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1、第一章 绪论1.1液压技术发展趋势及我国综合液压测试台的现状1.1.1液压技术发展趋势液压技术是实现现代化传动与控制的关键技术之一，世界各国对液压工业的发展都给予很大重视。世界液压元件的总销售额为350亿美元。据统计，世界各主要国家液压工业销售额占机械工业产值的2%3.5%，而我国只占1%左右，这充分说明我国液压技术使用率较低，努力扩大其应用领域，将有广阔的发展前景。液压气动技术具有独特的优点，如:液压技术具有功率重量比大，体积小，频响高，压力、流量可控性好，可柔性传送动力，易实现直线运动等优点；气动传动具有节能、无污染、低成本、安全可靠、结构简单等优点，并易与微电子、电气技术相结合，形成自动
2、控制系统。因此，液压气动技术广泛用于国民经济各部门。但是近年来，液压气动技术面临与机械传动和电气传动的竞争，如：数控机床、中小型塑机已采用电控伺服系统取代或部分取代液压传动。其主要原因是液压技术存在渗漏、维护性差等缺点。为此，必须努力发挥液压气动技术的优点，克服缺点，注意和电子技术相结合，不断扩大应用领域，同时降低能耗，提高效率，适应环保需求，提高可靠性，这些都是液压气动技术继续努力的永恒目标，也是液压气动产品参与市场竞争是否取胜的关键。由于液压技术广泛应用了高科技成果，如：自控技术、计算机技术、微电子技术、可靠性及新工艺新材料等，使传统技术有了新的发展，也使产品的质量、水平有一定的提高。尽管
3、如此，走向21世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。其主要的发展趋势将集中在以下几个方面（1）、减少损耗，充分利用能量（2）、泄漏控制（3）、污染控制（4）、 主动维护（5）、机电一体化（6）、 液压CAD技术（7）、新材料、新工艺的应用1.1.2我国综合液压测试台的现状随着我国经济快速发展，国家加大对基础建设的投入，工程机械、施工设备等工业、重工业装备的需求日趋旺兴。市场需求量逐年增加，用户需求强烈，市场前景一路看好。而目前我国在为工程机械、施工设备上供应的液压产品均要依赖国外进口产品。例：山东一家企业的设计部门于06年初设
4、计好一台较先进的液压施工设备，但在向日本等国的几家液压件生产商下单订购设备所需的液压件。由于日本工厂产量不足，等了十个月至今一台都未交货。造成整个06年度生产计划落空，给企业各方面造成极大的浪费。作为一个快速发展的人口大国，至今尚无一家生产完全自主知识产权，高质量的液压马达，柱塞泵、液压泵、阀路件的公司。到底是什么限制了我们的发展和质量提高？目前：我国设备制造厂的液压元件主要均需从国外进口配套，这极大地限制我国工程机械的健康发展，据资料显示，我国有较多的液压件生产厂家大约有200多家，但一般规模较小，研发能力不足加上产品出厂检测设备的落后。除了资金投入，研发新产品的能力不足外，主要原因也有缺少
5、为液压元件提供较高水准的数字式高准确高精密的液压试验台，这也是一种严重的滞后，因为液压元件从设计、加工、工艺及装配过程中无论你做得多么合适，但没有一台高质量、高精度的试验台为产品质量严格把关，产品在销售到客户端时，就出现多种毛病及故障，这样一来就造成我们的整机厂在选择配套件时一般不认同国产液压元件，只有少部分整机厂选用。特别是设计人员更是直截了当提出一定要国外进口产品，例如德国力士乐、美国的萨澳、日本的油研公司的产品，这样一来就出现二个严重的损失。1. 国外工厂生产供货周期长，价格昂贵，会给生产企业增加很多生产成本。2. 国内工厂生产的液压元件只能永远地沦为三流产品并低价地为低品质的设备配套或
6、作为售后服务产品。针对目前存在的问题，为了解决这种困境，泉州市贝克机电设备有限公司利用近几年来代理美国国际液压公司的产品之便利，加上美商提供给贝克公司的一台为了保证售后服务专用的先进的综合液压试验台，以此为基础，贝克公司工程技术部的技术工程师经过两年多的技术论证，终于在06年中期成功地研发出符合我国国情及性能稳定，操作方便，精度较高的BK-2000A系列机型，本机可比目前国内应用的试验台具有更先进,更精确。它采用数字化进行精确检测产品，也是目前世界上最先进最可靠的液压泵产品的检测设备，并是国内今后一段时间内发展的趋势，它能带给我国液压元件的一个提高，让生产商与用户都找到更符合成本效益双赢的平台
7、。附带说明，美国国际液压元件制造公司系美国国际投资集团拥有的一个全资控股子公司。主要产品为液压元件。例：柱塞泵、马达、高压齿轮泵、液压阀件、取力器等产品。广泛应用于工程机械、重工业、船舶制造等等液压系统。另：美国国际投资集团系世界上最大之一的位列前三名的大财团，其投资领域涉及多个产业。总资产多达一千多亿美元，是一家跨国公司及世界500强之一，它主要投资领域：1、为军工行业提供专用钢材的国际锻压公司。（世界一流技术水平）2、为油田,军工,运输部门生产的重型卡车万国卡车。（全球著名）3、目前对华投资已多达几十亿美元主要涉及金融投资、重工业投资、旅游投资、房地产的投资等等。1.2液压站的概述1.2.
8、1液压站组成及工作原理液压站又称液压泵站，是独立的液压装置，它按驱动装置要求的流向、压力和流量供油，适用于驱动装置与液压站分离的各种机械上，将液压站与驱动装置（油缸或油马达）用油管相连，液压系统即可实现各种规定的动作。液压站是由泵装置、集成块或阀组合、油箱、电器盒组合而成。各部件功用如下：泵装置上装有电机和油泵，它是液压站的动力源，将机械能转化为液压油的动力能。集成块是由液压阀及通道体组合而成。它对液压油实行方向压力、流量调节。阀组合是板式阀装在立板上，板后管连接，与集成块功能相同。油 箱是钢板焊的半封闭容器，上还装有滤器网、空气滤清器等，它用来储油、油的冷却及过滤。电器盒分两种形式。一种设置
9、外接引线的端子板；一种配置了全套控制电器。液压站的工作原理如下：电机带动油泵工作提供压力源，通过集成块、液压阀等驱动装置（油缸或油马达）进行方向、压力、流量的调节和控制，实现各种规定动作。1.2.2液压站的结构形式液压站的结构形式，主要以泵装置的结构形式、安装位置及冷却方式来区分，按泵装置的结构形式安装位置可分为三种：（1）、上置立式：泵装置立式安装在油箱盖板上，主要用于定量泵系统，比如我所设计的辅助冷却系统中的泵机组合。（2）、上置卧式：泵装置卧式安装在油箱盖板上，主要用于变量泵系统，以便于流量调节。（3）、旁置式： 泵装置卧式安装在油箱旁单独的基础上，旁置可设备用泵，主要用于油箱容量大于2
10、50升，电机功率在7.5千瓦以上的系统。比如我所设计的泵站就采用旁置式。按站的冷却方式可分为两种：（1）、自然冷却：靠油箱本身与空气热交换冷却，一般用于油箱容量小于250升的系统。（2）、强制冷却：采取冷却器进行强制冷却，一般用于油箱容量大于250升的系统。1.2.3液压泵站及技术参数泵站是液压系统的心脏，一个性能优良、设计合理的泵站对设备的性能、寿命、使用成本、检修强度会带来至关重要的影响。根据对多个液压系统的运行过程中的问题的分析和总结，就其中泵站设计和维护中存在的部分问题进行进一步汇总。 泵站的设计中，核心部分是泵、油箱、蓄能器等元件的设计计算和选型，三者的关系是相互影响的，同时液压系统
11、也受到外在因素诸如工作环境、温度、工作节奏的影响，这些影响对系统的产生的作用是非常大的，对这些因素的考虑不全面或不完善往往直接影响液压系统的工作性能。 泵的选择：一般的设计准则和习惯是，对于高压系统选择轴向柱塞泵，中压系统选择叶片泵或齿轮泵。对于定量泵和变量泵的选择却因系统而异，变量泵作为一种可以简化系统设计和节能的液压源，目前被广泛采用，尤其是在高压系统的设计中。但是系统污染会对两种泵产生的影响却是大相径庭。液压站以油箱的有效贮油量及电机功率为主要技术参数。1.3设计参数及特点我所设计的题目是综合液压测试装置中的泵站部分。其设计参数： 系统最高压力：300bar,最大流量：90L/min本测
12、试台主要用于现场下线阀、油缸等液压元件修复测试使用，测试的阀主要有方向阀、单向阀、溢流阀、减压阀、流量阀，且测量具有通用性。对各种阀如何测试及测试内容在附录中有所叙述。所设计的这套泵站，其特点是：1、 系统功率大，工作参数范围大。2、 整个系统由PLC控制，可实现压力自动控制和保护。3、 蓄能器可实现自动补油控制。4、 温度自动控制和保护（冷却器根据温度自动启闭）。5、 液位自动控制和保护。6、 所设计元件大部采用进口元件。且在所设计的这套泵站中，还设计了一个辅助集油小泵站，其作用是收集测试阀测试后阀里的余油，然后将余油过滤后注入到主油箱，循环利用，防止过多的油液浪费，还避免了污染环境，一举多
13、得。第二章 方案的设计2.1总体方案的确定一个正确的设计应该是技术上先进，经济上合理、操作和维修方便，运用安全可靠等。要做到这几个方面的要求，除了技术上的问题以外，还必须有正确的设计指导思想和丰富的实践经验，还要借鉴前人的经验。当然要达到这样的要求是需要有一个过程的，我们应该努力完成从理论知识到应用的过度。在确定主机传动方式的过程中，必须反复研究各种传动方式的优缺点和适用场合，通过分析对比，选出最合理的方案。当一种传动方式不能满足设计要求时，应考虑是否能与其他方式结合，发挥各自的优点，形成合理的设计方案。只有在主机的传动方案决定采用液压传动之后，液压系统的设计任务才会被提出来。一个好的液压系统
14、不是往往一次就可以完成的，需要经过实践不断的修改，才能逐步完善，成为结构简单、性能好、效率高和使用方便、安全可靠的液压系统。由于实际的情况的不同，液压系统的设计步骤不可能完全相同的，在实际设计过程中，设计步骤是相互联系、相互影响的，往往需要进行多次反复进行，不断调整和修改设计的内容。通常液压系统的设计按以下程序进行：一 确定对液压系统的工作要求在开始设计前，通过调查研究，明确以下几个主要的问题：（1） 确定哪些运动需要用液压传动来完成。需要用什么样的执行元件，如液压缸、液压马达。对于往复运动，一般都采用液压缸，对于转动角度不大的运动，也常采用液压缸来完成。对于回转运动，如卷扬机等则用液压马达来
15、完成。（2） 元件是否同时动作？或顺序动作？或自完成循环动作？需做出顺序或自完成循环动作图。并且各动作之间是否需要联锁，也应当注意。（3） 明确系统应具备的主要性能。在本次设计中，综合液压测试台的主要性能就是工作压力高，流量大。故若采用一个泵提供流量，则占地面积比较大，结构也不合理。考虑到结构布局，占地面积，决定采用两个泵供油、供压。其中一个泵作为备用泵使用。（4） 系统的工作环境。如温度、潮湿等。二 拟订液压系统的原理图液压系统的原理图是按所要求的性能及能测试阀的实验项目来完成，首先分别选择和拟订基本回路，然后在基本回路的基础上，再增加其他辅助回路，组成整个液压系统，在拟订系统的原理图时可以参考同类产品，通过分析、比较，以达到合理、完善的目的。在拟订液压系统的原理图时还应该注意以下几个问题：（1） 为了保证实现动作循环，在基本回路组合时，要防止相互干涉。（2） 在满足工作循环和生产率的条件下，液压回路应力求简单、可靠，避免存在多余的回路。（3） 提高系统的工作效率，防止系统发热和采取措施，防止液压冲击等。（4） 应尽量才用互换性的标准件，以降低成本，缩短设计，制造周期。三 计算和选择液压元件对于液压元件主要通过计算来确定他们的参数，如压力和流量等。一般从计算负载开始，在根据负载和工作要求的速度，计算液压缸的主要尺寸，工作压力和流量、或液压马达的排量。然后计算液压泵的压力、
