驅(qū)動疲勞試驗(yàn)機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、驅(qū)動疲勞試驗(yàn)機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要: 本設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的主要作用是給液壓制動疲勞試驗(yàn)機(jī)提供壓力源，液壓油作為運(yùn)動介質(zhì)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇液壓缸，液壓控制系統(tǒng)通過伺服控制器進(jìn)行壓力控制，通過電液伺服閥對液壓缸進(jìn)行運(yùn)動比例調(diào)節(jié)。為液壓設(shè)計(jì)提供有力理論設(shè)計(jì)保障和實(shí)體設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)出的液壓系統(tǒng)達(dá)到了某公司試驗(yàn)機(jī)驅(qū)動裝置的技術(shù)性要求，完成了對設(shè)備的驅(qū)動。關(guān)鍵詞: 液壓系統(tǒng)；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(tǒng)的作用是給液

4、壓疲勞試驗(yàn)機(jī)提供壓力源，主要由液壓動力機(jī)構(gòu)、伺服控制系統(tǒng)、其它液壓輔助設(shè)備組成，液壓油作為運(yùn)動介質(zhì)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇液壓缸，液壓控制系統(tǒng)通過伺服控制器進(jìn)行壓力控制，通過電液伺服閥對液壓缸進(jìn)行運(yùn)動比例調(diào)節(jié)。試驗(yàn)機(jī)具有兩套單獨(dú)的液壓測試子回路，當(dāng)試驗(yàn)機(jī)測試過程中其中一個(gè)子回路制動軟管損壞而使壓力下降到測試壓力下限時(shí)，液壓系統(tǒng)停止對其供壓，試驗(yàn)機(jī)另一子回路運(yùn)行狀態(tài)不變。1 液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求液壓制動疲勞試驗(yàn)機(jī)對液壓系統(tǒng)的要求為：同時(shí)測試試件2根；保持壓力1516.8kpa1620.3kpa，持續(xù)運(yùn)行35小時(shí)，當(dāng)管內(nèi)壓力下降時(shí)，能停止對該損壞的軟管供給壓力；能實(shí)時(shí)監(jiān)測管路內(nèi)的壓力值，以滿足記錄停機(jī)時(shí)管路的

5、壓力的設(shè)計(jì)要求。由于制動軟管試驗(yàn)要求為用水進(jìn)行，而水的粘度系數(shù)極小，又會腐蝕液壓原件，不適用于傳統(tǒng)液壓回路，為了提高系統(tǒng)壽命，滿足使用要求，系統(tǒng)擬采用兩種工作介質(zhì)礦物油和乳化液（由水和防腐劑等混合而成）在液壓系統(tǒng)中供應(yīng)、調(diào)節(jié)壓力：在液壓調(diào)節(jié)子系統(tǒng)中采用礦物油介質(zhì)，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(shè)置夾緊油路，結(jié)合此前設(shè)計(jì)的鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)完成相應(yīng)的夾緊、松開動作。2液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型考慮到液壓系統(tǒng)的液壓油為礦物油，而軟管內(nèi)所充滿的應(yīng)為乳化液，為做到“油水分離”，并且實(shí)現(xiàn)故擬定執(zhí)行器為兩個(gè)液壓缸連接。又考慮到為了增大工作壓力

6、調(diào)節(jié)范圍，降低液壓泵壓力等級和系統(tǒng)造價(jià)，使工作安全可靠，在設(shè)計(jì)中采用工作液壓缸與增壓器通過球鉸連接，實(shí)現(xiàn)壓力增加和“油水分離”。夾緊油路主要實(shí)現(xiàn)夾具的夾緊、松開動作，擬定液壓缸的推力為5kn，配合已經(jīng)設(shè)計(jì)的夾具機(jī)構(gòu)，完成相應(yīng)動作，執(zhí)行器為輕型拉桿式液壓缸，缸體采用無縫鋼管，根據(jù)工作壓力選擇管壁的厚度。執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有穩(wěn)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(diào)節(jié)卸荷回路，實(shí)現(xiàn)壓力供應(yīng)并起到供應(yīng)穩(wěn)定壓力的作用，采用伺服閥調(diào)壓方式調(diào)節(jié)試件壓力。為了增強(qiáng)調(diào)節(jié)能力，采用直動式電液伺服閥，實(shí)現(xiàn)對壓力的線性調(diào)節(jié)，達(dá)到試驗(yàn)機(jī)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(shí)測試兩根軟管的性能，并且在一根軟管在受損破壞時(shí)做到單根軟管停止供壓，故需要換向閥配合單向閥，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)軟管測試子回路相對獨(dú)立進(jìn)行測試。5）液壓源，由于本設(shè)計(jì)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(jīng)濟(jì)的小流量的定量葉片泵。2.3合成液壓回路各個(gè)液壓系統(tǒng)回路選定后，把各回路合理地結(jié)合，去掉冗余的液壓元件，將重復(fù)功能的元件合并得到液壓回路原理圖。系統(tǒng)功能通過電磁閥的電磁鐵控制實(shí)現(xiàn)，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(shù)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(jī)準(zhǔn)備+夾具夾緊+開始試驗(yàn)+試驗(yàn)中，當(dāng)且僅當(dāng)試件1受損+試驗(yàn)中，當(dāng)且僅當(dāng)試件2受損+試驗(yàn)期間，試件1、2先后受損+待添加的隱藏文字內(nèi)容2+試驗(yàn)35小時(shí)后，試驗(yàn)結(jié)束+試驗(yàn)期間按下停機(jī)+夾具松開，試驗(yàn)結(jié)束 為了對試驗(yàn)壓力進(jìn)行精準(zhǔn)控制，選擇自帶反饋系統(tǒng)的伺服閥。電液伺服閥能在線性輸入的信號控制下實(shí)現(xiàn)閥口開啟面積的線性變化，實(shí)現(xiàn)溢流量的線性化，增加了調(diào)節(jié)精度。綜合以上，繪制液壓回路原理圖見圖1。圖1液壓系統(tǒng)原理圖3液壓元件選型設(shè)計(jì)3.1液壓泵選型設(shè)計(jì)從表1可知，本系統(tǒng)液壓執(zhí)行器工作壓力分別是在兩試件軟管均完好時(shí)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(shí)），由圖1-1可知，從泵到液壓缸及增壓器之間有一個(gè)單向閥和一個(gè)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(zhí)行器的總壓力損失p=1mp，從而按液壓泵工作壓力計(jì)算公式： （1.1）測試子回路壓力總和：計(jì)算得到液壓泵在正常轉(zhuǎn)動時(shí)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?。辉趭A緊回路中由于采用了缸徑50mm，活塞桿直徑22mm，設(shè)計(jì)活動行程小于100mm的輕型拉桿式液壓缸,流量不大；由于系統(tǒng)工作時(shí)始終存用伺服反饋調(diào)

10、壓，存在較大的流量損失（取伺服閥的最小流量2l/min），系統(tǒng)泄漏系數(shù)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(jì)算出液壓缸的最大流量為： 取泵的實(shí)際流量 。當(dāng)液壓泵壓力和流量比例確定時(shí)，所需功率計(jì)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(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，選用規(guī)格相近的yb-a6bdtfl-1型單級葉片泵。液壓系統(tǒng)總體裝配如圖2所示：圖2 液壓系統(tǒng)裝配圖1-出油口 2-油標(biāo) 3-壓力

11、表 4-溢流閥 5-單向閥 6-回油接頭 7-伺服閥 8-驅(qū)動電機(jī) 9-聯(lián)軸器 10-油泵 11箱體 12-油塞 13-箱蓋 14-進(jìn)油口 15-粗過濾器 16空氣過濾器 17-蓄能器泵組是液壓站運(yùn)行的驅(qū)動裝置，由液壓泵和液壓馬達(dá)組成。通過液壓泵理論公式計(jì)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(qū)動功率1.0kw，額定轉(zhuǎn)數(shù)1000r/min，最高轉(zhuǎn)數(shù)2000r/min，最低轉(zhuǎn)速800r/min，轉(zhuǎn)向順時(shí)針，設(shè)計(jì)選擇河南黃河電機(jī)廠y280s-6型三相異步電機(jī)，額定功率25kw，額定轉(zhuǎn)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(jī)連接時(shí)必須保證軸心精度，誤差不能超過0.01mm。3.2 液壓閥選型設(shè)計(jì)通過本文設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的要求，選擇控制閥應(yīng)考慮執(zhí)行元件控制流體的流量、壓力和方向進(jìn)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(jié)構(gòu)形式有圓柱滑閥、噴嘴擋板閥和射流管閥，根據(jù)液壓系統(tǒng)需要，選擇圓柱滑閥結(jié)構(gòu)的qdydi直動式電液伺服閥作為本系統(tǒng)的伺服控制閥。圖3 直動式電液伺服閥結(jié)構(gòu)圖 1零位調(diào)節(jié)螺塞蓋 2插座 3閥芯 4閥套 5直線性力馬達(dá) 6控制電路 7位移傳感器本設(shè)計(jì)中所選用的直動式電液伺服閥結(jié)構(gòu)如圖3所示，其中零偏調(diào)節(jié)由零位調(diào)節(jié)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(jìn)行比較，再由調(diào)幅器進(jìn)行調(diào)幅處理傳遞給反饋環(huán)，經(jīng)過反饋調(diào)節(jié)后輸出控制信號給液壓驅(qū)動器。 圖4直動式電液伺服閥電氣原理圖 根據(jù)設(shè)計(jì)理論，想要增強(qiáng)系統(tǒng)效率，應(yīng)選擇小一些額定流量的電液伺服閥，本文所設(shè)計(jì)的閥的功率特性曲線必須覆蓋液壓系統(tǒng)運(yùn)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(biāo) 閥的設(shè)計(jì)帶閥套的滑閥、單級 動作方式永磁直線馬達(dá)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(yīng)12ms 分辨率0.1% 滯環(huán)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(zhuǎn)換液壓信號控制的液壓閥，主要用作小流量液壓系統(tǒng)的壓力控制，根據(jù)輸入電信號的大小控制系統(tǒng)壓力。適用于壓力變化級別較多的自動化系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于注塑機(jī)等高壓力調(diào)節(jié)要求的系統(tǒng)之中。4 結(jié)論 本文主要介紹液壓制動疲勞試驗(yàn)機(jī)液壓系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和具體的技術(shù)要求，通過對負(fù)載機(jī)構(gòu)分析和計(jì)算，確定液壓系統(tǒng)動力源液壓泵組機(jī)構(gòu)，選出滿足試驗(yàn)機(jī)供壓要求的液壓泵和液壓馬達(dá)。另外，對液壓系統(tǒng)中直動式電液伺服閥的特性以及它對本液壓系統(tǒng)控制的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行概述，并對試驗(yàn)機(jī)液壓系統(tǒng)負(fù)載進(jìn)行分析計(jì)算，確定了試驗(yàn)機(jī)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為試驗(yàn)機(jī)的液壓系統(tǒng)研制和裝配提供了理論依據(jù)和技術(shù)保障。參考文獻(xiàn) 1 姚建庚.電液伺服控制系統(tǒng)的應(yīng)用.機(jī)電信息.1