畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-電控液壓傳動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)【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(lái)計(jì)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(dòng)和控制裝置 的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大，對(duì)液壓元件的品種及性能所提出的要求 也越來(lái)越高。因此開(kāi)展液壓領(lǐng)域的基礎(chǔ)分析，以滿(mǎn)足各種用途的 需要，已成為一項(xiàng)重要的任務(wù)。在上述這些工作中，一套綜合性 的實(shí)驗(yàn)室是必不可少的。這無(wú)論對(duì)于科學(xué)研究還是對(duì)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(zhuān)用試驗(yàn)臺(tái)越來(lái)越不適應(yīng)要求。走向智能化、綜合化、以靜壓傳 動(dòng)代替液力傳動(dòng)是目前試驗(yàn)臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)，此次的試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)正 是

2、朝著這個(gè)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(xiǎn)行業(yè)中的應(yīng)用，對(duì)其可靠性 要求和適應(yīng)性要求越來(lái)越高。因此檢測(cè)液壓元件的個(gè)各種性能是 普遍關(guān)心的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)臺(tái)是其中的紐帶。實(shí)驗(yàn)臺(tái)的性能直接關(guān)系 到產(chǎn)品的質(zhì)量。 1.1 液壓技術(shù)簡(jiǎn)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(dòng)機(jī)構(gòu)； 2．液壓傳動(dòng)與電傳動(dòng)，機(jī)械傳動(dòng)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(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速； 4．運(yùn)動(dòng)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(yè) 共 35 頁(yè)

3、 不像機(jī)械裝置那樣因加工和裝配誤差引起震動(dòng)的撞擊； 5．液壓系統(tǒng)借助安全閥可以自動(dòng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，同時(shí)，以 油為介質(zhì)時(shí)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面可以自行潤(rùn)滑，故使用壽命長(zhǎng)； 6．操作簡(jiǎn)單，對(duì)于機(jī)電傳動(dòng)相配合以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操縱和自動(dòng) 控制。 二．液壓傳動(dòng)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(dòng)速度的穩(wěn)定； 3．液壓元件的制造精度要求較高，因而價(jià)格較貴，使用和維 修需要較高的 技術(shù)水平的專(zhuān)業(yè)知識(shí)； 4．由于油液的泄露，故而帶來(lái)的問(wèn)題是對(duì)環(huán)境具有污染，對(duì) 環(huán)境的要求和適應(yīng)能力比不上純機(jī)械式傳動(dòng)裝置；

4、 三．液壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 提高液壓元件的可靠性和效率，減小噪聲和震動(dòng)，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(guò)流能力和靜動(dòng)態(tài)特性，增大元件 的容量，延長(zhǎng)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(jí)組成緊湊節(jié)能的液壓集成系統(tǒng)等。 四．問(wèn)題的提出 液壓行業(yè)的發(fā)展到今天對(duì)其性能要求已越來(lái)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(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái) 檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)的種類(lèi)有研究性試驗(yàn)，鑒定性試驗(yàn)，抽樣性試驗(yàn)，形 式試驗(yàn)，出廠試驗(yàn)等。對(duì)于實(shí)驗(yàn)所需的試驗(yàn)臺(tái)類(lèi)別按其試驗(yàn)范圍 分：通用試驗(yàn)臺(tái)，專(zhuān)用試驗(yàn)臺(tái)，模擬試驗(yàn)臺(tái)。按試驗(yàn)

5、的內(nèi)容分： 性能試驗(yàn)臺(tái)，特殊性能試驗(yàn)臺(tái)，壽命試驗(yàn)臺(tái)。 現(xiàn)今，在液壓行業(yè)中，液壓產(chǎn)品種類(lèi)繁多，通用性及標(biāo)準(zhǔn)程 度低，同時(shí)存在試驗(yàn)的要求不同。 1.2 液壓技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 液壓技術(shù)史實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化傳動(dòng)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(guó)對(duì)液壓技術(shù)的發(fā) 展給予很大的重視，液壓技術(shù)在國(guó)名經(jīng)濟(jì)中越來(lái)越重要。 一.國(guó)內(nèi)液壓現(xiàn)狀 我國(guó)液壓技術(shù)從五十年代制造葉片泵及閥門(mén)已經(jīng)過(guò) 40 余年的 發(fā)展，已形成了門(mén)類(lèi)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(guò)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(guó)內(nèi)液壓工業(yè)重視同國(guó)外企業(yè)進(jìn)行有效的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)合作。 近年來(lái)，先后從國(guó)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(guó)外液壓工業(yè)概況 在國(guó)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(zhǎng)為 12.5%，美 第 3

7、 頁(yè) 共 35 頁(yè) 國(guó)等國(guó)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(jì)各國(guó)液壓工業(yè)產(chǎn)值占機(jī)械工業(yè)產(chǎn)值的 2—3%，而我國(guó)只 占 0.8%。充分說(shuō)明我國(guó)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(guó)家人均產(chǎn)值中日本最高，其主要原因是日本工 廠自動(dòng)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(shí)現(xiàn)零件專(zhuān)業(yè)化。這些是銷(xiāo)售額最 高的原因之一。 三.主要發(fā)展動(dòng)向及液壓技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 由于機(jī)械市場(chǎng)需求不斷擴(kuò)大，要求發(fā)展適用于大型工程項(xiàng)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(duì)大型工

8、程，如水利工程，天海工程。 小型化：針對(duì)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(jiǎn)便，搬用性能好。 機(jī)電一體化：發(fā)動(dòng)機(jī)的液壓系統(tǒng)根據(jù)各種作業(yè)模式實(shí)現(xiàn)綜合控 制以達(dá)到作業(yè)自動(dòng)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(dòng)強(qiáng)度。提高耐久性和延長(zhǎng)早起故障時(shí)間。 液壓系統(tǒng)發(fā)展方向： 高壓化：開(kāi)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(yè) 共 35 頁(yè) 件重量，實(shí)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(shí)現(xiàn)智能化合自動(dòng)化。 用靜壓傳動(dòng)裝置 HST 代替?zhèn)鹘y(tǒng)夜里變矩齒輪箱的傳動(dòng)。 降低噪音和震動(dòng)、 減少外部泄露，發(fā)展無(wú)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(shí)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(dòng)控制，計(jì)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(shí)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(gè)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(dòng)和電氣，機(jī)械傳動(dòng)競(jìng)爭(zhēng)能力的一個(gè) 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(dòng)與控制技術(shù)增 加了活力擴(kuò) 4.計(jì)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(jì)變成自動(dòng)化和半自動(dòng)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(gè)目標(biāo)是使用 CAD 技術(shù)全面開(kāi)發(fā)液壓產(chǎn)品，建立計(jì)算機(jī) 集成系統(tǒng)，使液壓設(shè)計(jì)和制造技術(shù)有一個(gè)突破性的發(fā)展。 第二章 方案及其論證 2.1 設(shè)計(jì)要求及參數(shù) 一 課題的名稱(chēng) 電控液壓傳動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 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(yàn)臺(tái)精度 C 級(jí) 四 試驗(yàn)臺(tái)的功能 主要為測(cè)試轉(zhuǎn)載機(jī)靜壓驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)真正的恒功率輸出。 2.2 傳動(dòng)方案論證 一 靜壓傳動(dòng)簡(jiǎn)介 靜壓行走驅(qū)動(dòng)與

12、其它方案相比較，因具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，近年 來(lái)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(dòng)具有一系列的優(yōu)點(diǎn)：無(wú)級(jí)、靈敏的行駛、直接換向、操作 簡(jiǎn)單；廣泛的控制與調(diào)節(jié)方法；行駛自動(dòng)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(dòng)；液壓馬達(dá)無(wú)超載等。 二 方案的比較 實(shí)現(xiàn)此目的的功能可以采用大致以下三種方案來(lái)實(shí)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(duì)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(jià)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(dòng)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(dòng)方式已不能適 應(yīng)現(xiàn)代工程對(duì)高精度，低能耗，低成本，高效率，無(wú)級(jí)傳動(dòng)的要 求。故本實(shí)驗(yàn)臺(tái)不采用機(jī)械式的設(shè)計(jì)方案。 （2）對(duì)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(dòng)-機(jī)械式等集中。這幾種傳動(dòng)方案，可以很方便的實(shí) 現(xiàn)無(wú)級(jí)傳動(dòng)，而且實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力源與執(zhí)行機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)離，中間的傳動(dòng)部 件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)精度高。能耗相對(duì)較低的特點(diǎn)，但是由于 流體傳動(dòng)有泄漏，以及流量的非線性等缺點(diǎn)，使得它一方面對(duì)環(huán) 境存在污染的問(wèn)題，對(duì)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(duì)反饋信息的處理精

14、確性相對(duì)不好，而且反饋比較部分的閥控裝 置的精度等級(jí)要求尤為嚴(yán)格，從而導(dǎo)致了系統(tǒng)對(duì)油污敏感，抗污 染能力相對(duì)較差，系統(tǒng)的清潔度要求高。 （3）對(duì)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(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并且能夠 做到通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力源極限負(fù)載控制，輸出量的微量調(diào)解與 處理，對(duì)系統(tǒng)的工況實(shí)行監(jiān)控與診斷調(diào)節(jié)等功能，而且在流體-機(jī) 械傳動(dòng)部分都可以采用液壓靜壓傳動(dòng)方案與液力液動(dòng)傳動(dòng)方案兩 種，由于在流體傳動(dòng)中的傳動(dòng)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(gè)換擋變速器。以擴(kuò)大其傳動(dòng)范圍，但是如此，便

15、可能產(chǎn)生 一個(gè)問(wèn)題，就是在換擋過(guò)程中產(chǎn)生牽引力中斷，但是在靜壓傳動(dòng) 系統(tǒng)中這個(gè)問(wèn)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(yàn)臺(tái)對(duì)多種工況進(jìn)行模 擬實(shí)驗(yàn)測(cè)試調(diào)節(jié)得到實(shí)驗(yàn)要求，方便的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種運(yùn)動(dòng)，故 本實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用電子-機(jī)械-液壓傳動(dòng)方式。 三 展望未來(lái) 以上所訴的各種方案表明，液壓靜壓行駛驅(qū)動(dòng)以它相對(duì)于壓 力變矩器驅(qū)動(dòng)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(shí)施。 借助于現(xiàn)代化的驅(qū)動(dòng)方案，配合激動(dòng)的可編程計(jì)算機(jī)控制，也 可以再營(yíng)運(yùn)費(fèi)用降低的同時(shí)，提高機(jī)械的工作效率，將來(lái)還可以 提供，并且通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，以至于可使驅(qū)動(dòng)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(yàn)臺(tái)的加載方案主要有： （1）機(jī)械方法加載，主要包括： 摩擦測(cè)功器加載； 扭板彈簧產(chǎn)生鉸鏈力矩加載； 慣性圓盤(pán)產(chǎn)生慣性力矩加載。 以上方法的共同特點(diǎn)是：簡(jiǎn)單易行，但是能模擬變化規(guī)律簡(jiǎn) 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(cè)功機(jī)加載，其主要缺點(diǎn)是；工作時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)。 （3）液壓加載方法 主要是通過(guò)溢流加載（也叫節(jié)流加載），其簡(jiǎn)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(yàn)臺(tái)都采用這種加載方案。故 本試驗(yàn)臺(tái)也采用這種加載方案。 第三章 具體設(shè)計(jì) 3.1 電機(jī)的選擇 根據(jù)泵的驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(hào)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(shí)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(cè)選擇變量液壓泵的型號(hào)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(dòng)比： i1 1.09 差速器傳

20、動(dòng)比： i2 5.14 減速器傳動(dòng)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(dòng)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(cè)選擇液壓馬達(dá)的型號(hào)為： A6V107E12F820800 M m 1.59 pqm mm 1.59

22、40 107 0.93 10 1 632.88Nm 查得： p 35MP 時(shí)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(yàn)臺(tái)的電動(dòng)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(duì)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(xiàng)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(jì)計(jì)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(cè)，選擇加載液壓泵的型號(hào)為： A7V80EL2.0RZF00 液壓泵的最大流量： Qmax qnax nmax 10 3 156.24L / min 液壓泵的實(shí)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(xiàng)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(shí)所輸出的扭矩為最大： 取此時(shí)的轉(zhuǎn)速為：n=200r/min M max 9550 68.85 /

29、200 3288Nm M max M 此項(xiàng)合格 又Q n變 max 2137 / 1.09 1960r / min 此項(xiàng)合格 故 在 此 選 用 A7V 系 列 的 變 量 柱 塞 泵 ， 其 型 號(hào) 為 ： A7V80E12.0ZF00 第四章 油箱及輔助元件的設(shè)計(jì)與選擇 4.1 油箱的設(shè)計(jì)計(jì)算 一 油箱設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)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(dòng)機(jī)直 立安裝時(shí)，震動(dòng)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(shí)的容積）應(yīng)根據(jù)液壓系統(tǒng)發(fā)熱、散熱平衡的原則 來(lái)計(jì)算，但這只是在系統(tǒng)負(fù)載較大、長(zhǎng)期聯(lián)系工作時(shí)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(shí)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(jì)；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(chǎng)合要安裝熱交換器，但必須考慮它 的安裝位置及測(cè)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(yàn)公式：V=KQ K——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，對(duì)于高壓，一般去 2~5，這里選取 K=4 Q——表示液壓泵的實(shí)際輸出流量 計(jì)算得：V=KQ=4×133=532L/min 因?yàn)橛鸵翰恍枰谟邢鋬?nèi)散熱，所以無(wú)須對(duì)郵箱容積的計(jì)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(jì)算選擇： 長(zhǎng)×寬×高= 0.6 0.5 0.6m 3 三 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(kāi)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(guò)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(jì)。 液位液溫計(jì)：在油箱側(cè)壁有液位液溫計(jì)。 四 油箱的防噪音防銹設(shè)計(jì) 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(gè)問(wèn)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(guò)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(shí)油面的 波動(dòng)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(shí)會(huì)引起油液因固定在一 個(gè)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(hào)為： 型號(hào) 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(guò) 60℃，最低不低于 15℃。 油液溫度過(guò)高，將使油液變質(zhì)，加速其污染。同時(shí)有的粘性和潤(rùn) 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(shí)，油液因與管道產(chǎn)生摩擦以及各種的閥口時(shí) 有液阻的產(chǎn)生，故在工作時(shí)油也會(huì)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?yàn)橛鸵旱?粘溫定性，在溫度過(guò)高時(shí)，油液的粘度會(huì)大大下降，由此產(chǎn)生的 問(wèn)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(lái)對(duì)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(lái)說(shuō)，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(duì)油液進(jìn)行 過(guò)濾，濾油器的作用就在于過(guò)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(duì)濾油器的要求是： 有足夠的過(guò)濾精度，過(guò)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(chēng)尺寸表示。粒度越小，精度越高。精度 分粗，精，和

37、特精四個(gè)等級(jí)。 有足夠的過(guò)濾能力，過(guò)濾能力即一定壓力降下允許通過(guò)濾油器 的最大流量，一般用濾油器的有效過(guò)濾面積來(lái)表示。對(duì)濾油器過(guò) 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(lái)考慮， 如結(jié)合濾油器安裝在吸油管路上時(shí)，其過(guò)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(guò)濾精度來(lái)分為粗濾油器和精濾油器兩大類(lèi)；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(guò)濾的方式可分為表面型、深度型和中間型過(guò)濾器。

38、 第 19 頁(yè) 共 35 頁(yè) 3.濾油器的選用和安裝 根據(jù)設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求，按過(guò)濾精度、流通能力、 工作壓力、油液的粘度和工作溫度來(lái)選用不同的濾油器及其型號(hào)。 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(jiǎn)單、流通能力大、過(guò)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(shí)際通流能力的 2 倍以上, 第 35 頁(yè) 共 35 頁(yè) 故： KA

39、 P 10 6  Qm3 / s ——油液的動(dòng)力粘度 A——有效油面積 P ——壓力差 K——濾油通油能力系數(shù) 因?yàn)樵摓V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?yàn)橐话銇?lái)說(shuō)對(duì)于一般的液壓回路系統(tǒng)，大多采用 N46 號(hào)油 液就能滿(mǎn)足要求， 又因?yàn)? ——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(xiàng)數(shù)據(jù)可以選定濾油器的型號(hào)為：XU-A400×30F 型號(hào) 過(guò)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(lái)控制油液的溫度，冷卻器 和電加熱器控制溫度總稱(chēng)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(dòng)時(shí)油溫 過(guò)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(hào)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(jì) 4.1對(duì)機(jī)架結(jié)構(gòu)的基本要求 機(jī)架是整個(gè)機(jī)床的基礎(chǔ)支持件，一般用來(lái)放置重要部件。為了滿(mǎn)足機(jī)床高速度、高精度、高生產(chǎn)率、高可靠性和高自動(dòng)化程度的要求，與普通機(jī)床相比，機(jī)床應(yīng)有高的靜、動(dòng)剛度，更好的抗振性。 一、對(duì)機(jī)床的機(jī)架主要在以下3 個(gè)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(dòng)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(zhǎng)時(shí)間保持。另外，機(jī)床在切削加工時(shí)，所有的靜、動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)精度，除了滿(mǎn)足幾何尺寸位置等精度要求外，還需要滿(mǎn)足靜、動(dòng)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(dòng)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(dòng)剛度直接反映機(jī)床的動(dòng)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(dòng)及自激振動(dòng)的能力，可以通過(guò)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(dòng)而產(chǎn)生噪音。 3．較好的熱穩(wěn)定性 對(duì)機(jī)床來(lái)說(shuō)，熱穩(wěn)定性已經(jīng)成了一個(gè)突出問(wèn)題，必須在設(shè)計(jì)上要做到使整機(jī)的熱變形小，或使熱變形對(duì)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(tái)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(jì)時(shí)應(yīng)使熱變形盡量小。 二、機(jī)架機(jī)架設(shè)計(jì)的一般要求 ： 1） 在滿(mǎn)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(dòng)振幅限制在允許范圍內(nèi)；

44、 3） 躁聲?。? 4） 溫度場(chǎng)分布合理，熱變形對(duì)精度的影響?。? 5） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(lèi)型不同，機(jī)架的結(jié)構(gòu)形式有各種各樣的形式。例如車(chē)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(lèi)型。 另外，斜機(jī)架結(jié)構(gòu)還能設(shè)計(jì)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(wàn)能磨床、加工中心等這一類(lèi)機(jī)床的機(jī)架結(jié)構(gòu)與車(chē)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(dòng)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(kāi)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(lái)很大不便，尤其是大中型機(jī)床的整體機(jī)架，制造時(shí)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(shí)用定位鍵和專(zhuān)用定位銷(xiāo)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(mǎn)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(tái)在橫溜板上移動(dòng)到達(dá)行程的兩端時(shí)容易出現(xiàn)翹曲，將會(huì)影響加工精度，為了避免工作臺(tái)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(jì)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(jì)，滿(mǎn)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(duì)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(jì)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(duì)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(jì) 機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避免薄壁結(jié)構(gòu)并簡(jiǎn)化表面形狀。根據(jù)本設(shè)計(jì)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(jì)步驟 ⑴根據(jù)機(jī)架上的零件、部件情況和設(shè)計(jì)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(dòng) 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(jì)參數(shù) ⑷畫(huà)出結(jié)構(gòu)草圖，進(jìn)行必要的強(qiáng)度和剛度計(jì)算和尺寸修改 ⑸對(duì)重要設(shè)備的機(jī)架，還應(yīng)該進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和模擬實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改。 4.2

48、橫梁設(shè)計(jì) 梁設(shè)計(jì)的要求 與軸心受壓相仿，鋼梁設(shè)計(jì)應(yīng)考慮強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定各個(gè)方面滿(mǎn)足要求。 (1)梁的強(qiáng)度計(jì)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(guò)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(huì)在剛度較差的側(cè)向發(fā)生彎扭失穩(wěn)，主要通過(guò)對(duì)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(huì)發(fā)生局部凸曲失穩(wěn)，在梁中主要通過(guò)限制受壓翼緣和腹板的寬厚比不超過(guò)規(guī)定，對(duì)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(mǎn)足梁的強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定四個(gè)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(yàn)算局部穩(wěn)定，無(wú)很大孔洞削弱時(shí)一般也不必驗(yàn)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(shí)計(jì)算。 型鋼梁設(shè)計(jì)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(shí))或整體穩(wěn)定(當(dāng)需計(jì)算整體穩(wěn)定時(shí))選擇型鋼截面，然后驗(yàn)算其它項(xiàng)目是否足夠，不夠時(shí)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(jì)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(jì)假定)選擇單向(強(qiáng)軸)彎曲梁

50、的型鋼截面時(shí)，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(gè)翼緣的厚度，在取腹板高時(shí)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(lái)看，應(yīng)滿(mǎn)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(gè)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(dòng)變速器所有附件的可移動(dòng)機(jī)構(gòu)。要保證拆裝自動(dòng)變速器方便、安全；重量要輕，便于移動(dòng)；架子要有足夠的空間安裝。而且自動(dòng)變速器每個(gè)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(dòng)變速器尺寸根據(jù)這些數(shù)據(jù)，大概確定架子的長(zhǎng)高。這樣架子的地面的結(jié)構(gòu)就確定了。支撐自動(dòng)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(dòng)，須在架子上裝輪子，因此在架子的4個(gè)側(cè)面通過(guò)螺栓各連接兩個(gè)輪子，使得架子和輪子連接牢固。靠近轉(zhuǎn)盤(pán)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(mǎi)材料時(shí)要考慮鋼材的性能，同時(shí)也要考慮成本，再者還要考慮到其美觀，通過(guò)到市場(chǎng)調(diào)查分析后，臺(tái)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(zhǎng)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(yè)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?yàn)椋篎RD =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(gè)F和一個(gè)力矩M=Fab×Lbe=600×0.300N·M=180 N·m 計(jì)算軸的集慣性矩Ip和抗彎截面系數(shù)Wz，因?yàn)椴牧虾洼S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(jiǎn)圖如圖2.2.1-b所示。通過(guò)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(gè)F和一個(gè)力矩M=F×Lbe=600×0.3N·M=180 N·m 因?yàn)椋篎ba+Fde=2F=1200N 由于軸的受力完全對(duì)稱(chēng)，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(jì)算軸的極慣性矩Ip 和抗彎截面系數(shù)Wz因?yàn)椴牧虾洼S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(shí)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?yàn)榭傮w估計(jì)的系統(tǒng)的總效率為 0.82 所以上式也可以寫(xiě)成： Phr Pr (1 0.82) 所以 Phr 18KW 因?yàn)榘凑照５墓ぷ鳒囟?，一般選擇室溫為 20℃，系統(tǒng)正常 工作允許的油溫為 45℃。 因?yàn)楸鞠到y(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(duì)于管路的散熱量可以忽略不計(jì)。 4.4 閥的選擇 在主油路上有兩個(gè)安全閥，一組起緩沖制動(dòng)的閥組。 安全閥的選擇 ： 因?yàn)榇藘砷y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(dòng)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(dòng)閥組中的單向閥：選擇 P 0.3Mpa ，L=10L/min。通徑 取φ=6mm。 型號(hào)為：S6A3  4.5 儀器儀表及傳感器的選擇 本試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)所用到的儀表主要是檢測(cè) 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(lái)檢測(cè)系統(tǒng)壓力、流量、轉(zhuǎn)速、 扭矩、液壓油溫度。根據(jù)這些檢測(cè)值對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。 壓力傳感器：需要測(cè)量 A4V、A7V 泵

59、的輸出壓力，選用霍爾式 壓力傳感器，型號(hào)為：AK-4 流量傳感器：需要測(cè)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(cè)量的方法有：容積法計(jì)量郵箱、橢圓齒輪 流量計(jì)、電遠(yuǎn)傳浮子流量、計(jì)量油馬達(dá)。本實(shí)驗(yàn)采用渦輪式流量 計(jì)，這種流量計(jì)既能測(cè)量積累流量瞬時(shí)流量，遙控測(cè)量方便，其 測(cè)量精度較高。 測(cè) A6V 馬達(dá)輸出流量型號(hào)為：LW25 1.2—12 m 3 / h 測(cè) A7V 泵輸出流量型號(hào)為：LW40 2.5—20 m 3 / h 轉(zhuǎn)速傳感器：需要測(cè)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(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)泵和馬達(dá)檢測(cè)時(shí)

60、，不但要進(jìn)行壓力、流量檢測(cè)， 也要進(jìn)行轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的測(cè)量。均選用磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器。 扭矩傳感器：需要測(cè)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(cè)量：可選用型號(hào)為 YWZ-150T 的液位計(jì)，而且?guī)? 有溫度計(jì)，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(hào)：XMT-122 Cu50.0~150℃ A4V 泵用郵箱選用型號(hào)：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(duì)液壓系統(tǒng)適應(yīng)各種環(huán)境的能力、 延長(zhǎng)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(rùn)滑特性，能抗氧化，穩(wěn)定性好，腐蝕作用小。 本試驗(yàn)臺(tái)考慮到具體實(shí)際情況，選用礦物質(zhì)油較易維護(hù)系 統(tǒng)，相對(duì)價(jià)格不高，泵的壽命長(zhǎng)，換油周期長(zhǎng)，濾油器洗入阻力 較低潤(rùn)滑油，防腐性、防銹性、穩(wěn)定性適中，蒸發(fā)性小，無(wú)毒， 使用范圍廣，粘溫曲線較好。 第五章 試驗(yàn)臺(tái)的工作原理 5.1 本試驗(yàn)臺(tái)的主要目 本試驗(yàn)臺(tái)的主要目的是測(cè)試系統(tǒng)在恒功率輸入的情況下能否實(shí)現(xiàn) 恒功率輸出，通過(guò)

62、預(yù)編好的程序來(lái)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(guò)程 變速箱的輸出速度和扭矩的變化分兩個(gè)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)控制裝置 EL 上的兩個(gè)比例電磁鐵，泵中的變量缸由一個(gè) 與預(yù)選電流有關(guān)的調(diào)節(jié)壓力來(lái)加壓，因此使斜盤(pán)使排量得以無(wú)級(jí) 調(diào)節(jié)。 一個(gè)比例電磁鐵對(duì)應(yīng)一個(gè)流動(dòng)方向。 EL 控制功能符號(hào)圖： 2.A6V 泵的 EL 控制原理 通過(guò)控制裝置 EL 上的兩個(gè)比例電磁鐵，泵中的變量缸由一個(gè) 與預(yù)選電流有關(guān)的調(diào)節(jié)壓力來(lái)加壓，因此使斜盤(pán)使排量得以無(wú)級(jí) 調(diào)節(jié)。 一個(gè)比例電磁鐵對(duì)應(yīng)一個(gè)流動(dòng)方向。 EL 控制功能符號(hào)圖：

64、3.A7V 泵的控制原理 泵上裝有電磁控制閥?？刂崎y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(shuō)，泵的排量 與電磁鐵的電流強(qiáng)度成正比。 EL 控制功能符號(hào)圖： 第六章 電控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6.1 硬件的總體設(shè)計(jì) 由于數(shù)字信息處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，使得計(jì)算 機(jī)，尤其是微型計(jì)算機(jī)在控制領(lǐng)域中越來(lái)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(jì)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(lái)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(tái)等，微型機(jī)和被控對(duì)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(gè)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(yè) 共 35 頁(yè)