機(jī)械畢業(yè)設(shè)計（論文）-液壓馬達(dá)測試系統(tǒng)及動力源設(shè)計【全套圖紙】

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1、III 摘摘 要要 在高壓、高速、大功率的制造行業(yè)，機(jī)、電、液一體化的設(shè)備在整個機(jī)械設(shè)備中所 占的比重越來越大。液壓實驗臺作為一種檢測液壓元件的必須設(shè)備，可對液壓泵，液壓 馬達(dá)，液壓閥等各種液壓元件進(jìn)行測量。 液壓馬達(dá)作為液壓系統(tǒng)的動力元件和執(zhí)行元件，是整個液壓系統(tǒng)的心臟，其質(zhì)量、 性能的好壞直接影響著液壓系統(tǒng)的可靠性，進(jìn)而影響生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行。因此,對液壓 馬達(dá)進(jìn)行精確的性能測試，是辨別產(chǎn)品優(yōu)劣、改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計、提高工藝水平、保證系統(tǒng) 性能和促進(jìn)產(chǎn)品升級的重要手段。 本文根據(jù)如下試驗標(biāo)準(zhǔn)對液壓馬達(dá)試驗臺進(jìn)行設(shè)計和研制：1.液壓缸(馬達(dá))試驗方 法標(biāo)準(zhǔn) GB/T 15622-19951；2.J

2、B/ZQ3774-86 工程機(jī)械液壓缸檢驗規(guī)則；3.美國 SAEJ2214 MAR86 試驗標(biāo)準(zhǔn)。并且結(jié)合現(xiàn)代傳感器技術(shù)、微機(jī)技術(shù)以及計算機(jī)輔助測試 技術(shù),對液壓馬達(dá)試驗臺進(jìn)行了符合 ISO 及 GB 標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：液壓馬達(dá);測試;試驗標(biāo)準(zhǔn);計算機(jī)輔助測試技術(shù) 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706153893706 IV ABSTRACT In the field of the high-pressure, high-speed and great-power manufacturing, the equipment which consists of mechanic,

3、 electric and hydraulic is playing more and more important roles in the field. As a necessary device of measuring hydraulic parts, the hydraulic test-bed is able to measuring vary of parts such as pumps, motors and valve. The hydraulic motor is heart of whole hydraulic system as a part of power and

4、executing, it results in the dependability of hydraulic system; even in the good working condition of the manufacturing equipments.Therefore, measuring accurately to the hydraulic motors is the way of promotion of construction, process and performance of products. The designing is depending on these

5、 standards:1.The Standards of Hydraulic Cylinder(Motors) Test Procedure(GB/T 15622-19951);2.The rules of Hydraulic Cylinder Test Procedure(JB/ZQ3774-86);3.The standards of SAEJ2214 MAR86.The designing is the combination of modern technology of sensors, micro-computers and Computer-aided Test (CAT) w

6、hich conforms to the standards of ISO and GB. Key words: hydraulic motors; measuring; standards of test;CAT V 目錄目錄 摘 要.III ABSTRACTIV 目錄 V 1 緒論.1 1.1 液壓馬達(dá)試驗臺結(jié)構(gòu)與組成.1 1.2 液壓馬達(dá)試驗臺的發(fā)展.2 1.2.1 計算機(jī)輔助測試系統(tǒng)(CAT).2 1.2.2 液壓馬達(dá)試驗臺監(jiān)控系統(tǒng).3 2 液壓馬達(dá)試驗臺總體設(shè)計.5 2.2 液壓馬達(dá)試驗臺原理.5 2.2 液壓馬達(dá)試驗臺結(jié)構(gòu)設(shè)計.6 3 液壓馬達(dá)試驗臺動力源裝置設(shè)計.7 3.1 液壓

7、動力源裝置組成.7 3.2 液壓泵組結(jié)構(gòu)設(shè)計.7 3.2.1 液壓泵組結(jié)構(gòu)組成.7 3.2.2 液壓泵規(guī)格的確定.7 3.2.3 與液壓泵匹配的電動機(jī)的選定.13 3.2.4 液壓泵組布置方式的選擇.14 3.2.5 液壓泵組連接方式的選擇.16 3.2.6 液壓泵組安裝方式的選擇.18 3.2.7 液壓泵組傳動底座的設(shè)計.20 4 液壓馬達(dá)試驗臺控制裝置設(shè)計.24 4.1 液壓控制裝置的分類.24 4.1.1 有管集成.24 4.1.2 無管集成.24 4.2 液壓集成塊概述.24 4.2.1 塊式集成原理.24 4.2.2 塊式集成的優(yōu)點.25 5 液壓馬達(dá)測試方法及測試技術(shù).26 VI

8、5.1 液壓馬達(dá)試驗方法.26 5.1.1 型式實驗和出廠實驗.26 5.1.2 測量準(zhǔn)確度.28 5.1.3 試驗用油液.29 5.1.4 穩(wěn)態(tài)條件.29 5.1.5 測量點的位置.29 5.2 液壓馬達(dá)流量的測量.30 5.2.1 流量的測量原理.30 5.2.2 流量測量裝置.30 5.2.3 流量傳感器的選擇.31 5.3 液壓馬達(dá)壓力的測量.32 5.3.1 壓力的測量原理.32 5.3.2 壓力測量裝置.32 5.3.3 壓力傳感器的選擇.32 5.4 液壓馬達(dá)扭矩及轉(zhuǎn)速的測量.34 5.4.1 扭矩測量裝置.34 5.4.2 轉(zhuǎn)速的測量原理.34 5.4.3 扭矩及轉(zhuǎn)速傳感器的選

9、擇.34 5.5 液壓馬達(dá)溫度的測量.35 5.5.1 溫度的測量原理.35 5.5.2 溫度測量裝置.35 5.5.3 溫度傳感器的選擇.35 6 結(jié)論.37 致 謝.38 參考文獻(xiàn).39 VII 液壓馬達(dá)測試系統(tǒng)及動力源設(shè)計 1 1 緒論緒論 1.1 液壓馬達(dá)試驗臺結(jié)構(gòu)與組成液壓馬達(dá)試驗臺結(jié)構(gòu)與組成 液壓馬達(dá)作為液壓系統(tǒng)的動力元件和執(zhí)行元件，是整個液壓系統(tǒng)的心臟，其質(zhì)量、 性能的好壞直接影響著液壓系統(tǒng)的可靠性，進(jìn)而影響生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行。因此,對液壓 馬達(dá)進(jìn)行精確的性能測試，是辨別產(chǎn)品優(yōu)劣、改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計、提高工藝水平、保證系統(tǒng) 性能和促進(jìn)產(chǎn)品升級的重要手段。液壓馬達(dá)性能測試設(shè)計的參數(shù)多、精

10、度要求高，并且 有些參數(shù)需要間接處理，而且工業(yè)現(xiàn)代化、信息化對液壓馬達(dá)提出了更高、更全面的性 能要求。 液壓馬達(dá)試驗臺主要由液壓動力驅(qū)動系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、計算機(jī) 控制與測試系統(tǒng)等組成（圖1.1） 。液壓馬達(dá)可采用開式和功率回收方式試驗。試驗參數(shù) 通過儀表（數(shù)字壓力計、數(shù)字流量計、數(shù)字溫度計、數(shù)字轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩儀） 、數(shù)據(jù)接口箱、數(shù) 據(jù)采集卡、顯示器、打印機(jī)與工控計算機(jī)實現(xiàn)計算機(jī)數(shù)據(jù)采集、處理、圖形繪制(特性曲 線、性能曲線和等效率曲線)、試驗報告輸出和數(shù)據(jù)管理等功能。 通常，液壓馬達(dá)試驗臺根據(jù)如下試驗標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計和研制：1.液壓缸(馬達(dá)) 試驗方 法標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15622-1995

11、1；2.JB/ZQ3774-86工程機(jī)械液壓缸檢驗規(guī)則；3.美國 SAEJ2214 MAR86 試驗標(biāo)準(zhǔn)。液壓馬達(dá)試驗臺可以采用各種壓力控制技術(shù)并結(jié)合現(xiàn)代傳 感器技術(shù)、微電子技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)以及計算機(jī)輔助測試技術(shù),對各類液壓馬達(dá)進(jìn)行檢 驗(包括試運(yùn)行、全行程、內(nèi)外泄漏、啟動壓力特性、耐壓試驗以及耐久性試驗等)。 圖 1.1 液壓馬達(dá)試驗臺 一臺合格的液壓馬達(dá)試驗臺通常有以下幾個基本參數(shù)： 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 表 1-1 液壓馬達(dá)試驗臺基本參數(shù) 序號基本參數(shù)常用數(shù)值 1驅(qū)動電機(jī)功率350 kW 2試驗轉(zhuǎn)速03000 R/min 3額定壓力035Mpa 4最大試驗流量 500L/min

12、 5最大扭矩2000NM 1.2 液壓馬達(dá)試驗臺的發(fā)展液壓馬達(dá)試驗臺的發(fā)展 1.2.1 計算機(jī)輔助測試系統(tǒng)計算機(jī)輔助測試系統(tǒng)(CAT) 傳統(tǒng)的液壓實驗臺主要由液壓泵站、主體實驗臺、實驗電氣控制器及計算機(jī)控制系 統(tǒng)四部分組成，其測試系統(tǒng)按照“傳感器+二次儀表”的模式組成。在測試過程中，一般 采用模擬式記錄儀記錄試驗曲線或由試驗人員手工逐點讀取數(shù)據(jù)，然后，根據(jù)試驗數(shù)據(jù) 或試驗曲線由試驗人員手工處理出特性指標(biāo)。顯然，用人工方法進(jìn)行試驗及數(shù)據(jù)處理， 會帶來人為的讀數(shù)誤差，試驗的速度慢，精度差。隨著計算機(jī)科學(xué)以及與計算機(jī)配套的 各種通用插板的發(fā)展，使人們方便地用它們構(gòu)成計算機(jī)輔助測試系統(tǒng)(即CAT系統(tǒng))

13、。 CAT技術(shù)是計算機(jī)與常規(guī)測試系流結(jié)合的一門綜合性技術(shù)。運(yùn)用CAT技術(shù)可以提高系統(tǒng) 的測試精度及測量速度，且能增強(qiáng)控制與數(shù)據(jù)處理能力，使測試系統(tǒng)具有一定的“智能” 。 CAT系統(tǒng)以菜單和人機(jī)對話方式顯示試驗選擇菜單，試驗臺的液壓系統(tǒng)圖，且對試 驗者進(jìn)行的試驗內(nèi)容進(jìn)行考核和操作提示，試驗時，試驗者基本能脫離指導(dǎo)，在人機(jī) 界面的提示下，獨(dú)立地從事試驗操作、控制、測試試驗曲線和數(shù)據(jù)，并可以打印試驗結(jié) 果，從而提高了試驗速度以及試驗精度。系統(tǒng)的硬件一般由IBM一PC機(jī)內(nèi)總線上配置用 于數(shù)據(jù)采集、過程控制、自動測試以及工業(yè)自動化等方面的高性能、高速多功能接口板 作為控制核心，另配置有用戶鍵盤板、輸入輸

14、出控制板、相立傳感器、打印機(jī)等構(gòu)成一 個完整的系統(tǒng)，如圖1.2所示。 液壓馬達(dá)測試系統(tǒng)及動力源設(shè)計 3 圖1.2 典型CAT系統(tǒng)的控制原理圖 1.2.2 液壓馬達(dá)試驗臺監(jiān)控系統(tǒng)液壓馬達(dá)試驗臺監(jiān)控系統(tǒng) 隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，一種基于人機(jī)界面的液壓馬達(dá)試驗臺監(jiān)控系統(tǒng)誕生了， 它使用ET組態(tài)軟件進(jìn)行監(jiān)控畫面的編制，實現(xiàn)液壓馬達(dá)試驗臺的實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集與 處理，具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。應(yīng)用性強(qiáng)等特點。 現(xiàn)今大規(guī)模的工業(yè)設(shè)備生產(chǎn)中都會使用工業(yè)測控軟件來使整個生產(chǎn)系統(tǒng)正常運(yùn)作。 在幾種工業(yè)測控軟件中,組態(tài)軟件能充分利用Windows的圖形編輯功能,方便地構(gòu)成監(jiān)控畫 面,以動畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài),具有報

15、警窗口,實時趨勢曲線等功能。并可運(yùn)用PC機(jī) 豐富的軟硬件資源進(jìn)行二次開發(fā),方便地生成各種報表,為應(yīng)用程序的開發(fā)提供了十分方 便的平臺，因此它在工業(yè)控制中運(yùn)用越來越廣泛。 在液壓馬達(dá)綜合測試系統(tǒng)中，利用ET組態(tài)軟件構(gòu)成監(jiān)控畫面（如圖1.3）,通過串行 口與和數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行通信,這樣可實現(xiàn)對各個開關(guān)量的控制以及試驗數(shù)據(jù)的采集和處 理。 液壓馬達(dá)試驗臺 轉(zhuǎn)速扭矩儀溫度傳感器壓力傳感器流量傳感器 接口卡 總線 打印機(jī)機(jī) 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 圖 1.3 利用 ET 組態(tài)軟件構(gòu)成的液壓馬達(dá)試驗臺監(jiān)控系統(tǒng) 液壓馬達(dá)試驗臺監(jiān)控系統(tǒng)具有以下幾種功能： 1）實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控顯示功能。對來自現(xiàn)場試驗臺

16、的馬達(dá)壓力、馬達(dá)流量、馬達(dá) 轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、溫度和操作控制開關(guān)信號等進(jìn)行實時監(jiān)控，通過數(shù)值或圖形來實時反映生 產(chǎn)現(xiàn)場的信號變化情況，并通過相應(yīng)處理可存儲于數(shù)據(jù)庫，利用網(wǎng)絡(luò)開發(fā)送到其它站點。 2）系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)運(yùn)算、保存及打印等功能。可將結(jié)果按照制定的格式保存到ET組態(tài) 軟件的內(nèi)部數(shù)據(jù)庫中，也可以將數(shù)據(jù)傳送到外部通用數(shù)據(jù)庫中。用戶可利用歷史曲線形 式查詢數(shù)據(jù)，并打印查詢結(jié)果。 使用了這種系統(tǒng)后，由于采用了計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理，提高了測試速度和 測試的自動化程度，提高了測試數(shù)據(jù)的精度。ET組態(tài)軟件能方便的實現(xiàn)復(fù)雜友好圖形界 面的編制，其本身與I/O設(shè)備通訊程序構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)，不需工程人員自行編

17、制設(shè)備 的通訊程序，這種方式既保證了運(yùn)行系統(tǒng)的高效率，也方便了工程應(yīng)用，是一種簡便高 效的工程應(yīng)用系統(tǒng)。 因此像這類能大大改善實時監(jiān)控性的測試監(jiān)控系統(tǒng)，測試的可靠性和精度均能得到 較好的保證而測試后的數(shù)據(jù)處理、分析報告及曲線的繪制均可用計算機(jī)自動生成，便于 操作者使用。 液壓馬達(dá)測試系統(tǒng)及動力源設(shè)計 5 2 液壓馬達(dá)試驗臺總體設(shè)計液壓馬達(dá)試驗臺總體設(shè)計 2. .1 液壓馬達(dá)試驗臺系統(tǒng)原理液壓馬達(dá)試驗臺系統(tǒng)原理 圖 2.1 液壓馬達(dá)試驗臺系統(tǒng)原理圖 1動力源（電動機(jī)和供油泵） ；2試驗馬達(dá)；3負(fù)載(液壓泵)； 4、4液控單向閥；5、5單向閥；6換向閥；7節(jié)流閥 本設(shè)計采用雙向液壓馬達(dá)試驗系統(tǒng)作為

18、馬達(dá)試驗臺的方案，如圖2.1所示。具體規(guī)劃 如下： 電動機(jī)及供油泵組成整個液壓系統(tǒng)的動力源裝置，為系統(tǒng)提供動力。兩套液壓動 力源用于液壓馬達(dá)的出廠實驗，對于小排量的被試馬達(dá)出廠實驗，用單套動力源即可滿 足要求；對于大排量被試馬達(dá)，可用兩套動力源共同工作以滿足流量要求； 溢流閥用于實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的降壓啟動和測試過程中的卸載, 減少功率消耗、系統(tǒng) 發(fā)熱； 單向閥、換向閥組成液壓系統(tǒng)的控制裝置，用以切換試驗馬達(dá)的進(jìn)油和回油的油 路，控制被試液壓馬達(dá)換向及換向速度，提高換向穩(wěn)定性，減小液壓沖擊，實現(xiàn)被試馬 達(dá)的雙向試驗的目的； 換向閥采用電磁換向閥，可以清除殘留在被試液壓馬達(dá)A、B 腔的高壓,這就可以

19、從根本上保證更換被試液壓馬達(dá)試件的安全性、低污染控制； 為了達(dá)到試驗馬達(dá)的最大功率，提高試驗的可靠性，要在試驗馬達(dá)處加載一定的 負(fù)載。現(xiàn)采用變量式液壓泵來作為負(fù)載。負(fù)載前接有節(jié)流閥，控制節(jié)流閥的開口面積， 來改變測試點處的壓力，當(dāng)壓力提高到一定值時，試驗馬達(dá)達(dá)到滿負(fù)載工作，此時系統(tǒng) 的壓力及流量達(dá)到最高點； 液壓油路中的各種參數(shù)（壓力、溫度）的測定由傳統(tǒng)的壓力表及溫度計測出；試 驗馬達(dá)處的參數(shù)由傳感器來測定，并與控制柜中的微機(jī)相連接，將測出的信號輸出，進(jìn) T n 1 2 3 45 6 54 DD 45 54 6 1 pr phth,r pr qr pr phth,r tL pL qL pr t

20、h,rph qr th,rph pr pr 7 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 行相關(guān)數(shù)據(jù)分析（其中：馬達(dá)流量的測定是采用電子式的流量計，兩套控制裝置的回油 管最后將合并回油箱，流量計即安裝在兩根回油管的連接處，圖中分開表示只是為了表 達(dá)清晰） 。 試驗系統(tǒng)的壓力調(diào)節(jié)范圍為025MPa，單泵供油流量達(dá)300L/min，雙泵供油流量則 可達(dá)600L/min。 2.2 液壓馬達(dá)試驗臺結(jié)構(gòu)設(shè)計液壓馬達(dá)試驗臺結(jié)構(gòu)設(shè)計 由于液壓系統(tǒng)的特殊工況, 本設(shè)計中液壓馬達(dá)試驗臺采用分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計，即：馬 達(dá)試驗臺的動力源裝置、控制裝置、測試儀表及傳感器和電氣控制部分均采用分體式結(jié) 構(gòu)單獨(dú)設(shè)計，最后通過油管、電纜線等

21、把各個部分聯(lián)系起來。 采用分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計其優(yōu)點在于：使得液壓馬達(dá)試驗臺的設(shè)計、制造、裝配簡單、 系統(tǒng)維護(hù)方便, 并且可提高試驗臺的可靠性。 液壓馬達(dá)測試系統(tǒng)及動力源設(shè)計 7 3 液壓馬達(dá)試驗臺動力源裝置設(shè)計液壓馬達(dá)試驗臺動力源裝置設(shè)計 3.1 液壓動力源裝置組成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 相對獨(dú)立的部分組成。 本設(shè)計中因為流量及功率滿足系統(tǒng)所需，故未使用蓄能器組件。 3.2 液壓泵組結(jié)構(gòu)設(shè)計液壓泵組結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.2.1 液壓泵組結(jié)構(gòu)組成液壓泵組結(jié)構(gòu)組成 液壓泵組一般包含以下元器件，各元器件的作用見表3-1： 表 3-1 液壓泵

22、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) 3.2.2 液壓泵規(guī)格的確定液壓泵規(guī)格的確定 （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 (3.1) pppp 1 式中 液壓泵最大工作壓力； p p 執(zhí)行元件最大工作壓力； 1 p 進(jìn)油管路中的壓力損失，初算時簡單系統(tǒng)可取0.20.5MPa，復(fù)雜系統(tǒng)取 p 0.51.5MPa，本設(shè)計中取0.5 MPa。 MPapppp 5 . 255 . 025 1 上述計算所

23、得的是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動 p p 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力；另外還要考慮到一定的壓力儲備量，并確保泵的壽命，因此 選泵的額定壓力應(yīng)滿足 n p （1.251.6）(3.2) n p p p 中低壓系統(tǒng)取小值，高壓系統(tǒng)取大值。本設(shè)計中 MPapn875.31 5 . 2525 . 1 故取 MPapn32 （2） 泵的流量確定 液壓泵的最大流量應(yīng)為 (3.3) p q max )(qKL 式中 液壓泵的最大流量； p q 同時動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值； max )(q 系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取=1.11.3，現(xiàn)取=1.2，則

24、 L K L K L K min/3603002 . 1Lqp （3） 選擇液壓泵的規(guī)格 根據(jù)課題要求：液壓馬達(dá)試驗臺最大試驗壓力為25MPa，考慮到壓力損失等因素，一 般選用25MPa，=32MPa的柱塞泵。 max p max p 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，故應(yīng)用廣泛。本設(shè)計也采用軸向柱塞泵。 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，這里選用 壓力補(bǔ)償?shù)姆绞?。查閱液壓傳動設(shè)計手冊 ，現(xiàn)選用CY14-1

25、B型斜盤式（壓力補(bǔ)償變量） 軸向柱塞泵。其參數(shù)如下： 表 3-2 CY14-1B 型斜盤式軸向柱塞泵參數(shù) 型號 排量 1 rmL 壓力 MPa 轉(zhuǎn)速 1 min r CY14-1B2.540031.5 10003000 滿足課題的設(shè)計要求。 下面介紹一下CY14-1B型斜盤式（壓力補(bǔ)償變量）軸向柱塞泵YCY14-1B的性能。 液壓馬達(dá)測試系統(tǒng)及動力源設(shè)計 9 圖 3.1 CY14-1B 型斜盤式（壓力補(bǔ)償變量）軸向柱塞泵。 301 一變量活塞；302 一變量殼體；304 一上法蘭；305 一彈簧套；306 一內(nèi)彈簧； 307 一外彈簧；308 一彈簧芯軸；309-隨動滑閥；310-隨動閥套；T

26、22 一刻度盤。 壓力補(bǔ)償?shù)淖兞吭恚焊邏河鸵和ㄟ^通道a、b、c進(jìn)入變量殼體302的下腔d，再經(jīng)過 通道e分別進(jìn)入通道f和h。當(dāng)彈簧的作用力，大于作用于隨動滑閥309下端環(huán)形面積的液壓 推力時，則油液經(jīng)通道h進(jìn)入上腔9，推動變量活塞301向下移動，使泵的流量增加；當(dāng)隨 動滑閥下端環(huán)形面積上油壓的推動力大于彈簧的作用力時，則隨動滑閥向上運(yùn)動，堵塞 了通道h，同時使上腔9的油通過通道a而卸壓，此時變量活塞向上運(yùn)動，泵的流量減少。 壓力補(bǔ)償泵的工作特性：即YCY14-1B泵的流量-壓力特性。圖3.2為其示意圖；圖 3.3、圖3.4為其實際特性圖。 （圖中橫坐標(biāo)為泵的工作壓力P，單位： ） 2 /10

27、1cmkgfMPa 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 圖 3.2 YCY14-1B 泵的特性曲線示意圖 圖 3.3 YCY14-1B 泵的實際特性曲線圖 1 液壓馬達(dá)測試系統(tǒng)及動力源設(shè)計 11 圖 3.4 YCY14-1B 泵的實際特性曲線圖 2 圖3.2的陰影部分是壓力補(bǔ)償泵的特性調(diào)節(jié)范圍。AB的斜率由外彈簧307的剛度決定； BC的斜率由外彈簧307和內(nèi)彈簧306的合成剛度決定。而CD的長短則由限位螺釘?shù)奈恢?(限制傾斜角)確定。 泵的特性調(diào)節(jié)方法:如需要調(diào)節(jié)油泵的流量一壓力特性，使其按折線規(guī)律變 1111 DCBA 化，首先將限位螺釘擰至上端位置，然后調(diào)節(jié)彈簧套305，同時觀察壓力表，指示

28、刻度盤 T22的指針開始轉(zhuǎn)動，直至調(diào)到壓力表所指示的壓力與點所要求的壓力相符合時停止。再 調(diào)節(jié)限位螺釘，使壓力時點的流量為點，的流量數(shù)值可以從刻度盤T22上讀 max p 1 D 1 Q 1 D 出。刻度盤上共分10格，每格代表泵的公稱流量的10%。點和的壓力和流量值是預(yù)先 1 B 1 C 設(shè)計好的，不需要調(diào)整，只要和兩點的流量和壓力調(diào)好了，則該泵的特性就自動地 1 A 1 D 按折線變化。 1111 DCBA 根據(jù)前面算得的和，選用柱塞泵的型號為：400YCY14- MPapn32min/360Lqp 1B。具體參數(shù)如下： 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 表 3-3 400YCY14-1B

29、型斜盤式軸向柱塞泵參數(shù) 型號 排量 1 rmL 額定壓力 MPa 額定轉(zhuǎn)速 1 min r 驅(qū)動功率 KW 容積效率% 400YCY14-1B 400321000250 92 圖 3.5 400YCY14-1B 柱塞泵外形尺寸 400YCY14-1B 柱塞泵的外形尺寸如表 3-4 所示： 深 進(jìn)口 泄油口 液壓馬達(dá)測試系統(tǒng)及動力源設(shè)計 13 表 3-4 400YCY14-1B 型斜盤式軸向柱塞泵尺寸 Bb)( 40 db 1 b 2 b 3 b 0 D() 1 D 4 dc 2 D 42548020120165130265200320 3 D)(dd 1 d 2 d 3 d H 1 h 2 h

30、 3 h 400706591227M58818524730 Ll 0 l 1 l 2 l 3 l 4 l 5 l 6 l 8011221108125230300555729 t)( 00 深hd 75.65024M 3.2.3 與液壓泵匹配的電動機(jī)的選定與液壓泵匹配的電動機(jī)的選定 根據(jù)(3.4) H N pBq p 式中 所選電動機(jī)額定功率； n P 變量柱塞泵的額定壓力； B P 變量柱塞泵達(dá)到額定壓力時，輸出的流量； p q 變量柱塞泵的機(jī)械效率，可取0.70.9（當(dāng)較小時取較小值，當(dāng)較大時 p q p q 取較大值） 。這里，取。 9 . 0 由YCY14-1B泵的實際特性曲線圖1（圖3

31、.3） ，可以看到：當(dāng)YCY14-1B泵達(dá)到額定 壓力32MPa（即320）時，其流量達(dá)到額定流量的40%。此時，電動機(jī)的功率達(dá)到 2 /cmkgf 額定功率的40%。則此時變量柱塞泵輸出的流量為 H N min/1601000/10004004 . 04 . 0%40LrVqq NBBp 式中 變量柱塞泵的排量（單位：） ； B V 1 rmL 變量柱塞泵的額定轉(zhuǎn)速（單位：） N r 1 min r 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 按（式3.4）可得 H N KW2374 . 0/ 9 . 060 16032 由表3.3查得，液壓泵所需驅(qū)動功率=250KW，與估算相符，則所選電動機(jī)的額定 H

32、 N 功率=250KW，且額定轉(zhuǎn)速要與液壓泵轉(zhuǎn)速相匹配，。 H Nmin/1000rnN 查閱機(jī)械設(shè)計手冊 ，選用Y系列三相異步電動機(jī)（ZBK22007-88） 。Y系列電動機(jī) 是按照國際電工委員會(IEC)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的，具有國際互換性的特點。其中Y(IP44)小型三 相異步電動機(jī)為一般用途籠型封閉自扇冷式電動機(jī)，具有防止灰塵或其它雜物侵入之特 點，B級絕緣，可采用全壓或降壓起動。該電動機(jī)的工作條件為:環(huán)境溫度-15+40， 相對濕度不超過90%，海拔高度不超過l000m，電源額定電壓380V，頻率50Hz。常用于對 起動性能、調(diào)速性能及轉(zhuǎn)差率均無特殊要求的機(jī)器或設(shè)備，如金屬切削機(jī)床、水泵、鼓

33、風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械等。 Y355L2-6電動機(jī)外形及安裝尺寸如表3.5所示： 圖 3.6 Y355L2-6 電動機(jī)外形及安裝尺寸 表 3-5 Y355L2-6 電動機(jī)外形及安裝尺寸 型號HABCDEFG Y355L2-6 0 0 . 1 355610630254 030 . 0 011 . 0 95 1702586 GDKAAACABADBBHAHDL 2830150710760600900608201445 液壓馬達(dá)測試系統(tǒng)及動力源設(shè)計 15 3.2.4 液壓泵組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

34、。柜式液壓動力源功率較小，本課題的液壓馬達(dá)試驗臺功率較大，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：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)。 特點：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

35、油。這種結(jié)構(gòu)在中、小功率液壓站中被廣泛采用。 （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（圖3.7） 。 特點：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，使用時又要求很 快投入運(yùn)行的場所。 圖 3.7 非上置式液壓動力源 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 （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，現(xiàn)做一比較，列表如下： 表 3-6 上置式與非上置式液壓動力源裝置的綜合比較

36、項項 目目上置立式上置立式上置臥式上置臥式非上置式非上置式 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 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)計的液壓馬達(dá)試驗臺功率較大，故采 用

37、：非上置式液壓動力源。 3.2.5 液壓泵組連接方式的選擇液壓泵組連接方式的選擇 確定液壓泵組連接方式，實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

38、作一個比較： （1） 聯(lián)軸器連接 適用場合：泵組在結(jié)構(gòu)上一般不能承受額外的徑向和軸向載荷，并且使泵軸與驅(qū)動 液壓馬達(dá)測試系統(tǒng)及動力源設(shè)計 17 軸之間嚴(yán)格對中，軸線的同軸度誤差不大于0.08mm。 （2） 花鍵連接 原動機(jī)與液壓泵之間采用特殊的軸端帶花鍵連接孔的原動機(jī)，將泵的花鍵軸直接插 入原動機(jī)軸端。此種連接方式在省去聯(lián)軸器的同時，還可以保證兩軸間的同軸度。 （3） 連軸器的選擇 本課題設(shè)計中，液壓泵的泵軸與電動機(jī)的驅(qū)動軸之間需要嚴(yán)格對中，同軸度要求較 高，故采用：聯(lián)軸器連接。 原動機(jī)與液壓泵之間的聯(lián)軸器宜采用帶非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器，例如 GB527285中規(guī)定的梅花形彈性聯(lián)軸器以及G

39、B 1061489中規(guī)定的芯型彈性聯(lián)軸器和 GB584486中規(guī)定的輪胎式聯(lián)軸器。其中梅花形彈性聯(lián)軸器具有彈性、耐磨性、緩沖性 及耐油性較高，制造容易、維護(hù)方便等優(yōu)點，應(yīng)用較多。 查閱液壓傳動設(shè)計手冊 ，選用型號為ML9的梅花形彈性聯(lián)軸器（圖3.8） ，標(biāo)記如 下： ML9型聯(lián)軸器 MT3b GB5272-85 10770 14295 YA ZA 主動端（電動機(jī)）：Z型軸孔，A型鍵槽，軸孔直徑95mm，軸孔長度 1 d 142mm； 1 L 從動端（柱塞泵）：Y型軸孔，A型鍵槽，軸孔直徑70mm，軸孔長度 2 d 107mm； 2 L MT9型彈性件硬度為b（適用于公稱扭矩為4500） 。 m

40、N 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 圖 3.8 梅花形彈性聯(lián)軸器 1、3半聯(lián)軸器，材料為 ZG45、ZG35、HT200 2梅花形彈性體，材料為聚脂型聚氨酯 表 3-7 梅花形彈性聯(lián)軸器尺寸 型號 彈性件 硬度 公稱扭矩（ n T ）mN 許用轉(zhuǎn)速n （ ）min/r 軸孔直徑 （mm） 軸孔長度 （mm） d1d2LL1 ML9b45002500 9570142107 L0（mm ） D（m m） 彈性件型號 轉(zhuǎn)動慣量（ ） 2 mkg 許用補(bǔ)償量（mm） 軸向徑向 角向 （）394230MT9-b18.95 4.51.51 3.2.6 液壓泵組安裝方式的選擇液壓泵組安裝方式的選擇 按液壓泵

41、組安裝方式的分類，可分為角形支架臥式安裝、鐘形罩立式安裝、腳架鐘 形罩臥式安裝和支架鐘形罩臥式安裝。下面分別對四種安裝方式作一個比較。 （1） 角形支架臥式安裝（圖3.9） 液壓泵（YBX-16）直接裝在角形支架3的止口里，依靠角形支架的底座與基座8相連 接，再通過撓性聯(lián)軸器7與帶底座的臥式電動機(jī)（Y90L-4-1）相連。液壓泵與電動機(jī)的同 軸度需通過在電動機(jī)底座下和角形支架上加裝的調(diào)整墊片來實現(xiàn)。 液壓馬達(dá)測試系統(tǒng)及動力源設(shè)計 19 圖 3.9 角形支架臥式安裝 （2） 鐘形罩立式安裝（圖3.10） 通過液壓泵（YB1-32）上的軸端法蘭實現(xiàn)泵與鐘形罩（也稱鐘形法蘭）1的連接，鐘 形罩再與帶

42、法蘭的立式電動機(jī)（Y112M-685）連接，依靠鐘形罩上的止口保證液壓泵與 電動機(jī)的同軸度。此種方式安裝和拆卸均較方便1。 圖 3.10 鐘形罩立式安裝 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 （3） 腳架鐘形罩臥式安裝（圖3.11） 此種安裝方式與圖3.10鐘形罩立式安裝類同，不同之處在與這里的鐘形罩自帶腳架， 并臥式安裝。 圖 3.11 腳架鐘形置臥式安裝 1電動機(jī) 2腳架 3液壓泵 （4） 支架鐘形罩臥式安裝（圖3.12） 這種安裝方式中，電動機(jī)（Y132M-4）與液壓泵4通過鐘形罩1連接起來，鐘形罩再 與支架5連接，最后通過支架將液壓泵與電動機(jī)一并安裝再基座上。液壓泵與電動機(jī)的同 軸度由鐘形罩

43、上的止口保證。此種方式加工和安裝都比較方便。 圖 3.12 支架鐘形罩臥式安裝 液壓馬達(dá)測試系統(tǒng)及動力源設(shè)計 21 鐘形罩立式安裝和支架鐘形罩臥式安裝加工和安裝都比較方便，但先前液壓泵組已 采用的是非上置式液壓動力源的方案，故采用：支架鐘形罩臥式安裝。 3.2.7 液壓泵組傳動底座的設(shè)計液壓泵組傳動底座的設(shè)計 液壓泵組的傳動底座在結(jié)構(gòu)上應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，還應(yīng)考慮檢修的方便性。 要在合適的部位設(shè)置滴油盤，以防油液污染工作場地。 圖 3.13 T 形槽安裝底板 本設(shè)計采用T形槽安裝底板（圖3.13） ，液壓泵組及各類液壓元部件都可安裝固定在 上面，并用T形槽用螺栓加以固定。T型槽的周邊有油槽

44、，液壓元件滴落的油液可以流至 槽內(nèi)，防止了油液污染試驗場地。試驗完畢后，可以擦除油槽內(nèi)收集的油液，保持了場 地的清潔。 本設(shè)計中T形槽安裝底板的尺寸：長6.8米，寬5.5米。T形槽間距為250mm。 （圖 3.14） 圖 3.13 T 形槽安裝底板尺寸 T形槽用螺栓頭部朝下，放進(jìn)T形槽的孔內(nèi)（直徑為D） ，然后在移至槽內(nèi)。液壓泵組 的支架放在底板上面，支架上的安裝用的孔和T型槽移至重合后，用螺栓和螺母固定。T 形槽和T形槽用螺栓都有標(biāo)準(zhǔn)的尺寸，查閱機(jī)械設(shè)計手冊后，選擇公稱直徑為36的T 形槽（GB158-84）和T形槽用螺栓B級（GB37-88） ，具體尺寸如下： 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2

45、2 圖 3.14 T 形槽尺寸 表 3-8 T 形槽尺寸（單位：mm） ABCHEFGKDe 極限偏差 基本 尺寸 基準(zhǔn)槽 H8 固定槽 H12 基本 尺寸 極限 偏差 36 039 . 0 0 25 . 0 0 602871 2.5 267376 2 0 2 圖 3.15 T 形槽用螺栓B 級尺寸 T形槽用螺栓標(biāo)記：螺紋規(guī)格、工程長度，性能等級為8.8級，表 36Md mml190 面氧化的T形槽用螺栓：螺栓 GB37 19036M 表 3-9 T 形槽用螺栓尺寸（單位：mm） 螺紋規(guī)格Dlbhkrs M36851901101215220 液壓馬達(dá)測試系統(tǒng)及動力源設(shè)計 23 4 液壓馬達(dá)試驗

46、臺控制裝置設(shè)計液壓馬達(dá)試驗臺控制裝置設(shè)計 4.1 液壓控制裝置的分類液壓控制裝置的分類 液壓控制裝置是液壓系統(tǒng)中各類控制閥及其連接體的統(tǒng)稱。一個液壓系統(tǒng)中有很多 控制閥，這些控制閥可用不同方式來連接或集成。液壓控制裝置可分為有管集成和無管 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 24 集成。 4.1.1 有管集成有管集成 有管集成是液壓技術(shù)中最早采用的一種集成方式。它用管子（管子和管接頭）將各 管式連接液壓控制閥集成在一起。 優(yōu)點：連接方式簡單，不需要設(shè)計和制造油路板或油路塊。 缺點：當(dāng)組成系統(tǒng)的控制元件較多時，要求有較多的管子和管接頭，上下交叉，縱 橫交錯。占用空間加大，從而使整個系統(tǒng)布置相當(dāng)不便，安裝維

47、護(hù)和故障診斷困難系統(tǒng) 運(yùn)行時，壓力損失大，且容易產(chǎn)生泄漏，混入空氣及振動噪聲等不良現(xiàn)象。 4.1.2 無管集成無管集成 無管集成是將液壓控制元件固定在某種專用或通用的輔助連接件上，輔助連接件內(nèi) 開有一系列通油孔道，液壓控制元件之間的油路聯(lián)系通過這些通油孔道來實現(xiàn)。 優(yōu)點：油路直接做在輔助件或液壓閥體上，省去了大量管件（無管集成因此而得名） ； 結(jié)構(gòu)緊湊，組裝方便，外形整齊美觀；安裝位置靈活；油路通道短，壓力損失較小，不 易泄漏。 本設(shè)計中液壓馬達(dá)試驗臺的控制裝置采用無管集成。 4.2 液壓集成塊概述液壓集成塊概述 無管集成的液壓控制裝置按輔助連接形式的不同，可分為板式，塊式、鏈?zhǔn)?、疊加 閥式和

48、插裝式等五種主要形式。本設(shè)計中液壓控制裝置選用的是塊式集成的形式。 4.2.1 塊式集成原理塊式集成原理 塊式集成是按典型液壓系統(tǒng)的各種基本回路，做成通用化的6面體油路塊(稱為：集 成塊)，通常其四周除1面安裝通向液壓執(zhí)行器(液壓缸或液壓馬達(dá))的管接頭外，其余3面 安裝標(biāo)準(zhǔn)的板式液壓閥及少量疊加閥或插裝閥，這些液壓閥之間的油路聯(lián)系由油路塊內(nèi) 部的通道孔實現(xiàn)，塊的上下兩面為塊間疊積結(jié)合面，布有由下向上貫穿通道體的公用壓 力油孔P、回油孔O (T)、泄漏油孔I.及塊間連接螺栓孔，多個回路塊疊積在一起，通過4 只長螺栓固緊后，各塊之間的油路聯(lián)系通過公用油孔來實現(xiàn)，如圖4.1 所示。 液壓馬達(dá)測試系統(tǒng)

49、及動力源設(shè)計 25 圖 4.1 塊式集成液壓控制裝置的結(jié)構(gòu) 1單泵或雙泵供油進(jìn)口 2集成塊前面 3集成塊左側(cè)面 4二位五通電磁換向閥 5背壓閥 6通液壓缸小腔的管接頭 7通液壓缸大腔的管接頭 8測壓管 9頂塊 10壓力表 11壓力表開關(guān) 12二位二通電磁換向閥 13調(diào)速閥 14過渡扳 15順序閥 16集成塊后面 17集成塊 18集成塊側(cè)面 19、20雙、單泵供油進(jìn)油口 21基塊 4.2.2 塊式集成的優(yōu)點塊式集成的優(yōu)點 塊式集成有如下優(yōu)點： （1）可簡化設(shè)計 可用標(biāo)準(zhǔn)元件按典型動作組成單元回路塊，選取適當(dāng)?shù)幕芈穳K疊積于一體，即可構(gòu) 成所需液壓控制裝置，故可簡化設(shè)計工作。 （2）設(shè)計靈活、更改方

50、便 因整個液壓系統(tǒng)由不同功能的單元回路塊組成，當(dāng)需要更改系統(tǒng)、增減元件時， 只需更換或增減單元回路塊即可實現(xiàn)，所以設(shè)計時靈活性大、更改方便。 （3）易于加工、專業(yè)化程度高 集成塊(也稱通道體)主要是6個平面及各種孔的加工。與前述油路板相比，集成塊尺 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 26 寸要小得多，因此平面和孔道的加工比較容易，便于組織專業(yè)化生產(chǎn)和降低成本。 （4）結(jié)構(gòu)緊湊、裝配維護(hù)方便 由于液壓系統(tǒng)的多數(shù)油路等效成了集成塊內(nèi)的通油孔道，所以大大減少了整個液壓 裝置的管路和管接頭數(shù)量，使得整個液壓控制裝置結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，外形整齊美 觀，便于裝配維護(hù)，系統(tǒng)運(yùn)行時泄漏少，穩(wěn)定性好。 （5）系統(tǒng)運(yùn)行

51、效率較高 由于實現(xiàn)各控制閥之間油路聯(lián)系的孔道的直徑較大且長度短.所以系統(tǒng)運(yùn)行時，壓力 損失小，發(fā)熱少，效率較高。 塊式集成的主要缺點：集成塊的孔系設(shè)計和加工容易出錯，需要一定的設(shè)計和制造 經(jīng)驗。 塊式集成設(shè)計靈活、更改方便；易于加工、專業(yè)化程度高；結(jié)構(gòu)緊湊、裝配維護(hù)方 便；系統(tǒng)運(yùn)行效率較高，但塊式集成的集成塊的孔系設(shè)計較難，需要一定的設(shè)計和制造 經(jīng)驗，故設(shè)計時需小心謹(jǐn)慎。 液壓馬達(dá)測試系統(tǒng)及動力源設(shè)計 27 5 液壓馬達(dá)測試方法及測試技術(shù)液壓馬達(dá)測試方法及測試技術(shù) 5.1 液壓馬達(dá)試驗方法液壓馬達(dá)試驗方法 5.1.1 型式實驗和出廠實驗型式實驗和出廠實驗 液壓馬達(dá)實驗的主要實驗內(nèi)容包括型式實驗

52、和出廠實驗兩種。在這兩大類的實驗中， 各有許多不同的實驗的內(nèi)容。這些都是這次液壓馬達(dá)實驗臺在工作中所必須要完成的。 在查閱了液壓工程手冊中后，列舉液壓馬達(dá)的出廠實驗和型式實驗的內(nèi)容如下： （1）液壓馬達(dá)型式試驗:排量驗證試驗，效率試驗，啟動效率試驗，低速性能試驗， 噪聲試驗，低溫試驗，高溫試驗，超速試驗，超載試驗，連續(xù)換向試驗，連續(xù)超載試驗， 連續(xù)滿載試驗，背壓試驗，效率檢查試驗，外泄漏檢查； （2）液壓馬達(dá)出廠試驗：氣密性試驗，排量驗證試驗，容積效率試驗，超載試驗， 總效率試驗，外滲漏檢驗； 液壓馬達(dá)的型式試驗和出廠試驗詳情見表5-1和表5-2。 表 5-1 液壓馬達(dá)型式試驗 序號試驗項目測

53、試內(nèi)容及測試方法 1排量驗證試驗 在最大排量、空載壓力下，分別測量額定轉(zhuǎn)速的 20%50%中任 意設(shè)定轉(zhuǎn)速的排量和額定轉(zhuǎn)速的排量 2效率試驗 1.最大排量工況下： （1）在額定轉(zhuǎn)速、額定壓力的 25%下，測量流量第一組數(shù)據(jù)。 然后逐漸加載，分別測量從額定壓力的 25%至額定壓力之間 6 個 以上等分的試驗壓力點的各組數(shù)據(jù)； （2）在最高轉(zhuǎn)速和 85%、70%、55%、40%、25%額定轉(zhuǎn)速時，分 別測量上述各試驗壓力點的各組數(shù)據(jù)； （3）反向試驗方法與正向相同。 2.雙速或多速變量電動機(jī)，除低速（最大排量）外，其余幾級 速度僅測量 100%、50%額定壓力下的容積效率和輸出扭矩。 3.在進(jìn)口油

54、溫為 2035和 7080條件下，分別測量在額定 轉(zhuǎn)速、最大排量時，從空載壓力至額定壓力范圍內(nèi) 7 個以上等 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 28 分壓力點的容積效率 3啟動效率試驗 采用恒扭矩啟動方法或恒壓力啟動方法，在最大排量工況下， 一不同的恒定扭矩或恒定壓力值，分別測量電動機(jī)輸出軸不同 角位置以及正、反方向在額定壓力的 25%、75%、100%和規(guī)定背 壓下的啟動壓力或扭矩 4低速性能試驗 在最大排量、額定轉(zhuǎn)速和規(guī)定背壓下，一逐漸降速和升速的方 法分別重復(fù)測量正、反向不爬行的最低轉(zhuǎn)速 按上述方法分別測量從額定壓力的 50%至額定壓力之間的 4 個 等分壓力點的最低轉(zhuǎn)速 5噪聲試驗 在最大排量

55、、額定轉(zhuǎn)速和規(guī)定背壓下，分別測量 3 個常用壓力 （包括額定壓力）的噪聲值 按上述方法分別測量最高轉(zhuǎn)速、70%額定轉(zhuǎn)速下各試驗壓力點的 噪聲值 6低溫試驗 被試電動機(jī)溫度和進(jìn)口油溫低于-20%之后，在空載壓力下， 從低速至額定轉(zhuǎn)速分別進(jìn)行啟動試驗 注：油液粘度根據(jù)設(shè)計要求 7高溫試驗 額定工況下，一進(jìn)口溫度為 90以上的油液做連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)試驗 1h 以上，試畢后檢測額定工況下的容積效率。 注：油液粘度根據(jù)設(shè)計要求 8超速試驗 最大排量、最高轉(zhuǎn)速或 125%額定轉(zhuǎn)速（選擇其中高者）工況下， 分別以空載壓力和額定壓力做連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)試驗各 15min 以上 9超載試驗 最大排量、額定轉(zhuǎn)速工況下，以最高壓力或

56、 125%額定壓力（選 擇其中高者）做連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)試驗 10h 以上。試驗時的進(jìn)口油溫為 3060 10連續(xù)換向試驗 額定工況下，以 5 次/min（1 個往復(fù)為 1 次）以上的額率做正、 反向換向試驗： 單向電動機(jī)允許以頻率為 1030 次/min 的沖擊試驗代替，沖擊 過程中額定壓力的保證時間應(yīng)大于 1/3T 試驗時的油溫為 3060 試畢 后檢測額定工況下的容積效率 液壓馬達(dá)測試系統(tǒng)及動力源設(shè)計 29 11連續(xù)超載試驗 在最大排量、額定轉(zhuǎn)速工況下，一最高壓力或 125%額定壓力 （選擇其中高者）做連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)試驗： 在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，定期測量容積效率（或者外泄漏） 、進(jìn)口油 溫及電動機(jī)外殼最高溫

57、度等：試畢后檢測額定工況下的容積效 率 試驗時的進(jìn)口油溫為 3060 12連續(xù)滿載試驗 在額定工況下做連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)試驗： 在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，定期測量容積效率（或者外泄漏） 、進(jìn)口油 溫及電動機(jī)外殼最高溫度等；試畢后檢測額定工況下的容積效 率； 試驗時的進(jìn)口油溫為 3060 13背壓試驗 在最大排量、空載壓力下，分別在 6 個以上轉(zhuǎn)速（包括最高轉(zhuǎn) 速、額定轉(zhuǎn)速和 25%額定轉(zhuǎn)速）下測出不發(fā)生振動、沖擊時的 背壓。 注：無背壓要求的電動機(jī)不做此項試驗 14效率檢查試驗 在完成上述規(guī)定項目試驗后，測量額定工況下的容積效率和總 效率 15外泄漏檢查 在上述規(guī)定項目試驗過程中，檢查固定密封和回轉(zhuǎn)密封部位的

58、滲漏情況 表 5-2 液壓馬達(dá)出廠試驗 序號試驗項目內(nèi)容和方法 1氣密性試驗 在被試電動機(jī)內(nèi)腔充滿 0.16Mpa 的干凈氣體，然后浸沒在防銹 液中停留 3min；電動機(jī)在防銹液中稍加搖動 2排量驗證試驗在最大排量、額定轉(zhuǎn)速、空載壓力下，測量空載排量 3容積效率試驗在額定工況下測量容積效率 4超載試驗 在最大排量、額定轉(zhuǎn)速下，以最高壓力或 125%額定壓力（選擇 其中高者）運(yùn)轉(zhuǎn) 1min 以上 5總效率試驗在額定工況下測量總效率 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 30 6外滲漏檢查 上述試驗全過程中，檢查固定密封部位和回轉(zhuǎn)密封部位的滲漏 情況 5.1.2 測量準(zhǔn)確度測量準(zhǔn)確度 查閱GB/T 15622

59、-1995 液壓缸試驗方法后，得知測量準(zhǔn)確度等級分B、C兩級。 測量系統(tǒng)允許系統(tǒng)誤差見表5.3。 表 5-3 測量系統(tǒng)允許系統(tǒng)誤差 測量準(zhǔn)確度等級 測量系統(tǒng)允許系統(tǒng)誤差 B 級C 級 在 0.2MPa 表壓以下時，kPa 3.05.0 壓力 在等于或大于 0.2MPa 表壓以下時，% 1.52.5 溫 度， 1.02.0 測 力，% 1.01.5 流 量，% 1.52.5 本設(shè)計要求：液壓馬達(dá)試驗臺設(shè)計達(dá)到B級標(biāo)準(zhǔn)的試驗臺，即試驗臺測量系統(tǒng)的準(zhǔn)確 度要符合B級的標(biāo)準(zhǔn)，所測量的各項技術(shù)指標(biāo)要在測量系統(tǒng)允許系統(tǒng)誤差的范圍內(nèi)。 5.1.3 試驗用油液試驗用油液 粘度：40時油液的運(yùn)動粘度為2974，

60、本設(shè)計所選用的液壓油牌號為： smm / 2 L-HM32，在40時該液壓油的運(yùn)動粘度為32（） ，符合試驗要求； cstsmm / 2 溫度：除特殊規(guī)定外，型式試驗應(yīng)在502下進(jìn)行，出廠試驗在504下進(jìn)行； 清潔度等級：試驗系統(tǒng)油液的固體污染度等級代號不得高于19/16。 5.1.4 穩(wěn)態(tài)條件穩(wěn)態(tài)條件 被控參數(shù)平均指示值在表5.4的范圍內(nèi)變化時，方允許記錄試驗參數(shù)的測量值。 表 5-4 被控參數(shù)平均指示值允許變化范圍 測量準(zhǔn)確度等級 被 控 參 數(shù) B 級C 級 在 0.2MPa 表壓以下時，kPa 3.05.0 壓力 在等于或大于 0.2MPa 表壓以下時，% 1.52.5 溫 度， 2.

61、04.0 液壓馬達(dá)測試系統(tǒng)及動力源設(shè)計 31 流 量，% 1.52.5 5.1.5 測量點的位置測量點的位置 試驗臺對于各種被控量的測量要有一定位置要求，比如測量儀器設(shè)備放置的位置離 開試驗馬達(dá)的距離等。測量點的具體位置如下表所示： 表 5-5 試驗臺測量點的位置 測量點測量要求 測壓點 離泵口 24 倍管徑 離閥進(jìn)口 5 倍管徑以上，擾動源下游 10 倍管徑以上，閥出口 10 倍管徑以上 測溫點 離泵測壓點 24 倍 離閥進(jìn)口 15 倍管徑以內(nèi) 測流量點 應(yīng)在泵的出口和馬達(dá)進(jìn)口測量流量。如在其他點測量流量， 應(yīng)同時測出該點的壓力和溫度并進(jìn)行修正 測噪聲點 離泵外殼 1m 處的半球面不同截面上

62、 10 個以上均勻分布的位 置上 5.2 液壓馬達(dá)流量的測量液壓馬達(dá)流量的測量 5.2.1 流量的測量原理流量的測量原理 流量是指單位時間內(nèi)流過管道某一橫截面的流體的數(shù)量。用單位時間內(nèi)流過的 流體容積表示的流量稱為容積流量；用質(zhì)量表示的流量稱為質(zhì)量流量；這兩種單位時間 內(nèi)的流量稱為瞬時流量。把流量對任意時間進(jìn)行積分出的累計體積或累計質(zhì)量的總和稱 為累積流量，也叫總量。在測量方法上，把測量瞬時流量用的儀表稱為瞬時流量計，把 測量累積流量的儀表稱為累積流量計，也叫總量計。 5.2.2 流量測量裝置流量測量裝置 渦輪流量計是使用最廣泛的一種間接測量型累積流量計，是利用被測流體中自由旋 轉(zhuǎn)的葉輪的轉(zhuǎn)速

63、與流體的流速成比例這一原理進(jìn)行測量的。被測流體推動渦輪旋轉(zhuǎn)，其 轉(zhuǎn)速隨流量的變化面變化，渦輪將流量 9 二轉(zhuǎn)換成渦輪的轉(zhuǎn)數(shù) n，經(jīng)磁電轉(zhuǎn)換成電脈沖， 再經(jīng)放大后傳送給顯示儀表進(jìn)行計數(shù)和顯示，由于單位時間脈沖數(shù)和累計脈沖數(shù)指示出 瞬時流量和累計流量，圖 7.1 為渦輪流量計的測量系統(tǒng)圖。渦輪流量計具有結(jié)構(gòu)輕巧、 體積小、重量輕、檢測元件不接觸流體、精度高(顯示精度可達(dá)0.5%0.2%)，量程 范圍寬、對流量變化反應(yīng)迅速(150ms)等特點，因而用途廣泛。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 32 圖 5.1 渦輪流量計測量系統(tǒng)框圖 5.2.3 流量傳感器的選擇流量傳感器的選擇 本設(shè)計選用上海一諾儀表有限公

64、司的 LTD-通用電子流量計（圖 7.2） ，該電子 流量計非常適用于各種液體的計量，結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)性強(qiáng)。 工作原理：該產(chǎn)品屬于渦輪流量計。當(dāng)被測介質(zhì)流過流量計時，沖擊葉輪旋轉(zhuǎn)，在 一定的流量范圍內(nèi)，葉輪轉(zhuǎn)速與流量成正比，而當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)動時，葉輪由導(dǎo)磁的不銹鋼的 葉片，依次接近處于殼體的傳感器，周期性地改變傳感器磁電回路的磁阻，使通過傳感 器的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生與流量成比例的脈沖電信號，此信號經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后分別顯 示出累計流量值和瞬時流量值。 選擇流量計的型號為：LTD-80-Z-32-SS304A2-F1.5，公稱壓力為 32MPa，公稱通 徑為 80mm。具體技術(shù)指標(biāo)如下： 1）流量范圍、準(zhǔn)

65、確度 表 5-6 LTD-流量計流量范圍及準(zhǔn)確度 公稱通徑正常流量范圍 m3/h可測量范圍 m3/h (mm) 1 級 1.5 級 2 級 801080101006100 2）介質(zhì)溫度：-40+80；0+150；0+300； 3）工作壓力：16；25；40；63；25；32；42(MPa)； 4）壓力損失：0.03MPa； 5）防爆等級：ExdBTD； 6）信號輸出：脈沖輸出；420mA 電流輸出 液壓馬達(dá)測試系統(tǒng)及動力源設(shè)計 33 圖 5.2 LTD-通用電子流量計 5.3 液壓馬達(dá)壓力的測量液壓馬達(dá)壓力的測量 5.3.1 壓力的測量原理壓力的測量原理 壓力是流體技術(shù)領(lǐng)域中的一個重要參量。壓力是指流體介質(zhì)作用于單位面積上 的力，它與應(yīng)力有著相同的量綱，兩者僅在物理意義上有所不同。衡量壓力的單位是 Pa，。 ba