液压马达测试系统及动力源设计【优秀毕业论文 答辩通过】

需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 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。 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。 本文根据如下试验标准对 液压马达试验台 进行设计和研制： 马达 )试验方法标准 15622； 程机械液压缸检验规则； 验标准。并且结合现代传感器技术、微机技术以及计算机辅助测试技术 ,对液压马达试验台进行了符合 准的设计。 关键词 ： 液压马达 ;测试 ;试验标准 ;计算机辅助测试技术 n of of is in As a of is to of as is of as a of it in of in of to is of of of is on B/T 15622);B/is of of to SO B. of 要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 目录 摘 要 . . 录 . V 1 绪论 . 1 压马达试验台结构与组成 . 1 压马达试验台的发展 . 2 算机辅助测试系统 (. 2 压马达试验台监控系统 . 3 2 液压马达试验台总体设计 . 5 压马达试验台 原理 . 5 压马达试验台结构设计 . 6 3 液压马达试验台动力源装置设计 . 7 压动力源装置组成 . 7 压泵组结构设计 . 7 压泵组结构组成 . 7 压泵规格的确定 . 7 液压泵匹配的电动机的选定 . 13 压泵组布置方式的选择 . 15 压泵组连接方式的选择 . 16 压泵组安装方式的选择 . 18 压泵组传动底座的设计 . 20 4 液压马达试验台控制装置设计 . 24 压控制装置的分类 . 24 管集成 . 24 管集成 . 24 压集成块概述 . 24 式集成原理 . 24 式集成的优点 . 25 5 液压马达测试方法及测试技术 . 26 压马达试验方法 . 26 式实验和出厂实验 . 26 量准确度 . 29 验用油液 . 29 态条件 . 29 量 点的位置 . 29 压马达流量的测量 . 30 流量的测量原理 . 30 量测量装置 . 30 量传感器的选择 . 31 压马达压力的测量 . 32 力的测量原理 . 32 力测量装置 . 32 力传感器的选择 . 32 压马达扭矩及转速的测量 . 34 矩测量装置 . 34 速的测量原理 . 34 矩及转速传感器的选择 . 34 压马达温度的测量 . 35 度的测量原理 . 35 度测量装置 . 35 度传感器的选择 . 35 6 结论 . 37 致 谢 . 38 参考文献 . 39 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 液压马达测试系统及动力源设计 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 1 绪论 压马达试验台结构与组成 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。液压马达性能测试设计的参数多、精度要求高，并且有些参数需要间接处理，而且工业现代化、信息化对液压马达提出了更高、更全面的性能要求。 液压马达试验台主要由液压动力驱动系统、液压控制系统、电气控制系统、计 算机控制与测试系统等组成（图 液压马达可采用开式和功率回收方式试验。试验参数通过仪表（数字压力计、数字流量计、数字温度计、数字转速转矩仪）、数据接口箱、数据采集卡、显示器、打印机与工控计算机实现计算机数据采集、处理、图形绘制 (特性曲线、性能曲线和等效率曲线 )、试验报告输出和数据管理等功能。 通常，液压马达试验台根据如下试验标准进行设计和研制： 马达 ) 试验方法标准 15622； 验标准。液压马达试验台可以采用各种压力控制技术并结合现代传感器技术、微电子技术、虚拟仪器技术以及计算机辅助测试技术 ,对各类液压马达进行检验 (包括试运行、全行程、内外泄漏、启动压力特性、耐压试验以及耐久性试验等 )。 图 压马达试验台 一台合格的液压马达试验台通常有以下几个基本参数： 无锡太湖学院学士学位论文 2 表 1压马达 试验台 基本 参数 序号 基本参数 常用数值 1 驱动电机功率 350 试验转速 0 3000 R/ 额定压力 0 35 最大试验流量 500L/ 最 大扭矩 2000压马达试验台的发展 算机辅助测试系统 (传统的液压实验台主要由液压泵站、主体实验台、实验电气控制器及计算机控制系统四部分组成，其测试系统按照“传感器 +二次仪表”的模式组成。在测试过程中，一般采用模拟式记录仪记录试验曲线或由试验人员手工逐点读取数据，然后，根据试验数据或试验曲线由试验人员手工处理出特性指标。显然，用人工方法进行试验及数据处理，会带来人为的读数误差，试验的速度慢，精度差。随着计算机科学以及与计算机配套的各种通用插板的发展，使人们方便地 用它们构成计算机辅助测试系统 (即 。 用 能增强控制与数据处理能力，使测试系统具有一定的“智能”。 验台的液压系统图，且对试验者进行的试验内容进行考核和操作提示，试验时，试验者基本能脱离指导，在人 机界面的提示下，独立地从事试验操作、控制、测试试验曲线和数据，并可以打印试验结果，从而提高了试验速度以及试验精度。系统的硬件一般由 于数据采集、过程控制、自动测试以及工业自动化等方面的高性能、高速多功能接口板作为控制核心，另配置有用户键盘板、输入输出控制板、相立传感器、打印机等构成一个完整的系统，如图 液压马达测试系统及动力源设计 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 典型 压马达试验台监控系统 随着计算机技术的不断发展，一种基于人机界面的液压马达试验台监控系统诞生了，它使用 现液压马达试验台的实时监控、数据采集与处理，具有系统结构简单。应用性强等特点。 现今大规模的工业设备生产中都会使用工业测控软件来使 整个生产系统正常运作。在几种工业测控软件中 ,组态软件能充分利用 方便地构成监控画面 ,以动画方式显示控制设备的状态 ,具有报警窗口 ,实时趋势曲线等功能。并可运用 方便地生成各种报表 ,为应用程序的开发提供了十分方便的平台，因此它在工业控制中运用越来越广泛。 在液压马达综合测试系统中，利用 图 ,通过串行口与和数据采集模块进行通信 ,这样可实现对各个开关量的控制以及试验数据的采集和处理。 液压马达试验台转速扭矩仪 温度传感器压力传感器流量传感器接口卡总线打印机机无锡太湖学院学士学位论文 4 图 用 态软件构成的液压马达试验台监控系统 液压马达试验台监控系统具有以下几种功能： 1）实时数据采集与监控显示功能。对来自现场试验台的马达压力、马达流量、马达转速、转矩 、温度和操作控制开关信号等进行实时监控，通过数值或图形来实时反映生产现场的信号变化情况，并通过相应处理可存储于数据库，利用网络开发送到其它站点。 2）系统具有数据运算、保存及打印等功能。可将结果按照制定的格式保存到 可以将数据传送到外部通用数据库中。用户可利用历史曲线形式查询数据，并打印查询结果。 使用了这种系统后，由于采用了计算机进行数据的采集和处理，提高了测试速度和测试的自动化程度，提高了测试数据的精度。 本身与 I/构成一个完整的系统，不需工程人员自行编制设备的通讯程序，这种方式既保证了运行系统的高效率，也方便了工程应用，是一种简便高效的工程应用系统。 因此像这类能大大改善实时监控性的测试监控系统，测试的可靠性和精度均能得到较好的保证而测试后的数据处理、分析报告及曲线的绘制均可用计算机自动生成，便于操作者使用。 液压马达测试系统及动力源设计 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 2 液压马达试验台总体设计 压马达试验台系统原理 图 压马达试验台系统原理图 1 动力源（电动机和供油泵）； 2 试验马达； 3 负载 (液压泵 )； 4、 4 液控单向阀； 5、 5 单向阀； 6 换向阀； 7 节流阀 本设计采用双向液压马达试验系统作为马达试验台的方案，如图 体规划如下： 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。两套液压动力源用于液压马达的出厂实验，对于小排量的被试马达出厂实验，用单套动力源即可满足要求；对于大排量被试马达，可用两套动力源共同工作以满足流量要求； 溢流阀用于实现液压系统的降压启动和测试过程中的卸载 , 减少功率消耗、系统发热； 单向阀、换向阀组成液压系统的控制装置，用以切换试验马达的进油和回油的油路，控制被试液 压马达换向及换向速度，提高换向稳定性，减小液压冲击，实现被试马达的双向试验的目的； 换向阀采用电磁换向阀，可以清除残留在被试液压马达 A、 B 腔的高压 ,这就可以从根本上保证更换被试液压马达试件的安全性、低污染控制； 为了达到试验马达的最大功率，提高试验的可靠性，要在试验马达处加载一定的负载。现采用变量式液压泵来作为负载。负载前接有节流阀，控制节流阀的开口面积，来改变测试点处的压力，当压力提高到一定值时，试验马达达到满负载工作，此时系统的压力及流量达到最高点； 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T 4565 4D 5461p rp h t h,rp rq rp rp h t h,p p rt h,r p hq rt h,r p hp rp 6 关数据分析（其中：马达流量的测定是采用电子式的流量计，两套控制装置的回油管最后将合并回油箱，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 25泵供油流量达 300L/泵供油流量则可达 600L/ 压马达试验台结构设计 由于液压系统的特殊工况 , 本设计中液压马达试验台采用分布式结构设计，即：马达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：使得液压马达试验台的设计、制造、装配简单、系统维护方便 , 并且可提高试验台的可靠性。 液压马达测试系统及动力源设计 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 3 液压马达试验台动力源装置设计 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。 压泵组结构设计 压泵组结构组成 液压泵组一般包含以下元器件，各元器件的作用见表 3 表 3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 压泵规格的确定 （ 1） 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 p 1 (式中 液压泵最大工作压力； 1p 执行元件最大工作压力； p 进油管路中的压力损失，初算时简单系统可取 设计中取 M P p 上述计算所得的 系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现 的动态压力往往超过静态压力；另外还要考虑到一定的压力储备量，并确保泵的寿命，因此选泵的额定压力 满足 无锡太湖学院学士学位论文 8 （ (中低压系统取小值，高压系统取大值。本设计中 M P ap n 8 7 故取 2 （ 2） 泵的流量确定 液压泵的最大流量应为 (式中 液压泵的最大流量； q 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 取 m 6 03 0 q p （ 3） 选择液压泵的规格 根据课题要求：液压马达试验台最大试验压力为 25虑到压力损失等因素，一般选用 2532 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，这里选用压力补偿的方式。查阅液压传动设计手册，现选用 力补偿变量）轴向柱塞泵。其参数如下： 表 3斜盘式轴向柱塞泵参数 型号 排量 1压力 速 1r 400 000 3000 满足课题的设计要求。 下面介绍一下 力补偿变 量）轴向柱塞泵 液压马达测试系统及动力源设计 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 斜盘式（压力补偿变量）轴向柱塞泵。 301 一变量活塞； 302 一变量壳体； 304 一上法兰； 305 一弹簧套； 306 一内弹簧； 307 一外弹簧； 308 一弹簧芯轴； 309310刻度盘。 压力补偿的变量原理：高压油液通过通道 a、 b、 02的下腔 d，再经过通道 f和 h。当弹簧的作用力，大于作用于随动滑阀 309下端环形面积的液压推力时，则油液经通道 ，推动变量活塞 301向下移动，使泵 的流量增加；当随动滑阀下端环形面积上油压的推动力大于弹簧的作用力时，则随动滑阀向上运动，堵塞了通道 h，同时使上腔 9的油通过通道 时变量活塞向上运动，泵的流量减少。 压力补偿泵的工作特性：即 压力特性。图 图中横坐标为泵的工作压力 P，单位： 2/101 ） 无锡太湖学院学士学位论文 10 图 的特性曲线示意图 图 的实际特性曲线图 1 液压马达测试系统及动力源设计 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 的实 际特性曲线图 2 图 07的刚度决定；07和内弹簧 306的合成刚度决定。而 限制倾斜角 )确定。 泵的特性调节方法 :如需要调节油泵的流量一压力特性，使其按折线 1111 律变化，首先将限位螺钉拧至上端位置，然后调节弹簧套 305，同时观察压力表，指示刻度盘至调到压力表所指示的压力与点所要求的压力相符合时停止。再调节限位螺钉，使压力 1D 点的流量为 1Q 点， 1D 的流量数值可以从刻度盘 度盘上共分 10格，每格代表泵的公称流量的 10%。点 1B 和 1C 的压力和流量值是预先设计好的，不需要调整，只要 1A 和 1D 两 点的流量和压力调好了，则该泵的特性就自动地按折线1111 化。 根据前面算得的 2 和 60 Lq p ，选用柱塞泵的型号为： 400体参数如下： 无锡太湖学院学士学位论文 12 表 300斜盘式轴向柱塞泵参数 型号 排量 1额定压力定转速1r 驱动功率积效率 % 40000 32 1000 250 92 图 00塞泵外形尺寸 400塞泵的外形尺寸如表 3示： 深进口泄油口液压马达测试系统及动力源设计 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 表 300斜盘式轴向柱塞泵尺寸 B b )( 40 1b 2b 3b 0D 1D ( 4 2D 425 480 20 120 165 130 265 200 320 3D)(1d 2d 31h 2h 30 65 91 227M 588 185 247 30 L l 0l 1l 2l 3l 4l 5l 6l 801 122 110 8 125 230 300 555 729 t )(00 深 024M 液压泵匹配的电动机的选定 根据 (式中 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 小时取较小值，当 大时取较大值）。这里，取 。 由 （图 可以看到：当 2 320 2/时，其流量达到额定流量的 40%。此时，电动机的功率达到额定功率 40%。则此时变量柱塞泵输出的流量为 m i n/1601000/0 式中 变量柱塞 泵的排量（单位： 1； 变量柱塞泵的额定转速（单位： 1r ） 无锡太湖学院学士学位论文 14 按（式 得 6 032 由表 压泵所需驱动功率 250估算相符，则所选电动机的额定功率 250额定转速 要与液压泵转速相匹配， 000 。 查阅机械设计手册，选用 准设计的，具有国际互换性的特点。其中 Y(型三相异步电动机为一般用途笼型封闭自扇冷式电动机，具有防止灰尘或其它杂物侵入之特点， 采用全压或降压起动。该电动机的工作条件为 :环境温度 +40，相对湿度不超过 90%，海拔高度不超过 源额定电压 380V，频率 50用于对起动性能、调速 性能及转差率均无特殊要求的机器或设备，如金属切削机床、水泵、鼓风机、运输机械和农业机械等。 图 355动机外形及安装尺寸 表 3355动机外形及安装尺寸 型号 H A B C D E F G 610 630 254 170 25 86 C D A 28 30 150 710 760 600 900 60 820 1445 液压马达测试系统及动力源设计 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 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。 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。 （ 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（图 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 上置式液压动力源 （ 3） 液压动力源装置的比较 无锡太湖学院学士学位论文 16 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。 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 （ 2） 花键连接 液压马达测试系统及动力源设计 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 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） 连轴器的选择 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。 原动机与液压泵之间的联轴器宜采用带非金属弹性元件的挠性联轴器，例如 85中规定的梅花形弹性联轴器以及 0614 89中规定的芯型弹性联轴器和 6中规定的轮胎式联轴器。其中梅花形弹性联轴器具有弹性、耐磨性、缓冲性及耐油性较高，制造容易、维护方便等优点，应用较多。 查阅液压传动设计手册，选用型号为 标记如下： 0770 14295动端（电 动机）： 孔直径 1d 95孔长度 1L 142 从动端（柱塞泵）： 孔直径 2d 70孔长度 2L 107 b（适用于公称扭矩为 4500 ）。 图 梅花形弹性联轴器 1、 3 半联轴器，材料为 梅花形弹性体，材料为聚脂型聚氨酯 无锡太湖学院学士学位论文 18 表 3梅花形弹