畢業(yè)設(shè)計（論文）-電控液壓傳動試驗系統(tǒng)設(shè)計【裝載機(jī)工作裝置】-全套圖紙

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1、 第一章 緒論 隨著工業(yè)生產(chǎn)和材料科學(xué)的迅速發(fā)展，液壓元件、液壓技術(shù) 在各行各業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。特別是在近年來計算機(jī)的迅速發(fā)展 和應(yīng)用，使液壓技術(shù)更顯示其非凡的魅力。液壓傳動和控制裝置 的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大，對液壓元件的品種及性能所提出的要求 也越來越高。因此開展液壓領(lǐng)域的基礎(chǔ)分析，以滿足各種用途的 需要，已成為一項重要的任務(wù)。在上述這些工作中，一套綜合性 的實驗室是必不可少的。這無論對于科學(xué)研究還是對于生產(chǎn)廠家 始終占有重要的地位。而液壓技術(shù)的發(fā)展，液壓產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)， 專用試驗臺越來越不適應(yīng)要求。走向智能化、綜合化、以靜壓傳 動代替液力傳動是目前試驗臺的發(fā)展趨勢，此次的試驗臺設(shè)計正 是

2、朝著這個方向邁出了可喜的一步。 全套圖紙，加153893706 液壓元件在各行業(yè)中特別是危險行業(yè)中的應(yīng)用，對其可靠性 要求和適應(yīng)性要求越來越高。因此檢測液壓元件的個各種性能是 普遍關(guān)心的問題。實驗臺是其中的紐帶。實驗臺的性能直接關(guān)系 到產(chǎn)品的質(zhì)量。 1.1 液壓技術(shù)簡介 一．液壓技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 1．借助油管的連接可方便靈活的布置傳動機(jī)構(gòu)； 2．液壓傳動與電傳動，機(jī)械傳動相比具有重量輕、體積小的 特點(diǎn)； 3．能在較大范圍內(nèi)較方便地實現(xiàn)無級調(diào)速； 4．運(yùn)動平穩(wěn)，能在低速下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，由于以液體為介質(zhì)，油 液本身具有吸振能力，而 第 3 頁 共 35 頁

3、 不像機(jī)械裝置那樣因加工和裝配誤差引起震動的撞擊； 5．液壓系統(tǒng)借助安全閥可以自動的實現(xiàn)過載保護(hù)，同時，以 油為介質(zhì)時，相對運(yùn)動表面可以自行潤滑，故使用壽命長； 6．操作簡單，對于機(jī)電傳動相配合以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離操縱和自動 控制。 二．液壓傳動的缺點(diǎn) 1．由于液壓系統(tǒng)的泄露，因此效率較低； 2．工作受溫度變化影響大，溫度變化引起液體的粘度變化， 隨之泄露發(fā)生變化，往往不易保持運(yùn)動速度的穩(wěn)定； 3．液壓元件的制造精度要求較高，因而價格較貴，使用和維 修需要較高的 技術(shù)水平的專業(yè)知識； 4．由于油液的泄露，故而帶來的問題是對環(huán)境具有污染，對 環(huán)境的要求和適應(yīng)能力比不上純機(jī)械式傳動裝置；

4、 三．液壓技術(shù)的發(fā)展趨勢 提高液壓元件的可靠性和效率，減小噪聲和震動，提高液壓 系統(tǒng)中液壓泵的壓力和角速度，太高液壓馬達(dá)的低速穩(wěn)定性和角 速度范圍，提高液壓控制閥的過流能力和靜動態(tài)特性，增大元件 的容量，延長元件的使用壽命，降低制造成本，擴(kuò)大使用范圍， 發(fā)展小型化一級組成緊湊節(jié)能的液壓集成系統(tǒng)等。 四．問題的提出 液壓行業(yè)的發(fā)展到今天對其性能要求已越來越嚴(yán)格，性能的 好壞直接影響到產(chǎn)品的運(yùn)用。而性能的優(yōu)劣一般只有通過實驗來 檢測。實驗的種類有研究性試驗，鑒定性試驗，抽樣性試驗，形 式試驗，出廠試驗等。對于實驗所需的試驗臺類別按其試驗范圍 分：通用試驗臺，專用試驗臺，模擬試驗臺。按試驗

5、的內(nèi)容分： 性能試驗臺，特殊性能試驗臺，壽命試驗臺。 現(xiàn)今，在液壓行業(yè)中，液壓產(chǎn)品種類繁多，通用性及標(biāo)準(zhǔn)程 度低，同時存在試驗的要求不同。 1.2 液壓技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 液壓技術(shù)史實現(xiàn)現(xiàn)代化傳動與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。它的水平 直接影響機(jī)電產(chǎn)品的質(zhì)量和水平。因此世界各國對液壓技術(shù)的發(fā) 展給予很大的重視，液壓技術(shù)在國名經(jīng)濟(jì)中越來越重要。 一.國內(nèi)液壓現(xiàn)狀 我國液壓技術(shù)從五十年代制造葉片泵及閥門已經(jīng)過 40 余年的 發(fā)展，已形成了門類齊全，有一定生產(chǎn)能力和技術(shù)水平初具規(guī)模 的生產(chǎn)科研體系。 通過科技攻關(guān)和技術(shù)引進(jìn)，產(chǎn)品水平有一定的提高，生產(chǎn)出 一些具有世界先進(jìn)水平的產(chǎn)品。如高壓齒輪泵，

6、中高壓葉片泵， 高壓斜軸柱塞泵。高壓液壓控制閥，精密濾油器，電液伺服閥及 比例閥等產(chǎn)品。另外在 CAD/CAT 技術(shù)污染控制故障診斷機(jī)電一體 化海水及高水基溶液的應(yīng)用，現(xiàn)代控制技術(shù)應(yīng)用等方面也取得了 不少可喜成就。 國內(nèi)液壓工業(yè)重視同國外企業(yè)進(jìn)行有效的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)合作。 近年來，先后從國外引進(jìn)斜軸柱塞泵。馬達(dá)斜軸通式柱塞泵中速 馬達(dá)疊加閥插裝閥轉(zhuǎn)向器液壓缸液壓系統(tǒng)等制造技術(shù)。為提高生 產(chǎn)水平和生產(chǎn)能力起了重要的作用。 二.國外液壓工業(yè)概況 在國外液壓工 業(yè)發(fā)展 逐漸高于機(jī)械 工業(yè)發(fā) 展速度，日本從 1963 年在液壓增加為 16.9%，而同期的機(jī)械工業(yè)增長為 12.5%，美 第 3

7、 頁 共 35 頁 國等國家增加速度也高于機(jī)械工業(yè)的發(fā)展速度。 據(jù)統(tǒng)計各國液壓工業(yè)產(chǎn)值占機(jī)械工業(yè)產(chǎn)值的 2—3%，而我國只 占 0.8%。充分說明我國的液壓技術(shù)使用率低，需努力擴(kuò)大其應(yīng)用 領(lǐng)域。 美德等主要國家人均產(chǎn)值中日本最高，其主要原因是日本工 廠自動化程度高，管理完善。此外，日本各企業(yè)外協(xié)力量大，它 的一些零件擴(kuò)散給協(xié)力工廠，實現(xiàn)零件專業(yè)化。這些是銷售額最 高的原因之一。 三.主要發(fā)展動向及液壓技術(shù)發(fā)展趨勢 由于機(jī)械市場需求不斷擴(kuò)大，要求發(fā)展適用于大型工程項目 城市建設(shè)及適應(yīng)新的作用環(huán)境所需的產(chǎn)品，要求多樣化和不斷提 高其性能。 液壓技術(shù)主要發(fā)展方向： 大型化：針對大型工

8、程，如水利工程，天海工程。 小型化：針對市政建設(shè)發(fā)展小型化的操作優(yōu)良的產(chǎn)品。 高速化：改善速度和方向變換性能。 高效化：提高作業(yè)性能和減少能耗。 輕量化：安裝簡便，搬用性能好。 機(jī)電一體化：發(fā)動機(jī)的液壓系統(tǒng)根據(jù)各種作業(yè)模式實現(xiàn)綜合控 制以達(dá)到作業(yè)自動化。 改善操作性能：提高舒適性，利用電子操作器，減少操作人員 的勞動強(qiáng)度。提高耐久性和延長早起故障時間。 液壓系統(tǒng)發(fā)展方向： 高壓化：開始系統(tǒng)為 34Mpa，閉式系統(tǒng)達(dá)到 47Mpa。 節(jié)約能耗：要求各元件的效率高，減少管路壓力損失。減輕元 第 18 頁 共 35 頁 件重量，實現(xiàn)小型化，改善液壓系統(tǒng)控制性能和防止液漏。 采用電

9、子技術(shù)直接控制，實現(xiàn)智能化合自動化。 用靜壓傳動裝置 HST 代替?zhèn)鹘y(tǒng)夜里變矩齒輪箱的傳動。 降低噪音和震動、 減少外部泄露，發(fā)展無泄漏系統(tǒng)。 提高產(chǎn)品的清潔度，保證產(chǎn)品的可靠度，要求元件制造廠建立 質(zhì)保體系。 實現(xiàn)故障診斷便于維護(hù)。 四．21 世紀(jì)的液壓技術(shù) 由于液壓技術(shù)廣泛應(yīng)用了高科技成果，如自動控制，計算機(jī) 技術(shù)，微電子技術(shù)，摩擦磨損技術(shù)，可靠性技術(shù)及新工藝技術(shù)， 是傳統(tǒng)的及時有了新的發(fā)展，也是液壓技術(shù)和元件質(zhì)量有了新的 提高。盡管如此，走向 21 世紀(jì)的液壓技術(shù)不可能有新的突破。只 能靠現(xiàn)有的技術(shù)現(xiàn)狀改進(jìn)和發(fā)展。 1.減少能耗，充分利用能量 液壓機(jī)械將機(jī)械能轉(zhuǎn)化壓力能及反轉(zhuǎn)換

10、向，已取得了很大進(jìn) 展，但一直存在能量損耗，主要反映在系統(tǒng)的容積損失和機(jī)械損失 上，如果全部壓力都能得到充分利用，則將使效率顯著提高。減少 損失應(yīng)從以下幾個方面入手： （1）減少元件及系統(tǒng)內(nèi)部壓力損失 （2）減少或消除節(jié)流損失 （3）改善系統(tǒng)性能 2.泄露控制 泄露控制是提高液壓傳動和電氣，機(jī)械傳動競爭能力的一個 重要的課題，它直接影響著液壓技術(shù)領(lǐng)域的擴(kuò)大。 3.機(jī)電一體化 電子技術(shù)和液壓技術(shù)相組合使傳統(tǒng)的液壓傳動與控制技術(shù)增 加了活力擴(kuò) 4.計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用 液壓 CAD 技術(shù)的發(fā)展，是人工設(shè)計變成自動化和半自動化的 方式，尤其是 CAD/CAM,CAPP 的推廣和應(yīng)

11、用液壓技術(shù)迅速發(fā)展。 下一個目標(biāo)是使用 CAD 技術(shù)全面開發(fā)液壓產(chǎn)品，建立計算機(jī) 集成系統(tǒng)，使液壓設(shè)計和制造技術(shù)有一個突破性的發(fā)展。 第二章 方案及其論證 2.1 設(shè)計要求及參數(shù) 一 課題的名稱 電控液壓傳動試驗系統(tǒng)的設(shè)計 二 主要技術(shù)參數(shù) 1．功率：N=90KW 2．壓力：P=40MP 三 要求 1．主回路采用閉式系統(tǒng) 2．液壓加載 3．微機(jī)控制、數(shù)據(jù)采集處理 4．試驗臺精度 C 級 四 試驗臺的功能 主要為測試轉(zhuǎn)載機(jī)靜壓驅(qū)動系統(tǒng)的性能及其參數(shù)匹配，既繪 出力-速度曲線，看是否能實現(xiàn)真正的恒功率輸出。 2.2 傳動方案論證 一 靜壓傳動簡介 靜壓行走驅(qū)動與

12、其它方案相比較，因具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，近年 來在工程機(jī)械上獲得了日益廣泛的應(yīng)用。在輪式裝載機(jī)上采用靜 壓傳動具有一系列的優(yōu)點(diǎn)：無級、靈敏的行駛、直接換向、操作 簡單；廣泛的控制與調(diào)節(jié)方法；行駛自動化；液壓泵和馬達(dá)能靈 活的安裝；可有效的利用所提供的功率；能利用靜壓系統(tǒng)幫助制 動；液壓馬達(dá)無超載等。 二 方案的比較 實現(xiàn)此目的的功能可以采用大致以下三種方案來實現(xiàn)，一種 是純機(jī)械式的，第二種是流體-機(jī)械式的，第三種是流體-電子-機(jī) 械式； （1）對于機(jī)械式的系統(tǒng)，它具有可靠性高，穩(wěn)定性好，環(huán)境 的適應(yīng)性強(qiáng)，抗污染能力好，維修方便，造價低等優(yōu)點(diǎn)。但是純 機(jī)械式系統(tǒng)重量大，能耗大，噪音高，傳動定位精

13、度低，系統(tǒng)反 饋補(bǔ)償差，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，純機(jī)械式的驅(qū)動方式已不能適 應(yīng)現(xiàn)代工程對高精度，低能耗，低成本，高效率，無級傳動的要 求。故本實驗臺不采用機(jī)械式的設(shè)計方案。 （2）對于流體-機(jī)械式，其又可分為氣壓-機(jī)械式，液壓靜壓- 機(jī)械式，液動-機(jī)械式等集中。這幾種傳動方案，可以很方便的實 現(xiàn)無級傳動，而且實現(xiàn)了動力源與執(zhí)行機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)離，中間的傳動部 件少，結(jié)構(gòu)簡單，傳動精度高。能耗相對較低的特點(diǎn)，但是由于 流體傳動有泄漏，以及流量的非線性等缺點(diǎn)，使得它一方面對環(huán) 境存在污染的問題，對于元件的密封以及加工精度都有很高的要 求，從而提高了成本；另一方面，由于流量的非線性，使得系統(tǒng) 對反饋信息的處理精

14、確性相對不好，而且反饋比較部分的閥控裝 置的精度等級要求尤為嚴(yán)格，從而導(dǎo)致了系統(tǒng)對油污敏感，抗污 染能力相對較差，系統(tǒng)的清潔度要求高。 （3）對于電子-流體-機(jī)械式，一方面由于它引入了微處理芯 片，能夠敏捷且迅速精確的對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并且能夠 做到通過軟件來實現(xiàn)動力源極限負(fù)載控制，輸出量的微量調(diào)解與 處理，對系統(tǒng)的工況實行監(jiān)控與診斷調(diào)節(jié)等功能，而且在流體-機(jī) 械傳動部分都可以采用液壓靜壓傳動方案與液力液動傳動方案兩 種，由于在流體傳動中的傳動元件的限制，使其變速變距范圍比 較小，為了能更好的適應(yīng)各種工況。路況環(huán)境的要求，一般都附 加一個換擋變速器。以擴(kuò)大其傳動范圍，但是如此，便

15、可能產(chǎn)生 一個問題，就是在換擋過程中產(chǎn)生牽引力中斷，但是在靜壓傳動 系統(tǒng)中這個問題得到了很好的解決。 為了保持一定的技術(shù)領(lǐng)先，以及適應(yīng)試驗臺對多種工況進(jìn)行模 擬實驗測試調(diào)節(jié)得到實驗要求，方便的實現(xiàn)系統(tǒng)的各種運(yùn)動，故 本實驗臺采用電子-機(jī)械-液壓傳動方式。 三 展望未來 以上所訴的各種方案表明，液壓靜壓行駛驅(qū)動以它相對于壓 力變矩器驅(qū)動的各種優(yōu)點(diǎn)可以再直至 60 千瓦功率輪式裝載機(jī)中成 功實施。 借助于現(xiàn)代化的驅(qū)動方案，配合激動的可編程計算機(jī)控制，也 可以再營運(yùn)費(fèi)用降低的同時，提高機(jī)械的工作效率，將來還可以 提供，并且通過計算機(jī)進(jìn)行控制，以至于可使驅(qū)動裝置所需的功 率以最佳的耗油量進(jìn)行。

16、 2.3 加載方案論證 試驗臺的加載方案主要有： （1）機(jī)械方法加載，主要包括： 摩擦測功器加載； 扭板彈簧產(chǎn)生鉸鏈力矩加載； 慣性圓盤產(chǎn)生慣性力矩加載。 以上方法的共同特點(diǎn)是：簡單易行，但是能模擬變化規(guī)律簡 單的負(fù)載，且不能連續(xù)可調(diào)。不適合較大的功率情況。 （2）電的加載方法 主要是用電力測功機(jī)加載，其主要缺點(diǎn)是；工作時間不能過長。 （3）液壓加載方法 主要是通過溢流加載（也叫節(jié)流加載），其簡單易行、連續(xù)加 載、易于控制的優(yōu)點(diǎn)使大多數(shù)的試驗臺都采用這種加載方案。故 本試驗臺也采用這種加載方案。 第三章 具體設(shè)計 3.1 電機(jī)的選擇 根據(jù)泵的驅(qū)動規(guī)律，再考慮選擇聯(lián)軸

17、器的效率損失，電機(jī)的 額定功率必須大于泵的驅(qū)動功率。轉(zhuǎn)速匹配良好，調(diào)速性能好， 選擇直流電機(jī)的型號為：ZL1-180-42,其額定轉(zhuǎn)速為 2200r/min, 其額定功率為 90KW 3.2 主回路液壓泵和馬達(dá)的選擇 一 主回路液壓泵的選擇 液壓泵的額定壓力：P=40Mpa 選液壓泵的容積效率為： pv =0.93 機(jī)械效率為： pm =0.93 電機(jī)額定轉(zhuǎn)速 n=2200r/min 額定功率：N=90KW 液壓泵的輸出功率： N出 N  pv pm 90 0.95 0.93 79.52KW 液壓泵的實際輸出流量：

18、 Q N出 P 79.52 40 103 106  60 103  119.28L / min 液壓泵的理論輸出流量： Q Q 119.28 pv 0 0.95  125.6L / min 液壓泵的排量： q Q0 p n 125.6 2000  103  62.78mL / r 由以上的參數(shù)，查手冊選擇變量液壓泵的型號為： A4V90HW1.0R0C102A 液壓泵的最大排量： qmax 90mL / r 液壓泵的變量范圍：0~90mL/r 最大輸出流

19、量： Qmax nqmax 10 3 2.0 90 10 3 180L / min 最大輸出轉(zhuǎn)矩： M p 0.159 pq p pm 0.159 40 90 0.93 0.1 532.2 Nm 二 主回路液壓馬達(dá)的選擇 最大速度：v=35km/h 輸出部分的輸出直徑：D=1.675m 選擇變量液壓馬達(dá)的容積效率： mv  0.95 機(jī)械效率： mm 0.93 液壓離合器最大傳動比： i1 1.09 差速器傳

20、動比： i2 5.14 減速器傳動比： i3 4.125 忽略管路的一切能量損失 液壓馬達(dá)的輸出功率： N 入 N 泵出 79.52KW 液壓馬達(dá)的輸入流量：Q=119.28L/min 液壓馬達(dá)的理論輸出流量： Q0 Q mv 119.28 0.95 113.32L / min 液壓馬達(dá)的輸出功率： N N 泵出 mv mm 79.52 0.95 0.93 70.26KW 輸出部分的最大轉(zhuǎn)速： n 35 103 35 103 

21、 110.91m / min max 60 D 60 3.14 1.675 I 總傳動比： i1i2 i3 1.09 5.14 4.125 25.53 n馬達(dá) nmax i 110.91 25.35 2129r / min q Q0 113.32 103  53.23mL / r n馬達(dá) 2129 根據(jù)以上參數(shù)，查手冊選擇液壓馬達(dá)的型號為： A6V107E12F820800 M m 1.59 pqm mm 1.59

22、40 107 0.93 10 1 632.88Nm 查得： p 35MP 時的最大扭矩 M max 594Nm M 594 qmax  max 100.43mL / r 0.159 p mm 0.159 40 0.93 取 qmax n 100mL / r Q0 min  103  1133.2r / min qmax 選取最高轉(zhuǎn)速： nmax 2500r / min q

23、min TQ0 nmax 103 1T 13.32 2500  103  45.33mL / r 故變量馬達(dá)的變量范圍：45.33~100Ml/r 轉(zhuǎn)速變化范圍：1133~2500r/min 馬達(dá)及變速箱輸出的最高轉(zhuǎn)速、最大扭矩、最低轉(zhuǎn)速、最低扭 矩為： N max (r / min) M max ( Nm) M min ( Nm) N min (r / min) 馬達(dá)輸出 2500 632.88 286.82 1133 變 速 i1 1.09 2294 306.41 676.

24、11 1039 2 3 箱 輸 出 i 5.14 1202 584.72 1290.2 545 i 4.125 654 1073.86 2369.49 296 三 液壓泵和液壓馬達(dá)的校核 本試驗臺的電動機(jī)轉(zhuǎn)速為 2200r/min 泵所需的最大扭矩為： N PQ 60 Mn 9550 M 9550PQ 9550 40 119.3  390.8Nm p 對于電機(jī)； p 60 n Mn 9550 60 0.93

25、0.95 2200 M 9550P 9550 100  434.1Nm n Q M Mp 2200 此泵的選擇合適。 故得出馬達(dá)和泵的各項指數(shù)為： 最 大 扭 矩 Nm 最 小 扭 矩 Nm 最 大 排 量 cm 2 / r 最 大 排 量 cm 2 / r 泵 532.20 0 90 0 馬達(dá) 632.88 286.82 107 45.33 3.3 加載回路的設(shè)計計算 一 加載液壓泵的選擇 選擇液壓泵的容積效率為： pv  0.95

26、 機(jī)械效率為： pm 0.93 變速箱總的機(jī)械效率為： 0.98 液壓泵的輸入功率為： N 入 N馬達(dá)出 70.26 0.98 98.85KW 液壓泵的輸入功率為： N出 N 入 pv pm 68.85 0.95 0.93 60.83KW 液壓泵的最大輸入轉(zhuǎn)速： nmax n馬達(dá) max imin 2500 1.09  2294r / min 液壓泵的最小輸入轉(zhuǎn)速： nmin n馬達(dá) min imax 113

27、3 3.82  296r / min 變速箱輸出的最大轉(zhuǎn)速： N 2 Mn M max N 2 nmin  60 2221.18Nm 變速箱輸出的最小轉(zhuǎn)速： M min N 60 2 nmin 68.85 2 103 60 296  286.60Nm 根據(jù)以上參數(shù)，查手冊，選擇加載液壓泵的型號為： A7V80EL2.0RZF00 液壓泵的最大流量： Qmax qnax nmax 10 3 156.24L / min 液壓泵的實際流量： Q

28、 Q0 pv 156.24 0.95 148.43L / min 在此選擇加載泵的規(guī)格為： 項目 最 大 排 量 qmax 最 大 輸 入 功 率 最 大 壓 降 p 最 大 輸 入 轉(zhuǎn) 速 數(shù)據(jù) 80 cm 2 68.85KW 40Mpa 2294r/min 二 加載泵的校核 泵的最大轉(zhuǎn)速，最大扭矩必須大于或等于變速箱所輸出的最 大轉(zhuǎn)速與扭矩。 當(dāng)變速箱的轉(zhuǎn)速為 n=191 時所輸出的扭矩為最大： 取此時的轉(zhuǎn)速為：n=200r/min M max 9550 68.85 /

29、200 3288Nm M max M 此項合格 又Q n變 max 2137 / 1.09 1960r / min 此項合格 故 在 此 選 用 A7V 系 列 的 變 量 柱 塞 泵 ， 其 型 號 為 ： A7V80E12.0ZF00 第四章 油箱及輔助元件的設(shè)計與選擇 4.1 油箱的設(shè)計計算 一 油箱設(shè)計中應(yīng)注意的幾個問題 1.油箱應(yīng)具有足夠的剛度和強(qiáng)度，油箱一般用 2.5~4mm 的鋼 板焊接而成，尺寸高大的油箱需要加焊角板、液壓泵和電動機(jī)直 立安裝時，震動比一般水平安裝要好些，但山熱條件差。 2.油

30、箱要是有足夠的有效容積，郵箱的有效容積（油面高度 為郵箱高度 80%時的容積）應(yīng)根據(jù)液壓系統(tǒng)發(fā)熱、散熱平衡的原則 來計算，但這只是在系統(tǒng)負(fù)載較大、長期聯(lián)系工作時才有必要進(jìn) 行，一般只需要按液壓泵的額定流量 Q 估算既一般低壓系統(tǒng)郵箱 的有效容積為液壓泵每分鐘排量的 2~4 倍即可，中壓系統(tǒng)為 5~7 倍，高壓系統(tǒng)為 10~12 倍。 3.吸油管和回油管要盡量遠(yuǎn)些，吸油管和回油管之間要有隔 板，以增加油液循環(huán)的距離，使油液有足夠的時間分離氣泡，沉 淀雜質(zhì)。 4.宜于散熱和維護(hù)保養(yǎng)，箱底離地應(yīng)有一定的距離且適當(dāng)傾 斜，以增大散熱面積；在最低的部分設(shè)置放油閥或放油塞，以利 用排放污油；郵箱

31、側(cè)壁應(yīng)設(shè)置由位計；濾油器的安裝位置應(yīng)便于 裝拆；箱內(nèi)各處應(yīng)便于清洗。 5.油箱要進(jìn)行油溫控制。郵箱正常工作的溫度應(yīng)在一定范圍 內(nèi)，在環(huán)境溫度變化較大的場合要安裝熱交換器，但必須考慮它 的安裝位置及測溫、控制等措施。 6.油箱內(nèi)壁要加工。新的郵箱經(jīng)噴丸、酸洗和表面清潔后， 內(nèi)壁可涂一層與工件液相容的塑料或耐油清漆。 二 郵箱尺寸的確定 根據(jù)經(jīng)驗公式：V=KQ K——經(jīng)驗系數(shù)，對于高壓，一般去 2~5，這里選取 K=4 Q——表示液壓泵的實際輸出流量 計算得：V=KQ=4×133=532L/min 因為油液不需要在有箱內(nèi)散熱，所以無須對郵箱容積的計算。 又考慮到 V4 泵郵箱是補(bǔ)油箱

32、，且采用水冷散熱，經(jīng)計算選擇： 長×寬×高= 0.6 0.5 0.6m 3 三 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計 油箱體：油箱體有 A3 鋼板焊接而成，取鋼板厚度為 5mm。郵 箱為固定式，油箱側(cè)板壁上開清洗孔，以便于清洗油箱。 油箱底部：油箱底部有吸油口，安有吸油過濾器。油箱地面與 基礎(chǔ)面的距離大約是 150mm；油箱底用 A3 鋼板。 油箱蓋：油箱蓋多用鑄鐵或鋼板兩種材料制成，為便于取材， 也選用 A3 鋼板。在油箱側(cè)壁有液位液溫計。 液位液溫計：在油箱側(cè)壁有液位液溫計。 四 油箱的防噪音防銹設(shè)計 箱體及箱蓋的材質(zhì)，在條件允許的情況下，用鑄鐵代替鋼板， 以便于吸震。箱

33、體與箱蓋間增加防震橡皮墊。 4.2 油箱附件的選取 一 空氣濾清器的選擇 為了使油箱里的油液能夠在大氣壓的作用下順利被吸取及排 放，不至于在泵和管路中產(chǎn)生氣泡，必須使得油箱與外部的空氣 相連通，這樣就產(chǎn)生一個問題，就是容易使得空氣中的污染物進(jìn) 入到油箱里污染油液。于是，在此空氣濾清器的作用就顯得十分 的重要，一般的，在油箱蓋上設(shè)置空氣濾清器，它包括空氣濾清 裝置和注油過濾網(wǎng)。 二 液位指示器的選擇 油箱中的液位指示器：油箱的容量應(yīng)該保證在工作時油面的 波動的上升和下降之間，一旦油面低于下限位置，油的散熱不那 么充分，則造成泵的吸油不充分，嚴(yán)重時會引起油液因固定在一 個小范圍內(nèi)因

34、油液熱極化和污染。一般在油箱側(cè)面 2/3 處設(shè)置液 位指示器。 為了準(zhǔn)確知道油箱里的油液的高度，以保證在供油期間管道 中的油液有充分供應(yīng)。因此，游標(biāo)一般放在郵箱側(cè)壁的上側(cè)，它 包括了油溫的指示器和液位指示器，本油箱選擇的液位指示器型 號為： 型號 L E B YWZ-150T 180 150 112 三 冷卻器的選用 為了提高系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，應(yīng)使系統(tǒng)在允許的溫度下工作 并保持在 30℃~50℃范圍內(nèi)，最高不超過 60℃，最低不低于 15℃。 油液溫度過高，將使油液變質(zhì)，加速其污染。同時有的粘性和潤 滑能力降低，增加油液的泄露，縮短液壓元件的壽命。因此，冷 卻器是保

35、證液壓系統(tǒng)正常工作的一種很重要的附件。 液壓系統(tǒng)在工作時，油液因與管道產(chǎn)生摩擦以及各種的閥口時 有液阻的產(chǎn)生，故在工作時油也會產(chǎn)生大量的熱量，特別是在高 壓高速閉式回路中，油液的溫升情況顯得尤為突出。因為油液的 粘溫定性，在溫度過高時，油液的粘度會大大下降，由此產(chǎn)生的 問題是泄露量的增加，系統(tǒng)壓力降低，能量損耗增大等一系列不 利于液壓系統(tǒng)的因素出現(xiàn)。為了保證系統(tǒng)的正常工作，在郵箱散 熱條件不利的情況下，一般采用增加冷卻器的措施來對油溫進(jìn)行 控制，特別是高壓高速的液壓系統(tǒng)中，因此冷卻器在液壓回路中 就成了一種必不可少的輔件。冷卻器按照其冷卻方式分，一般可 以分為水冷式和風(fēng)冷式兩種，在通風(fēng)條件不

36、好的情況下，一般采 用水冷式。就本系統(tǒng)來說，選用的是水冷式的冷卻器，冷卻器的 主要參數(shù)是散熱面積。 四 濾油器的選擇 1.濾油器的功用及基本要求 液壓系統(tǒng)的 75%以上的故障是和液壓油的污染有關(guān)。油液的污 染能加速液壓元件的磨損，卡死閥芯，堵塞工作間隙和小孔，使 元件失效。導(dǎo)致液壓系統(tǒng)不能正常工作，因而，必須對油液進(jìn)行 過濾，濾油器的作用就在于過濾混在液壓油中的雜質(zhì)，使進(jìn)入到 液壓系統(tǒng)中去的油液的污染度降低，保證系統(tǒng)的正常的工作。一 般對濾油器的要求是： 有足夠的過濾精度，過濾精度是指濾油器芯濾去雜質(zhì)的粒度 大小，以其直徑 D 的公稱尺寸表示。粒度越小，精度越高。精度 分粗，精，和

37、特精四個等級。 有足夠的過濾能力，過濾能力即一定壓力降下允許通過濾油器 的最大流量，一般用濾油器的有效過濾面積來表示。對濾油器過 濾能力的要求，應(yīng)結(jié)合濾油器在液壓系統(tǒng)中的安裝位置來考慮， 如結(jié)合濾油器安裝在吸油管路上時，其過濾能量應(yīng)在泵能量的兩 倍以上。 濾油器應(yīng)有一點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度，不因液壓力的作用而破壞。 濾芯抗腐蝕性能好，并能在規(guī)定的液壓力的作用下持久的工 作。 濾芯要利于清洗和更換，便于拆卸和維護(hù)。 2.濾油器的型式 濾油器按過濾精度來分為粗濾油器和精濾油器兩大類；按濾 油器的結(jié)構(gòu)形式可分為網(wǎng)式、線隙式、磁式、燒結(jié)式和紙質(zhì)式等； 按過濾的方式可分為表面型、深度型和中間型過濾器。

38、 第 19 頁 共 35 頁 3.濾油器的選用和安裝 根據(jù)設(shè)計的液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求，按過濾精度、流通能力、 工作壓力、油液的粘度和工作溫度來選用不同的濾油器及其型號。 濾油器在液壓系統(tǒng)中的安裝位置，通常有以下幾種： （1）安裝在泵的吸油口 （2）安裝在泵的出油路口 （3）安裝在系統(tǒng)的回油路上 （4）安裝在系統(tǒng)的分支油路上 本泵的濾油器采用線式濾油器，安裝在液壓泵的吸油路上，以 保護(hù)液壓泵。它具有結(jié)構(gòu)簡單、流通能力大、過濾效果好、阻 力小、易清洗等特點(diǎn)。 由于濾油器的通油能力一般應(yīng)大于實際通流能力的 2 倍以上, 第 35 頁 共 35 頁 故： KA

39、 P 10 6  Qm3 / s ——油液的動力粘度 A——有效油面積 P ——壓力差 K——濾油通油能力系數(shù) 因為該濾油器安裝在泵的吸油口處，故采用線式濾油器， 所以 K=0.17 因為一般來說對于一般的液壓回路系統(tǒng)，大多采用 N46 號油 液就能滿足要求， 又因為 ——油液的流速 ——油液的流速 由表可查得： =30， 0.9 103 所以 30 0.9 10 2 27000 Q 取 2.5 Q0 所以 Q=2.5×125=312.5L/min 所以 A 

40、 Q K P 106  1.49m 2 由以上的幾項數(shù)據(jù)可以選定濾油器的型號為：XU-A400×30F 型號 過濾精度 流量 通徑 XU-A400×30F 80μm 100L/min 32mm 5.加熱器的選擇 利用冷卻器和加熱器的綜合使用來控制油液的溫度，冷卻器 和電加熱器控制溫度總稱為熱交換器。冷卻器和電加熱器的聯(lián)合 使用，是為了控制油溫的突然升高和突然下降，以及啟動時油溫 過低的情況。他們之間要配合使用。本系統(tǒng)選用電加熱器型號為： SRY2-220/3。 加熱器的發(fā)熱能力： H c r v T  t (kcai /

41、h) 其中 c——油的比熱，取 c=0.5kcai/kq r——油的比重，取 r=900kq/ m 3 v——郵箱容積，v=0.4 m 3 t ——郵箱加熱后的溫升， t =30℃ 第4章 機(jī)架的設(shè)計 4.1對機(jī)架結(jié)構(gòu)的基本要求 機(jī)架是整個機(jī)床的基礎(chǔ)支持件，一般用來放置重要部件。為了滿足機(jī)床高速度、高精度、高生產(chǎn)率、高可靠性和高自動化程度的要求，與普通機(jī)床相比，機(jī)床應(yīng)有高的靜、動剛度，更好的抗振性。 一、對機(jī)床的機(jī)架主要在以下3 個方面提出了更高的要求： 1．很高的精度和精度保持性 在機(jī)架上有很多安裝零部件的加工面和運(yùn)動部件的導(dǎo)

42、軌面，這些面本身的精度和相互位置精度要求都很高，而且要長時間保持。另外，機(jī)床在切削加工時，所有的靜、動載荷最后往往都傳到機(jī)架上，所以，機(jī)架受力很復(fù)雜。為此，為保證零部件之間的相互位置或相對運(yùn)動精度，除了滿足幾何尺寸位置等精度要求外，還需要滿足靜、動剛度和抗振性、熱穩(wěn)定性、工藝性等方面的技術(shù)要求。 2．應(yīng)具有足夠的靜、動剛度 靜剛度包括：機(jī)架的自身結(jié)構(gòu)剛度、局部剛度和接觸剛度，都應(yīng)該采取相應(yīng)的措施，最后達(dá)到有較高的剛度-質(zhì)量比。動剛度直接反映機(jī)床的動態(tài)性能，為了保證機(jī)床在交變載荷作用下具有較高的抵抗變形的能力和抵抗受迫振動及自激振動的能力，可以通過適當(dāng)?shù)脑黾幼枘?、提高固有頻率等措施避免共

43、振及因薄壁振動而產(chǎn)生噪音。 3．較好的熱穩(wěn)定性 對機(jī)床來說，熱穩(wěn)定性已經(jīng)成了一個突出問題，必須在設(shè)計上要做到使整機(jī)的熱變形小，或使熱變形對加工精度的影響小。熱變形將直接影響機(jī)架的原有的精度，從而是產(chǎn)品精度下降，如立軸矩臺平面磨床，立柱前臂的溫度高于后臂，是立柱后傾，其結(jié)果磨出的零件工作表面與安裝基面不平行；有導(dǎo)軌的機(jī)架，由于導(dǎo)軌面與底面存在溫差，在垂直平面內(nèi)導(dǎo)軌將產(chǎn)生中凸或中凹熱變形。因此，機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)使熱變形盡量小。 二、機(jī)架機(jī)架設(shè)計的一般要求 ： 1） 在滿足強(qiáng)度和剛度的前提下，機(jī)架的重量應(yīng)要求輕、成本低； 2） 抗振性好。把受迫振動振幅限制在允許范圍內(nèi)；

44、 3） 躁聲??； 4） 溫度場分布合理，熱變形對精度的影響??； 5） 結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，工藝性良好，便于鑄造、焊接和機(jī)械加工； 6） 結(jié)構(gòu)力求便于安裝與調(diào)整，方便修理和更換零部件； 7） 有導(dǎo)軌的機(jī)架要求導(dǎo)軌面受力合理、耐磨性良好； 8） 造型好。使之既適用經(jīng)濟(jì)，有美觀大方。 4.2 機(jī)架的結(jié)構(gòu) 1．機(jī)架結(jié)構(gòu) 根據(jù)機(jī)床的類型不同，機(jī)架的結(jié)構(gòu)形式有各種各樣的形式。例如車床機(jī)架的結(jié)構(gòu)形式有平機(jī)架、斜機(jī)架、平機(jī)架斜導(dǎo)軌和直立機(jī)架等四種類型。 另外，斜機(jī)架結(jié)構(gòu)還能設(shè)計成封閉式斷面，這樣大大提高了機(jī)架的剛度。鉆高精度立式萬能磨床、加工中心等這一類機(jī)床的機(jī)架結(jié)構(gòu)與車床有所不同。

45、例如加工中心的機(jī)架有固定立柱式和移動立柱式兩種。前者一般使用于中小型立式和臥式加工中心，而后者又分為整體T形機(jī)架和前后機(jī)架分開組裝的T形機(jī)架。所謂T形機(jī)架是指機(jī)架是由橫置的前機(jī)架和與它垂直的后機(jī)架組成。整體式機(jī)架，剛性和精度保持性都比較好，但是卻給鑄造和加工帶來很大不便，尤其是大中型機(jī)床的整體機(jī)架，制造時需要大型設(shè)備。而分離式T形機(jī)架，鑄造工藝性和加工工藝性都大大改善。前后機(jī)架聯(lián)接處要刮研，聯(lián)接時用定位鍵和專用定位銷定位，然后再沿截面四周， 用大螺栓固緊。這樣聯(lián)接成的機(jī)架，再剛度和精度保持性方面，基本能滿足使用要求。這種分離式T形機(jī)架適用于大中型臥式加工中心。 由于機(jī)架導(dǎo)軌的跨距比較窄，致使工

46、作臺在橫溜板上移動到達(dá)行程的兩端時容易出現(xiàn)翹曲，將會影響加工精度，為了避免工作臺翹曲，有的立式加工中心增設(shè)了輔助導(dǎo)軌。 2．機(jī)架的截面形狀 機(jī)床的機(jī)架通常為箱體結(jié)構(gòu)，合理設(shè)計機(jī)架的截面形狀及尺寸，采用合理布置的肋板結(jié)構(gòu)可以在較小質(zhì)量下獲得較高的靜剛度和適當(dāng)?shù)墓逃蓄l率。機(jī)架肋板一般根據(jù)機(jī)架結(jié)構(gòu)和載荷分布情況，驚醒設(shè)計，滿足機(jī)架剛度和抗振性要求，V形肋板有利于加強(qiáng)導(dǎo)軌支承部分的剛度；斜方肋和對角肋結(jié)構(gòu)可明顯增強(qiáng)機(jī)架的扭轉(zhuǎn)剛度，并且便于設(shè)計成全封閉的箱形結(jié)構(gòu)。 此外，還有縱向肋板和橫向肋板，分別對抗彎剛度和抗扭剛度有明顯效果；米字形肋板和井字形肋板的抗彎剛度也較高，尤其是米字形肋板更高。

47、 3．機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計 機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)盡量避免薄壁結(jié)構(gòu)并簡化表面形狀。根據(jù)本設(shè)計的具體情況及要求，機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)如下： 4.機(jī)架的設(shè)計步驟 ⑴根據(jù)機(jī)架上的零件、部件情況和設(shè)計要求初步確定機(jī)架及機(jī)架的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，以保證機(jī)架內(nèi)外的零件能正常運(yùn)動 ⑵根據(jù)產(chǎn)品批量和結(jié)構(gòu)形式初步確定制造方法，合理選擇材料，單件小批量的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備機(jī)架可以采用焊接和鍛喊結(jié)合的機(jī)架 ⑶分析承載情況，根據(jù)承載情況合理的選擇截面形式，確定主要設(shè)計參數(shù) ⑷畫出結(jié)構(gòu)草圖，進(jìn)行必要的強(qiáng)度和剛度計算和尺寸修改 ⑸對重要設(shè)備的機(jī)架，還應(yīng)該進(jìn)行模擬實驗設(shè)計和模擬實驗，并根據(jù)實驗結(jié)果對設(shè)計進(jìn)行修改。 4.2

48、橫梁設(shè)計 梁設(shè)計的要求 與軸心受壓相仿，鋼梁設(shè)計應(yīng)考慮強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定各個方面滿足要求。 (1)梁的強(qiáng)度計算主要包括抗彎、抗剪和折算應(yīng)力等強(qiáng)度應(yīng)足夠。 (2)剛度主要是控制最大撓度不超過按受力和使用要求規(guī)定的容許值。 (3)整體穩(wěn)定指梁不會在剛度較差的側(cè)向發(fā)生彎扭失穩(wěn)，主要通過對梁的受壓翼緣設(shè)足夠的側(cè)向支承，或適當(dāng)加大梁截面以降低彎曲壓應(yīng)力至臨界應(yīng)力以下。 (4)局部穩(wěn)定指梁的翼緣和腹板等板件不會發(fā)生局部凸曲失穩(wěn)，在梁中主要通過限制受壓翼緣和腹板的寬厚比不超過規(guī)定，對組合梁的腹板則常設(shè)置加勁肋以提高其局部穩(wěn)定性。 梁的截面選擇 一、型鋼梁截面的選擇 型鋼梁截面

49、應(yīng)滿足梁的強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定四個要求，其中強(qiáng)度包括抗彎、抗剪、局部壓應(yīng)力和折算應(yīng)力。由于型鋼截面的翼緣和腹板等板件常有足夠的厚度，一般不必驗算局部穩(wěn)定，無很大孔洞削弱時一般也不必驗算剪應(yīng)力。局部壓應(yīng)力和折算應(yīng)力只在有較大集中荷載或支座反力時計算。 型鋼梁設(shè)計通常是先按抗彎強(qiáng)度(當(dāng)梁的整體穩(wěn)定有保證或Mmax處截面有較多孔洞削弱時)或整體穩(wěn)定(當(dāng)需計算整體穩(wěn)定時)選擇型鋼截面，然后驗算其它項目是否足夠，不夠時再作調(diào)整。為了節(jié)省鋼材，應(yīng)盡量采用牢固連接于受壓翼緣的密鋪面板或足夠的側(cè)向支承以達(dá)到不需計算整體穩(wěn)定的要求。 按抗彎強(qiáng)度或整體穩(wěn)定(φb值可先估計假定)選擇單向(強(qiáng)軸)彎曲梁

50、的型鋼截面時，所需要的截面抵抗矩為： 2、腹板尺寸 梁高確定后腹板高也就確定了，腹板高為梁高減兩個翼緣的厚度，在取腹板高時要考慮鋼板的規(guī)格尺寸，一般使腹板高度為50mm的模數(shù)。從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，腹板薄一些比較省鋼，但腹板厚度的確定要考慮腹板的抗剪強(qiáng)度，腹板的局部穩(wěn)定和構(gòu)造要求。從抗剪強(qiáng)度角度來看，應(yīng)滿足下式： 3、翼緣尺寸 由式5.2.1求得需要的凈截面模量，則整個截面需要的慣性矩為： 4.3 機(jī)架的基本尺寸的確定 機(jī)架是支撐及其自動變速器所有附件的可移動機(jī)構(gòu)。要保證拆裝自動變速器方便、安全；重量要輕，便于移動；架子要有足夠的空間安裝。而且自動變速器每個總

51、成之間要考慮它們之間的協(xié)調(diào)關(guān)系?？紤]到這些方面的因素后要確定的一些自動變速器尺寸根據(jù)這些數(shù)據(jù)，大概確定架子的長高。這樣架子的地面的結(jié)構(gòu)就確定了。支撐自動變速器的部件是支撐板，支撐板固定在支承軸上，支承軸安裝在機(jī)架上。 為了使機(jī)架能夠方便移動，須在架子上裝輪子，因此在架子的4個側(cè)面通過螺栓各連接兩個輪子，使得架子和輪子連接牢固?？拷D(zhuǎn)盤這端安裝有鎖止裝置，使得架子在任何位置都能停止固定。 4.4 架子材料的選擇確定 架子的結(jié)構(gòu)確定后，就需要準(zhǔn)備材料，買材料時要考慮鋼材的性能，同時也要考慮成本，再者還要考慮到其美觀，通過到市場調(diào)查分析后，臺架選用60㎜×60㎜的方鋼和50×50的角鋼組合制作

52、。其規(guī)格如表一所示。 受力比較小的底架就用50㎜的角鋼制作，其他的受力大的轉(zhuǎn)架就用60㎜的方鋼制作。在轉(zhuǎn)架與支撐板的固定處需要用軸連接。 表一 鋼材的尺寸 規(guī)格 60㎜×60㎜ 50㎜×50㎜ 橫截面圖 長度 500㎜ 567㎜ 材料 Q235 Q235 4.3 主要梁的強(qiáng)度校核 考慮到一些外在壓力，按照重量為600N進(jìn)行校核。支承軸160㎜，查機(jī)械工程材料 P105頁表5-2得，Q235鋼材的屈服強(qiáng)度σ b =375～460MPa，取σ b=375 MP a 解：和軸一樣建立如圖所示的坐標(biāo)系。 以軸心為x軸，垂直上平面的直線為y軸，一端點(diǎn)為圓點(diǎn)建立

53、如圖6.1所示的平面直角坐標(biāo)系。 因為：FRD =600N ，把RDE從D點(diǎn)移到E后的受力情況如圖6.1所示。 圖6.1 得到一個F和一個力矩M=Fab×Lbe=600×0.300N·M=180 N·m 計算軸的集慣性矩Ip和抗彎截面系數(shù)Wz，因為材料和軸的是一樣的， 所以σ b=375 MP a , Ip=∫y2dA =10.16cm4; W= Ip/y max=6773.6884×10--6m3 所以 σ max= M max / W=180/（6773.69×10--6）P a=0.26MP a 也設(shè)安全系數(shù)：K=5 故：K×σ max=5×0.26MP a=

54、1.5 MP a﹤σ b=375 MP a 因此：也可以做出結(jié)論轉(zhuǎn)架在安全系數(shù)為5的情況下也是安全的。 所以可以進(jìn)行制作。解：以軸心為x軸，垂直上平面的直線為y軸，一端點(diǎn)為圓點(diǎn)建立如圖2.2.1所示的平面直角坐標(biāo)系。軸的受力分析。軸的軸心受力簡圖如圖2.2.1-b所示。通過受力圖可以明顯看出軸的最大彎矩是在BE點(diǎn)之間。 把F從C點(diǎn)移到B 后的受力情況如圖2.2.1- b 所示。 得到一個F和一個力矩M=F×Lbe=600×0.3N·M=180 N·m 因為：Fba+Fde=2F=1200N 由于軸的受力完全對稱，故Fba=Fde=F=600N B點(diǎn)和F點(diǎn)的彎矩為：MB=WF=F

55、ba×Lde+M=600×0.01+180 N·m=601.8N·m 受力情況如圖2.2.1所示. 計算軸的極慣性矩Ip 和抗彎截面系數(shù)Wz因為材料和軸的是一樣的，所以σ b=375 MP a , Ip=∫y2dA =10.16cm4; W= Ip/y max=6773.6884×10--6m3 所以 σ max= M max / W=305/（6773.69×10--6）P a=0.45MP a 也設(shè)安全系數(shù)：K=5 故：K×σ max=5×0.45 MP a=2.25 MP a﹤σ b=375 MP a 因此：也可以做出結(jié)論轉(zhuǎn)架在安全系數(shù)為5的情況下也是安全的。

56、所以可以進(jìn)行制作。 T——加熱時間，取 T=0.15h 選電加熱器的功率由式 N 加熱器的安裝要求：  H KW 860.7 加熱器部分應(yīng)全部侵入油中，嚴(yán)防因油的蒸發(fā)或油面下降而使 其露出油面，為保證上述要求，加熱器應(yīng)橫向安裝。 加熱器與冷卻器的聯(lián)合使用，可以準(zhǔn)確的控制溫度，以便使液 壓油溫度在最合適的位置。 4.3 系統(tǒng)發(fā)熱功率的確定 在忽略系統(tǒng)泄露以及其他能量損耗的情況下，可以近似的認(rèn) 為系統(tǒng)的所有能量損失全部的轉(zhuǎn)化為了能量，由此可得到： Phr Pr Pc Phr ——系統(tǒng)的發(fā)熱功率 Pr —

57、—系統(tǒng)的輸入功率 Pc ——系統(tǒng)的輸出功率 因為總體估計的系統(tǒng)的總效率為 0.82 所以上式也可以寫成： Phr Pr (1 0.82) 所以 Phr 18KW 因為按照正常的工作溫度，一般選擇室溫為 20℃，系統(tǒng)正常 工作允許的油溫為 45℃。 因為本系統(tǒng)采用的是閉式回路，而且運(yùn)轉(zhuǎn)使得油速較高，系 統(tǒng)的工作壓力較高，所以對于管路的散熱量可以忽略不計。 4.4 閥的選擇 在主油路上有兩個安全閥，一組起緩沖制動的閥組。 安全閥的選擇 ： 因為此兩閥作 安全作 用，故其調(diào)定 壓力為 40Mpa，為防止各種突發(fā)事件的發(fā)生。故在此選用較大的流

58、量。取 L=60L/min 緩沖制動閥組中的安全閥：為了穩(wěn)定系統(tǒng)壓力與保持一定的壓力， 故取調(diào)定壓力位 45Mpa,最大流量取 L=10L/ming。通徑取φ=6mm 緩沖制動閥組中的單向閥：選擇 P 0.3Mpa ，L=10L/min。通徑 取φ=6mm。 型號為：S6A3  4.5 儀器儀表及傳感器的選擇 本試驗臺系統(tǒng)所用到的儀表主要是檢測 A4V 泵的輸出壓力的 壓力表。 本系統(tǒng)所用到許多傳感器，用來檢測系統(tǒng)壓力、流量、轉(zhuǎn)速、 扭矩、液壓油溫度。根據(jù)這些檢測值對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。 壓力傳感器：需要測量 A4V、A7V 泵

59、的輸出壓力，選用霍爾式 壓力傳感器，型號為：AK-4 流量傳感器：需要測量的流量有 A6V 馬達(dá)的輸出流量，A7V 泵 的輸出流量。流量的測量的方法有：容積法計量郵箱、橢圓齒輪 流量計、電遠(yuǎn)傳浮子流量、計量油馬達(dá)。本實驗采用渦輪式流量 計，這種流量計既能測量積累流量瞬時流量，遙控測量方便，其 測量精度較高。 測 A6V 馬達(dá)輸出流量型號為：LW25 1.2—12 m 3 / h 測 A7V 泵輸出流量型號為：LW40 2.5—20 m 3 / h 轉(zhuǎn)速傳感器：需要測量的轉(zhuǎn)速有 A4V 泵的輸入轉(zhuǎn)速，A6V 泵的 輸出轉(zhuǎn)速，變速箱的輸出轉(zhuǎn)速。 本實驗臺對泵和馬達(dá)檢測時

60、，不但要進(jìn)行壓力、流量檢測， 也要進(jìn)行轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的測量。均選用磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器。 扭矩傳感器：需要測量 A4V 泵的輸入扭矩，變速箱的輸出扭 矩。選用應(yīng)變片式扭矩傳感器。 A4V 泵的輸入扭矩：AKC-205-1000Nm 變速箱的輸出扭矩：AKC-205-1500Nm 油溫油位的測量：可選用型號為 YWZ-150T 的液位計，而且?guī)? 有溫度計，即可顯示液位也可知道溫度。 溫度數(shù)字顯示調(diào)節(jié)儀： A4V 泵用郵箱選用型號：XMT-122 Cu50.0~150℃ A4V 泵用郵箱選用型號：XMT-122 Cu50.0~150 4.6 液壓油的選擇 正確而合適的選擇液壓油，

61、對液壓系統(tǒng)適應(yīng)各種環(huán)境的能力、 延長系統(tǒng)和元件的壽命、提高系統(tǒng)工作的可靠性等都有重要意義。 在選擇液壓油考慮得眾多因素中，最重要的是液壓油的粘 度。液壓介質(zhì)應(yīng)具有適宜的粘度和良好的粘溫特性，高強(qiáng)度的油 膜，具有較好的潤滑特性，能抗氧化，穩(wěn)定性好，腐蝕作用小。 本試驗臺考慮到具體實際情況，選用礦物質(zhì)油較易維護(hù)系 統(tǒng)，相對價格不高，泵的壽命長，換油周期長，濾油器洗入阻力 較低潤滑油，防腐性、防銹性、穩(wěn)定性適中，蒸發(fā)性小，無毒， 使用范圍廣，粘溫曲線較好。 第五章 試驗臺的工作原理 5.1 本試驗臺的主要目 本試驗臺的主要目的是測試系統(tǒng)在恒功率輸入的情況下能否實現(xiàn) 恒功率輸出，通過

62、預(yù)編好的程序來調(diào)節(jié)泵、馬達(dá)的排量，變速箱 的檔位，溢流閥的調(diào)節(jié)壓力。 5.2 調(diào)速過程 變速箱的輸出速度和扭矩的變化分兩個階段：第一階段液壓 馬達(dá)的排量 qm 最大，利用改變 A4V 泵的排量調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)的速度 nm 。在此過程中，A4V 液壓泵的排量由零變到最大，液壓馬達(dá)的 轉(zhuǎn)速逐漸升高，壓力保持最大值，液壓馬達(dá)的輸出扭矩最大。當(dāng) 繼續(xù)增加泵的排量至最大值，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，此過程 由于液壓泵的輸出壓力逐漸降低，使得液壓馬達(dá)的輸出扭矩逐漸 降低，所以牽引力逐漸減小。第二階段 A4V 液壓泵的排量保持最 大，利用減小液壓馬達(dá)的排量調(diào)速。在此過程中，液壓馬達(dá)的排 量由

63、最大值逐漸減小到最小值，其轉(zhuǎn)速增加到最大，所以輸出扭 矩下降。 5.3 泵和馬達(dá)的控制原理 1.A4V 泵的 EL 控制原理 通過控制裝置 EL 上的兩個比例電磁鐵，泵中的變量缸由一個 與預(yù)選電流有關(guān)的調(diào)節(jié)壓力來加壓，因此使斜盤使排量得以無級 調(diào)節(jié)。 一個比例電磁鐵對應(yīng)一個流動方向。 EL 控制功能符號圖： 2.A6V 泵的 EL 控制原理 通過控制裝置 EL 上的兩個比例電磁鐵，泵中的變量缸由一個 與預(yù)選電流有關(guān)的調(diào)節(jié)壓力來加壓，因此使斜盤使排量得以無級 調(diào)節(jié)。 一個比例電磁鐵對應(yīng)一個流動方向。 EL 控制功能符號圖：

64、3.A7V 泵的控制原理 泵上裝有電磁控制閥。控制閥上的控制壓力由電磁鐵產(chǎn)生，電 流強(qiáng)度的大小，可以控制閥芯位移的大小，也就是說，泵的排量 與電磁鐵的電流強(qiáng)度成正比。 EL 控制功能符號圖： 第六章 電控系統(tǒng)設(shè)計 6.1 硬件的總體設(shè)計 由于數(shù)字信息處理技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，使得計算 機(jī)，尤其是微型計算機(jī)在控制領(lǐng)域中越來越廣泛，傳統(tǒng)的模擬使 信息處理和控制裝置正在逐步被數(shù)字計算機(jī)所代替。目前在機(jī)電 一體化產(chǎn)品中，多數(shù)是以微型機(jī)來構(gòu)成控制裝置。微型機(jī)控制系 統(tǒng)可以看成是有硬件和軟件兩大部分組成的。硬件一般包括微機(jī)、 外圍設(shè)備、輸入輸出通道和操作臺等，微型機(jī)和被控對象之間的 輸入輸出通道，包括數(shù)字通道和模擬通道兩部分，是微型機(jī)控制 系統(tǒng)與其他微型機(jī)系統(tǒng)的主要區(qū)別之處。一下主要為硬件方面。 數(shù)控系統(tǒng)基本由硬件組成：任何一個數(shù)控系統(tǒng)由硬件及軟件 兩部分組成。硬件是組成系統(tǒng)的基礎(chǔ)，有了硬件和軟件才能有效 的運(yùn)行。硬件的可靠性直接影響到數(shù)控系統(tǒng)的性能指標(biāo)。 第 36 頁 共 35 頁