要br/液压基本回路是指能实现某种特定功能的液压元件的组合任何液压系统都是由一些基本回路组成的。本文对定压式容积调速回路节流调速回路实验装置的设计进行了詳细的分析设计br/首先，本文分析了简单的容积调速回路节流调速基本回路的原理在此基础上总结出定压式容积调速回路节流调速回路系统原理图；其次，根据液压传动相关理论进行数据计算选择合适的液压元件；再次，根据元件的安装位置及实验台设计原则进行实驗装置整体框架结构的设计；最后，对本次设计的实验台装置进行性能验算包括压力损失的验算和系统温升校核环节。br/通过相关理论数據的验算本次设计的液压实验台装置能完成定压式容积调速回路节流调速回路实验。/pp关键词液压基本回路；调速回路；实验台/ppbr//ppConstant
温州科学院泵和阀门工程、兰州大学的技术 ,化工 ,永嘉县瓯西路 ,325105,中国温州 3 邯郸特殊下沉有限公司的中国煤炭、中煤第五建筑公司 ,复兴区 ,邯郸 ,056003年 ,中国 4 中國农业机械化科学研究院 ,朝阳区 ,北京 ,100083 年 ,中国 邮 箱 文摘 结构层和方法的 多传感器信息融合 技术 分析
,并对其应用的故障诊断液压系统讨论针對液压系统、液压故障诊断系统模型 ,基于多传感器提出了信息融合技术。选择和实施方法信息融合合理 ,模型可以计算出各种故障特征融合囷参数在液压系统有效 ,提供更多的有价值的结果对故障诊断液压系统 液压系统中扮演着重要的角色在工程行业。确保液压系统工作安全、可靠、无任何潜在的事故 ,其故障诊断是非常重要的但工程实践表明
,故障诊断基于一个参数不能确定系统出故障或不是所有的时间。和哆传感器信息融合技术 ,不同的参数对操作条件的液压系统从不同的角度可以 获得集成和融合所有的参数有效的故障诊断液压系统成功地開展和故障的液压系统可以识别和位置准确 [1,2]。本文对结构层和多传感器信息融合的方法技术进行了分析 ,然后在故障诊断中的应用 ,讨论了液壓系统
多传感器信息融合是一个多层次、多方面的处理过程。它可以检测 ,估计和结合所有的参数的测定液压系统来实现状态估计 ,包括形勢估计和风险估计的系统准确 [1,2]对故障诊断系统的液压系统 ,多传感器信息融合包括数据融合和知识融合 ,此外数据知识融合 ,是数据挖掘 ,也包括在内。 传感器 层的 信息 融合 如图 1,信息融合可以分成 3 层 [3] 图 1。原理图的层模型的信息融合
信息融合检测层和故障诊断信息融合检测层是原始信息融合以同类传感器前预处理。通过这第一次 ,操作条件的系统可以直观地监控感知同时所有的信息输入到数据库进行数据挖掘出來。 信息融合的功能层和故障诊断信息融合的功能层原始信息融合以各种传感器和相关的理论知识。通过这种故障的液压系统可以识别囷定位 ,但它是所有具体方法和技术针对故障诊断不能这里提出。
信息融合和故障诊断决策层这是最高的层的融合。所有信息以不同类型传感器和相关 的理论知识熔融和对策 ,具体方法和技术针对断层诊断包括故障隔离、冗余控制等实现如果对策是证明是可行的 ,这种典型嘚案例的经验也可以输入到数据库使用的某个时候。 传感器信息融合的方法 有许多多传感器信息融合的方法 ,如基于贝叶斯理论 ,沙佛 d - s理论、鉮经网络技术和一些估计理论等
[4,5]作为一个修改理论的贝叶斯理论、证据理论 ,也称为证据理论 ,有广泛的应用多传感器信息融合技术。该方法避免了简单的假设一个未知的概率和显示了确定性和不确定性的信息证据理论的基本方法是划分成相互独立的 部分证据集。每个证据蔀分有一个概率分布函数相关理论诊断 ,也叫信念函数基于融合不同的证据和相关理论诊断 ,这是整合所有的信仰功能
,总信仰程度的综合证據的基础上相关的理论知识可以得到 [6、 7]。图 2 显示了证据的推理过程理论 3 应用多传感器信息融合技术在故障诊断液压系统 构和原理的故障診断系统 常见的失效模式的液压系统包括石油泄漏、磨损、腐蚀、疲劳、穴蚀现象 ,液压发作 ,影响休息等等。因此 ,一个液压系统监测参数包括液压压力、流量、温度、油泄漏等等故障诊断系统的液压系统基于多传感器信息融合技术包括
两个功能模块 ,数据采集模块和中央流程模块。数据采集模块是安装在每个主要组件 ,包括传感器、信号调节电路 ,A / D 转换器 ,和总线接口等 ,为实现每个状态信号的液压系统采集和传输Φ央过程模块包括 软件。 考虑到液压系统的复杂性 ,使用 为 息融合实现数据分析、融合、故障诊断并给予对策 [7 - 9]图 3 显示了框图模型的故障诊斷系统。图 4 显示了流图的诊断程序
障诊断系统的特点 所有的操作参数 ,包括液压压力、流量、温度、油泄漏等 ,可以随时监控。 基于 d - s 理论 ,通過融合所有的操作 参数测量传感器的状态识别 ,典型的故障诊断和安全保护可以实现成功 键技术的故障诊断系统 为了使所有的信号准确 ,如哬选择每个传感器合理和预先处理所有有效的信号。 为了确保故障诊断是正确的
,如何选择和实施信息融合的方法由于证据理论的方法可能不适合在某些条件 ,其他的方法 ,例如 ,神经网络技术可能是一个更好的的选择。 4 结论 基于多传感器信息融合技术的故障诊断系统充分利用多個信号 ,可以测量从液压系统来实现报警和条件诊断液压系统这可以提高工作效率和可靠性的液压系统。故障诊断系统模型
,本文提出了液壓系统是一个广义模型在具体的工程实践监控参数和实际的结构和实施故障诊断系统依赖于相应的液压系 。 鸣谢 我们要感谢科技的支持項目的温州城 自然科学基金甘肃省 1014 引用 [1] K 1997 多传感器数据融合 信工程杂志 245 年 12 月 - 253 [2]华尔兹 E 和 1991 多传感器数据融合 子 35 42 [3]阿兰 ·N S 2001 数据融合系统工程
91 15–18 毕业设計 论文 中期 报告 题目 定压式容积调速回路节流调速回路实验装置设计 院（系） 机电 信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2013 姩 03 月 21 日 1. 设计（论文）进展状况 工作进行到 12 周在这个阶段的主要工作有外文翻译，设计方面开始工程图的绘制阶段 工程图 完成情况 原理巳分析清楚，部分零件图、 装配图 利用
基本画完 零件图包括（ 1 张 验台焊接支架构成图， 1 张油箱 焊接组建图 1 张液压缸零件图以及其他零件图）。 目前完成的任务有 液压站、 总装配图的绘制以及 部分零件图绘制完成 液压元件的初步估算，管道以及管接头的初选液压缸的設计以及各个零部件的选择。外文翻译了一片关于 多传感器信息融合技术在液压系统的故障诊断中的应用 的文献 总装配图的主视图如下 2.
存在问题及解决措施 随着设计的不断进行，出现不少问题 主要有 在 液压站的设计上 不完善，不能很好的 做到滤油器充分吸油的 效果解決办法是后又加上另一 截管线是滤油器下伸到邮箱三分之一处， 使回路运行更加有效如下图所示 在 原理的设计方面还存在一些问题 ， 在加载支路上没有加设减压阀 会出现一些制图上的错误，在导师的悉心指导下正在逐步一一改正 如下图所示 1进 - - - 工进
- - - - 快退 - - - 停止 - - - - - 3. 后期工作安排 后期的任务主要有 8完成全部技术设计； 13撰写毕业设计论文； 15 周 论文 答辩。 后期的主要工作重点还是 放在工程图的绘制并且需要完善已經完成的装配图以及加强后期零件图的绘制。最后在同时进行设计论文的完成以及最后整个油路热温升校核完成全部技术设计。 - 1 毕业设計 论文 开题报告 题目
定压式容积调速回路节流调速回路实验装置设计 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2012 年 12 月 26 ㄖ - 2 （一）课题研究的目的和意义 液压传动由于其具有传动功率大、易于实现无极调速等优点使其在各类机械设备中得到广泛的应 用 。该選题以 定压式容积调速回路节流调速回路实验装置 设计 为
对象紧密结合机械设计制造及自动化专业的相关基础技术和专业技术，对于锻煉 学生 综合应用液压传动、机械制造工程、机械设计、机械 基本专业 知识解决工程实际问题的能力以及独立工作的能力具有积极的促进作鼡总之，通过本题目的设计可以使学生对四年所学课程得到一次全面的实践锻炼。 设计液压实验装置 原理是 解决 液压工程实际问题的湔提
只有熟悉液压传功系统设计的一般程序，了解各种液压传动的原理通过画出原理图和计算相关数据才能建立出解决问题的初步模型。 通过 定压式容积调速回路节流调速 回路实验装置的设计 我们可以了解到
容积调速回路节流调速采用变量泵供油，通过节流阀或调速閥控制流入（或流出）执行元件的流量来调节执行元件的运动速度使变量泵的供油量与执行元件所需流量相适应。这种回路无溢流损失效率高，速度负载特性比单纯的容积调速回路调速回路好 目前随着机械事业的发展及人民生活水平的提高，很多机械设备在实现自动囮的同时都应用到了液压传动系统 目的就是应用其传动功率大，易于实现无极调速的优点减轻工人负担，提高生产效率
总体来说，通过本课题我们可以对 液压传动系统 的设计、 发展趋势以及各种相关的基本 原理 做出更 熟练 的 掌握 和 应用 （二）课题研究的背景 、 国内外研究现状及发展趋势 液压系统传动又称流体传动，是根据 17 世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术 第 一次世堺大战 1914 液压传动 广泛应用 ,特别是 1920 年以后 ,发展更为迅速。液压站大约在
19 世纪末 20 世纪初的 20 年间 ,才开始进入正规的工业生 产阶段 1925 年维克斯 明了壓力平衡式叶片泵 ,为近代液压元件工业或液压传动 的逐步建立奠定了基础。 20 世纪初康斯坦丁 尼斯克 G能量波动传递所进行的理论及实际研究 ;1910姩对液力传动 液力联轴节、液力变矩器等 方面的贡献使这两方面领域得到了发展。 第二次世界大战 1941间 ,在美国机床中有
30应用了液压传动應该指出 ,日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近 20 多年。在 1955 年前后 , 日本迅速发展液压传动 ,1956 年 成立了 ”液压工业会 ”近 2030 年间，日本液压传動发展之快居世界领先地位。 液压系统有许多突出的优点因此它的应用非常广泛，如一般工 业用的塑料加工 机械 、压力机械、机床等 ;荇走机械中的 工程机械 、建筑机械、农业机械、汽车等
;钢铁工业用的冶金机械、提升 - 3 装置、轧辊调整装置等 ;土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等 ;发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等 ;船舶用的甲板起重机械 绞车 、船头门、舱壁阀、船尾推進器等 ;特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等 ;军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等 （三）
液压系统的发展趋势 推动社会技术发展的动力一直都是社会需求， 而液压技术发展的永恒目标吔一 直是降低能耗提高效率，适应环保需求机电一体化，这也是液压产品参与市场竞争取胜的关键 液压系统逐步实现柔性化、智能囮，彻底改变液压系统低效率漏油、维修性差等缺点，充分发挥液压系统贯性小、响应快、传动力大等优点 其发展动向是 减少功率损夨；
量减少非安全需要的溢流量，避免采用节流系统来调节流量和压力； 能功能的高效系统 究方法或措施 1 研究采限压式变量叶片泵 调速閥的容积调速回路节流调速回路的原理； 2 设计出合理的、能满足使用要求的定压式容积调速回路节流调速回路实验装置； 3 可实现快进 快退笁作循环； 4 绘制主要零件图； 5 选择液压元件型号； 6 对系统进行温升校核。 - 4 定压式容积调速回路节流调速回路实验装置原理图 1进 - -
- 工进 - - - - 快退 - - - 停圵 - - - - - 期已开展工作 1. 确定液压系统参数 选择合适的液压元件 ，计算液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量和功率使用值 2. 熟悉液压操作实驗台的组成部分，操作方法及液压站的安装和使用 2. 拟定液压系统图 。 3. 根据上述问题提出多种可能的设计方案对各方案进行评价优选获嘚最佳设计方案。结合 - 5
设计方案进行相关分析、计算，包括关键零件或结构的计算、校核确定主要零部件的结构；绘制出装配图，根據装配图拆画主要零件的零件图。 按周次填写） （ 1）有部分计算机绘图； （ 2）按时完成开题报告及中期报告； （ 3）外文翻译（字数） 3000汉芓； （ 4）参考文献（篇数）不少于 18篇其中外文不少于 3篇 ； （ 5）论文（字数）不少于 20000汉字； （ 1）
1查找资料，完成开题报告； （ 2） 4完成方案設计绘制总装配图；完成外文翻译，写中期报告； （ 3） 8完成全部技术设计； （ 4） 13撰写毕业设计论文； （ 5） 15 周 论文 答辩 - 6 5． 指导教师意见 （对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导老师 年 月 日 系主管领导 年 月 日 - 7 主要参考文献 [1] 张利平 20 例 [2] 张奕 电子工业出版社
[3] 杨培元、 朱福元 [4] 何存兴、张铁华 武汉华中科技大学出版社， 2000 [5] 林建亚、何存兴 北京机械工业出版社 [6] 张力平 海洋出版社 [7] 左建民 . 液压与气压传动（第四版） 械工业絀版社 2010 [8] 盛永华 . 液压与气压传动 中理工大学出版社， 2005 [9] 宋建安赵铁栓 西安世界图书出版社， 2004 [10] 王守城容一鸣
定压式容积调速回路节流调速囙路实验装置设计 摘 要 液压基本回路是指能实现某种特定功能的液压元件的组合。任何液压系统都是由一些基本回路组成的本文对定压式容积调速回路节流调速回路实验装置的设计进行了详细的分析设计。
首先本文分析了简单的容积调速回路节流调速基本回路的原理，茬此基础上总结出定压式容积调速回路节流调速回路系统原理图；其次根据液压传动相关理论进行数据计算，选择合适的液压元件；再佽根据元件的安装位置及实验台设计原则，进行实验装置整体框架结构的设计；最后对本次设计的实验台装置进行性能验算，包括压仂损失的验算和系统温升校核环 节 机电信息系 专 业 机械设计制造及自动化 班 级 姓 名 学 号 指导教
师 2013 年 5 月 I 定压式容积调速回路节流调速回路實验装置设计 摘 要 液压基本回路是指能实现某种特定功能的液压元件的组合。任何液压系统都是由一些基本回路组成的本文对定压式容積调速回路节流调速回路实验装置的设计进行了详细的分析设计。 首先
本文分析了简单的容积调速回路节流调速基本回路的原理，在此基础上总结出定压式容积调速回路节流调速回路系统原理图；其次根据液压传动相关理论进行数据计算，选择合适的液压元件；再次根据元件的安装位置及实验台设计原则，进行实验装置整体框架结构的设计；最后对本次设计的实验台装置进行性能验算，包括压力损夨的验算和系统温升校核环节
液压传动是以流体为工作介质进行能量传递和控制的一种传动形式。他们通过各种元件组成不同功能的基夲回路再由若干基本回路有机的组合成具有一定控制功能的传动系统。 液压传动系统涉及的内容较为抽象不易理解，实验则是学习液壓传动的重要途径
液压传动是利用有压液体作为传动介质来传递动力或控制信号的一种传动方式，也是利用有压液体的压力进行能量传遞、能量转换和能量控制的传动系统它由能源装置、传动装置、辅助装置和执行元件组成。传动部分是机械装置的重要组成部分起着傳递运动和力的作用。传动装置的选择正确与否直接决定着
实验台的性能好坏；传动方案的选择要充分发挥液压传动的优点力求设计出結构简单、工作可靠、效率高、成本低、操作简单、维修方便的液压传动系统。 传动机构通常分为机械传动、电气传动和流体传动 流体傳动是以流体为工作介质进行能量的转换、传递和控制的传动。包括液体传动和气体传动 液体传动是以液体为工作介质的流体传动。包括液压传动和液力传动
液压传动是利用液体压力势能的液体传动；液力传动则主要利用液体的动能。 液压传动区别于其他传动方式主要囿如下两个特征（由于传动中液体的压力损失相对工作压力较小为揭示液压传动的 本质，在本讨论中忽略液体的压力损失和容积调速回蕗损失） 特征一力（或力矩）的传递是按帕斯卡定律（静压传递定律）进行的其原理是把在密封容器内的液体当做静止的理想液体来看，则作用在液体上力的将以等值同时传动到液体各点
特征二速度或转速按 “容积调速回路变化相等 ”的原则进行。 此处针对液压传动的基本特征说明两点 1 在讨论时我们是忽略液体的压力损失和容积调速回路损失的而事实上当管道中的流速较高时，会存在压力损失在复雜系统中，压力在各区段也不相同故泵的出口压力不可能等于执行元件的进口压力，但执行元件的推力（或力 矩）仍是有液体的压力来傳递的在稳态下，帕斯卡定律在封闭区域中还是适用的关于
2系统的压力损失会在后面的章节中会做详细的验算。 2 压力取决于负载应悝解为综合阻力，此负载不仅仅是指克服执行元件的外加负载 还包括各种流动阻力以及执行元件需要克服的与其接触的元件的摩擦阻力等。 压传动的发展概况 液压传动开始应用于 18 世纪末英国第一台水压机而我国的液压技术开始于 1952 年，液压元件最初应用于机床和锻压设备后来应用与工程机械。
1964年我国从国外引进一些液压元件的生产技术同时自行设计液
压产品，经过多年的艰苦探索和发展特别是引进媄国、德国、日本的先进技术和设备，使我国的液压技术上了新的台阶目前我国已经形成门类齐全的标准化、系列化、通用化的液压元件系列产品。在吸收和借鉴国外先进液压技术的同时大力研制、开发国产液压元件新产品，加强产品的可靠性和新技术的应用领域现茬的国产液压元件积极采取新的国际标准，使我国现代的液压技术得到进一步发展
液压系统已经在各个工业部门及农林牧渔等许多部门嘚到了愈来愈广泛的应用，而且愈先进的设备其应用液压系统的部分就愈多 [4]。 题背景 近年来中国液 压机械行业取得了很大的发展但是荇业发展中也存在一些问题，和国外相比仍有很大差距中国制造业由于缺乏核心技术，贴牌生成仍然是“中国制造 ”普遍的生存模式佷多高端产品表面上是中国生产，其实核心技术都来自国外为此， “十二五
”明确指出必须坚持发挥市场基础性作用与政府引导推动相結合科技创新与实现产业化相结合，深化体制改革以企业为主体，推进产学研结合让高端制造业成为国民经济的先导产业和支柱产業。制造业的升级和转型对液压机械行业有着深远的影响和重大意义 [5]。 我国农业、水利、能源、交通等产业的发展较快为此
需要大量機械装备以满足其发展的需要。随着工业化和自动化水平的提高这些装备需要配套大量的高性能和高可靠性的液压传动部件。国家在对偅大技术装备实行国产化的同时也正积极鼓励和支持关键零部件的开发生产，以此增强配套能力提高装备制造业整体水平。
液压传动甴于其具有传动功率大、易于实现无级调速等优点使得其在各类机械设备中得到了广泛的应用。在整个液压系统中液压回路起着至关偅要的作用，决定着能否实现预期的规定的功能因此，本设计将设计液压回路实验台供实验使用对实现机电一体化有重要意义。 文主偠研究工作 1 本文旨在设计定压式容积调速回路节流调速回路研究采限压式变量叶片泵 调速阀的容积调速回路节流调速回路的原理； 2
设计出匼理的、能满足使用要求的定压式容积调速回路节流调速回路实验装置； 3 可实现快进 快退工作循环； 4 绘制主要零件图； 5 选择液压元件型号； 6 对系统进行温升校核 实验台装置，本文研究的工作分三个阶段一定压式容积调速回路节流调速回路原理分析与设计；二，实验台机構总成设计；三对系统温升的校核。 在第一阶段主要分析绘制系统的实验原理图
根据所绘制的原理图进行后续实验台机构分析设计，茬第二阶段根据已知的液压系统原理图上分布的各部分元件及其功能设计、计算相应的机械结构来固定安装第三阶段是对理论计算值进荇验证，说明设计的合理性与可行性主要包括系统压力损失的校核及系统温升的校核。 2 定压式容积调速回路节流调速回路实验装置设计汾析 42 定压式容积调速回路节流调速回路实验装置设计分析 路分析 根据所给课题可以将题目分解为以下几个部分 1
研究采用限压 式 变量叶片泵 調速阀的容积调速回路节流调速回路的原理； 2 设计出合理的能满足使用要求的定压式容积调速回路节流调速回路实验装置； 3 可实现快进 工進 快退工作循环； 4 选择液压元件型号； 5 对系统进行温升校核 此次设计的系统需要满足的基本功能是在实验台的基础上实现在叶片泵和液壓元件的控制下液压缸的快进，工进快退的过程，在一套实验台上完成其功能要求 速基本回路
这种调速回路采用限压式变量泵供油，通过调速阀来确定进入液压缸或自液压缸流出的流量本实验采用调速阀安装在回油路上，使变量泵输出的流量与液压缸所需的流量自动楿适应这种调速没有溢流损失，效率较高速度稳定性能较好。现 在以最基本的调速回路为例进行分析如图 图 本调速回路 5图
在本次实驗中基本调速回路，溢流阀始终开启使系统的工作压力稳定在溢流阀调定压力附近，溢流阀用来保证液压系统出口压力的恒定换向阀鼡来进行工作动作的转换，当换向阀 1 位 3 位接通可实现快进动作，即利用液压缸的差动连接实现；当仅接通 1 位时可实现工
进动作，因为調速阀接在系统的回油路上所以可利用改变调速阀中节流阀的通流面积的大小，就可以调节液压缸的运动速度泵的输出流量和通过流絀液压缸的流量自相适应；当仅换向阀2 位接通时，系统中液压缸处于快退状态；当 未接通则系统停止运动，液压泵自行卸荷 载支路 加載支路的功能在于使系统处于工进状态时，利用调定溢流阀的压力可以检测出液压缸的运动速度如图 示。 图 载支路 况分析
根据已知的条件是不能够分析出具体参数的可以根据相关资料定义参数，进行分析为之后的数据计算做准备。 首先此机构最终是要在实验室使用，观察定压式容积调速回路节流调速回路中液压缸的动作定义其最高工作压力 P负载为 F2000N；取动作速度13m/ 压系统方案设计 1 确定供油方式及动力系统 该机构在实验室为观察现象使用，负载较小速度较低，从节省能量减少发热 6考虑，泵源系统宜采用定
量泵供油动力由常用的三楿异步电机提供，通用性更好便于使用与维护。 2 执行机构 执行机构多且复杂本次设计只是观察液压缸速度变化，可以选择简单的单作鼡活塞杆式液压缸 3 压力等级变换方式 本系统采用三位四通电磁换向阀，利用其阀芯机能的特点实现压力等级的换向及液压缸的进退 制原理图 本实验的 工作目的 为实现动作快进，工进快退的转换， 在此可以带上
加载缸的正常工作实验的基本原理如下当液压泵工作时，溢流阀始终处于开启状态保证液压泵出口压力的稳定。电磁换向阀 13通 系统实现差动连接即工作缸处于快进状态；当到达指定行程时电磁换向阀
3开，工作缸开始处于工进状态当工作缸顶动加载缸运动时，此时加载缸的有杆腔空间增大压强减小即通过单向阀从油箱吸油，无杆腔充满液压油存在一定的负载背压当压力增大，加载缸回油路上的溢流阀开启油液从溢流阀留回油箱，到达指定行程后工进结束；电磁换向阀 1开 2通，工作缸处于快速复位阶段即快退状态同时加载支路中换向阀
5通，加载缸也处于快退状态速度小于工作缸的快退速度，当都到达指定位置后换向阀 1245断电此时液压泵自行卸荷，系统运动停止原理如图 示 图 压式容积调速回路节流调速回路原理图 7表 件动作顺序表 1进 - - - 工进 - - - - 快退 - - - 停止 - - - - - 3 液压系统的参数设计 83 液压系 统的参数设计 压缸的设计 压缸参数设计 （ 1） 液压缸内径 D
和活塞杆外径 d 的确定 系统笁作压力 P先进行受力分析 液压缸所受外负载 Ffw工作负载，在本实验中取 2000N 导轨摩擦力负载 .ff 导轨摩擦系数静摩擦取 摩擦取 在本实验设液压缸重仂 G100N 则静摩擦阻力 0N; 动摩擦阻力 0N; 性负载 ; a ??? ??? ;加速或减速时间 一般是 v Δt 时间内的速度变化量 取 Δv3 时， 最大 则 06N 液压缸启动
0620326N 快进时的外负载 F0N; 笁进时的外负载 F2wN; 快退时的外负载 F0N; 工作循环中的最大外负载 F 为工进时的力 F液压缸密封处摩擦力；液压缸机械效率取 F020/244N; 24N; 根据公式 算液压缸内径 D 和活塞杆直径 d }]1[1{42121 ????F最大外负载 F2020N; 压缸工作压力 2背压压力，根据液压系统设计简明手册取 d/D根据表
2取 则 11{???????D D37表 D40 d20表 液压缸内径 D 与活塞杆直径 d 的关系 工作压力 P/d/D ≤ 2 2 ～ 5 5～ 7 7 液压缸内径尺寸系列（ 40 50 63 80 （ 90） 100 110 注括号内数值为非优先选用数值 对选定的液压缸内径 D 进行最小稳定速度验算，保证液压缸节流腔有效面积 稳定速度的最小有效面积 A22 4 ???? ??
量阀的最小稳定流量本次试验所用调速阀为 列小稳定流量为 1m/ 见 液压缸能满足所需低速。 （ 2） 液压缸壁厚和外径的计算 液压缸的壁厚由液压缸的强度条件计算通常所说的壁厚是指其结构中最薄处的厚度。圓筒材料其内壁受力时应力分布规律与 它的壁厚有关。本设计液压缸采用 35无缝钢管属薄壁圆筒结构，其壁厚按公式计算 ][2 ?? ?][式中 σ液压缸壁厚（ m）； D液压缸内径（
m）； 10 试验压力一般取最大工作压力的（ （ 〔 σ〕 材料的许用应力； σb缸体材料的抗拉强度（ 35钢抗拉强度 σb240 n安全系数。一般 n这里取 n4. 由上式 得 则缸筒外径 20无缝钢管标准 17395 0因此缸筒壁厚 σ5 3） 液压缸工作行程的确定 此次设计活塞杆外部不受力，活塞杆的动作只是便于观察参照活塞移动速度 v1m/表 取行程 S150 表
压缸活塞行程系列（ 100 125 160 200 250 320 活塞理论动作时间 0.9 ? 液压缸动作时间过于太长浪费资源，时间呔短则不利于观察实验现象此时间相对比较合理。 （ 4） 缸盖厚度 此液压缸为单活塞杆双作用缸缸底无油孔，其有效厚度 t 按强度要求可鼡下式进行理论计算 [5] ][43 ? （ 式中 t缸盖有效厚度（ m）； 缸盖止口内径 图 m） ,取 0 则
?????? ?取 t5 （ 5） 最小导向长度 当活塞杆全部外伸时，从活塞支撑面中点到缸盖滑动支撑面中点的距离 H 称之为最小导向长度（图 如果最小导向长度过小将使液压缸的初始挠度（间 11 隙引起的挠度）增大，影响液压缸的稳定性以此设计时必须保证具有一 定的最小导向长度。 图 压缸导向长度及缸盖厚度 普通液压缸的最小导向长度 H 必須满足以下要求 24020 ?? 式中
L液压缸的最大行程； D液压缸的内径 0 ??? H28塞的宽度 B 一般取 B，则 B63 取 B32 缸盖滑动支撑面的长度 据液压缸的内径 D 而定； 當 D≤80取 ； 当 D≥80，取 1.0d； 本次设计的液压缸内径 D≤80而 63 取 2 最小导向长度需要保证但过分的增大 B 都是不适宜的，必要时可在缸盖与活 塞之间加┅隔套 K 来增加 H 的值隔套的长度 C
由下式确定 21 1 ??C0 缸体长度的确定，一般液压缸缸体长度不应大于内径的 2030 倍则缸体长度取M320 压缸结构设计 12 （ 1） 液压缸的安装连接结构 根据安装位置及工作要求的不同，液压缸的安装方式分为长螺栓安装、脚架安装、法兰安装和耳环安装等如表 本設计系统的液压缸只做观察
使用综合考虑采用前后脚架的安装方式。此安装方式虽然侧翻力矩较大但液压缸安装在面板上，在竖直方姠只有其自身重力的影响可以不考虑。采用前后脚架安装不至于液压缸在径向外形尺寸过大。 表 压缸的安装方式（部分） 序号 安装形式 安装结构简图 注 1 长螺栓安装 2 径向脚架 侧翻力矩比较 序号 2 较小 序号 4 较大 3 地面脚架 4 前后脚架 5 头部外法兰 安装螺钉受拉力比较 序号
6、 7 较小 序号 5 較大 6 头部内法兰 （ 2） 缸体与缸盖的连接方式 缸体与缸盖的连接方式多种多样各有各的优缺点如表 体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料及工作条件有关，考虑到液压缸的安装方式 13
为前后脚架安装选择缸体与缸盖的连接方式为法兰连接。在缸筒两端焊接一法兰缸盖加工成法兰结构，并将液压缸的安装脚架加工为一体结构更为紧凑。另一方面法兰连接相对于螺纹连接等连接方式具有结构简单、成本低、容易加工成本低和强度大等优点。 表 压缸缸盖与缸体的连接形式 安装方式 结构形式图例 优缺点 法兰连接 优点 1）结构简单、成本低 2）易加工便于装拆 3）强度大、能承受高压 缺点
1）径向尺寸较大 2）重量比螺纹连接大；缸体为钢管时，用拉杆连接的重量也较大 3）用钢管焊接法兰工艺复杂 螺纹连接 优点 1） 外形尺寸小 2） 重量轻 缺点 1） 端部结构复杂、工艺要求高 2） 拆装时需要专用工具 3） 拧端盖时易损坏密葑圈 外半环连接 优点 1） 结构较简单 2） 加工装配方便 缺点 1） 外形尺寸大 2） 缸筒开槽，削弱了强度需要增加缸筒壁厚 14 内半环连接
优点 1）外形呎寸小 2）结构紧凑、重量较轻 缺点 1） 缸筒开槽，削弱了强度 2） 端部进入缸体内较长、安装密封圈易被槽口擦伤 （ 3） 活塞杆与活塞的连接方式 活塞杆与活塞的连接分为整体式连接和组合式连接如表 体式连接用于缸径较小的液压缸即把活塞杆与活塞作为一体加工。而组合式连接又分为螺纹连接、半环连接和锥
销连接半环连接不易松动，且存在轴向间隙用锥销连接，销控必须配铰销钉连接后还必须锁紧，茬此螺纹连接则显示出其结构简单拆装方便的优越性，本次设计液压缸几乎没有震动只需添加弹性垫圈就能克服对其锁紧。 表 塞杆与活塞的连接结构 连接方式 结构形式图例 特点 整体式连接 结构简单适用于缸径较小的液压缸 螺纹连接
结构简单在振动条件下容易松动，必須用锁紧装置应用较多，如组合机床与工程机械上的液压缸 半环连接 结构简单装拆方便，不易松动但会出 现轴向间隙。多应用在压仂高、负荷大、有振动的场合 15 锥销连接 结构可靠用锥销连接，销孔必须配铰销钉连接后必须锁紧，多用于负荷较小的场合 （ 4） 密封件嘚选择
漏油是液压系统经常发生的毛病之一密封式防止漏油的最有效和最主要的方法。漏油不仅会降低系统的容积调速回路效率使系统發热而且向元件外部泄露的液压油还会弄脏设备，污染环 境 密封件过紧，虽然能有效的防止漏油但同时此处为动密封，会引起很大嘚摩擦损失降低机械效率，并降低密封件的寿命 为此，在设计中时时刻刻纵观全局在选择液压缸内径时就考虑到密封件的选择，液壓缸内径已按照标准系列选取 O
形密封圈是由耐用橡胶制成，结构简单密封性能好，摩擦力小沟槽尺寸小且易于制造等优点。此处选擇 O 型密封圈 活塞杆与缸盖处的密封选择 活塞杆与缸盖的密封处活塞杆往复运动经常与外界接触所以还应考虑增加防尘装置 ，此处增加防塵圈 （ 5） 液压缸排气装置
当液压缸内混有气体时气体的压缩性比液压油的压缩性高，会产生震动传动不平稳，因此在液压缸最高处设置排气装置排气装置一般设在液压缸端部的最高处。本设计的液压缸为双作用液压缸则需要两个排气装置。
本设计的排气装置是顶端帶有圆锥的螺塞在螺纹孔的侧面开一小通气孔。不需要排气时拧紧螺塞，顶部的圆锥将有口封死不会泄露；需要排气时打开螺塞，囿口开启螺纹退至通气孔时，气体排出本次设计的液压缸不需要经常排气，此 结构简单相对专业的排气阀成本低廉。 （ 6） 活塞杆导姠部分的结构 如前所述在计算最小导向长度时，将隔套的长度设置为零此部分不再有隔套。 活塞杆导向部分（如表
结构包括活塞杆和缸盖、导向套的结构以及密封、防尘和锁紧装置等。导向套的结构可以做成端盖整体式直接导向也可以做成与端盖分开的导向套结构。分离式的导向套在活塞杆经常往复运动的场合应用广泛便于导向套磨损更换。本设计只在实验室使用为了使结构简单，零 16 件数目更尐结构更加紧凑，将其设计为与端盖一体的整体式直接导向机构此处的密封和防尘均已在密 封件的选择章节做过陈述，不再赘述 表
活塞杆的导向与密封及防尘装置 结构形式 结构简图 特点 端盖直接导向 1） 端盖与活塞杆直接导向，结构简单但磨损后只能更换整个端盖 2） 蓋与杆的密封常采用 O 型、 Y 型、 3） 防尘圈用无骨架的防尘圈 （ 7） 液压缸主要零件的材料及技术要求 液压缸主要零件包 括缸体、活塞、活塞杆、导向套等，这些零部件的材料及技术要求直接影响液压缸的机械效率表 数作为设计依据。 表
液压缸主要零件的材料和技术要求 零件名稱 简图 材料 主要表面粗糙度 技术要求 缸体 无缝钢管35 钢 、内径用 配合 2、内 径圆度、圆柱度不大于直径公差之半 3、内径母线的直线度在 500、缸体端面 T 对轴线的垂直度在直径每 100、为防止腐蚀和提高寿命内径表面镀 硬铬 ,在进行抛光 ,缸体外涂耐腐蚀油漆 6、缸体的端盖采用螺纹连接时，螺纹采用 6H 级精度； 17 活塞
灰铸铁、外径 D 度、圆柱度不大于外径公差之半 2、外径 D 对内孔 径向跳动不大于外径公差之半 3、端面 T 对轴线的垂直度在矗径每 100不大于 、活塞外径用橡胶密封圈密封时可取 合内孔与活塞杆的配合可取 塞杆 实心活塞杆 35钢 杆外圆圆柱表面粗 、材料热处理调质 20～ 25、外径 d 与 圆度、圆柱度不大于直径公差之半 3、外径表面直线度在 500度上不大于 、 d
、活塞杆与导向套的可采用的配合 与活塞的连接采用 H8/合 缸盖矗接导向套 耐磨铸铁 配合表面 向表面粗糙度 、外径 D 与内孔的同轴度不大于内径的公差之半 2、端面 A、 B 对孔轴线的垂直度在 100不大于 、配合表面嘚圆度、圆柱度不大于内孔的公差之半 压泵装置 液压泵装置包括不同类型的液压泵、驱动电机及其它们之间的联轴器等。 压泵设计选型 （ 1） 确定液压泵的工作压力
由液压系统的工况分析知道执行元件液压缸的最大工作压力 P虑到正常工作中进油管路有一定的压力 损失 Δp,初 算时簡单系统可取 杂系统取 例取 Δp M ?? （ 18 考 虑到一定的压力贮备量和泵的寿命因此泵的额定压力 满足P。中低压系统取小值高压系统取大值。在 本例中取 2） 确定液压泵的流量 计算在各阶段工作液压缸所需流量 m i i 3???? ）（快进快进 ??m i i
3???? ）（工进工进 ??m i n/i 21221 ???? ）（）（ 快退快退 ?? m i n/i n/????? ）（快退快退快退 ??? 液压泵最大供油量 qp m a x?? 系统泄漏系数一般取 取 Σq同时动作各执行元件所需流量之囷的最大值，因为此时加载缸在工作 所以应加上加载缸的流量，此时溢流阀正进行工作需加溢流阀最小溢流流量 2L/ m m a x ????
? 工进（ 3） 液压泵的选型 根据以上计算得 查阅有关手册，现选用常用的 Y 泵的基本参数为额定压力 定转速 n1450r/称排量 V积效率 ηv效率 ηp当选用 1400r/驱动电机时验算泵的流量按下式计算 验算满足要求。 动电机的选型 电机的型号应该与液压泵相匹配驱动液压泵所需 的功率可按下式计算 （ 计算得 050w 因此，根据所计算的参数选取常用的 封闭 式三相异步电机
,其额定转速 n1400r/定功率 N率 78ξ。 19 轴器的选型 联轴器的种类繁多，但在此传动过程中震动佷小，也无需频繁启动正反转也没有变化，综合多方面的因素选用凸缘联轴器凸缘联轴器结构简单，制造方便成本较低 ，工作可靠装拆、维护均较简便，传递转矩较大能保证两轴具有较高的对中精度，一般常用于载荷平稳高速或传动精度要求较高的轴系传动。 洳前所述查驱动电机
技术参数得到电机轴的直径为 Φ24，查叶片泵 技术参数得到叶片泵输入轴的直径为 Φ15 联轴器的计算转矩 ][??（ T理论轉矩 T03Pw/n； 工作情况系数， 本实验取 n工作转速 r/ 驱动功率， [T]联轴器的许用转矩； ????? 综合考虑选用凸缘联轴器的型号为 轴器 0， 称扭矩 3N·m满足要求。 箱的设计 油箱分为整体式油箱、两用油箱和独立油箱 3
类独立油箱是应用最广泛的一类油箱，通常做成矩形也有圆柱形戓油罐形的。独立油箱的热量主要通过油箱壁靠辐射和对流作用散 热对于把液压泵、电动机和液压控制装置放在油箱盖上的液压站结构，则需要一定的安装装置因此要求偏扁的油箱形状，油箱越扁则油箱越容易脱气。
油箱的功用主要是贮存油液此外应能散发系统工莋中所产生的部分或全部热量；分离混入工作介质中的气体，沉淀其中的杂质；安装系统中的一些必备的附件等 箱有效容积调速回路计算 （ 1） 油箱容量的确定 油箱容量可按经验公式 ?【 2】 （ 20 ξ与系统压力有关的经验系数低压系统 ξ24，重压系统 ξ57高压系统
ξ1012。需要借助油箱顶盖安放液压泵及电动机时系数可适当取较大值。本设计系统为低压系统但油箱顶盖需要放置液压泵及电动机（后续章节会详细说奣），所以取 ξ5 计算得到 p ??? ? 表 液压泵油箱公称容量系列 7938部分 /L 0 16 25 40
