毕业设计我帮你

伺服阀试验台的液压系统设计

摘要

液压控制系统应用越来越广泛，而伺服阀是液压控制系统的关键，也是液压控制系统的核心。通过试验测试出伺服阀的参数，可以研究伺服阀及改善伺服阀的性能，从而使液压控制系统更好的应用于实际生产。

本文介绍了一种专门测量伺服阀动静态特性的试验台，系统属于高压大流量系统，主要分为两个油路，静态特性测试回路，以及动态特性测试回路，另外还设置了单独散热过滤回路。泵站采用单独油箱设计，集成块设计，在液压系统的设计时采用双重调压回路，过载保护回路设计，同时在系统中加入流量传感器，压力传感器，大大降低人为读数的误差。本系统的特点是：结构紧凑、压力输出稳定，效率高、精度高、抗污染抗干扰能力强，并可借助电脑辅助系统实现自动测量。

关键词：液压系统 伺服阀 试验台

 

目录

摘 要 II

ABSTRACT II

1 绪论 1

1.1本课题的目的及意义 1

1.2国内外研究现状分析 1

1.3设计要求与内容 2

2 动静态测试分析 3

2.1静态特性分析 3

2.1.1负载流量特性 3

2.1.2空载流量特性 4

2.1.3压力特性 4

2.1.4内泄露特性 5

2.2动态分析 5

3液压系统与原理图的拟定 7

3.1液压系统的设计要求及方案分析 7

3.2根据系统要求确定主机装置的概况 7

3.3确定系统设计方案与拟定原理图 7

3.4确定系统原理图 7

3.5 系统原理解析析 8

4 液压泵站的设计 10

4.1液压泵站的分类 10

4.2.液压泵站的组成 10

4.3液压泵的计算 10

4.3.1确定液压泵的最大工作压力。 11

4.3.2确定液压泵的最大流量 11

4.3.3选择液压泵 11

4.3.4确定液压泵驱动电机的计算与选择 12

4.4油箱的设计 12

4.4.2油箱的结构设计 13

4.4.1油箱容积的计算 13

4.5油管的设计 14

5 液压元件的选择 16

5.1液压阀的选择 16

5.1.1电磁溢流阀的选择 16

5.1.2比例溢流阀的选择 16

5.1.3比例减压阀的选择 17

5.1.4定差比例减压阀的选择 17

5.1.5单向阀的选择 17

5.2动态液压缸的选择 18

5.3滤油器的选择 19

5.4 其他元件的选择 22

5.4.1压力继电器的选择 22

5.4.2流量、压力传感器、压力表的选择 23

5．5辅助系统元件的选择 23

6 集成块的设计 26

6.1集成块简介 26

6.2集成块设计步骤与绘图 26

6.3液压泵站集成 26

7 测量动静态特性的具体方法 29

7.1空载流量特性测试 29

7.2负载流量特性测试方法 29

7.3压力特性测试方法 30

7.4泄漏特性测试方法 30

结论 32

致 谢 34

附件图纸 35

 

1 绪论

1.1本课题的目的及意义

液压控制系统广泛的应用于航空航天、冶金制造、船舶车辆等场合，在我国的制造业中占据着不可或缺的地位，今年来，随着液压技术的发展与成熟，液压控制系统逐渐应用于机械制造与自动化行业中，需要大量的、专业的液压方面的人才，而利用伺服阀及其特性曲线可以提高控制系统的稳定性、精度等，它是控制系统的中枢，通过试验太模拟系统测试出伺服阀的参数，可以研究伺与改善伺服阀的性能，从而使液压控制系系统更好的应用于生活方面的一些场合。

目前液压系统结构、功能往着更加繁琐的方向发展，其机构零件也更加容易出现故障以及损坏，由于液压系统的故障和一般的机械传动系统不一样，它具有隐蔽性、变换性以及诱发因素的多元性，所以我们不仅要有熟练的专业技术工人，还需要一台专门测试各种伺服阀阀件的检测装置，为了满足国内液压相关专业的人才培养需求以及社会需要，同时市场上的一些试验台老旧，精度低等，所以对伺服阀动静态试验台的创新设计与改造是十分必要的。

1.2国内外研究现状分析

 就液压技术来讲，美国、德国、日本是液压技术的强国，美国的液压技术非常发达，特别是航空领域，它的一些关键性航空领域的液压技术始终领先于世界，它对液压技术的研究与创新致使美国在世界上一直处于领导地位。德国，二战前是世界上的强国，它当时液压技术在世界上首屈一指，但随着二战的结束，大量人才流失，但德国的工业基础较好，目前德国的液压技术是十分的强悍，几乎和美国并驾齐驱；而日本是后起之秀，在吸收前面两个国家的液压技术之后，加上自己的理解与创新，把自己的理念灌输到产品中，形成了拥有鲜明的自身特色的液压技术产品。

我国今年来的液压技术发展迅速，在引进国外技术的基础上，发展了带有自身特色的液压技术产品，特别是国防建设方面，我国液压技术的前辈们运用自身的聪明才智，学习国外的液压技术知识，使我国的液压产品基本上能满足自身的的需求，同时，加上我国大学的普及，以及很多民有企业、合资企业的建成生产，推进了我国液压技术的发展，但由于我国基础薄弱，我国与国外的液压技术差距还是巨大的，所以液压技术方面还需要依赖强国的产品和技术，特别是一下液压系统关键液压元件，对于液压技术的发展，要想降低与国外的差距，还需要我国国人的长期艰苦奋斗。

对于液压试验台这一块，“1981年，国外D.维尔率先提出液压元件动态性试验台，它主要测试借以不同频率和足够振幅的交流液压加到待试元件上并测量交流振幅，该试验台以电液伺服阀作为震动源，在才用亥姆赫兹共鸣器的情况下工作LC液压环节的共振区内，可以产生高质量的容积流量谐波曲线”[1]，也可末端储蓄容积的压力曲线，测定容积流量。

随着张顺田在1985年提出了的伺服阀静态参数实验测试台，它包括液压系统和电测系统，能侦测调试电业伺服阀的主要参数，包括零区域参数测试，空载流量特性，静耗流量特性，饱和流量特性，压力特性，负载流量特性，压力静耗流量特性，领漂浮电流特性，速度特性[2]。

但实验台液压系统主要有被测阀，加载阀，节流阀三个闭环测试系统，这个试验台功能齐全，但研制时间较早看，相对目前的试验台较为复杂。

而最近的2003年北京理工大学研制出了新的测试特性曲线的额试验台，它的最大优点是借用计算机辅助系统的测量读取，大大提高了测试参数的精确性，可以测流量为40L/min的电液伺服阀动静态性能。这套系统的无载缸最大行程为38mm，缸直径为20mm，活塞杆直径为16mm。

以目前国内的实验台研制普遍偏早，因此新型的多功能伺服阀动静态实验台的研制与改进拥有比较大的市场，对于国内大学的普及，以及液压控制技术的应用与发展，动静态实验台在今后的市场也具有较强的的竞争性，也迫切的需求这样的一个平台。

1.3设计要求与内容

   本课题是设计一个能测量伺服阀的动态、静态参数的试验台，系统的最高工作压力为31.5MPa，最大流量300L/min；采用动态和流量增益测试两个工位分别测试，其中流量工位提供0.16--16L/min、0.4--80L/min，0.6--160L/min，3--315L/min四个规格流量计供测试选择。主要内容包括：

1、 开题报告的撰写，外文论文的翻译；

2、 伺服阀动静态性能分析。

3、 伺服阀的动静态测试系统方案的论证。

4、 液压泵站的设计，并选择相应的元件。

5、集成块的设计。

 

结论

本次毕业设计是在导师的指导下独立完成的，依次完成了此设计的选题、开题报告，再到试验台的系统原理图的设计，动静态特性的分析，液压泵站的设计，液压元件的选取，集成块的设计，以及简介了具体动静态特性测试方法。

本系统的设计是对我大学所学知识的整合与实践，本系统的着重介绍了系统原理图的制定，液压泵站的设计，液压阀的选型。

在液压系统原理图的设计上考虑到了高压、大流量的要求下，设计了系统辅助过滤散热回路，双重调压回路、以及动静态测试回路换的转换设计，再加上温度、压力、流量传感器以及电脑辅助测试系统的运用，达到了提高系统稳定性、测试精度、以及自动测量的要求。

液压泵站与集成块的设计，特别是集成块的设计，降低了试验台的管路连接困难，使试验台更加整洁、简便；动静态测试的具体方法介绍让读者更容易看懂实验台测量伺服阀参数的原理，以及对本设计有进一步的了解。

总的来说，这次对试验台液压系统的设计让我了解了各种压力、流量等调节回路的设计，也让我认识了泵站各原件之间的联系、设计、与选择，同时阀的集成快让我体会到了阀内各个管路的相连，达到了对静态特性、级动态特性测量的基本要求，也让我对大学所学液压知识有各更深层次的了解。

 

参考文献

[1] D.代维；液压元件动态试验台；国外舰船技术；1981年

[2] 张顺田；伺服阀静态参数试验台；航天工艺；1985年

[3] 王燕山. 基于虚拟仪器的电液伺服阀静动态特性CAT理论与实验研究. 燕山大学

[4] 王春行主编.液压伺服系统.北京：机械工业出版社，1997

[5] 张利平；液压站. 北京.化学工业出版社，2007

[6] 曹鑫铭主编.液压伺服系统.北京：冶金工业出版社，1991

[7] 陈召国,李志刚,黄琪;双喷嘴挡板电液伺服阀压力特性的研究[J];工程机械;2005年 07期

[8] 张坤发;电液伺服阀动静态性能计算机辅助测试系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年

[9] 于仁萍;电液伺服阀试验系统设计与仿真[D];山东科技大学;2005年

[10] 刘建;宋嗣海;王益群;佟海侠;电液伺服阀静动态特性及其远程测控系统研究[A];第四届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2006年

[11] 谭尹耕. 液压实验设备与测试技术. 北京.北京理工大学出版社,1997

[12] 成大先主编.机械设计手册（第三版第四卷）.北京：化学工业出版社，2002

[13] 朱新才著.液压传动[M]. 北京：国防工业出版社 2006

[14] 张利平；液压传动系统及设计. 北京.化学工业出版社，2005

[15] 杨帮文著.液压阀和气动阀选型手册[M].北京:化学工业出版社 2009

[16] 现代液压技术应用220例[M]. 北京：化学冶金工业出版社 2009

[17] 牛海山，蒲艳敏，王春荣著；液压元件与选用

[18] 刘长年主编.液压伺服系统优化设计理论.北京：冶金工业出版社，2000

[19]Ruan J;Burton R;Ukrainetz P An investigation into the characteristics of a two dimensional "2D" flow control valve [外文期刊] 2002(01) doi:10.1115/1.1433480

[20] D;Scavarda S;Richard E Simulation of an electropneumatic servovalve: To study the feasibility of a position control loop 1997