1、驅動疲勞試驗機液壓系統的設計摘要: 本設計液壓系統的主要作用是給液壓制動疲勞試驗機提供壓力源，液壓油作為運動介質，執行機構選擇液壓缸，液壓控制系統通過伺服控制器進行壓力控制，通過電液伺服閥對液壓缸進行運動比例調節。為液壓設計提供有力理論設計保障和實體設計思路，設計出的液壓系統達到了某公司試驗機驅動裝置的技術性要求，完成了對設備的驅動。關鍵詞: 液壓系統；液壓缸；液壓泵；流量the design of hydraulic system for driving fatigue testing machine abstract: the design of hydraulic system for

2、hydraulic brake fatigue testing machine to provide the pressure source, hydraulic oil as medium, actuator selection of hydraulic cylinder, hydraulic control system for pressure control by servo controller, the hydraulic cylinder for movement by electro-hydraulic servo valve ratio adjustment. provide

3、 design ideas for the hydraulic design of strong theoretical design security and entity, hydraulic system design of the driving device testing machine technical requirements of a company, the driver of the equipment.key words: the hydraulic system; the hydraulic cylinder; hydraulic pump.引言液壓系統的作用是給液

4、壓疲勞試驗機提供壓力源，主要由液壓動力機構、伺服控制系統、其它液壓輔助設備組成，液壓油作為運動介質，執行機構選擇液壓缸，液壓控制系統通過伺服控制器進行壓力控制，通過電液伺服閥對液壓缸進行運動比例調節。試驗機具有兩套單獨的液壓測試子回路，當試驗機測試過程中其中一個子回路制動軟管損壞而使壓力下降到測試壓力下限時，液壓系統停止對其供壓，試驗機另一子回路運行狀態不變。1 液壓系統的技術要求液壓制動疲勞試驗機對液壓系統的要求為：同時測試試件2根；保持壓力1516.8kpa1620.3kpa，持續運行35小時，當管內壓力下降時，能停止對該損壞的軟管供給壓力；能實時監測管路內的壓力值，以滿足記錄停機時管路的

5、壓力的設計要求。由于制動軟管試驗要求為用水進行，而水的粘度系數極小，又會腐蝕液壓原件，不適用于傳統液壓回路，為了提高系統壽命，滿足使用要求，系統擬采用兩種工作介質礦物油和乳化液（由水和防腐劑等混合而成）在液壓系統中供應、調節壓力：在液壓調節子系統中采用礦物油介質，而在軟管測試回路中使用乳化液通入受試軟管。此外，為了保證軟管固定管接頭所在活動梁的定位，需要設置夾緊油路，結合此前設計的鉸鏈夾緊機構完成相應的夾緊、松開動作。2液壓執行機構設計2.1執行機構選型考慮到液壓系統的液壓油為礦物油，而軟管內所充滿的應為乳化液，為做到“油水分離”，并且實現故擬定執行器為兩個液壓缸連接。又考慮到為了增大工作壓力

6、調節范圍，降低液壓泵壓力等級和系統造價，使工作安全可靠，在設計中采用工作液壓缸與增壓器通過球鉸連接，實現壓力增加和“油水分離”。夾緊油路主要實現夾具的夾緊、松開動作，擬定液壓缸的推力為5kn，配合已經設計的夾具機構，完成相應動作，執行器為輕型拉桿式液壓缸，缸體采用無縫鋼管，根據工作壓力選擇管壁的厚度。執行機構具有穩定的緩沖性能，壓力范圍從3.521mpa。2.2選擇液壓回路1）壓力調節卸荷回路，實現壓力供應并起到供應穩定壓力的作用，采用伺服閥調壓方式調節試件壓力。為了增強調節能力，采用直動式電液伺服閥，實現對壓力的線性調節，達到試驗機的工作要求。2）直接測試回路，為做到“油水分離”并且提高測試

7、能力，采用工作液壓缸與增壓器通過球鉸連接。3）夾緊油路，完成夾具的夾緊、松開動作。4）為了同時測試兩根軟管的性能，并且在一根軟管在受損破壞時做到單根軟管停止供壓，故需要換向閥配合單向閥，實現兩個軟管測試子回路相對獨立進行測試。5）液壓源，由于本設計中回路流量很小，變化不大，且測試壓力也不大，采用較為成熟經濟的小流量的定量葉片泵。2.3合成液壓回路各個液壓系統回路選定后，把各回路合理地結合，去掉冗余的液壓元件，將重復功能的元件合并得到液壓回路原理圖。系統功能通過電磁閥的電磁鐵控制實現，其中直動式電液伺服閥由于為輸入模擬控制信號，另外說明，其余采用數字信號控制液壓閥動作順序，見表1所示的電磁鐵動作

8、。表1 各電磁鐵動作表工況2ya3ya4ya5ya6ya7ya開機準備+夾具夾緊+開始試驗+試驗中，當且僅當試件1受損+試驗中，當且僅當試件2受損+試驗期間，試件1、2先后受損+待添加的隱藏文字內容2+試驗35小時后，試驗結束+試驗期間按下停機+夾具松開，試驗結束 為了對試驗壓力進行精準控制，選擇自帶反饋系統的伺服閥。電液伺服閥能在線性輸入的信號控制下實現閥口開啟面積的線性變化，實現溢流量的線性化，增加了調節精度。綜合以上，繪制液壓回路原理圖見圖1。圖1液壓系統原理圖3液壓元件選型設計3.1液壓泵選型設計從表1可知，本系統液壓執行器工作壓力分別是在兩試件軟管均完好時的入口壓力=1620.3kp

9、a+1620.3kpa=3240.6kpa和夾具上夾緊液壓缸的入口壓力3.5mpa（在提供最大推力7.1kn時），由圖1-1可知，從泵到液壓缸及增壓器之間有一個單向閥和一個三位四通換向閥，且考慮到直接測試油路中的乳化液水箱等管路存在較大壓力損失，故取泵到執行器的總壓力損失p=1mp，從而按液壓泵工作壓力計算公式： （1.1）測試子回路壓力總和：計算得到液壓泵在正常轉動時輸出的壓力為： 由于在測試回路中最大流量僅為軟管的容積，所以此回路中的最大流量很小；在夾緊回路中由于采用了缸徑50mm，活塞桿直徑22mm，設計活動行程小于100mm的輕型拉桿式液壓缸,流量不大；由于系統工作時始終存用伺服反饋調

10、壓，存在較大的流量損失（取伺服閥的最小流量2l/min），系統泄漏系數一般取，大流量取小值，小流量取大值，故取1.3，按公式： （1.2）計算出液壓缸的最大流量為： 取泵的實際流量 。當液壓泵壓力和流量比例確定時，所需功率計算公式為： 0.387kw 為液壓泵最大工作壓力； 為液壓泵工作流量； 為液壓泵工作總效率；表2 液壓泵工作效率表 液壓泵類型 齒輪泵 螺桿泵 葉片泵 柱塞泵 總效率 0.60.7 0.650.8 0.60.75 0.80.85根據機械設計手冊，選用規格相近的yb-a6bdtfl-1型單級葉片泵。液壓系統總體裝配如圖2所示：圖2 液壓系統裝配圖1-出油口 2-油標 3-壓力

11、表 4-溢流閥 5-單向閥 6-回油接頭 7-伺服閥 8-驅動電機 9-聯軸器 10-油泵 11箱體 12-油塞 13-箱蓋 14-進油口 15-粗過濾器 16空氣過濾器 17-蓄能器泵組是液壓站運行的驅動裝置，由液壓泵和液壓馬達組成。通過液壓泵理論公式計算，yb-a6bdtfl-1型單級葉片泵，理論排量6.5ml/r，額定壓力7mpa，輸出流量4l/min，驅動功率1.0kw，額定轉數1000r/min，最高轉數2000r/min，最低轉速800r/min，轉向順時針，設計選擇河南黃河電機廠y280s-6型三相異步電機，額定功率25kw，額定轉速1000r/min。滿足yb-a6bdtfl-

12、1型單級葉片泵使用要求。液壓泵與電機連接時必須保證軸心精度，誤差不能超過0.01mm。3.2 液壓閥選型設計通過本文設計液壓系統的要求，選擇控制閥應考慮執行元件控制流體的流量、壓力和方向進行選型，電液伺服閥按照輸出特性有流量控制閥、壓力控制閥、壓力-流量控制閥；按結構形式有圓柱滑閥、噴嘴擋板閥和射流管閥，根據液壓系統需要，選擇圓柱滑閥結構的qdydi直動式電液伺服閥作為本系統的伺服控制閥。圖3 直動式電液伺服閥結構圖 1零位調節螺塞蓋 2插座 3閥芯 4閥套 5直線性力馬達 6控制電路 7位移傳感器本設計中所選用的直動式電液伺服閥結構如圖3所示，其中零偏調節由零位調節螺塞來完成，閥套的安裝避免

13、了閥芯摩擦，使控制精度得到提升。如圖4所示qdydi電氣原理圖，通過比較器對輸入信號進行比較，再由調幅器進行調幅處理傳遞給反饋環，經過反饋調節后輸出控制信號給液壓驅動器。 圖4直動式電液伺服閥電氣原理圖 根據設計理論，想要增強系統效率，應選擇小一些額定流量的電液伺服閥，本文所設計的閥的功率特性曲線必須覆蓋液壓系統運動軌跡，所以選用10l/min額定流量的伺服閥，0.8l/min零位泄漏大小。綜上分析所得其特性，如表3所示。 表3 qdydi性能指標 閥的設計帶閥套的滑閥、單級 動作方式永磁直線馬達直動式 額定流量10l/min 零位泄露0.8l/min 電源電壓+24v 指令信號+4 +20m

14、a 階躍響應12ms 分辨率0.1% 滯環0.2% 零飄1.5%測量輸出信號+4 +20ma頻寬（-3db）50hz直動式電液伺服閥是由電信號轉換液壓信號控制的液壓閥，主要用作小流量液壓系統的壓力控制，根據輸入電信號的大小控制系統壓力。適用于壓力變化級別較多的自動化系統，廣泛應用于注塑機等高壓力調節要求的系統之中。4 結論 本文主要介紹液壓制動疲勞試驗機液壓系統的總體結構和具體的技術要求，通過對負載機構分析和計算，確定液壓系統動力源液壓泵組機構，選出滿足試驗機供壓要求的液壓泵和液壓馬達。另外，對液壓系統中直動式電液伺服閥的特性以及它對本液壓系統控制的優點進行概述，并對試驗機液壓系統負載進行分析計算，確定了試驗機液壓系統結構設計，為試驗機的液壓系統研制和裝配提供了理論依據和技術保障。參考文獻 1 姚建庚.電液伺服控制系統的應用.機電信息.1