彈簧試驗機機架及液壓系統(tǒng)設計與分析

摘要彈簧試驗機專門用來測量彈簧性能的儀器。彈簧制造出來后要經(jīng)過精密的性能測試才可以在實際工作中應用，彈簧很大部分在一般機械和軌道車輛等重要部件中使用。在軌道車輛中使用的彈簧要是沒有通過嚴格精密的測試，一旦性能沒有達標，會使車輛在行駛過程中發(fā)生嚴重的交通事故，給人民的生命和財產(chǎn)安全帶來巨大的損失。本文設計主要為彈簧試驗機液壓系統(tǒng)的的設計、機身外形和直線傳動滾動導軌的選型設計。設計的彈簧試驗機主要用于最大壓力100kN、最大直徑300mm、最大長度850mm范圍內(nèi)螺旋彈簧的測定。由液壓系統(tǒng)實現(xiàn)對測試速度的便捷控制，測試不同壓力下彈簧高度值、橫向偏移量，以進行彈簧疲勞試驗，也可以通過手控操作實現(xiàn)對鋼板簡單的機械擠壓。液壓系統(tǒng)下壓行程具有快進與工進幾種速度，能快進提高工作效率，工進速度可任意調(diào)節(jié)，提高機器實用性。本文的機械設計主要在SolidWorks2014的制圖軟件中進行，設計出來的機器要求自動化程度高，運行穩(wěn)定、可靠。關鍵詞：彈簧試驗機；液壓系統(tǒng)；直線傳動ABSTRCATAninstrumentusedtomeasuretheperformanceofaspring.Afterthemanufactureofthespringtogothroughtheprecisionoftheperformancetestcanbeappliedinpracticalwork,mostofthespringingeneralmachineryandrailvehiclesandotherimportantcomponentsintheuseof.Intheuseofrailvehiclesinthespringwhenthetestprecisiondidnotpass,oncetheperformanceisnotuptothestandard,thevehiclewillmaketheserioustrafficaccidenthappenedintheprocessofrunning,hasbroughthugelossestopeople'slivesandpropertysafety.Thedesignofthispaperismainlyaboutthedesignofthehydraulicsystemofthespringtestingmachine,theshapeofthefuselageandthedesignofthelineartransmissionrollingguide.Thedesignofthespringtestingmachineismainlyusedforthemaximumpressure100kN,maximumdiameterof300mm,themaximumlengthof850mmwithinthescopeofthemeasurementofthecoilspring.Bythehydraulicsystemtoachieveconvenientcontroloftestspeed,testunderdifferentpressurespringheight,lateraloffset,forspringfatiguetestofsteelplate,alsocanrealizethesimplemechanicalextrusionthroughmanualoperation.Underthepressureofthehydraulicsystemwithfastforwardandtheworkofafewkindsofspeed,fastforwardtoimproveworkefficiency,workspeedcanbeadjustedtoimprovethepracticalityofthemachine.Inthispaper,themechanicaldesignofthemainSolidWorks2014mappingsoftware,thedesignofthemachinerequiresahighdegreeofautomation,stableandreliableoperation.Keywords:springtestingmachine;hydraulicsystem;lineartransmission目錄TOC\o"1-3"\h\u19069摘要 I1808ABSTRCAT II10085目錄 III27117第1章緒論 117111.1研究背景與意義 1221521.2彈簧試驗機介紹 1151201.2.1外形設計 1322381.2.2研究內(nèi)容 1240341.3彈簧試驗機技術(shù)現(xiàn)狀 257711.3.1國內(nèi)現(xiàn)狀 2113821.3.2國外現(xiàn)狀 237641.4發(fā)展趨勢 343301.5本章小結(jié) 34268第2章液壓系統(tǒng)的設計 4150172.1技術(shù)標準 4193512.1.1技術(shù)要求 430792.1.2分析任務 4207922.2確定方案 534742.3液壓系統(tǒng)參數(shù)計算 557422.3.1分析工況 5238212.3.2確定液壓缸參數(shù) 6217062.3.3設計液壓系統(tǒng)回路圖 8320542.3.4選擇液壓元件 9158032.4計算液壓系統(tǒng)性能 9216982.4.1計算調(diào)定壓力和壓力損失 9133382.4.2計算液壓油的溫升 10241192.4.3計算液壓系統(tǒng)的散熱量 11100182.5本章小結(jié) 1222408第3章導軌的選型設計 13169183.1導軌的應用 13306223.2導軌的選擇 13322883.2.1設計要求 1385083.2.2導軌的類型 13205323.2.3確定導軌型號 1414953.2.4LM導軌特點 14150973.3滾動導軌的使用條件 15933.3.1安裝方向 1533343.3.2使用環(huán)境 15284133.4本章小結(jié) 165618第4章傳感器選型 17195694.1壓力傳感器選擇 17125594.2本章總結(jié) 193161第5章總結(jié) 2015041參考文獻 217076致謝 22第1章緒論1.1研究背景與意義負荷大的彈簧試驗機主要用于鐵路行業(yè)或者是重型機器設備中的彈簧性能檢測。在國家六十年代到如今的五十多年中，彈簧試驗機的機械性能夠不斷地得到改進完善。彈簧試驗機研究技術(shù)的發(fā)展有很大的進步，最初為單一的手動控制模式，發(fā)展到擺錘式的單片機測量控制模式，如今電子測試和全自動技術(shù)的微機測試技術(shù)得到良好的發(fā)展。最近幾年的鐵道系統(tǒng)機車或者動車組都較以前達到了更快的速度，加之國家彈簧性能標準也有修改，之前彈簧試驗機的測量方式和測量精度已經(jīng)達不到要求，微機控制的彈簧試驗機得到廣泛的使用。但機器的核心工作方式都為液壓系統(tǒng)加壓控制。1.2彈簧試驗機介紹1.2.1外形設計該試驗機的基本構(gòu)造主要由C形機身，一個壓縮油缸，液壓動力裝置（聯(lián)動機組）以及測試臺組成。待測部件通過抓具被置于此測試臺上進行檢測，然后向檢測空間內(nèi)注入液壓。借助液壓油缸可向待測或受擠壓物品提供軸向的相應壓力。此檢測任務和推壓工作只有按照壓力方向才能得以完成，一致的力量和位置參數(shù)可通過觸摸屏和電腦控制被預先確定。該機器有兩種操作模式手控操作：機器在特定速度下的力量或位置參數(shù)。通過雙手操作使機器運行。自動操作：機器在使用軟件程序操作下對于特定檢測運行步驟的預定值。通過雙手操作使機器運行圖1-1彈簧試驗機1.2.2研究內(nèi)容最大壓力100kN、最大直徑300mm、最大長度850mm范圍內(nèi)螺旋彈簧的測定。由液壓系統(tǒng)實現(xiàn)對測試速度的便捷控制，測試不同壓力下彈簧高度值、橫向偏移量，以進行彈簧疲勞試驗。所研究的液壓系統(tǒng)能進行下面功能步驟：以50mm/s的速度移動到彈簧上方剛好未接觸位置以1mm/s的速度移動到壓力為Fw1=0.2kN的位置（目的為測量自由高）以5mm/s的速度移動到壓力為65kN的位置（目的為測量壓縮高）以5mm/s的速度移動到壓力為80kN的位置（目的為測量壓縮高）在80kN的位置保壓（目的為測量橫向位移）以25mm/s的速度退回到壓力為0的位置以50mm/s的速度退回到工作始態(tài)結(jié)束測試1.3彈簧試驗機技術(shù)現(xiàn)狀1.3.1國內(nèi)現(xiàn)狀我國的彈簧試驗機的研究已經(jīng)有六十多年的發(fā)展時間，濟南試金廠是目前我國國內(nèi)彈簧試驗機生產(chǎn)技術(shù)最先進、產(chǎn)品種類最多、時間最悠久的公司，其產(chǎn)品代表了中國彈簧試驗機的先進發(fā)展水平。如今，科學技術(shù)發(fā)展迅猛，其公司引進結(jié)合國內(nèi)外優(yōu)良生產(chǎn)技術(shù)，和我國一些著名院校共同研究開發(fā)，彈簧試驗機已經(jīng)開發(fā)出多種不同檔次的產(chǎn)品，也由最初的單一手動控制模式轉(zhuǎn)到多種性能檢測功能的的發(fā)展。彈簧性能的試驗方法有六種：彈簧靜態(tài)拉壓性能檢測、彈簧靜態(tài)扭轉(zhuǎn)性能檢測、扭轉(zhuǎn)疲勞性能檢測、在線性能檢測、高頻拉壓疲勞性能檢測和低頻拉壓性能檢測。其生產(chǎn)的彈簧試驗機的加載方式也有六種：電磁法加載、電氣法加載、電液法加載、機械法加載和電液伺服法加載。公司彈簧試驗機種類有一百七十多種，測試的彈簧量程范圍由1N-500N。圖1-2濟南試金廠彈簧試驗機1.3.2國外現(xiàn)狀德國鐵路公司旗下的Krefeld工廠現(xiàn)在使用最新型SF1288-250型的計算機控制彈簧試驗機專門對客車的轉(zhuǎn)向架彈簧進行性能試驗。SF1288-250型的計算機控制彈簧試驗機對彈簧的試驗環(huán)境要求不是很高，但是其重復性好，檢測精度高，并且對彈簧性能試驗的速度很快，其工作能力十分令人滿意。1.4發(fā)展趨勢如今測量技術(shù)已經(jīng)有很大的發(fā)展，電腦技術(shù)的到了全面的推廣，對于彈簧試驗機的控制要求更加的嚴格。在測試方面上，彈簧的負載的測試范圍將會越來越寬。位移和載荷的辨別率有了一定的加強，穩(wěn)定性能也得到了加強。在控制方面，電子技術(shù)和微機技術(shù)在彈簧試驗機中廣泛應用，而電液式的伺服微機控制技術(shù)也會加以應用。計算機水平不斷地提高，微機應用功能改善了單片機技術(shù)性能單一的技術(shù)不足，鼠標控制或者智能屏觸摸功能的應用也會使彈簧試驗機的操作更加方便理想。系統(tǒng)優(yōu)化，數(shù)據(jù)庫功能得到完善，各種實驗數(shù)據(jù)在彈簧檢測的過程中都能夠?qū)崟r的顯示在電腦上。計算能力的加強使得繁瑣的計算量變的簡單，實驗結(jié)果能夠快速獲取，這樣減少了大量的人工勞動量，節(jié)約工作成本。性能檢測試驗機和電腦系統(tǒng)緊密聯(lián)系，使得實驗結(jié)果的處理能夠得到理想的綜合管理。1.5本章小結(jié)本章介紹了彈簧試驗機研究背景和意義，隨著科技越來越發(fā)達，彈簧試驗機的研究技術(shù)也得到了很大的提高，滿足用戶更嚴格的需求，也介紹了國內(nèi)外機器的生產(chǎn)水平和發(fā)展趨勢。提出了設計方案并制定了具體研究設計方向。第2章液壓系統(tǒng)的設計2.1技術(shù)標準2.1.1技術(shù)要求彈簧試驗機的液壓工作要求，要實現(xiàn)的技術(shù)要求如表2-1：表2-1彈簧試驗機技術(shù)要求步驟技術(shù)要求說明1以50mm/s的速度移動到彈簧上方剛好未接觸位置2以1mm/s的速度移動到壓力為Fw1=0.2kN的位置（目的為測量自由高）3以5mm/s的速度移動到壓力為65kN的位置（目的為測量壓縮高）4以5mm/s的速度移動到壓力為80kN的位置（目的為測量壓縮高）5在80kN的位置保壓（目的為測量橫向位移）6以25mm/s的速度退回到壓力為0的位置7以50mm/s的速度退回到工作始態(tài)8測試結(jié)束液壓缸帶動的運動部件重是294N，最大的壓制力是80kN，液壓缸工作的距離是500mm，每個彈簧進行三次實驗，加減速時間和往復運動時間為0.02s，動摩擦的系數(shù)是0.1，靜摩擦的系數(shù)是0.2。豎直安裝液壓缸。2.1.2分析任務液壓缸所帶的運動部件有一定的重量，采用了液壓的方法平衡掉這部分的重量來防止其受重力的作用而下滑。系統(tǒng)所制定的啟動時間和止動的時間都為0.2秒。機械的運動情況為上下的直線運動，所以可選擇單杠液壓缸，其機械效率為0.90。設計的液壓機有五個速度環(huán)節(jié)，這幾個環(huán)節(jié)的變換可以用一個二位二通換向閥還有一個一個三位四通換向閥轉(zhuǎn)換。三位四通換向閥在左位工作時能控制液壓活塞完成兩種不同速度的返回功能。在中位時使得整個油路穩(wěn)壓，達到保壓功能。在右位工作時快進和另外兩種不同速度的加壓運動。工進的速度的控制可選用調(diào)速閥。二位二通換向閥可以實現(xiàn)對液壓活塞下壓工作時快速運動和加壓速度間變換控制。液壓泵供油用全壓式，連接方式用差動連接，液壓機實現(xiàn)快速下壓，空行程的時間減少。彈簧壓力較大，即液壓機的工作壓力很大，進油腔有較大壓力，則在從保壓狀態(tài)到回程的階段要使用一個節(jié)流閥，以避免液壓元件在高壓時受到?jīng)_擊，使得油路能平穩(wěn)卸荷。用一個溢流閥安裝出油口位置進行對系統(tǒng)油路壓力的監(jiān)控，油路壓力過大時起到保護的功能。在油路中設計單向閥以平衡運動元件的自身重力，同時可以使工進速度平穩(wěn)。液壓泵出油口的地方可以設計一單向閥，保護液壓泵，防止油壓對其的影響。2.2確定方案根據(jù)設計要求，液壓系統(tǒng)中液壓活塞的速度和外負載隨著時間的變化而變化，所以研究回路的時候需要達到運動件速度和載荷不斷地變化的條件。所以有容積式的調(diào)速回路和變壓式的節(jié)流調(diào)速回路選擇。容積調(diào)速的回路在容積式的調(diào)速回路中，可以通過改變回路中馬達或者變量液壓泵的排量從而改變運動執(zhí)行件的速度。優(yōu)點為：系統(tǒng)中的油液可以直接輸入到工作元件中，從而減少液壓油的節(jié)流損失。減小工作的油泄漏和增加液壓缸工作面積的方法嫩膚使液壓油路的速度剛性提高。變壓式的節(jié)流調(diào)速回路節(jié)流的調(diào)速工作模式，由不斷變換在液壓油路中的油量使運動件的通流面積改變從而改變執(zhí)行件的流量影響其速度。變壓式的節(jié)流調(diào)速回路作用壓力隨負載的變化而變化，由節(jié)流閥供回油箱的流量控制液壓缸流入的流量。優(yōu)點為：主油箱中的發(fā)熱量和節(jié)流損失少，效率高?？梢杂迷谳d荷大、載荷變化小、速度快、運動平穩(wěn)性低的場所。缺點為：液壓缸工作的速度很大程度上受到液壓泵損失的影響，且機械特性差，負載很大時活塞會停止工作。低速度的時候液壓泵的承載能力弱，其運動的平穩(wěn)性能在變載下都較差。雖然可用伺服閥等去調(diào)節(jié)，但是結(jié)構(gòu)復雜，結(jié)構(gòu)昂貴。上面兩種方案作比較，由于彈簧受到最大的壓制力達到80kN，所以選用容積調(diào)速回路，會有比較好的速度能力和承載能力，而且發(fā)熱小，效率高，調(diào)速范圍寬。2.3液壓系統(tǒng)參數(shù)計算2.3.1分析工況最大的工作負載彈簧的最大壓制力：FW=80000N摩擦阻力動摩擦阻力：Ffd=0.1×294=29.4N靜摩擦阻力：Ffs=0.2×294=58.8N慣性負載Fm=ma=(294÷9.8)×（3÷（0.02×60））=75N執(zhí)行元件自重G=mg=294N（5）液壓缸在不同速度下的負載液壓缸設計的密封圈為v型，機械效率為0.90。液壓缸的背壓的載荷值Fb=294N。系中統(tǒng)不同階段的速度下外負載如表2-2：表2-2液壓系統(tǒng)不同工作狀況下的負載工作狀況負載值/N推力/N啟動F=Fb－G+Ffs=58.865加速向下運動F=Fb－G+Ffd+Fm=104.411650mm/s向下速度F=Fb－G+Ffd=29.4331mm/s的加壓速度F=Fb－G+Ffd+Fw1=229.42555mm/s的加壓速度F=Fb－G+Ffd+Fw=80029.488922回程F=G+Ffd－Fb=29.4332.3.2確定液壓缸參數(shù)（1）確定工作壓力p液壓系統(tǒng)常用工作壓力見表2-3：表2-3液壓系統(tǒng)常用工作壓力機器設備類型普通機床普通冶金設備普通液壓機、軋機工作壓力/MPa1~6.36.3~1616~32選取液壓缸的壓力p=25MPa，主要工作腔為無活塞桿腔。液壓缸所帶的運動部件有一定的重量，采用了液壓的方法平衡掉這部分的重量來防止其受重力的作用而下滑，可算出無杠腔的工作有效面積。液壓缸機器效率可以取ηcm=0.90。（2）內(nèi)直徑D的計算和液壓桿直徑d的計算從上面的負載圖得到液壓缸的最大負載F=88922N。選取d/D=0.7，所以有m根據(jù)機械手冊GB/T2348-1993，選取液壓缸內(nèi)徑D=80mm。所以活塞桿直徑的值d=0.7D=56。無活塞桿腔實際有效的作用面積：有活塞桿腔實際有效的作用面積：（3）液壓缸在各種工作速度下需要的油量計算50mm/s向下速度：1mm/s的加壓速度：5mm/s的加壓速度：25mm/s的回程速度：50mm/s的回程速度：液壓缸的壓力和輸入的油量量在不同工作階段的值見表2-4：表2-4液壓缸中的壓力和流量值運動狀態(tài)載荷值/N液壓缸工作腔的壓力/MPa油量/（L/min）啟動58.80.01-加速向下運動104.40.02-50mm/s向下速度29.40.00615.0721mm/s的加壓速度229.40.050.35mm/s的加壓速度80029.4161.5保壓80029.416-25mm/s的回程速度29.40.053.84350mm/s的回程速度29.40.057.686液壓缸在不同工作狀態(tài)下的功率P=pq，如表2-5所示：表2-5液壓缸功率工作狀態(tài)功率/W50mm/s向下速度1.51mm/s的加壓速度0.255mm/s的加壓速度40025mm/s的回程速度3.250mm/s的回程速度6.4圖2-1液壓缸2.3.3設計液壓系統(tǒng)回路圖分析液壓系統(tǒng)回路流程彈簧受到最大的壓制力達到80kN，液壓負載較大。所以選取容積調(diào)速回路，選用變量泵。液壓缸工作速度不斷改變，供油泵選取壓力補償?shù)淖兞恳簤罕?。液壓活塞向下加速時，泵采用全流量供油。加壓過程中速度減慢到保壓狀態(tài)，液壓泵的流量減小到最后停止供油。液壓活塞回程，液壓泵加大供油量?；钊墓ぷ鞣较蚩刂七x取二位二通電磁換向閥和三位四通電磁換向閥。保壓和停止工作時的的狀態(tài)三位四通閥換在中間位置。④在回路中設計一個單向閥防止執(zhí)行元件因自重而在工作過程中自動下降。⑤液壓系統(tǒng)選用差速連接調(diào)速回路?？焖傧滦?，平穩(wěn)速度加壓。⑥由于執(zhí)行元件的重力作用，液壓活塞下降速度會不斷加快，設計一順序閥控制油路壓力從而控制速度。⑦設置一個溢流閥調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，維持整個系統(tǒng)工作壓力穩(wěn)定。液壓系統(tǒng)回路圖圖2-2液壓系統(tǒng)回路2.3.4選擇液壓元件選擇液壓泵液壓系統(tǒng)中液壓缸在彈簧壓縮程度為80KN時有最大的作用壓力為16MPa。此時各元件的進油量較少致液壓泵到液壓缸的供油有所損失，估計的損失值取0.5MPa。則液壓泵最大工作壓力為16.5MPa。液壓缸所需最多的油流量為15L/min，泄漏系數(shù)K取1.1，則泵的最大供油量qp=16.5L/min。根據(jù)《現(xiàn)代機械設計手冊》，選擇63YCY14-1B液壓泵。作用壓力為25MPa，轉(zhuǎn)速1500r/min,排量80mL/r。當液壓缸最大功率達到400W，其流量為1.5L/min，作用壓力為16.5MPa，液壓泵的效率η取0.85。則驅(qū)動電機功率。根據(jù)JB/T8680.1-1998，電動機選用Y2-711-4型號，轉(zhuǎn)速n=1500r/min，額定功率為550W。（2）選擇液壓閥和輔助元件根據(jù)前面計算結(jié)果和要求，選擇液壓系統(tǒng)中的各種液壓閥和輔助元件。查詢《現(xiàn)代機械設計手冊》，選擇63YCY14-1B型液壓泵，額定壓力為25MPa，轉(zhuǎn)速1500r/min,排量80mL/r。選擇C175型號溢流閥，直徑20mm，調(diào)節(jié)壓力25MPa，排量12mL/r。選擇WEH10G型號三位四通閥，直徑20mm，額定壓力28MPa，排量160mL/r。選擇HCT06L1型號順序閥最多作用壓力為32MPa，排量160mL/r。選擇FBG-3-125-10型號調(diào)速閥，額定壓力28MPa，排量160mL/r。選擇S20A220型號單向閥，直徑20mm，最大排量200mL/r，開啟壓力0.15MPa。選擇2WE10D10型號二位二通換向閥，通徑20mm，額定壓力28MPa，排量160mL/r。計算油箱容積此液壓系統(tǒng)為高壓液壓系統(tǒng)，取7，容積。2.4計算液壓系統(tǒng)性能2.4.1計算調(diào)定壓力和壓力損失液壓系統(tǒng)油管中壓力損失當液壓活塞以5mm/s的加壓速度向下運動時通過流量為1.5L/min，油液流動的速度很小，各類閥件的壓降為主要的壓力損失可以忽略。當液壓活塞以50mm/s的速度向下運動時，進油管中油液的速度該液壓系統(tǒng)選用N32號油液，常溫下油液重度γ為，液壓油在管道中為層流的流動狀態(tài)，油液的阻力損失系數(shù)。選取進回油的管長都是4m，油液的密度，所以得進油時沿途壓力的損失值為；管道安裝的接頭處有壓力損失和油液通過液壓閥有壓力損失，兩者都歸為部分壓力損失。管道安裝接頭的壓力損失值取沿途壓力損失百分之十，油液經(jīng)過液壓閥的壓力損失值和油液經(jīng)過液壓閥的流量多少有關。設液壓閥的額定流量為qr，液壓閥的額定的液壓損失為，設通過液壓閥的油液流量為q時液壓閥的壓力損失，，則，其值遠遠小于估算值0.5MPa，則液壓系統(tǒng)安全。所以油路總損失的壓力值為2.4.2計算液壓油的溫升彈簧試驗機在工作時，有壓力和機械損失。這幾種能量的損失大部分轉(zhuǎn)成熱能，升高油溫，致使油液的溫度變高，粘度降低，質(zhì)量變差，從而影響機器設備的正常使用。（1）以50mm/s的速度向下運動時液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量此時液壓缸的有效功率液壓泵的輸出功率此過程的系統(tǒng)發(fā)熱量（2）以1mm/s的速度向下運動時液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量此時液壓缸的有效功率液壓泵的輸出功率此過程的系統(tǒng)發(fā)熱量（3）以5mm/s的速度向下運動時液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量此時液壓缸的有效功率液壓泵的輸出功率此過程的系統(tǒng)發(fā)熱量（4）以25mm/s的返回速度運動時液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量此時液壓缸的有效功率液壓泵的輸出功率此過程的系統(tǒng)發(fā)熱量（5）以50mm/s的回程速度運動時液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量此時液壓缸的有效功率液壓泵的輸出功率此過程的系統(tǒng)發(fā)熱量在整個過程中，液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為H=0.29+0.06+30+2.685+5.37=38.4w則油液得到溫升℃2.4.3計算液壓系統(tǒng)的散熱量油路管道和液壓小元件的散熱量可以不計，針對油箱的散熱，彈簧試驗機的全部發(fā)熱的功率H全部來自油箱。式中A--散熱面積（m2）；H--散熱功率（W）--油溫和周圍環(huán)境溫度的溫差（℃）K--散熱系數(shù)，不同條件下油箱周圍的散熱系數(shù)也不同。通風不良時K=8~9，通風良好時K=15~17.5；用風扇冷卻時K=20~23；用水冷卻時K=110~175。在彈簧試驗機的安裝使用場所通風良好，取K=17，則2.5本章小結(jié)本章主要介紹彈簧試驗機液壓部分的工作要求，明確了設計方案。設計液壓系統(tǒng)回路圖，計算出系統(tǒng)中液壓缸及各個液壓元件的參數(shù)并進行選型。最后對此液壓系統(tǒng)的性能驗算，由此完成整個工作系統(tǒng)的設計，也是整個畢業(yè)設計最主要的研究方向。第3章導軌的選型設計3.1導軌的應用在彈簧試驗機中設計兩條導軌，精確的引導液壓執(zhí)行元件在豎直方向上的運動。導軌也是運動執(zhí)行元件承載和導向的重要部件，在運動學中，導軌裝置可以將運動執(zhí)行元件的自由度約束到一個，從而使其精確的做直線運動。直線導軌的承載性能，精確度還有工作壽命等性能會對機器設備的的工作質(zhì)量起到很大的影響。圖3-1導軌3.2導軌的選擇3.2.1設計要求要有精確的導向性。需要從的幾何精度、結(jié)構(gòu)鋼性和溫度條件等不同方面考慮。要有良好的精度，耐磨性要求較高，在重載條件下要有比較長的工作壽命，且潤滑條件良好。在執(zhí)行件低速時導軌不爬行，有良好的平穩(wěn)性，線角定位精確。工藝性良好運動靈敏性高。3.2.2導軌的類型普通滑動導軌普通的滑動導軌結(jié)構(gòu)設計簡單，剛度較好抗振性能強，生產(chǎn)維修簡單方便。在金屬對金屬的形式中，導軌間的動摩擦系數(shù)因速度的改變而改變，其靜摩擦系數(shù)較大，所以在低速運動的時候易爬行。普通的滑動導軌工作損耗較大，導致壽命較短且運動精確度低。普通滑動導軌在一些常用的機床或者是冶金設備中應用。滾動導軌滾動導軌運動的靈敏性較高，線定位和角定位的精確度也較高。如果在彈簧試驗機重載液壓缸活塞豎直運動中做導向作用，其在較低的運動速度時的平穩(wěn)性能良好。滾動導軌工作時的精度穩(wěn)定性好，而且磨損較少，能有較長的壽命。其缺點主要為抗振性能較差，剛性不好，而且導軌內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜成本和后期維護費用高。在數(shù)控機床和一些紡織機械設備中有廣泛的應用。根據(jù)設計要求，結(jié)合普通滑動導軌和滾動導軌的性能特點，選擇滾動導軌作為彈簧試驗機重載液壓缸活塞豎直運動的導向元件。3.2.3確定導軌型號選用THK公司的LM型滾動導軌，型號HSR30B2QZUUCOM800LPTMⅡ。圖3-2導軌尺寸類型3.2.4LM導軌特點導軌有很大的容許負荷，其采用R溝槽的形狀，與球徑相似。但與直線滾珠導套相比較，其大幅度的減小了裝置尺寸的空間，因為R溝槽接觸的狀況和平面接觸的狀況相比，其中每個鋼球的負荷容許值相差了13倍，壽命與負荷允許值3次方形成比例，所以壽命提高了約2200倍。同時LM滾動導軌能承受來自不同方向上的載荷，圓弧溝槽的接觸構(gòu)造增加了自身的剛性。導軌內(nèi)部采用無間隙拘束的結(jié)構(gòu)安裝高圓球度鋼球，采用多軸式拘束的導軌結(jié)構(gòu)。所以LM滾動導軌能平均化誤差，具有吸收平行度和直線度的中心線不重合度的良好特性，在安裝導軌到彈簧試驗機的過程中會有產(chǎn)生這些誤差的可能。LM滾動導軌在工作過程中的磨損極小，這在與滑動導軌裝置的比較中有很大的優(yōu)勢。因此，由偏磨損而造成再次調(diào)整滑動面作業(yè)和由精度誤差再調(diào)整作業(yè)的情況不會發(fā)生。在使用滑動導軌導向時需要大量潤滑油使滑動面形成油膜，而此滾動導軌維護保養(yǎng)方便，定期加少量潤滑脂就可以保持良好的工作性能。3.3滾動導軌的使用條件3.3.1安裝方向在彈簧試驗機重載液壓缸活塞豎直運動中做導向作用，滾動導軌使用兩軸豎直的安裝方式。圖3-3導軌安裝方向3.3.2使用環(huán)境3.3.2.1潤滑優(yōu)良的潤滑條件在直線導軌工作中起到重要的作用，要是在沒有潤滑的條件下工作，導軌的工作部分磨損加快，大大的減少導軌的工作壽命。潤滑劑的功能有：減少導軌工作接觸部分的摩擦，達到防止焦作的作用。在導軌工作的接觸面上生成細小油膜，降低表面應力，增加導軌的工作壽命。潤滑劑覆蓋在工作表面，可以防止生銹導軌的組裝件中雖然有密封擋板，但是潤滑劑也有可能從內(nèi)部泄露出來，所以也要按實際工作情況在合適的時間加以潤滑。3.3.2.2防塵在實際工作中，粉塵及其他小顆粒進入到導軌的工作環(huán)境中，也會使導軌壽命減少。所以需要阻止這些粉塵顆粒進入到工作環(huán)境，可以在導軌的現(xiàn)實應用中考慮使用防塵設備和密封裝置。3.4本章小結(jié)本章主要介紹了導軌在彈簧試驗機中的應用，根據(jù)實際工作的設計要求，選擇LM滾動導軌，豎直方向安裝導軌，引導液壓運動執(zhí)行件精確運動壓縮彈簧，從而達到工作目的。第4章傳感器選型4.1壓力傳感器選擇在彈簧試驗機中安裝使用一壓力傳感器，在第2章中所設計的液壓系統(tǒng)能進行下面功能：以50mm/s的速度移動到彈簧上方剛好未接觸位置以1mm/s的速度移動到壓力為Fw1=0.2kN的位置（目的為測量自由高）以5mm/s的速度移動到壓力為65kN的位置（目的為測量壓縮高）以5mm/s的速度移動到壓力為80kN的位置（目的為測量壓縮高）在80kN的位置保壓（目的為測量橫向位移）以25mm/s的速度退回到壓力為0的位置以50mm/s的速度退回到工作始態(tài)結(jié)束測試則選擇的壓力傳感器必須能達到設計標準。上海久制傳感器公司主要為中國客戶提供各種性能的壓力傳感器和配套器件。圖4-1壓力傳感器C10F輪輻式壓力傳感器傳感器材料為合金鋼，精度靈敏，適合用于彈簧試驗中。圖4-1輪輻式傳感器尺寸表確定型號：C10F-100t表4-1技術(shù)參數(shù)規(guī)格參數(shù)額定量程（R.C.）100t滿程輸出（R.O.）2.0mV/V推薦激勵電壓5-10V最大激勵電壓12V非線性±0.15％R.O.滯后±0.15％R.O.重復性±0.15％R.O.蠕變（30分鐘）±0.15％R.O.零點輸出±2％ofR.O.溫度補償范圍0℃-40℃工作溫度范圍-10℃-60℃零點溫度漂移±2％R.O/10℃滿程溫度漂移±2％LOAO/10℃絕緣電阻5000M歐Ω輸入阻抗350±10Ω輸出阻抗350±5Ω引線電纜尺寸安全過載120％R.C.材料合金鋼4.2本章總結(jié)本章主要結(jié)合了第2章液壓系統(tǒng)的設計要求，對壓力傳感器進行選擇，從而實現(xiàn)彈簧試驗機對壓力控制的功能。第5章總結(jié)彈簧制造出來后要經(jīng)過精密的性能測試才可以在實際工作中應用,設計的試驗機基本構(gòu)造主要由C形機身，一個壓縮油缸，液壓動力裝置組成。待測部件通過抓具被置于此測試臺上進行檢測，然