一种多功能高压大容量油源系统设计

1、一种多功能高压大容量的油源系统的设计指导教师：林添良老师学生：林营学号：1011115031班级：2010级机电1班研究背景 随着随着液压新型技术的不断发展，与计算机技术的不断交融，液压新型技术的不断发展，与计算机技术的不断交融，液压控制技术、液压元件测试技术都得到了相应的提高。液压控制技术、液压元件测试技术都得到了相应的提高。在在这这种的趋势下，建立高压大容量的油源系统，作为基本的研究试种的趋势下，建立高压大容量的油源系统，作为基本的研究试验台验台，能够能够有效地提供给系统执行元件所需的流量和压力，对有效地提供给系统执行元件所需的流量和压力，对液压系统的压力、油温、污染度等进行有效的控制液压

2、系统的压力、油温、污染度等进行有效的控制。而且。而且可以可以满足常规的液压回路试验，也能够对被试阀进行稳态和动态特满足常规的液压回路试验，也能够对被试阀进行稳态和动态特性的调试和性的调试和分析分析。目录一、总体方案确定一、总体方案确定二、液压油箱系统设计二、液压油箱系统设计三、动力源系统三、动力源系统四、四、加载装置方案设计加载装置方案设计五、总结五、总结一、总体方案确定高压大容量油源系统高压大容量油源系统设计要求：设计要求：（1 1）提供）提供200L/min200L/min流量，短时间能够提流量，短时间能够提供供300L/min300L/min流量，持流量，持续续5min5min；（2 2

3、）适用于中高压）适用于中高压系统，系统最高压力系统，系统最高压力达到达到31.5Mpa31.5Mpa；（3 3）液压加载装置）液压加载装置需满足快速响应的要需满足快速响应的要求；求；（4 4）油油液压力和流液压力和流量调节范围广。量调节范围广。油箱系统总成蓄能器组阶跃加载装置动力源系统二、液压油箱设计2.2.外形尺寸外形尺寸 一般一般设计尺寸比（长：宽：高）为设计尺寸比（长：宽：高）为1:1:11:1:11:2:31:2:3，本设计中的本设计中的油箱根据液压泵与电动机的连接方式的需要以及安装其它液压油箱根据液压泵与电动机的连接方式的需要以及安装其它液压元件需要，选择长元件需要，选择长为为2.0

4、m2.0m，宽，宽为为1.2m1.2m，高为，高为1.0m1.0m。二、液压油箱设计3.3.油箱结构设计油箱结构设计二、液压油箱设计 不锈钢焊接而成；侧壁的两个窗口方便内部不锈钢焊接而成；侧壁的两个窗口方便内部清洗；顶板的窗口便于检查油箱内部状况。清洗；顶板的窗口便于检查油箱内部状况。设计有设计有4 4个支撑脚，利于散热和排油；个支撑脚，利于散热和排油；隔板将吸油区和回油区分割开来。隔板将吸油区和回油区分割开来。吸油区回油区吸油管和回油管布置在油吸油管和回油管布置在油箱最低液面箱最低液面50-100mm50-100mm以下以下回油口吸油口 3.油箱辅件选型 根据液压系统的具体要求配置所需的油箱

5、辅件。如空气过滤器、吸油滤油器、回油过滤器、循环回油管过滤器、液位液温计等，对系统的公台性能、工作稳定性、工作寿命、噪声和温升都有直接影响。空气过滤器回油过滤器吸油过滤器液位液温计二、液压油箱设计回油过滤器 液压泵出口油路上的回油过滤器，主要用于液压系统回油精过滤，滤除液压系统中因元件磨损产生的金属颗粒，以及密封件的橡胶杂质等污染物，使流回油箱的油液保持清洁。吸油过滤器 液压泵入口的吸油过滤器，滤除从空气孔中进入的污染物和油箱内残留的污染物质，有保护泵的作用。二、液压油箱设计RFA直回式回油过滤器TF箱外自封式吸油过滤器空气滤清器空气滤清器液位液温计液位液温计二、液压油箱设计三、动力源系统设计

6、二、动力源系统设计2.液压泵支架的设计 液压泵在运行过程中，会伴有大的震动，其支架需要能满足大的抗压强度，以及一定的减振能力。因而灰铸铁铸件能够符合其功用要求。二、动力源系统设计 灰铸铁，综合力学性能低，但抗压强度大、为本身抗拉强度的3-4倍，且消振能力比钢大10倍，常用来做承受震动的机座。灰铸铁对冷却速度敏感性大，因此薄截面容易形成白口和裂纹，而厚截面又易形成疏松，故灰铸铁件当壁厚超过其临界值时，随着壁厚的增加其力学性能反而显著降低。三、动力源系统设计等效应力分布图支架应变图支架总变形量一阶模态分析三、动力源系统设计3.电机和扭矩传感器支架的设计 依据液压泵的驱动功率和转速来选择电机型号以及

7、扭矩传感器。 同液压泵支架材料的选用原则一样，选择灰铸铁HT150作为两者安装支架的制作材料。再根据安装孔的尺寸要求，综合考虑泵的中心高度设计脚支架高度和其他尺寸。扭矩传感器安装方式三、动力源系统设计4.4.联轴器联轴器的的选择选择三、动力源系统设计三、动力源系统设计液压泵组液压泵组5.5.蓄能器蓄能器三、动力源系统设计 蓄能器在蓄能器在该油源系统中是作为短时间内供应大量压力油该油源系统中是作为短时间内供应大量压力油液只用，作为辅助动力源。液只用，作为辅助动力源。 通过通过AMESim软件建立阶跃输入加载装置的仿真模型软件建立阶跃输入加载装置的仿真模型。方案方案一一：是是通过电液比例溢流阀自身

8、电信号阶跃，使得液压泵产生阶跃加载通过电液比例溢流阀自身电信号阶跃，使得液压泵产生阶跃加载；方案方案二二：是是通过电液比例溢流阀与自行设计的快速切换阀的组合，使得液压通过电液比例溢流阀与自行设计的快速切换阀的组合，使得液压泵迅速卸荷和加载泵迅速卸荷和加载。电液比例溢流阀快速切换阀 普通溢流阀四、加载装置方案设计电液比例溢流阀普通溢流阀方案一方案二四、加载装置方案设计1.1.仿真结果对比仿真结果对比 曲线上，在同为曲线上，在同为8s时，系统压力开始时，系统压力开始加载，而方案二压力加载，而方案二压力阶跃响应时间明显快阶跃响应时间明显快于方案一。最终压力于方案一。最终压力稳定稳定在在2828. .

9、9MPa9MPa附近。附近。四、加载装置方案设计2.2.快速切换阀内部快速切换阀内部结构参数性能研究结构参数性能研究 在其他参数条件在其他参数条件不变的情况下，换向不变的情况下，换向阀切换时间越短，压阀切换时间越短，压力阶跃响应速度越快。力阶跃响应速度越快。最终压力趋于稳定，最终压力趋于稳定，在在2828. .9MPa9MPa附近。附近。（1 1）换向阀换向阀切换时间取不同值切换时间取不同值时时：四、加载装置方案设计 换向阀上通过流量换向阀上通过流量越大，则压力阶跃响应越大，则压力阶跃响应速度越快，但同时系统速度越快，但同时系统压力超调量也增大。超压力超调量也增大。超调量过大会，易使液压调量过

10、大会，易使液压设备、管道发生故障。设备、管道发生故障。（2 2）换向阀换向阀通过流量通过流量取取不同不同值值时时：四、加载装置方案设计（3 3）主阀主阀弹簧腔容积弹簧腔容积大大小小取不同值时：取不同值时：四、加载装置方案设计 主阀弹簧刚度越大，系统压力阶跃响应时间越快，且超调量增加幅度不明显。（4）主阀弹簧刚度取不同值时：四、加载装置方案设计 主阀弹簧预紧力越大，系统压力阶跃响应时间越迅速，同时伴随着压力超调量的增大。（5）主阀弹簧预紧力取不同值时：四、加载装置方案设计 阀芯质量较小的情况下，对压力阶跃响应时间影响不大。图中当质量为1kg和0.5kg时，响应时间才明显增加，但增加了阀芯的惯性和

11、冲击力。（6）主阀芯质量取不同值时：3.3.结论结论 从分析中可得知，从分析中可得知，除了除了主阀芯质量几乎无影响外，其余参数主阀芯质量几乎无影响外，其余参数都会对压力阶跃响应特性影响。切换时间越快，换向阀通过流量都会对压力阶跃响应特性影响。切换时间越快，换向阀通过流量越多，弹簧腔容积越小，弹簧预紧力越大和弹簧刚度越大，则液越多，弹簧腔容积越小，弹簧预紧力越大和弹簧刚度越大，则液压泵建立的压力阶跃响应时间越快。但同时，还要关注其压力超压泵建立的压力阶跃响应时间越快。但同时，还要关注其压力超调量的增大会对液压元件产生的影响。所以，设计调量的增大会对液压元件产生的影响。所以，设计中将中将阶跃响应阶

12、跃响应时间保证时间保证在在100ms100ms左右，就能够满足系统试验要求，左右，就能够满足系统试验要求，是是比较比较理想理想的负载阶跃加载装置。的负载阶跃加载装置。五、总结1 1. .本本论文论文设计了油源系统的三大总成设计了油源系统的三大总成。设计。设计加工加工了了2000L2000L不锈钢油不锈钢油箱箱，并，并对于对于液压液压油箱油箱辅辅件，包括吸油过滤器、回油过滤器、蓄能件，包括吸油过滤器、回油过滤器、蓄能器等器等，计算计算分析分析后选型。后选型。2.2.论文中对动力总成的液压产品进行选型论文中对动力总成的液压产品进行选型，设计，设计了安装支架了安装支架，绘，绘制制了了泵泵、电机、传感器以及、电机、传感器以及支架支架的的装配图装配图等，形象直观，清晰易等，形象直观，清晰易懂懂。3.3.利用利用专业的液压仿真软件专业的液压仿真软件AMESimAMESim设计了阶跃加载装置的物理模设计了阶跃加载装置的物理模型，对