(qū)動型連接。 如果液壓泵不能經(jīng)聯(lián)軸器由原動機(jī)直接驅(qū)動，而需要通過齒輪傳動、鏈傳動或皮帶傳動間接驅(qū)動，則稱為間接驅(qū)動連接。 本課題設(shè)計(jì)中液壓泵組采用的是電動型的驅(qū)動方式，即以電動機(jī)作為原動機(jī)直接驅(qū)動。故考慮直接驅(qū)動型連接。下面對直接驅(qū)動型連接中兩種連接方式的特點(diǎn)作一個(gè)比較： （ 1） 聯(lián)軸器連接