液壓試驗臺功能原理設計案例綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u16278液壓試驗臺功能原理設計案例綜述 160911.1引言 123131.2實驗臺液壓動力源設計 175941.3實驗臺執(zhí)行裝置設計 4258351.4液壓實驗臺系統(tǒng) 61.1引言理論的基礎是實踐，實踐是檢驗真理的唯一標準。尤其是自然科學的發(fā)展，更離不開科學實驗。實驗教學與理論教學相輔相成，共同擔負著培養(yǎng)學生智能、提高人才質量的任務。液壓傳動實驗教學的目的在于使學生掌握基本實驗方法及實驗技能，學習科學研究的方法，同時實驗也是幫助學生學習和運用理論處理實際問題，驗證、消化和鞏固基礎理論知識的重要環(huán)節(jié)。本章主要工作就是闡明該插件式液壓實驗裝置實驗原理的具體設計過程。1.2實驗臺液壓動力源設計液壓系統(tǒng)實驗臺最基本也最主要的組成部分，根據實驗教學的目的，它應包括一些基本的液壓回路和典型的液壓元件，并且所有的液壓元件應均為獨立組件，可以讓同學們自己通過應用橡膠軟管自行設計和組裝構成一個可操作的系統(tǒng)。每個工位都應有液壓油的供給和回油接口、壓力測試接口和實驗回路的電氣控制輸入輸出接口等，具有多功能且可拓展。實驗臺應能夠進行常用液壓元件的性能測試液壓傳動基本實驗回路實驗。該實驗臺應能通過各液壓元件的組裝實現(xiàn)以下實驗內容：液壓泵的特性測試；溢流閥的特性測試；節(jié)流閥的特性測試；調速閥的特性測試；減壓閥的特性測試；液壓缸的特性測試(液壓缸加載)。采用節(jié)流閥的進油節(jié)流調速回路(進油節(jié)流調速、回油節(jié)流調速、旁路節(jié)流調速)；采用調速閥的定壓節(jié)流調速回路；簡單的壓力調定回路；采用變量泵加旁路小孔節(jié)流的調壓回路；采用多個溢流閥的壓力調節(jié)回路(二級調壓回路)；采用減壓閥的減壓回路；采用行程閥的速度換接回路；采用調速閥串聯(lián)的速度換接回路；采用調速閥并聯(lián)的速度換接回路；采用三位換向閥的卸荷回路；采用先導式溢流閥的卸荷回路；采用順序閥的順序動作回路；采用電器行程開關的順序動作回路；采用壓力繼電器的順序動作回路；采用液控單向閥的閉鎖(平衡)回路；采用順序閥的平衡回路等[16]。設計一個液壓系統(tǒng)首先要確定的就是其液壓動力源部分。液壓動力源就是確定液壓泵，液壓泵有齒輪泵、葉片泵、柱塞泵和螺桿泵等多種類型，各種泵間的特性有很大的差異見表1.1.1。表1.1.1液壓泵類型及特性[15]特性齒輪泵葉片泵柱塞泵自吸能力非常好好差變量能力否單作用葉片泵能好功率質量比/kW·kg中大小輸出壓力脈動大小小污染敏感度小大大歷時變化此輪磨損后效率下降葉片磨損后效率下降較小配流盤、滑靴或分配閥磨損時效率下降較大粘度對效率的影響很大稍小很小噪聲小～大小～中中～大價格最低中高適用場合機床、工程機械、農牧機械、搬運機械、車輛機床、液壓機、注塑機、工程機械、飛機及要求噪音較低的場合工程機械、鍛壓機械、建筑機械、船舶、飛機等選擇液壓泵的主要依據是其最大工作壓力和最大流量，同時還要考慮定量或者變量、原動機類型、轉速、容積效率、總效率、自吸特性、噪音等因素。液壓源的形式與調速方案有關，當采用節(jié)流調速時，只能采用定量泵做動力源；當采用容積調速時，可采用定量泵或變量泵做動力源；當采用容積節(jié)流調速時必須采用變量泵做動力源[12]。動力源中泵的數量視執(zhí)行器的工況圖而定，要考慮到系統(tǒng)的溫升、效率及可能的干擾等。在綜合考慮上訴各種情況并結合我所要設計的液壓實驗裝置要求，最終決定選用一個定量齒輪泵和一個變量葉片泵做動力源。定量齒輪泵體積小、重量輕、效率高、性能好、工作可靠、價格低，工作范圍廣泛，可用于工作條件惡劣的場合；變量葉片泵工作效率高、發(fā)熱量少、能耗低，結構的液壓系統(tǒng)中的動力源。所以一個定量齒輪泵和一個變量葉片泵做動力源，兩個液壓泵既能夠同時供油，也可以單獨供油，能夠很好的滿足該實驗裝置的設計要求進行絕大部分的液壓相關實驗。設計的初步液壓動力源如下圖1.1.1。圖1.1.1實驗臺液壓動力源初步設計1-定量齒輪泵；2-變量葉片泵在初步定下液壓泵的選擇后，還要考慮到實驗過程中的安全性和電機低壓啟動等因素，所以需在兩個液壓泵的壓油口分別設置一個先導式溢流閥做安全閥，并利用其遠程控制口通過一個二位二通電磁換向閥控制系統(tǒng)卸荷與升壓。又由于該液壓實驗臺的液壓系統(tǒng)泵站采用的是旁置式結構，所以從維修的角度考慮，需在兩液壓泵的吸油口與油箱的連接管路上各安裝了一個截止閥。為降低油液污染度，過濾液壓油中雜質，保證液壓系統(tǒng)正常工作，需在兩液壓泵的吸油口再各安裝一個過濾器。所以實驗臺的液壓動力源最終設計如下圖1.1.2。圖1.1.2實驗臺液壓動力源最終設計1-定量齒輪泵；2-變量葉片泵；3-截止閥；4-過濾器；5-先導式溢流閥；6-二位二通電磁換向閥1.3實驗臺執(zhí)行裝置設計液壓執(zhí)行裝置就是把液壓能轉化為機械能的裝置，是一個液壓系統(tǒng)的重要主成部分。液壓執(zhí)行裝置的具體形式、數量和安裝位置及其與主機的機械連接關系和方式，對主機的設計有很大影響，所以在考慮液壓實驗裝置的總體方案時，用同時確定液壓執(zhí)行器的形式、數量和動作順序。液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行器主要分為三類：液壓缸、液壓馬達和擺動液壓馬達，其具體形式、特點與適用場合見表1.3.1。表1.3.1液壓執(zhí)行器的形式、特點和適用場合[15]型式特點適用場合獲得方式液壓缸活塞缸雙桿兩桿直徑相等時，往返速度和出力相同；兩桿直徑不等時，往返速度和出力不同磨床；往返速度相同或不同的機構自行設計單桿一般連接，往返方向的速度和出力不同；差動連接，可以實現(xiàn)快進；d=0.7D(D為活塞直徑，d為活塞桿直徑)，差動連接，往返速度和出力相同各類機械自行設計或選用柱塞缸雙桿結構簡單，制造容易；靠自重或外力回程液壓機、千斤頂、小缸用于定位和夾緊等自行設計或選用單桿結構簡單，桿在兩處有導向，可做得細長液壓機、注塑機動梁回程缸、各類熱壓機等自行設計液壓馬達齒輪式轉速高，轉矩小，結構簡單，價廉鉆床、風扇傳動、工程機械選用葉片式轉速高，轉矩小，轉動慣量小，動作靈敏，脈動小，噪聲低磨床回轉工作臺、機床操縱機構、多作用大排量用于船舶錨機選用軸向柱塞式速度大，可變速，轉矩中等,低速平穩(wěn)性好起重機、絞車、裝載機、內燃機車、數控機床選用內曲線徑向柱塞式轉矩很大，轉速低，低速平穩(wěn)性很好挖掘機、拖拉機、冶金機械、起重機、采煤機牽引部件選用擺動液壓馬達葉片式單葉片式轉角<360°；雙葉片式轉角<180°；體積小，密封較難機床夾具、機械手、流水線轉向調頭裝置、裝載機翻斗選用活塞齒桿式轉角0°~360°或720°。密封簡單可靠，工作壓力高，轉矩大船舶舵機、大轉矩往復回轉機構等選用由于該插件式液壓實驗平臺多用于高校學生進行液壓實驗教學使用，使用其執(zhí)行裝置在結構功能上并沒有過多的要求，只需要能夠進行各種簡單的液壓實驗，便于觀察各實驗的現(xiàn)象，柱塞缸結構簡單，價格便宜，且能夠用于各液壓實驗，維護檢查方便，結合學校所用液壓實驗臺的執(zhí)行裝置和我所要設計的插件式液壓實驗裝置的要求，最終決定選用兩個單桿柱塞液壓缸，可對頂安裝或順序安裝（如圖1.3.1，圖中為對頂安裝）。圖1.3.1實驗臺執(zhí)行裝置選定執(zhí)行器后結合該液壓裝置設計要求對整個執(zhí)行裝置進行完善：在兩缸之間設有一具有兩個導桿的支架；導桿上設置有一個滑塊(圖中未畫出)與左液壓缸的活塞桿相連，模擬工作臺的運動，支架上裝有一標尺。滑塊上按裝指針、行程開關擋塊和行程調速閥的擋塊等，兩液壓缸活塞桿工作區(qū)段還裝有一根鋁合金導軌，上面裝有行程開關，可在導軌上移動或者固定。以上兩缸中左液壓缸是主液壓缸，在組裝系統(tǒng)中一般擔當工作缸，右液壓缸是輔助液壓缸，如圖安裝可做加載缸，順序安裝時用于順序動作的演示。1.4液壓實驗臺系統(tǒng)液壓源部分和執(zhí)行裝置設計完后，液壓系統(tǒng)也就完成了一大半，只需進行液壓測試部分接頭和軟管等部分的設計。首先壓力測試部分，為了提高測量精度，系統(tǒng)可以采用多個不同量程的壓力表與壓力表開關組成多個獨立的測壓裝置，分別與布置在實驗臺上的測壓接口相連，構成測壓接口。分別在兩泵的壓油口連接用兩個壓力表測量壓力，用于泵出口壓力的調整。并在供油/回油和壓力測試接口中，采用帶