液压试验台节流阀检测系统应用与研究设计

陕西国防工业职业技术学院毕业设计（论文） 题 目 液压试验台节流阀检测系统应用与研究 系 别 机械工程系 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 学 号 年级 级 指导教师 二 年 月 日 摘 要 液压系统目前已经广泛应用于部队武器装备、民用设备、航空航天等领域中,液压系统的故障机理分析、状态监测与故障诊断技术也日趋成熟。但是,对液压系统分析、监测与诊断技术需要到工程实践中进行可靠性检验,一般检验周期长,成本高。多功能液压实验台能模拟液压系统常见故障,加速设备运行,缩短检验周期,降低成本,缩短诊断理论、技术到工程应用转化时间。下面经实验,多功能实验台运行可靠、稳定,能全面模拟液压系统、液压元件特别是液压泵、液压缸、节流阀，溢流阀等等元件的故障,并可运用嵌入在实验台中多种传感器实现多源信息采集,能有效地为液压系统的状态监测与故障关键词： 液压试验台 液压元件 节流阀 检测目 录1绪论4 1.1液压传动在机械行业中的应用.5 1.2液压试验台的基本组成.6 1.3 液压试验台的特点.8 1.4液压传动技术的发展及应用.92液压试验台节流阀检测系统的设计.12 2.1 液压试验台节流阀检测系统的具体设计.14 2.1.1 检测系统的目的.16 2.1.2 节流阀功能测试回路图的确定.20 2.1.3 节流阀压力、流量测试的一般步骤.20 2.2 液压液的选择21 2.3 电机、液压元件及附件的选择及设计22 2.4液压集成块的结构设计.22 2.4.1通用集成块组的结构.23 2.4.2集成块的特点.23 2.4.3液压集成块及其设计.24 2.4.4集成块设计步骤.24 3测量系统的设计.26 3.1正确测量的测量条件和测量方法.27 3.2 转速转矩传感器的选择.28 3.3测量仪表的选择.30 3.3.1流量计的选择.24 3.3.2真空表的选择.25 3.3.3压力表的选择.27结论28参考文献29致谢301绪论1.1 液压传动在机械行业中的应用液压传动在实际生产中的应用有一下几部分：磨床、铣床、刨床、拉床、压力机、自动机床、组合机床、数控机床、加工中心等 工程机械挖掘机、装载机、推土机等。 汽车工业自卸式汽车、平板车、高空作业车等。 农业机械联合收割机的控制系统、拖拉机的悬挂装置等。 轻工机械打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等。 冶金机械电炉控制系统、轧钢机控制系统等。 起重运输机械起重机、叉车、装卸机械、液压千斤顶等。 矿山机械开采机、提升机、液压支架等。 建筑机械打桩机、平地机等。 船舶港口机械起货机、锚机、舵机等。 铸造机械砂型压实机、加料机、压铸机等。本次设计液压试验台节流阀检测系统，主要包括以下几点：1） 压力试验：在国家要求安全范围内，逐级升高压力，全面检查系统所有焊缝和接口处应无泄漏、管道无永久性变形。 2）功能试验：逐次调整每个回路，执行器速度应在正常工作压力和温度下运行。 3）噪音，尽量消除和减少系统对周围环境的影响。 4）系统稳定性，应先检查局部闭环的稳定性，然后接上主通路；检查各执行件有无影响。 5）系统响应快速性。各个执行元件的动作时间是否对应工况设计。 6）温度时间曲线 其总体方案图结构图如下： 节流阀性能测试实验工作台总体方案与布局图本次设计的液压试验台节流阀检测系统的设计主要是为节流阀的性能检测而做的，因为，一般对液压元件的性能分析、监测与诊断技术需要到工程实践中进行可靠性检验,一般检验周期长,成本高。本次设计的液压试验台节流阀检测系统可以通过检测元件所能承受的最大压力，工作中所产生的噪音，工作中的稳定性，以及通过计算机生成温度-时间曲线来判断常见故障,加速设备运行,缩短检验周期,降低成本,缩短诊断理论、技术到工程应用转化时间既可以简化控制线路，节省成本，又可以提高劳动生产率。1.2液压试验台的基本组成 液压试验台常规配置是由液压试验系统、电气控制系统、试验油管及试验油管悬挂机构、出厂试验台架组成；如用户需要，可增加试验数据计算机处理系统；如没必要，供货时也可不带试验台架，由用户自备。其中液压试验系统、电气控制系统、试验油管和试验油管悬挂机构组成的试验单元构成了试验台的试验功能，可完成全部试验项目的试验。这三部分的所有零部件安装固定在机架上，方便整体运输及转换使用场地。液压系统的泵阀等部件安装在机架内下部，油箱组件安装在机架的上后部，电气柜安装在机架的上前部，在液压元件的外边、机架的四周边安装围门，即整齐美观，又安全卫生。试验台架主要用于试验时放置固定油缸，便于操作，同时还有收集回收试验时洒落的油液、安装诸如自动测量行程等所需仪器的作用。1、液压试验系统 液压试验系统在电气控制系统的作用下，使工件完成各项试验项目。它是由油箱组件、多台油泵电机组、多套液压阀组、过滤装置、液压管路组件、液压检测元件等部件组成的低压大流量动力源系统、高压加载动力源系统、超高压加载动力源系统、试验油路系统、辅助油路系统、气动排油系统等液压系统所构成。2、电气控制系统 电气控制系统由触摸屏、PLC（可编程处理器）、电器元件、指示面板、操作悬臂等部件组成的电机控制、操作控制、显示（包括指示、警示）仪器仪表三部分构成。主电路为交流380V,控制电路为交流220V、直流24V。试验程序由PLC处理完成，控制系统通过对液压系统的控制，实现试验所要求的各项动作及各项安全防护措施。3、试验油管及试验油管悬挂机构 试验台出厂时都配好一定长度的试验台和油缸连接的高压软管，为了油管拆装方便、高效，还为油管配置好快换接头，在试验台上部安装有平衡器支架及平衡器，将油管悬挂起来，使用时将油管端部拉下接在油缸油口上，不试验时，平衡器将油管悬挂起来。4、出厂试验台架 该试验台架主要由架体、接油槽、漏板、油缸V型支撑等组成。V型支撑安装在架体上，用于放置油缸；接油槽是在架体上端焊接而成的封闭结构，收集拆卸试验油管时散落的油液，收集的油液汇集到接油槽下部的集油箱中，油箱装有液位传感器，集油到一定量时，集油系统的回油泵自动启动，将集油通过过滤送到液压系统油箱；在接油槽中配置有一定高度的漏板，用于放置小零件和工具，也使工具和小零件免于沾上油液。 试验台架是选配部件，用户可以选购，也可以依据各自需要定做其它结构形式的台架。5、试验数据计算机处理系统 该系统由计算机、数据采集卡、传感器、打印机等部件组成。除了具备和触摸屏一样的显示功能外，主要功能是对每只试验过的油缸试验数据进行处理，形成试验报告，并对报告储存，以供随时查询和打印。试验报告有两类，一类是单个油缸试验情况的历履报告，一类是一定工作时间段所试油缸的汇总报告。历履报告内容分两方面，一方面是油缸特征和试验人员特征内容，如产品名称、型号、部件号、各试验项目的要求参数、试验用油、安装距、试验人员、检验人员等，这些内容人工输入；另一方面是试验数据，如试运行次数、起动压力、试验压力、保压时间、油液温度、试验时间、试验结果是否合格等。汇总报告按序号对所试油缸的试验参数和结果汇总列表，多用于日报表。数据处理软件设计时，赋予了一定的生产管理功能，如在试验数据采集前必须输入特征内容，否则不予采集，也就形不成试验记录；而对于试验数据只能采集，不能输入，也就不能对报告中的试验数据进行改动，避免了人工干预试验结果的情况出现。1.3 液压试验台的特点 液压实验台能全面模拟液压系统常见的各类故障,并可运用嵌入在其中的加速度、压力、流量、温度、液位、污染度、位移等多种传感器检测液压系统在正常或异常状态下的各种信息,可为液压系统、元件的故障机理分析、状态监测及故障诊断技术积累信息,提供数据。1)多功能液压实验台组成液压实验台的原理如图1所示,部分元件结构如图2所示。实验台液压泵4由75 kW交流电动机驱动。溢流阀7 为安全阀, 8、11为二级调压阀,调节实验台最高工作压力。电磁换向阀12、单向节流阀13、14,节流阀17、18、19、液压缸20、溢流阀23构成液压缸故障模拟系统,流量计15、16、21,压力传感器31、33、34构成压缸测试系统。电磁换向阀25和溢流阀28模拟溢流阀和电磁阀工作。2） 多功能液压实验台特点多功能液压实验台工作最高压力24 MPa,系统最大流量为91 L /min,能够完全模拟工程机械、武器装备液压系统、元件(尤其是液压泵和液压缸)故障;采用背压方式产生液压缸工作负载,降低了成本;系统采用模块化设计,可扩展性强,系统维护简单。图11.4液压传动技术的发展及应用 液压技术，从年英国制造出世界上第一台水压机诞生算起，已经有多年的历史了，然而在工业上的真正推广使用却是世纪中叶的事情了。第二次世界大战期间，在一些武器装备上用上了功率大、反应快、动作准的液压传动和控制装置，大大的提高了武器装备的性能。同时，也加速了液压技术本身的发展。战后，液压技术迅速由军事转入民用，在机械制造、工程机械、锻压机械、冶金机械、汽车、船舶等行业中得到了广泛的应用和发展。世纪年代以后，原子能技术、空间技术、电子技术等的迅速发展，再次将液压技术向前推进，使其在各个工业领域得到了更加广泛的应用。现代液压技术与微电子技术、计算机技术、传感技术的紧密结合已经形成并发展成为一种包括传动、控制、检测在内的自动化技术。当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、经久耐用、高度集成化等各项要求方面都取得了重大的进展，在完善发展比例控制和伺服控制、开发数字控制技术上也有许多新成果。同时，液压元件和液压系统的计算机辅助设计(CAD)和测试(CAT)、微机控制、机电一体化、液电一体化、可靠性、污染控制、能耗控制、小型微型化等方面也是液压技术发展和研究的方向。继续扩大应用服务领域，采用更先进的设计和制造技术，将使液压技术发展成为内涵更加丰富完整的综合自动化技术。 目前，液压技术已广泛应用于各个工业领域的技术装备上，例如机械制造、工程、建筑、矿山、冶金、船舶等机械，上至航空、航天工业，下至地矿、海洋开发工程，几乎无处不见液压技术的踪迹。液压技术的应用领域大致上可以归纳为以下几个主要方面：（1）各种举升、搬运作业。尤其在行走机械和较大驱动功率的场合，液压传动已经成为一种主要方式。如起重机、起锚机等。（2）各种需要作用力大的推、挤、挖掘等作业装置。例如，各种液压机、塑料注射成型机等。（3）高响应、高精度的控制。飞机和导弹的姿态控制等装置。（4）多种工作程序组合的自动操作与控制。如组合机床、机械加工自动线。（5）特殊工作场合。例如地下水下、防爆等。2液压试验台节流阀检测系统的设计2.1 液压试验台节流阀检测系统的具体设计2.1.1 检测系统的目的本次设计的检测系统的目的主要是通过检测元件所能承受的最大压力，工作中所产生的噪音，工作中的稳定性，以及通过计算机生成温度-时间曲线来判断常见故障,加速设备运行,缩短检验周期,降低成本,缩短诊断理论、技术到工程应用转化时间既可以简化控制线路，节省成本，又可以提高劳动生产率。2.1.2 节流阀功能测试回路图的确定根据以上工况，我们可以确定节流阀功能测试回路图，如下图所示:2.1.3 节流阀压力、流量测试的一般步骤 液压试验台节流阀检测系统主要是需要完成被测元件各方面的性能检测而设计出的一款检测系统，它是基于液压试验工作台来进行检测的，其主要包括以下几个部分：1、压力泄露量曲线（内泄漏、外泄漏耐压）2、压差流量特性试验3、流量时间曲线4、工作范围试验5、 功能试验：逐次调整每个回路，执行器速度应在正常工作压力和温度下运行，包含压力试验。4、噪音，尽量消除和减少系统对周围环境的影响。5、系统稳定性测试。6、温度时间曲线.在这里以压力试验为例，其具体操作步骤如下：a、先将关闭节流阀2，将溢流阀1全部打开，启动泵半分钟，排除管 内的空气。b、关闭溢流阀1，调节节流阀2，到需要的压力值（比如5Mpa）。c、调定好后，完全打开溢流阀2，使通过节流阀2的流量为零，逐渐 关闭溢流阀1，同时记录相信对应的压力，流量的等各表值，据压差与流量的数值绘制曲线图如下：2.2 液压液的选择1、 选择液压油的原则1、 选择工程机械用液油的依据 （1） 液压件。不同的液压元件对所用液压油都有一个最低的配置要求，因此选择液压油时，应注意液压件种类及其使用的材质、密封件和涂料或油漆等与液压油的相容性，保证各运动副润滑良好，使元件达到设计寿命，满足使用性能的要求。液压泵是对液压油的黏度和黏温性能最敏感的元件之一，因此，常将系统中泵对液压油的要求作为选择液压油的重要依据（有伺服阀的系统除外）（2）系统工况。如果对执行机构速度、系统压力和机构动作精确度的要求越高，则对液压油的耐磨和承载能力等的要求也越高。 根据系统可能的工作温度，连续运转时间和工作环境的卫生情况等，选油时须注意油的黏度、高温性能和热稳定性，以减少油泥等的形成和沉积。（3）油箱大小。油箱越小对油的抗氧化安定性、极压抗磨性、空气释放性和过滤性等要求就越高。（4）环境温度。针对工程机械在地下、水上、室内、室外、寒区、或是处于温度变化的严寒区，以及附近有无高温热源或明火等环境温度特点，合理选用液压油。若附近无明火，工作温度在60以下，承载较轻时，可选用普通液压油，如果设备须在很低的温度下启动时，须选用低凝液压油。 综上所述，若液压油的质量合格，系统执行机构运动速度很高时，油液的流速也高，液压损失随之增大，而泄漏相对减少，故宜选择黏度较低的油；反之，当油的流速低时，泄漏量相对增大，将对工作机构运动速度产生影响，这是宜选择黏度较高的油。通常，当工作压力高时，宜选用黏度高的液压油，因为解决高压时的泄漏问题比克服其黏阻更应优先；当工作压力较低时，宜选用低黏度的油。环境温度高时，应采用黏度较高的油，反之，应采用黏度较低的油。（5）液压油的最后确定。液压油初步选定后，还须注意核查其货源、黏度、质量、使用特点、适用范围，以及对系统和元件材料的相容性，看各项指标是否能完全满足使用要求。（6）经济性。要综合考虑液压油的价格、使用寿命、以及液压系统和维护、安全运行周期等情况，着眼于经济效益好的品牌。2、选择液压油的经济性分析 选择液压油时，不能只注意油价，而忽视了品种、质量、维护与再生等情况，如，在高温热源和明火附近的高温、高压和精密液压系统，要选用磷酸酯液抗燃液压油，不能因价贵而用价廉的含水抗燃液代替，这样会使液压泵过早的磨损，降低系统精度；又如，在高压液压系统中，应选用抗磨液压油，若选用便宜的机械油或防锈、抗氧液压油，则液压泵寿命会缩短。以SO黏度为等级为VG46的品种L-HH和L-HM油为例，分别用于相同的YB-D25型节流阀（压力为12.5MPa,温度为65，转速为500r/min），连续运行250h后测其磨损量，用L-HH油时泵的磨损量为用L-HM油时的63倍。因此，在中高压系统中，不该使用L-HH或L-HL油，而要选用L-HM抗磨液压油。 对于寒区和严寒区室作作业工程机械的高压系统，则于气温低，环境温度变化大，应该选用高黏度指数的低温液压油，以使系统低温油液流动性好，冷启动在液压设备中使用寿命短。2.HL液压油(也称通用型机床工业用润滑油) l)规格HL液压油是由精制深度较高的中性基础油加抗氧和防锈添加剂制成的。HL液压油按40C运动粘度可分为15、22、32、46、68、100六个牌号。2) 用途 HL液压油主要用于对润滑油无特殊要求,环境温度在OC以上的各类机床的轴承箱、齿轮箱、低压循环系统或类似机械设备循环系统的润滑。它的使用时间比机械油可延长一倍以上。该产品具有较好的橡胶密封适应性,其最高使用温度为80C。3)质量要求(l)适宜的粘度和良好的粘温性能。要求油的粘度受温度变化的影响小,即温度变化不致影响液压系统的正常工作。(2) 具有良好的防锈性、抗氧化安定性。(3) 其有较理想的空气释放值、抗泡性、分水性和橡胶密封适应性。使用注意事项(l)使用前要彻底清洗原液压油箱,清除剩油、废油及沉淀物等,避兔与其他油品混用。(2)本品不适用于工作条件苛刻,润滑要求高的专用机床。对油品质量要求较高的齿轮传动装置、液压系统及导轨,应选用中、重负荷齿轮油、抗磨液压油或HG液压油。(3)本油品代替机械油用于通用机床及其他类似机械设备的循环系统的润滑,经济效益显著能延长换油周糊平均节约润滑油1/3-1/2。3.抗磨液压油(HM液压油)l)规格, 抗磨液压油(HM液压油)是从防锈、抗氧液压油基础上发展而来的,它有碱性高锌、碱性低锌、中性高锌型及无灰型等系列产品,它们均按40C运动粘度分为22、32、46、68四个牌号。2) 用途(l)抗磨液压油主要用于重负荷、中压、高压的节流阀、柱塞泵和齿轮泵的液压系统J目YB一D25节流阀、PF15柱塞泵、CBN一E306齿轮泵、YB一E80/40双联泵等液压系统。(2) 用于中压、高压工程机械、引进设备和车辆的液压系统。如电脑数控机床、隧道掘进机、履带式起重机、液压反铲挖掘机和采煤机等的液压系统。（3）除适用于各种液压泵的中高压液压系统外也可用于中等负荷工业齿轮(蜗轮、双曲线齿轮除外)的润滑。其应用的环境温度为一10C-40C。该产品与丁腈橡胶具有良好的适应性。3)质量要求(l)合适的粘度和良好的粘温性能,以保证液压元件在工作压力和工作温度发生变化的条件下得到良好润滑、冷却和密封。(2)良好的极压抗磨,以保证油泵、液压马达、控制阀和油缸中的摩擦副在高压、高速苛刻条件下得到正常的润滑,减少磨损。(3优良的抗氧化安定性、水解安定性和热稳定性,以抵抗空气、水分和高温、高压等因素的影响或作用,使其不易老化变质，延长使用寿命。(4良好的抗泡性和空气释放值,以保证在运转中受到机械剧烈搅拌的条件 下产生的泡沫能迅速消失;并能将混入油中的空气在较短时间内释放出来,以实现准确、灵敏、平稳地传递静压。(5)良好的抗乳化性,能与混入油中的水分迅速分离,以免形成乳化液,引起液压系统的金属材质锈蚀和降低使用性能。(6良好的防锈性,以防止金属表面锈蚀。4)注意事项(l)要保持液压系统的清洁,及时清除油箱内的油泥和金属屑。(2)按换油参考指标进行换油,换油时应将设备各部件清洗干净,以免杂质等混入油中,影响使用效果。(3)储存和使用时,容器和加油工具必须清洁,防止油品被污染。(4)该油品主要适用于钢-钢摩擦副的液压油泵。用于其它材质摩擦副的液压油泵时,必须要有油泵制造厂或供油单位推荐本产品所适用的油泵负荷限值。4.HR、HG液压H液压油是在环境温度变化大的中低压液压系统中使用的液压油。该油具有良好的防锈、抗氧性能,并在此基础上加入了粘度指数改进剂,使油品具有较好的粘温特性。该类油由于用量小至今尚未大力开发,在此不作详细介绍。HG液压油原为普通液压油中的32G和68G,曾用名为液压导轨油,该产品是在HM液压油基础上添加油性剂或减磨剂构成的丶一类液压油。该油不仅具有优良的防锈、抗氧、抗磨性能,而且具有优良的抗粘滑性。该产品主要适用于各种机床液压和导轨合用的润滑系统或机床导轨润滑系统及机床液压系统。在低速惰况下,防爬效果良好。目前的液压一导轨油属这一类产品。5.H、HS液压油(低温液压油)l)规格这是两种不同档次的液压油,在GB7631.2一87中均属宽温度变化范围下使用的液压油。此二类油都有低的倾点,优良的抗磨性、低温流动性和低温泵送性。HV、HS液压油按基础油分为矿油型与合成油型两种,按40。C运动粘度,H油为15、22、32、46、68、100六个牌号HS油分为15、32、32、46四个牌号。2)用途(l)H低温液压油主要用于寒区或温度变化范围较大和工作条件苛刻的工程机械、引进设备和车辆的中压或高压液压系统。如数控机床、电缆井泵.以及船舶起重机、挖掘机、大型吊车等液压系统。使用温度在一30C以上。(2)HS低温液压油主要用于严寒地区上述各种设备。使用温度为一30C以下。3)质量要求(l)适宜的粘度。(2)良好的极压抗磨性能。(3)优良的低温性能,点较低,能保证工程机械或设备在寒区或严寒区环境下易于启动和正常运转。(4)优良的粘温性能,粘度指数均在130以上,保证液压设备在温度变化幅度较大的情况下得到良好的润滑、冷却和密封。(5) 良好的抗乳化性和防锈性能。良好的氧化安定性、水解安定性和热稳定性能。4)注意事项(l)低温液压油是一种既具有抗磨又具有高低温性能的高级液压油,应注意 合理使用。(2)低温液压油不能用于有银部件的液压设备。(3)HV油和HS油由于基础油组成不同,所以不能混装混用八以免影响使用性能。其它注意事项同HM液压油。（一）液压油的选用 液压系统运行故障的70%是由液压油引起的,因此,正确、合理地选用液压油对于提高液压设备的工作可靠性,延长系统及元件的寿命,保证机械设备的安全、正常运行具有十分重要的意义。压油的选用应当是在全面了解液压油性质并结合考虑经济性的基础上,根据液压系统的工作环境及其使用条件选择合适的品种,确定适宜的粘度。液压的品种选定后,粘度的选择具有决定的意义J目粘度选择适宜就可有效提高统的工作效率灵敏度与工作可靠性,还可以减少温升与降低磨损,从而延长系统和元件的使用寿命。l.液压油品种的选择在本章第二节中,对于汽车与工程机械所使用的液压油及共选用已进行了绍。在此仅就液压油品种的选择再作一归纳。2.3 电机、液压元件及附件的选择及设计 由于溢流阀的最小稳定溢流量为3L/min,而工进时输入液压缸的流量0.5L/min，由小流量液压泵单独供油，所以小液压泵的流量规格最少应为3.5L/min。 根据以上压力和流量的数值查阅产品样本，最后确定选取PV2R12-6/26型双连叶片液压泵，其小液压泵和大液压泵的排量分别为6ml/r和26ml/r,当液压泵的转速时该液压泵的理论流量为20.08L/min，若取液压泵的容积效率，由于液压缸在工进时输入功率最大，这是液压泵工作压力为2MPa，流量为27.1L/min.按图标去液压泵的总效率为则液压泵驱动电动机所需的功率为： 根据此数值查阅电动机产品样本选取Y100L-6型电动机，其额定功率为，额定转速。（二）阀类原件及辅助原件：1）单向节流阀是通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的阀门。将节流阀和单向阀并联则可组合成单向节流阀。节流阀和单向节流阀是简易的流量控制阀，在定量泵液压系统中，节流阀和溢流阀配合，可组成三种节流调速系统，即进油路节流调速系统、回油路节流调速系统和旁路节流调速系统。节流阀没有流量负反馈功能，不能补偿由负载变化所造成的速度不稳定，一般仅用于负载变化不大或对速度稳定性要求不高的场合。 液控单向阀可作为单向闭锁和保压使用。它用于液压系统中，阻止油液反向流动，起到普通单向阀作用；但可利用控制压力油，通过控制活塞打开单向阀芯，使油液实现反向流动。液控单向阀可用在需要严格封闭的油路中，进行单向闭锁，起到保压作用。对单向阀的要求：1、对于正向开启压力为0.04Mpa的液控单向阀，使用时不允许阀芯锥面垂直向上方安装。2、管接头连接处，禁止用油漆、麻丝、聚四氟乙烯密封带，可用密封胶。3、对于外泄式结构的液控单向阀，控制活塞部分的泄漏油应从L口单独接回油箱。3.单向阀 DIF-L10H1液压元件产品样本技术规格：型号开启压力压力（kgf/cm）流量（l/min）接口尺寸（mm）DIF-L10H10.3521025104.溢流阀 YF-B 10B液压元件产品样本 技术规格：型号重量（）压力（/）接口尺寸（mm）额定流量YF-B 10B2.60.5-6.310405. 三位四通电磁换向阀 34-H10B-T液压元件产品样本 技术规格：型号重量（）压力（kgf/cm）流量（ml /min）允许背压（kgf/cm）接口尺寸（mm）34-H10B-T3.532040<63.3106. 单向顺序阀 XYA-F10D-B（A） 液压元件产品样本技术规格：型 号重量（）压力 （kgf/cm）接口尺寸（mm）阀径（mm）XYA-F10D-B（A）1.520010127.液控单向阀 液压元件产品样本技术规格：型 号流量（）压力（kgf/cm）开启压力（kgf/cm）控制压力（kgf/cm）接口尺寸（mm）252102<108108. 二位二通电磁换向阀 22-H10B液压元件产品样本P364技术规格：型 号压力（kgf/cm）允许背压（kgf/cm）流量（ml /min）接口尺寸（mm）阀径（mm）22-H10B320<1.014010129.单向调速阀 QA-H10液压元件产品样本 P322技术规格：型 号最高压力（kgf/cm） 流量（l/min）最小稳定流量（l/min）接口尺寸（mm）QA-H1032040410根据系统的工作压力和通过各个阀类元件和辅助元件的流量，可选用这些元件的型号及规格,如表2-3。表2-3 小型液压压力机集成阀元件明细表序 号名 称通过流量型号及规格1油管14mm紫铜管2油箱70L油箱3滤油器11.47XLX-06-804双联节流阀9.75YB1-6.3/6.35单向阀4.875DIF-L10H16溢流阀4.875YF-B 10B7三位四通电磁换向阀9.7534-H10B-T8单向顺序阀9.75XYA-F10D-B（A）9液控单向阀9.7510二位二通电磁换向阀4.87522-H10B11单向调速阀9.75QA-H1012压力表Y100T13压力表开关K-3B14电动机Y90S-62）节流阀图示为节流阀。节流阀是通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的阀门。将节流阀和单向阀并联则可组合成单向节流阀。节流阀和单向节流阀是简易的流量控制阀，在定量泵液压系统中，节流阀和溢流阀配合，可组成三种节流调速系统，即进油路节流调速系统、回油路节流调速系统和旁路节流调速系统。节流阀没有流量负反馈功能，不能补偿由负载变化所造成的速度不稳定，一般仅用于负载变化不大或对速度稳定性要求不高的场合。 3）三位四通换向阀由阀体和阀芯组成。阀体圆孔内有5条环形槽，分别对应P、A、B、T1四个油口，阀芯上有三个凸台。（三）油管：各原件间连接轨道的规格按液压原件接口处的尺寸决定，液压缸进，出油管则按输入、排出的最大流量计算。由于液压泵选定之后液压缸在各个工作阶段的进、出流量已与原定数值不同，所以需要重新计算。按照经验值推荐去油液在压油管的流速v=3m/s,则算得与液压缸无杆腔及有杆腔相连的油管内径分别为这两根油管都选用内径、外径mm的冷拔无缝钢管。（四）油箱 油箱容积按公式估计，取其经验数据，故其容积为,按GB/T79381999规定，其标准值为V=250L。2.4液压集成块的结构设计集成块这种结构是液压集成的最早形势，在我国已经形成了多种系列。很多集成块都有固定的完整的回路，但还有些回路需自己设计，大约占系统回路的20%到30%。2.4.1通用集成块组的结构集成块组，是按通用的液压典型回路设计成的通用组件，它由集成块、底块和顶盖按一定得顺序叠加，用四只螺栓垂直固紧而成。液压元件一般安装在集成块的前面、后面和右侧面，左侧面不安放元件，留着连接油管，以便向执行元件供油，为了操纵方便，通常把需要经常调节的元件，如调速阀、溢流阀、减压阀等布置在右侧面或前面。元件通过块体的内部的油道孔，每一块都有自己的压油孔p、回油孔o、泄露油孔L、和连接螺栓孔，有的回路省略掉泄油孔。2.4.2集成块的特点从集成块的组成原理图可以看出，集成块由板式元件与通道体组成，元件可根据要求自由选用。集成块与其他连接方式相比有以下特点：（1）有现有的板式标准元件，可以组成各种回路，方便增加和替换， 因而具有极大的灵活性。（2）由于是在小块体上加工各种孔道，故制造简单，工艺孔大为减少，便于检查和及时发现毛病。如果加工中除了问题，仅报废其中一小块通道体，而不使整个系统报废。（3）集成块最大限度的减少管道接头使泄露减少到最小程度，提高 元集成回路，以减少集成块设计工作量，提高通用性。 2）把各液压单元集成回路连接起来，组成液压集成回路，即为组合铣床的液压集成回路图。一个完整的液压集成回路由底板、供油回路、压力控制回路、方向回路、调速回路、顶盖及测压回路等单元液压集成回路组成。液压集成回路设计完成后，要和液压回路进行比较，分析工作原理是否相同，否则说明液压集成回路出了差错。2.4.3液压集成块及其设计集成块是由底板、各中间块和顶盖组成，由四个紧固螺栓把它们连接起来，再由四个紧固螺钉将其紧固在液压油箱上，液压泵通过油管与底板连接组成液压站，液压元件分别固定在各集成块上，组成一个完整的液压系统。1. ）底板及供油块设计 底板块及供油块，其作用是连接集成块组。液压泵供应的压力油P由底板引入各集成块，液压系统回油路T及泄油路L经底板引入液压油箱冷却沉淀。2.）顶盖及测压盖设计 顶盖及测压块。顶盖的主要用途是封闭主油路，安装压力表开关及压力表观察泵及系统各部分工作压力。设计顶盖时，要充分利用顶盖的有效空间，也可把测压回路、卸荷回路以及定位夹紧回路等布置在顶盖上。3、）中间块的设计若液压单元集成块回路中液压元件较多或者不好安排时，可以采用 过渡板把阀与集成块连接起来。如：集成块某个侧面要固定两个液压集成元件有困难，如果采用过渡板则会会使问题比较容易解决。使用过渡板时，应注意，过渡板不能与上下集成块上的元件相碰，避免响集成块的安装，过渡一般安装在集成块的正面，过渡板厚度为35-40mm，在不影响其它部件工作的条件下，其长度可稍大于集成块尺寸。过渡板上孔道的设计与集成块相同。可采用先将其用螺钉与集成块连好，再将阀装在其上的方法安装。2.4.4.集成块设计步骤1) 制作原件样板，方法与油路板一节相同。2)决定通道的孔径。集成块上的公用通道，即压力油孔P、回油孔T、泄油孔L及四个安装孔。压力油孔由液压泵流量决定，回油孔一般不得小于压力油孔。直接与液压元件连接的液压油孔由选定的液压元件规定确定。孔与孔之间的连接孔用螺塞在集成块表面堵死。与液压油管连接的液压油孔可采用米制细牙螺纹或英制管螺纹。3）集成块上液压元件的布置。把制作好的液压元件样板放在集成块各视图上进行布局，有的液压元件需要连接板，样板应以连接板为准。电磁阀应布置在集成块的前、后面上要避免电磁换向阀两端的电磁铁与其他部分相碰。液压元件的布置应以在集成块上加工的孔最少为好,如图所示，孔道相通的液压元件尽可能布置在同一水平面，或在直径d的范围内，否则要钻垂直中间油孔，不通孔道之间的最小壁厚h必须进行强度校核液压元件在水平面上的孔道若与公共油孔相通，应尽可能地布置 在同一垂直位置或在直径d范围，否则要钻中间孔道，集成块前后与左右连接的孔道应互相垂直，不然也要钻中间孔道。设计专用集成块时，要注意其高度应比装在其上的液压元件的最大横向尺寸2mm，以避免上下集成块上的集成元件相碰，影响集成块紧固。4）集成块上液压元件布置程序。电磁换向阀布置在集成块的前面和后面，先布置垂直位置，后布置水平位置，要避免电磁换向阀的固定螺孔与阀口通道，集成块固定螺孔相同。液压元件泄露孔可考虑与回油孔合并。水平位置孔道可分三层进行布置。根据水平孔道布置的需要，液压元件可以上下左右移动一段距离。溢流阀的先导阀部分可伸出集成块外，有的原件可以横向布置。3测量系统的设计3.1正确测量的测量条件和测量方法 测量是指以测量对象的量值为目的而进行的实验过程，在液压系统实验，运行控制等过程中，需要测量温度，流量，压力等各个参数来随时观察被测量对象的单位时间内的变动量。这个测量需要通过各种测量装置和测量过程来实现。于是，测量装置和过程在测量过程中需要满足什么要求，才能准确测量这些这些随时间的变化而变化的特性才是我们所关心的问题。要使测量具有普遍的科学意义和价值需要一定的条件，首先测量过程被除数测量的量与标准或相对标准的比较过程。作为比较的标准量值必须是已知的而且合法，才能保证测量的数值科学性，具有科研价值。其次，进行比较的测量系统必须进行检查和标定。以保证测量的有效性，可靠性。这样的测量才有意义，是科学且能用的。3.2 转速转矩传感器的选择1.转矩转速传感器选型：传感器有传递类，平衡力类，能量转换类等三类原理，此三类原理中传递类运用最为广泛，固而选择传递类传感器，而传递类传感器又根据其弹性元件的物理参数分为：变形型，应力型、应变型等三种。 上述三种传感器中应变型安装较为简单方便，价格低廉，产品成熟，固而选用市面上运用较多的可实现转矩、转速及轴功率的多参数输出的带环形旋转变压器的JN338字式转矩转速传感器。该传感器具有体积小、重量轻、安装简单方便化测量接口简单方便等优点。2.转矩转速测量系统选择： 转矩转速测量系统分为数字式，单片机型和微机型三种类型，数字式是早期的试系统，其缺点是系统可靠性差，功能单一，操作复杂，体积庞大。单片机型采用单片机采集和处理数据。这是目前较普遍的测量系统形式，它能够正确的测量出机械所承受的转矩，具有结构简单、性能稳定、测量准确、使用方便、成本较低等特点，但这种仪器的分析能力很弱。而微机型即软件式转矩测量系统。这已测量系统所测得的数据准确，分析能力有所增强，但实时性不强，不能满足瞬时转矩、转速测量的要求，而且界面并不直观、没有充分利用微机的资源，整体性能仍不高综合考虑本设计选择单片机测控系统。3.通信模块选择： 由于本设计要求用无线传输，固可选方案有多种无线传输技术，比如GPRS，CDMA，WIFI等模块，考虑到价格差距很大，本设计采用PTR2000。3.3测量仪表的选择 3.3.1流量计的选择流量计选型是指按照生产要求，从仪表产品供应的实际情况出发，综合地考虑测量的安全、准确和经济性，并根据被测流体的性质及流动情况确定流量取样装置的方式和测量仪表的型式和规格。流量测量的安全可靠，首先是测量方式可靠，即取样装置在运行中不会发生机械强度或电气回路故障而引起事故；二是测量仪表无论在正常生产或故障情况下都不致影响生产系统的安全。例如，对发电厂高温高压主蒸汽流量的测量，其安装于管道中的一次测量元件必须牢固，以确保在高速汽流冲刷下不发生机构损坏。因此，一般都优先选用标准节流装置，而不选用悬臂梁式双重喇叭管或插入式流量计等非标准测速装置，以及结构强度低的靶式、涡轮流量计等。燃油电厂和有可燃性气体的场合，应选用防爆型仪表。在保证仪表安全运行的基础上，力求提高仪表的准确性和节能性。为此，不仅要选用满足准确度要求的显示仪表，而且要根据被测介质的特点选择合理的测量方式。发电厂主蒸汽流量测量，由于其对电厂安全和经济性至关重要，一般都采用成熟的标准节流装量配差压流量计，化学水处理的污水和燃油分别属脏污流和低雷诺数粘性流，都不适用标准节流件。对脏污流一般选用圆缺孔板等非标准节流件配差压计或超声多普勒式流量计，而粘性流可分别采用容积式、靶式或楔形流量计等。水轮机人口水量、凝汽器循环水量及回热机组的回热蒸汽等都是大管径( 400mm以上)的流量测量参数，由于加工创造困难和压损大，一 般都不选用标准节流装置。根据被测介质特件及测量准确度要求，分别采用插入式流量计、测速元件配差压计、超声波流量计，或采用标记法、模拟法等无能损方式测流量为保证流量计使用寿命及准确性，选型时还要注意仪表的防振要求。在湿热地区要选择湿热式仪表。正确地选择仪表的规格，也是保证仪表使用寿命和准确度的重要一环。应特别注意静压及耐温的选择。仪表的静压即耐压程度，它应稍大于被测介质的工作压力，一般取125倍，以保证不发生泄漏或意外。量程范围的选择，主要是仪表刻度上限的选择。选小了，易过载，损坏仪表；选大了，有碍于测量的准确性。一般选为实际运行中最大流量值的12一13倍。安装在生产管道上长期运行的接触式仪表，还应考虑流量测量元件所造成的能量损失。一般情况下，在同一生产管道中不应选用多个压损较大的测量元件，如节流元件等。总之，没有一种测量方式或流量计对各种流体及流动情况都能适应的不同的测量方式和结构，要求不同的测量操作、使用方法和使用条件每种型式都有它特有的优缺点。因此，应在对各种测量方式和仪表特性作全面比较的基础上选择适于生产要求的，既安生可靠又经济耐用的最佳型式3.3.2真空表的选择一般来说2.5mpa的迷你压力表用在干粉阀上例如:1kg和4kg的干粉阀 10mpa-20mpa的用在二氧化碳阀上,也可以用在一级高压打气筒上面,8-18个压 30mpa压力表用在工业单孔、 双孔测压接头上面 大转小接气瓶 也可用在3级高压打气筒上面和u型阀上面,但是要注意每个压力表由于厂家的不同,承受的压力也会不同,30mpa的表到22-25mpa就差不多了,到30的话会导致表内铜丝的延展性损坏。3.3.3压力表的选择仪表精度是根据工艺生产上所允许的最大测量误差来确定的。不能认为选用的仪表精度越高越好，应在满足工艺要求的前提下，尽可能选用精度较低、价廉耐用的仪表。仪表类型选择实例：某台压缩机的出口压力范围为2528MPa，测量绝对误差不得大于1MPa。工艺上要求就地观察，并能高低限报警，试正确选用一台压力表，指出型号、精度与测量范围。要求条件为：被测脉动压力2528MPa，测量绝对误差1MPa，就地观察、高低限报警。仪表选择时考虑脉动压力对仪表寿命影响很大，故选择仪表的上限值为：P1=Pmax*2=28*2=56MPa若选压力表的测量范围为060MPa，则：25MPa/60MPa>l/3，被测压力的最小值不低于满量程的1/3，下限值也符合要求。另外，根据测量误差的要求，可算得对仪表允许误差的要求为：1/60*100%=1.67%，故选精度等级为1.5级的仪表，可以满足误差要求。 结 论此次设计的液压试验台节流阀检测系统，结构较为简单，测量精度较高，能够满足测量的一般需求。 参考文献1张福学编著.液压试验台节流阀检测系统的设计及其应用.北京：电子工业出版社，2000。2何发昌著，邵远编著.智能 液压控制系统的原理及应用.北京：高等教育出版社，1996。3张利平著. 液压技术速查手册. 北京：化学工业出版社，2006.12。4李宝仁著. 液压技术低成本综合自动化. 北京：机械工业出版社，1999.9。5宋学义著. 液压试验台节流阀检测系统设计速查手册. 北京：机械工业出版社，1995.3。6陈奎生著. 液压与气压传动. 武汉：武汉理工大学出版社，2008.5。7SMC（中国）有限公司. 液压试验台节流阀检测系统性能测试实用技术. 北京：机械工业出版社，2003.108徐文灿著. 液压试验台节流阀检测系统的设计. 北京：机械工业出版社，1995。9曾孔庚.液压控制系统的发展趋势. 机器人技术与应用论坛。10寿庆丰.一种多功能液压系统的设计. 机械设计1999年第3期，第3卷。11高微,杨中平,赵荣飞等.液压试验台节流阀检测系统性能测试实验台液压系统的设计. 机械设计与制造2006.1。12孙兵,赵斌,施永辉.液压试验台节流阀检测系统的设计与研制. 中国期刊全文数据库。13马光,申桂英.工业机器人的现状及发展趋势. 中国期刊全文数据库2002年。14李如松.液压控制系统的应用现状与展望. 中国期刊全文数据库1994年第4期。15李明.液压试验台节流阀检测系统设计.制造技术与机床2005年第7期。16李杜莉，武洪恩，刘志海.液压控制系统的运动学分析. 煤矿机械2007年2月17成大先主编.机械设计手册（第三版）.北京：化学工业出版社，1994。18Hirohiko Arai, Kazuo Tanie, and Susumu Tachi. Dynamic Control of a Manipulator with Passive Joints in Operational Space. IEEE Transactions on Robotics and Automation.Vo1.9.No.1.1993。 致 谢在论文完成之际，我首先向我的导师致以衷心的感谢和崇高的敬意！在这期间，导师在学业上严格要求，精心指导，在生活上给了我无微不至的关怀，给了我人生的启迪，使我在顺利的完成学业阶段的学业的同时，也学到了很多做人的道理，明确了人生目标。导师严谨的治学态度，渊博的学识，实事求是的作风，平易近人、宽以待人和豁达的胸怀，深深感染着我，使我深受启发，必将终生受益。经过近半年努力的设计与