一種多功能高壓大容量油源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、一種多功能高壓大容量的油源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：林添良老師學(xué)生：林營(yíng)學(xué)號(hào)：1011115031班級(jí)：2010級(jí)機(jī)電1班研究背景 隨著隨著液壓新型技術(shù)的不斷發(fā)展，與計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷交融，液壓新型技術(shù)的不斷發(fā)展，與計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷交融，液壓控制技術(shù)、液壓元件測(cè)試技術(shù)都得到了相應(yīng)的提高。液壓控制技術(shù)、液壓元件測(cè)試技術(shù)都得到了相應(yīng)的提高。在在這這種的趨勢(shì)下，建立高壓大容量的油源系統(tǒng)，作為基本的研究試種的趨勢(shì)下，建立高壓大容量的油源系統(tǒng)，作為基本的研究試驗(yàn)臺(tái)驗(yàn)臺(tái)，能夠能夠有效地提供給系統(tǒng)執(zhí)行元件所需的流量和壓力，對(duì)有效地提供給系統(tǒng)執(zhí)行元件所需的流量和壓力，對(duì)液壓系統(tǒng)的壓力、油溫、污染度等進(jìn)行有效的控制液壓

2、系統(tǒng)的壓力、油溫、污染度等進(jìn)行有效的控制。而且。而且可以可以滿足常規(guī)的液壓回路試驗(yàn)，也能夠?qū)Ρ辉囬y進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)特滿足常規(guī)的液壓回路試驗(yàn)，也能夠?qū)Ρ辉囬y進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)特性的調(diào)試和性的調(diào)試和分析分析。目錄一、總體方案確定一、總體方案確定二、液壓油箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、液壓油箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)三、動(dòng)力源系統(tǒng)三、動(dòng)力源系統(tǒng)四、四、加載裝置方案設(shè)計(jì)加載裝置方案設(shè)計(jì)五、總結(jié)五、總結(jié)一、總體方案確定高壓大容量油源系統(tǒng)高壓大容量油源系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)要求：（1 1）提供）提供200L/min200L/min流量，短時(shí)間能夠提流量，短時(shí)間能夠提供供300L/min300L/min流量，持流量，持續(xù)續(xù)5min5min；（2 2

3、）適用于中高壓）適用于中高壓系統(tǒng)，系統(tǒng)最高壓力系統(tǒng)，系統(tǒng)最高壓力達(dá)到達(dá)到31.5Mpa31.5Mpa；（3 3）液壓加載裝置）液壓加載裝置需滿足快速響應(yīng)的要需滿足快速響應(yīng)的要求；求；（4 4）油油液壓力和流液壓力和流量調(diào)節(jié)范圍廣。量調(diào)節(jié)范圍廣。油箱系統(tǒng)總成蓄能器組階躍加載裝置動(dòng)力源系統(tǒng)二、液壓油箱設(shè)計(jì)2.2.外形尺寸外形尺寸 一般一般設(shè)計(jì)尺寸比（長(zhǎng)：寬：高）為設(shè)計(jì)尺寸比（長(zhǎng)：寬：高）為1:1:11:1:11:2:31:2:3，本設(shè)計(jì)中的本設(shè)計(jì)中的油箱根據(jù)液壓泵與電動(dòng)機(jī)的連接方式的需要以及安裝其它液壓油箱根據(jù)液壓泵與電動(dòng)機(jī)的連接方式的需要以及安裝其它液壓元件需要，選擇長(zhǎng)元件需要，選擇長(zhǎng)為為2.0

4、m2.0m，寬，寬為為1.2m1.2m，高為，高為1.0m1.0m。二、液壓油箱設(shè)計(jì)3.3.油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、液壓油箱設(shè)計(jì) 不銹鋼焊接而成；側(cè)壁的兩個(gè)窗口方便內(nèi)部不銹鋼焊接而成；側(cè)壁的兩個(gè)窗口方便內(nèi)部清洗；頂板的窗口便于檢查油箱內(nèi)部狀況。清洗；頂板的窗口便于檢查油箱內(nèi)部狀況。設(shè)計(jì)有設(shè)計(jì)有4 4個(gè)支撐腳，利于散熱和排油；個(gè)支撐腳，利于散熱和排油；隔板將吸油區(qū)和回油區(qū)分割開來。隔板將吸油區(qū)和回油區(qū)分割開來。吸油區(qū)回油區(qū)吸油管和回油管布置在油吸油管和回油管布置在油箱最低液面箱最低液面50-100mm50-100mm以下以下回油口吸油口 3.油箱輔件選型 根據(jù)液壓系統(tǒng)的具體要求配置所需的油箱

5、輔件。如空氣過濾器、吸油濾油器、回油過濾器、循環(huán)回油管過濾器、液位液溫計(jì)等，對(duì)系統(tǒng)的公臺(tái)性能、工作穩(wěn)定性、工作壽命、噪聲和溫升都有直接影響?？諝膺^濾器回油過濾器吸油過濾器液位液溫計(jì)二、液壓油箱設(shè)計(jì)回油過濾器 液壓泵出口油路上的回油過濾器，主要用于液壓系統(tǒng)回油精過濾，濾除液壓系統(tǒng)中因元件磨損產(chǎn)生的金屬顆粒，以及密封件的橡膠雜質(zhì)等污染物，使流回油箱的油液保持清潔。吸油過濾器 液壓泵入口的吸油過濾器，濾除從空氣孔中進(jìn)入的污染物和油箱內(nèi)殘留的污染物質(zhì)，有保護(hù)泵的作用。二、液壓油箱設(shè)計(jì)RFA直回式回油過濾器TF箱外自封式吸油過濾器空氣濾清器空氣濾清器液位液溫計(jì)液位液溫計(jì)二、液壓油箱設(shè)計(jì)三、動(dòng)力源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

6、二、動(dòng)力源系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.液壓泵支架的設(shè)計(jì) 液壓泵在運(yùn)行過程中，會(huì)伴有大的震動(dòng)，其支架需要能滿足大的抗壓強(qiáng)度，以及一定的減振能力。因而灰鑄鐵鑄件能夠符合其功用要求。二、動(dòng)力源系統(tǒng)設(shè)計(jì) 灰鑄鐵，綜合力學(xué)性能低，但抗壓強(qiáng)度大、為本身抗拉強(qiáng)度的3-4倍，且消振能力比鋼大10倍，常用來做承受震動(dòng)的機(jī)座。灰鑄鐵對(duì)冷卻速度敏感性大，因此薄截面容易形成白口和裂紋，而厚截面又易形成疏松，故灰鑄鐵件當(dāng)壁厚超過其臨界值時(shí)，隨著壁厚的增加其力學(xué)性能反而顯著降低。三、動(dòng)力源系統(tǒng)設(shè)計(jì)等效應(yīng)力分布圖支架應(yīng)變圖支架總變形量一階模態(tài)分析三、動(dòng)力源系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.電機(jī)和扭矩傳感器支架的設(shè)計(jì) 依據(jù)液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率和轉(zhuǎn)速來選擇電機(jī)型號(hào)以及

7、扭矩傳感器。 同液壓泵支架材料的選用原則一樣，選擇灰鑄鐵HT150作為兩者安裝支架的制作材料。再根據(jù)安裝孔的尺寸要求，綜合考慮泵的中心高度設(shè)計(jì)腳支架高度和其他尺寸。扭矩傳感器安裝方式三、動(dòng)力源系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.4.聯(lián)軸器聯(lián)軸器的的選擇選擇三、動(dòng)力源系統(tǒng)設(shè)計(jì)三、動(dòng)力源系統(tǒng)設(shè)計(jì)液壓泵組液壓泵組5.5.蓄能器蓄能器三、動(dòng)力源系統(tǒng)設(shè)計(jì) 蓄能器在蓄能器在該油源系統(tǒng)中是作為短時(shí)間內(nèi)供應(yīng)大量壓力油該油源系統(tǒng)中是作為短時(shí)間內(nèi)供應(yīng)大量壓力油液只用，作為輔助動(dòng)力源。液只用，作為輔助動(dòng)力源。 通過通過AMESim軟件建立階躍輸入加載裝置的仿真模型軟件建立階躍輸入加載裝置的仿真模型。方案方案一一：是是通過電液比例溢流閥自身

8、電信號(hào)階躍，使得液壓泵產(chǎn)生階躍加載通過電液比例溢流閥自身電信號(hào)階躍，使得液壓泵產(chǎn)生階躍加載；方案方案二二：是是通過電液比例溢流閥與自行設(shè)計(jì)的快速切換閥的組合，使得液壓通過電液比例溢流閥與自行設(shè)計(jì)的快速切換閥的組合，使得液壓泵迅速卸荷和加載泵迅速卸荷和加載。電液比例溢流閥快速切換閥 普通溢流閥四、加載裝置方案設(shè)計(jì)電液比例溢流閥普通溢流閥方案一方案二四、加載裝置方案設(shè)計(jì)1.1.仿真結(jié)果對(duì)比仿真結(jié)果對(duì)比 曲線上，在同為曲線上，在同為8s時(shí)，系統(tǒng)壓力開始時(shí)，系統(tǒng)壓力開始加載，而方案二壓力加載，而方案二壓力階躍響應(yīng)時(shí)間明顯快階躍響應(yīng)時(shí)間明顯快于方案一。最終壓力于方案一。最終壓力穩(wěn)定穩(wěn)定在在2828. .

9、9MPa9MPa附近。附近。四、加載裝置方案設(shè)計(jì)2.2.快速切換閥內(nèi)部快速切換閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)性能研究結(jié)構(gòu)參數(shù)性能研究 在其他參數(shù)條件在其他參數(shù)條件不變的情況下，換向不變的情況下，換向閥切換時(shí)間越短，壓閥切換時(shí)間越短，壓力階躍響應(yīng)速度越快。力階躍響應(yīng)速度越快。最終壓力趨于穩(wěn)定，最終壓力趨于穩(wěn)定，在在2828. .9MPa9MPa附近。附近。（1 1）換向閥換向閥切換時(shí)間取不同值切換時(shí)間取不同值時(shí)時(shí)：四、加載裝置方案設(shè)計(jì) 換向閥上通過流量換向閥上通過流量越大，則壓力階躍響應(yīng)越大，則壓力階躍響應(yīng)速度越快，但同時(shí)系統(tǒng)速度越快，但同時(shí)系統(tǒng)壓力超調(diào)量也增大。超壓力超調(diào)量也增大。超調(diào)量過大會(huì)，易使液壓調(diào)量過

10、大會(huì)，易使液壓設(shè)備、管道發(fā)生故障。設(shè)備、管道發(fā)生故障。（2 2）換向閥換向閥通過流量通過流量取取不同不同值值時(shí)時(shí)：四、加載裝置方案設(shè)計(jì)（3 3）主閥主閥彈簧腔容積彈簧腔容積大大小小取不同值時(shí)：取不同值時(shí)：四、加載裝置方案設(shè)計(jì) 主閥彈簧剛度越大，系統(tǒng)壓力階躍響應(yīng)時(shí)間越快，且超調(diào)量增加幅度不明顯。（4）主閥彈簧剛度取不同值時(shí)：四、加載裝置方案設(shè)計(jì) 主閥彈簧預(yù)緊力越大，系統(tǒng)壓力階躍響應(yīng)時(shí)間越迅速，同時(shí)伴隨著壓力超調(diào)量的增大。（5）主閥彈簧預(yù)緊力取不同值時(shí)：四、加載裝置方案設(shè)計(jì) 閥芯質(zhì)量較小的情況下，對(duì)壓力階躍響應(yīng)時(shí)間影響不大。圖中當(dāng)質(zhì)量為1kg和0.5kg時(shí)，響應(yīng)時(shí)間才明顯增加，但增加了閥芯的慣性和

11、沖擊力。（6）主閥芯質(zhì)量取不同值時(shí)：3.3.結(jié)論結(jié)論 從分析中可得知，從分析中可得知，除了除了主閥芯質(zhì)量幾乎無影響外，其余參數(shù)主閥芯質(zhì)量幾乎無影響外，其余參數(shù)都會(huì)對(duì)壓力階躍響應(yīng)特性影響。切換時(shí)間越快，換向閥通過流量都會(huì)對(duì)壓力階躍響應(yīng)特性影響。切換時(shí)間越快，換向閥通過流量越多，彈簧腔容積越小，彈簧預(yù)緊力越大和彈簧剛度越大，則液越多，彈簧腔容積越小，彈簧預(yù)緊力越大和彈簧剛度越大，則液壓泵建立的壓力階躍響應(yīng)時(shí)間越快。但同時(shí)，還要關(guān)注其壓力超壓泵建立的壓力階躍響應(yīng)時(shí)間越快。但同時(shí)，還要關(guān)注其壓力超調(diào)量的增大會(huì)對(duì)液壓元件產(chǎn)生的影響。所以，設(shè)計(jì)調(diào)量的增大會(huì)對(duì)液壓元件產(chǎn)生的影響。所以，設(shè)計(jì)中將中將階躍響應(yīng)階

12、躍響應(yīng)時(shí)間保證時(shí)間保證在在100ms100ms左右，就能夠滿足系統(tǒng)試驗(yàn)要求，左右，就能夠滿足系統(tǒng)試驗(yàn)要求，是是比較比較理想理想的負(fù)載階躍加載裝置。的負(fù)載階躍加載裝置。五、總結(jié)1 1. .本本論文論文設(shè)計(jì)了油源系統(tǒng)的三大總成設(shè)計(jì)了油源系統(tǒng)的三大總成。設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)加工加工了了2000L2000L不銹鋼油不銹鋼油箱箱，并，并對(duì)于對(duì)于液壓液壓油箱油箱輔輔件，包括吸油過濾器、回油過濾器、蓄能件，包括吸油過濾器、回油過濾器、蓄能器等器等，計(jì)算計(jì)算分析分析后選型。后選型。2.2.論文中對(duì)動(dòng)力總成的液壓產(chǎn)品進(jìn)行選型論文中對(duì)動(dòng)力總成的液壓產(chǎn)品進(jìn)行選型，設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了安裝支架了安裝支架，繪，繪制制了了泵泵、電機(jī)、傳感器以及、電機(jī)、傳感器以及支架支架的的裝配圖裝配圖等，形象直觀，清晰易等，形象直觀，清晰易懂懂。3.3.利用利用專業(yè)的液壓仿真軟件專業(yè)的液壓仿真軟件AMESimAMESim設(shè)計(jì)了階躍加載裝置的物理模設(shè)計(jì)了階躍加載裝置的物理模型，對(duì)