液压传动三级项目课件

1、 液压传动系统三级项目 -伺服比例阀性能测试实验台液压系统设计 学 院： 机械工程学院 班 级： 机电控制 小组成员： 指导老师：赵静一 日 期：2016.6 目 录1. 绪论研究内容、国内外动态分析-22. 国家标准-23. 主要技术参数-34.液压比例阀和伺服阀测试原理-45.测试回路设计 -4 5.1液压系统的设计要求及方案分析-4 5.2 制定系统方案-56. 液压系统设计计算和相关元件的选择-8 6.1明确设计依据进行工况分析-8 6.2液压泵，液压缸和马达-9 6.3油箱容积-97.被测阀所测特性介绍 -118.伺服比例阀静动态性能测试方法-129.回路搭接和三维模型展示-1510

2、. 感想及收获-1811.参考文献-181.绪论研究内容、国内外动态分析 液压系统传动力大，易于传递及配置，在工业及其他行业应用广泛。液压阀在液压系统中起到控制方向、压力和流量的作用，是整个液压系统的核心。液压阀种类很多，其中电液比例阀（包括比例方向阀、比例压力阀、比例流量阀）以其控制精度较高、反应速度快、工作可靠、维护简单及价格适中等优点，在农业机械和工程机械上应用广泛；而伺服阀虽然控制精度高、动态特性好，但价格昂贵、抗污染能力弱，主要应用于机床、航空航天等对于控制精度和动态特性要求高的高端设备上。近年来，国内外大功率拖拉机和自走式农用动力底盘发展迅速，液压转向系统、全液压驱动系统、电液防滑

3、系统、负荷传感液压系统和液压悬挂系统等液压技术得到了广泛研究与应用，其中液压比例阀是液压驱动、电液防滑、负荷传感等液压系统的核心之一。液压伺服比例阀性能的优劣，对于保证农业装备和其他设备的作业稳定性和可靠性具有重要作用。本文设计了液压伺服比例阀的测试系统，通过压力差和泄漏量的测定，为评价液压伺服比例阀性能优劣提供准确的依据。2、实验标准2.1机械电子工业部1989年发布、实施的JB/JQ20233-88电液伺服阀试验方法；2.2航空工业部1987年发布的HB5610电液流量伺服阀通用技术条件；2.3国家标准GB /T 15623.1- 2003电调制液压控制阀。该标准中提出特性如下：静态试验得

4、到下列特性曲线：a) 流 量一输人信号特性曲线；b） 压 力一输人信号特性曲线；c) 流 量一阀压降特性曲线；d) 流 量一负载压力特性曲线；e） 流 量一温度特性曲线。动态试验进行下列试验：a） 频 率响应试验；b） 阶 跃响应试验。3、主要技术参数3.1能够完成伺服阀的特性实验、伺服系统的闭环控制实验、伺服系统的开环控制实验（阶跃信号响应、正弦信号响应）等实验项目。3.2采用数据采集系统，可进行实验数据采集、实验数据分析处理、激励信号发生、等功能，要求软硬件齐全、界面友好。数据采集板卡采用32通道模拟输入、16通道数字输入和12路模拟输出。3.3静态流量测量精度<2%，动态流量测量频

5、带宽度>100Hz，压力测量精度<2%，压力测量频带宽度>100Hz。3.5软件开放良好性好，提供进行二次开发的程序接口。4.液压伺服比例阀测试原理 液压比例阀的控制原理是阀内比例电磁铁根据输入的电压信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变，并以此完成与输入电压成比例的压力、流量输出，一般用于开环系统。伺服阀的控制原理与液压比例阀基本相同，只是增加了负反馈控制回路，一般用于闭环系统，因而其控制精度高，但反应速度慢一些。液压比例阀和伺服阀性能测试时，首先由控制柜或微机控制系统通过电放大器向液压阀输入控制信号，对液压阀的阀口开度大小进行控制，而液压阀开口的压力损失

6、则可以通过液压阀两端的压力表读数获取，然后根据压力差值，对液压阀的开口进行测试。继续对液压阀进行测试并记录数据，通过对测试记录的数据进行比较和分析，对液压阀的性能做出正确的判别。在测试过程中，通过阀两端的压力差来判断液压阀的性能和工艺优劣。5.测试回路设计 5.1液压系统的设计要求及方案分析设计要求是进行每项工程设计的依据。在制定基本方案并进行进一步着手液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面的知识了解清楚。主机的概况： 本次设计的伺服阀静动态特性试验台，它的用途主要是对各类伺服阀在一定的检测要求下确定其静动态特性的检测方法，包括：静态特性的排量、内泄漏、压力和流量

7、的测量；动态特性的加载方法。从而确定伺服阀的各项性能是否达标，从而判断出伺服阀是否合格。 液压系统主要完成的动作：该液压系统主要完成伺服阀的静态测试和动态测试。所以我们很顺利地将液压系统分为静态测试回路和动态测试回路两大部分，系统进行静态测试时，动态测试回路将被关闭，不动作任何；当系统做动态测试时由动态测试回路给测试系统加载。液压驱动机构及系统压力控制：由于该系统是最大压力为31.5MPa的高压系统，且流量也非常大；为了提供系统所需高压和大流量，我们应考虑系统经济性和实用性，使用单泵或双供油。由于系统测试对压力有要求，所以我们还必须在液压回路中设置调压回路；调节系统流量，控制系统压力。其他要求

8、：由于该系统为高压系统，我们还必须考虑系统的液压冲击，在拟定液压系统和选者系统元件时设法使系统运动平稳；此外，我们还必须明确该系统的调压和调速的范围及转换精度以保证试验台的测试精度及测试质量。为了提高试验台工作效率，我们还应考虑系统的自动化控制，采用一些先进可靠的测试与控制元件。最后，我们还应考虑系统的噪声、防尘、可靠性、防爆及成本问题。5.2 制定系统方案执行元件形式的分析与选择液压系统采用的执行元件的形式，视系统所要实现的测试种类和性质而定。对本系统而言，在静态测试的时候无需动态缸的设置，只需设置一个单向阀组为测试伺服阀的静态特性提供压力的调节，并加载一个蓄能器，其作用是为了减少在静态测试

9、中为系统提供辅助动力。而在动态测试试验系统中需要提供一个加载动力，由液压泵直接提供。动态缸因为其运动形式为直线往复运动，并最终回到中间位置，所以采用双杆活塞缸。油路循环方式的分析与选择对测试进行分析得，本系统可以分为两个油路：静态测试回路和动态测试回路。静态测试回路主要测试被试伺服阀的一些静态特性，包括排量、内泄漏、压力和流量的测量等，其中测试负载流量测试时负载压力从零压力按照一定比例增加逐步加压到伺服阀的额定压力，测量每一增量下的流量输入到计算机中。油源类型是分析和选择该液压系统在整个工作循环中需油量变化较小，且没有什么复杂的液压系统，阀件也不是很多，其间的压力降也不大，属于简单的液压系统，

10、且整个系统为高压系统，并考虑经济性原则，综合考虑我选用单泵供油系统。5.3系统原理的拟定综上，我们可以根据液压缸动静态特性试验台的设计要求，并考虑相关问题确定出以下系统原理图： 图1系统原理分析：该液压系统最大压力为35MPa,系统为高压系统，所提供的液压油流量大，需要一个较大的液压泵为其提供动力，在进行静态特性测试的时候需要使换向阀2,3均处右位工作，即。从而对伺服阀的静态特性进行逐一测试，在测试中要对排量、内泄漏、压力和流量的测量等进行测试。在对负载流量测试时除了对系统中的压力要保持一个额定的值之外，要通过对液压马达负载进行调节来进行测试。测试中的各种显示仪器也是很重要的，如流量传感器的精

11、密性测试也是对结果有很大的影响。在动态测试中，静态测试系统处于关闭状态，换向阀2,3均处左位工作，对动态缸进行加载油液，通过溢流阀对压力进行控制，调节测试系统压力到伺服阀的额定压力。从而进行伺服阀的动态性能进行测试，由独立的信号发生器产生扫频。6.液压系统设计计算和相关元件的选择6.1明确设计依据进行工况分析1） .伺服比例阀性能测试系统主要是对伺服比例阀的静动态特性进行检测，液压系统所受负载范围变化较大。2） .该系统主要在实验室或在其他室内使用，工作环境较好。6.2确定液压系统主要参数1） .初选系统压力根据所测伺服比例阀的相关参数确定系统压力范围，在这里选用博世力士乐公司四通型号的伺服换

12、向阀4WS2EM6-2X/15B11ET210K17DV作为被测阀，最大工作压力 210 巴，最大流量 15l/min。选用先导式溢流阀ZDB 6控制系统压力变化，最大控制压力315bar，最大流量 60l/min。2） .液压泵，液压缸和马达液压泵参数选择： 液压泵工作压力： 液压泵流量： 选择液压泵规格：液压泵最终压力为根据以上参数，液压泵选用博世力士乐公司轴向柱塞定量泵A2FO，额定排量: 27.6L/min，最大工作压力450bar。液压缸：动态测试时液压缸作为辅助测试元件，不对外界特定负载做功，但考虑被测阀正常工作时的参数，这里选择的缸应与伺服阀的流量相匹配，既在做测试实验时，缸的运

13、动不易过快和过慢，这样有利于检测。这里选择博世力士乐公司拉杆型液压缸CGT3MX3/50/28/40Z2X/B11HDUMW。液压马达：选择的液压马达应与伺服阀的流量和压力相匹配，既该马达的额定压力和排量都应在伺服阀所能控制的范围之内。这里根据被测阀选用博世力士乐公司外啮合齿轮马达AZMF-XX-016UQR20MB3） 油箱容积有液压泵流量q=27.6L/min,可得油箱容积大概V=27.6*5=138L，根据标准取油箱容积为160L7.被测阀所测特性介绍该试验台能完成静态性能测试(负载流量特性、压力特性、内泄漏特性、空载特性)和动态性能测试(频率响应特性和阶跃响应特性)试验。负载流量特性：

14、想要测得伺服阀的静态流量特性相当麻烦，特别是在零位附近特别是在零位附近很难测出精确的数值，而伺服阀却正好在此处工作。因此，需要曲线来确定伺服阀的类型和估计伺服阀的规格，以便与所要求的负载流量和负载压力相匹配。空载流量特性:从电液伺服阀的工作油口流出的流量称为控制流，负载压降为零的控制流量称为空载流量。空载流量特性即为空载流量对输入电流的关系曲线。压力特性：压力特性曲线是输出流量为零时，负载压降与输入电流呈回环状的函数曲线。内泄漏特性:内泄漏特性是指在额定供油压力下，关闭控制油口，从回油口流出的流量随输入电流的变化的曲线。 频率响应实验（亦即动态特性实验）：调节系统压力至阀的额定压力。虚拟仪器的

15、信号源产生5200Hz 的正弦扫频信号,此信号经过驱动放大后,送入电液伺服阀,与此同时,伺服阀的输出流量,通过安装在液压油缸上的速度传感器获得,经信号调理和A/ D 转换后,输入计算机。计算机对电液伺服阀的输入信号和输出信号进行快速傅立叶变换,得到其幅值比和相位差,输出波德图。自动扫频测试后，显示出被试伺服阀频率响应波德图，然后数字显示幅频宽（-3db）、相频宽(-90º)。 阀控液压缸系统阶跃响应特性实验：只打开接液压缸的油路阀门，给伺服阀输入系统在阶跃输入时的响应特性等。8.伺服比例阀静动态性能测试方法由图1可知，当伺服比例阀测试静态特性时，换向阀2和3工作于右位。（一）测试负载

16、流量特性时，截止阀1，2打开，此时换向阀1上位工作，根据实际情况调定一定的压力值。油路走向如下图： （二）测试空载流量特性时，截止阀1，2关闭，此时换向阀1下位工作。油路走向如下图： （三）测试压力特性时，截止阀1，2关闭，此时换向阀1上位工作。油路走向如下图：（四）测试内泄漏特性时，截止阀1，2关闭，此时换向阀上位工作。当伺服比例阀测试动态特性时，换向阀2和3工作于左位。油路走向如下图： 由图1可知，当伺服比例阀测试静态特性时，换向阀2和3工作于左位。（1） 测试频率响应特性时，用labview输入等幅频率改变信号，分析实验结果。（二）测试阶跃响应特性时，用labview输入一个阶跃信号，分

17、析实验结果。油路走向如下图：9.回路搭接和三维模型展示 回路搭接图1回路搭接图2三位模型图1 三位模型图210.感想及收获 此次三级项目的设计过程，使得我们更深刻的理解了前期课堂上所学的各种液压回路的基本原理以及各种液压元件特性与功能。经过前期对有关项目资料的搜索收集，中期方案讨论、修改、再讨论的艰辛过程，我们明白了对液压传动的系统的设计要有足够的耐心与认真，尤其对液压元件的选择，要多方面考虑其性能及优缺点，最后做出最合理的选择。另外，对电路方面的收获更是不可小觑。通过对力士乐实验台的熟悉尤其电路模块的学习，我们学会了各种互锁回路的设计与连接，认识了行程开关、压力继电器的原理及使用方法。  试验的完成对我们提出了更大的挑战，在此过程当中我们由模糊的概念到清晰的实践，整个过程的实现，对我们来说是个难得的学习机会，也考验了我们团结合作整合各路有用资源的能力。实验过后，我们的知识有了巨大