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1、 天津中德職業(yè)技術(shù)學(xué)院 Tianjin Sino-German Vocational Technology Institute 汽車航空系 Automobile & Aviation Department 項目一：波向檢定裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計 教學(xué)過程的實施如下: 教學(xué)目標：使學(xué)生掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計步驟及方法 教學(xué)程序：根據(jù)教學(xué)安排該項目教學(xué)的實施應(yīng)在學(xué)生完成液壓傳動課程之后進行。 1.由教師指定該項目； 2. 學(xué)生分組調(diào)研、查閱相關(guān)資料； 3.學(xué)生集中在一起對該項目進行仔細認真的研討，提出自己

2、的見解，大家經(jīng)過充分的交流溝通，分組制定各小組的項目方案； 4. 教師指導(dǎo)學(xué)生復(fù)習與該項目相關(guān)的知識內(nèi)容； 5.小組內(nèi)進行分工，學(xué)生協(xié)作完成項目設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容； 6教師或企業(yè)技術(shù)人員進行點評。 一 、 原始依據(jù)： 設(shè)計要求，主要技術(shù)指標及基本要求 1.完成回轉(zhuǎn)，升降，擺動3個動作 （1）回轉(zhuǎn)速度5——15s內(nèi)回轉(zhuǎn)150可調(diào)，重量1500kg，在一圈內(nèi)可停留在任意位置在

3、此位置上擺動150。 （2）升降速度2——40s內(nèi)，400mm可調(diào)，負載1500kg （3）擺動周期同升降，角度450 可調(diào)，負載200kg 2.輸入信號為正弦信號 （1）回轉(zhuǎn)角度θ=π/12 sin2/5πt

4、 （2）升降位移y=0.4+0.4sinπt （3）擺動角度θ=π/4sinπt 3.系統(tǒng)壓力Pmax=20MPa 二 、 設(shè)計內(nèi)容和要求： 1.液壓系統(tǒng)工作原理圖的設(shè)計及原理圖的動畫

5、 2.液壓系統(tǒng)的設(shè)計、計算機液壓元件的選型 3.集成塊的設(shè)計原理及集成塊圖（圖紙2張） 4. 泵架零件圖（圖紙1張） 5. 泵站總裝圖（圖紙1張）

6、 6．油箱零件圖 （圖紙1張） 7．電機控制原理圖（圖紙1張） 波向檢定裝置項目設(shè)計說明書 一、液壓系統(tǒng)工作原理 升降運動：比例電磁換向閥（11）通正(負)向電壓時，油液帶動雙活塞桿液壓缸（16）向上（下）運動，模擬海上水面產(chǎn)生的漩渦。 回轉(zhuǎn)運動：比例電磁換向閥（12）通正(負)向電壓時，回轉(zhuǎn)馬達（15）逆（順）時針旋轉(zhuǎn),并且可以實現(xiàn)在一圈內(nèi)停留在任意位置

7、且在此位置上擺動150 ，模擬海上水面產(chǎn)生的旋渦。 搖擺運動：比例電磁換向閥（13）通正(負)向電壓時，擺缸（14）向左（右）往復(fù)擺動，模擬海上水面產(chǎn)生的波浪。 雙活塞桿液壓缸、回轉(zhuǎn)馬達和擺缸三個執(zhí)行元件動作的合成，將模擬波浪的運動。 二、液壓元件明細表 序號 名稱 型號 件數(shù) 1 油箱 自制 1 2 吸油濾油器（升降） WU—225*80—J 1 3 液壓泵（升降） T6C—017—2R00—1 1 4 雙聯(lián)泵（回轉(zhuǎn) 搖擺） T6CC—003/006—2R02—1 1 5 電動機（升降） Y200L—4 1 6 電動

8、機（回轉(zhuǎn) 搖擺） Y160L—4 1 7 壓油濾油器（搖擺） ZU—H405 1 8 壓油濾油器（升降） ZU—H10010 1 9 直動溢流閥 DBDH6P10/200 2 10 先導(dǎo)式電磁溢流閥 DBW10B—3—30/315G24Z5L 1 11 比例伺服閥（升降） BOSCH 10 0811404803 1 12 比例伺服閥（回轉(zhuǎn)） BODCH 6 0811404613 1 13 比例伺服閥（搖擺） BODCH 6 0811404612 1 14 擺缸 TUBFZD40—180 1 15 回轉(zhuǎn)馬達 BM30—80

9、 1 16 液壓缸 812MG80LW6345M820DFEDMD 1 三 、執(zhí)行元件的確定及選型 回轉(zhuǎn)馬達： 1.計算回轉(zhuǎn)馬達參數(shù)及選型 馬達類型：馬達為低速大扭矩馬達，速度為幾百轉(zhuǎn)/分鐘，確定回轉(zhuǎn)馬達為擺線馬達。 系統(tǒng)壓力：系統(tǒng)壓力初步確定為P=15MPa 傳動比：減速機i1=8，大小齒輪i2=12 通過載荷分析給出馬達轉(zhuǎn)矩為M馬達=100N.m，查閱馬達機械效率ηNm=0.9 計算馬達q MMT馬達 =P馬q馬/2π M馬達=MMT馬達ηMm=P馬q馬ηMm/2π q馬達=2πM馬達/P馬ηMm=（10023.14）/（0.915106）=46.

10、52ml/r 計算馬達n θ=π/12 sin0.4πt → ω=θ＇=π2/30COS0.4πt 當COS0.4πt=1時，ω有最大值 ωmax =π2/30=0.33rad/s 又ω=2πn →負載最大轉(zhuǎn)速n max =ωMax/2π=（0.3360）/（23.14 ）=3.15 r/min 馬達的最大轉(zhuǎn)速為n馬max =i1i2nmax =1283.15=302.4r/min 馬達的最慢轉(zhuǎn)速為θ=π/12sin2/15πt→ ωmin =π/122π/15cos2/15πt → ωmin=π2/90 =0.11 rad/s ω馬min =i1i2ωmin =π2

11、128/9060=633 r/min n馬min =ω馬min/2π=633/6.28=100.8r/min 根據(jù)計算得出馬達的最大轉(zhuǎn)速為n馬max=302.4r/min，最慢轉(zhuǎn)速為 n馬min=100.8r/min，根據(jù)馬達的適用p，n，q查樣本馬達型號為BM30-80 2.選擇對應(yīng)回轉(zhuǎn)馬達的液壓泵 確定參數(shù)P泵 =20MPa，泵的類型為葉片泵ηPV =0.95，根據(jù)選型馬達排量 q馬達 =80ml/r 1） 計算泵的q泵 Q泵理 =n電機q泵 又因為Q泵實=Q馬達理論=Q泵理ηpv= n電機q泵 所以馬達的要求流量Q=n馬q馬 =302.48010-3=24.2

12、l/min 若選泵使用Ⅳ電機，即同步轉(zhuǎn)速為1500r/min ，所以Q泵=n電機q泵ηpv q泵=（n馬maxq馬達）/（n電機ηpv）=（302.480）/（15000.95）=16.97ml/r 2） 選泵 l 由于要適用20MPa下的高壓，查樣本后確定為T6型柱梢式葉片泵 l 此泵型號為 T6C-005-2R02-1 q=17.1 ml/r l 通過校核，發(fā)現(xiàn)泵的排量不能達到要求，故重選T6C-006-2R02-1 q=21.2 ml/r 擺缸： 1.計算擺缸相關(guān)參數(shù)及選型 已知：確定系統(tǒng)壓力P≤15MPa，通過分析計算得出，擺缸的扭矩為 M擺缸=50

13、N/M，擺動角度為900 所以查樣本確定此擺缸為TUB型搖擺液壓缸，型號為TUBFZD40-180 2.確定泵 因為θ=π/4sinπt → ω=θ＇=π2/4cosπt 所以當cosπt=1時，ωmax=π2/4=2.47r/s 所以齒條上的最大線速度為Vmax=ωmaxL6=2.475510-3=0.136m/s 馬達上所需要最大流量為Q馬max= VmaxπD2/4 =0.13660π/440210-6103=10.25l/min 又因為Q泵理=n電q泵=Q泵實/ηpv → q泵=Q泵實/n電ηpv=10.25/15000.95103=7.

14、2ml/r 選T6型柱銷式葉片泵，型號：T6CC-003-2R-02-1； p泵=20MPa ，q=10.8 ml/r 3. 型號的確定：為降低成本，合理選用，故回轉(zhuǎn)搖擺可據(jù)樣本選雙聯(lián)泵，型號為：T6CC-003/006-2R02-1 四.選擇伺服液壓缸： 一般為雙出桿，雙邊有活塞桿，雙向液壓驅(qū)動，可實現(xiàn)等速往復(fù)運動 1. 液壓缸的類型為雙出桿液壓缸，壓力P=15MPa，已知負載F=1500kg雙桿液壓缸活塞及活塞桿直徑的確定： F=Pπ（D2-d2）/4，D為缸筒直徑，d為活塞直徑，由書中查出P＞7MPa，可取d=0.7D即F=Pπ0.51D2/4 →D=4F/0.51P

15、π=（415009.8）/（0.51151063.14）103=49.5mm d=0.749.5=35mm AL=F/P=（15009.8）/（15106）=9.8cm2 根據(jù)計算從樣本中查出D=63，d=45，行程為820mm 伺服缸的標準系列為下述規(guī)格： 活塞直徑 活塞桿直徑 有效面積 F(10Mpa的作用力) D=50 22 25 36 15.83 13.48 9.46 1.587 1.35 0.95 D=63 28 36 45 25.03 20.99 15.26 2.5 2.10 1.57 D=80 36 45 56

16、 40.09 35.06 25.03 4.01 3.57 2.56 升降液壓缸確定為雙出桿液壓缸，根據(jù)計算結(jié)果從樣本中查出雙出液壓缸的型號為：812MG80LW6345M820DFEDMD 2.選擇液壓泵 Q缸max=Vmax AL 據(jù)已知y=0.4+0.4sinπt → V=y＇=0.4πcosπt 只有當cosπt=1時，Vmax=0.4π=1.256m/s 所以系統(tǒng)不能達到1.256m/s，給定的Vmax=0.84m/s， 所以Qmax=0.8415.2610-460103=76.9l/min Q泵ηpv=Q缸max → q泵=Qmax剛/ηp

17、vn電機=（76.9103）/（0.951.5103）=54ml/mi所以泵的型號為T6C-017-2R00-1 q=58 ml/r 五.選擇電機： 1.回轉(zhuǎn)和搖擺系統(tǒng)的電機功率 l N電機=P（Q回+Q擺）=15106（10.8+21.2）10-61.5103/60=12kw l 求電機N時要考慮系統(tǒng)的機械效率和電機效率，取η=0.8 N電機= 12/0.8=15kw l 回轉(zhuǎn)和搖擺系統(tǒng)電機型號為：Y160L-4，N=15kw，n=1460r/min 2.升降系統(tǒng)電機效率 l N=PQ=151065810-61.5103/6010-3=21.75kw l N電機=N/

18、0.8=21.75/0.8=27.2kw l 升降系統(tǒng)電機型號為：Y200L-4 N=30kw n=1470r/min 六.校核： 1.回轉(zhuǎn)系統(tǒng)： 葉片泵型號為T6C-005-2R02-1 q=17.1ml/r Q泵實出=nqηpv=146017.11030.95=23.72l/min＜Q馬達所需=24.2 l/min 二次校核：重選泵的型號為T6C-006-2R02-1 q=21.2ml/r Q泵實出=146021.210-30.95=29.4l/min＞Q馬達所需=24.2l/min 2.搖擺系統(tǒng)： 葉片泵型號為T6C-003-2R02-1 q=10.

19、8ml/r Q泵實出= nqηpv=147010.810-30.95=15.08l/min＞Q搖擺馬達所需=10.25l/min 3.升降系統(tǒng)： 液壓泵型號為T6C-017-2R00-1 q=58ml/r Q泵實出= nqηpv=14705810-30.95=81l/min＞Q缸max=76.9l/min 通過校核，上述系統(tǒng)中的元件的選取符合要求，系統(tǒng)能按照要求工作。 七、控制元件及輔助元件的型號 1. 比例伺服閥：根據(jù)系統(tǒng)工作壓力、最大流量選擇換向閥的型號。 ⑴.回轉(zhuǎn)系統(tǒng)：比例伺服閥型號為BOSOH.0811404613 此閥為6通徑,即NG6， Q=40 ⑵.搖擺系

20、統(tǒng)：比例伺服閥為型號為BOSOH.0811404612 此閥為6通徑,即NG6， Q=24 ⑶.升降系統(tǒng)：比例伺服閥為型號為BOSOH.0811404803 此閥為10通徑，即NG10 Q=100 2. 溢流閥：根據(jù)系統(tǒng)工作壓力、最大流量選擇溢流閥的型號。 ⑴.回轉(zhuǎn)和搖擺系統(tǒng)的溢流閥選擇： 回轉(zhuǎn)和搖擺系統(tǒng)的溢流閥為直動式溢流閥，型號為DBDH6P10/200/2 參數(shù):工作壓力P=40bar;壓力等級為200bar;流量為60l/min a.因為回轉(zhuǎn)和搖擺系統(tǒng)泵的功率較小，壓力等級為200bar,系統(tǒng)的功率損失相對也比較大，在系統(tǒng)對油液、溫度要求不是很高的場合下，基于成本考慮系

21、統(tǒng)選用直動式溢流閥。 b.直動式溢流閥的原理： 在靜止位置，溢流閥關(guān)閉。如果進口壓力達到開啟壓力，則P口與T口接通。當P口的壓力小于設(shè)定壓力時，溢流閥再次關(guān)閉。箭頭表示流動方向。 溢流閥開啟壓力取決于其在一定流量下的公稱壓力，所以對于溢流閥，應(yīng)規(guī)定其公稱壓力和溢流量。根據(jù)這兩個參數(shù)可繪制出溢流閥的壓力—流量特性曲線。 可調(diào)參數(shù) 公稱壓力: 0 ... 200 bar (50 bar) 溢流量: 0 ... 16 l/min (2 l/min) ⑵.升降系統(tǒng)的溢流閥選擇： 升降系統(tǒng)的溢流閥型號為DBW10B-3-30/315G24Z5L. 參數(shù)：工作壓力P=63ba

22、r;流量為120l/min a.先導(dǎo)式電磁溢流閥壓力等級315bar。因為壓力高、流量大，所以選先導(dǎo)式溢流閥。 b.先導(dǎo)式溢流閥的原理： 先導(dǎo)式溢流閥有主閥和先導(dǎo)閥組成，在靜止位置，溢流閥關(guān)閉。如果進口壓力超過先導(dǎo)閥設(shè)定的壓力時，先導(dǎo)閥開啟，使主閥芯進口壓力達到開啟壓力，則P口與T口接通。 可調(diào)參數(shù) 公稱壓力: 0 ... 200 bar (50 bar) 溢流量: 0 ... 16 l/min (2 l/min) 3. 單向閥的選擇： ⑴.根據(jù)泵的輸出流量確定單向閥的規(guī)格。 a.搖擺系統(tǒng)與回轉(zhuǎn)系統(tǒng)選通經(jīng)10。型號為 參數(shù)：開啟壓力為0.05MPa. b.升降

23、系統(tǒng)通經(jīng)20。型號為. 參數(shù)：開啟壓力為0.1MPa. ⑵.單向閥原理：單向?qū)?，反向截止? 性能要求：壓力損失小，密封性能好。 應(yīng)用：泵的出口要求壓力性能小，起避免系統(tǒng)的壓力油倒灌泵。 4. 確定液壓輔助元件： ⑴.吸油濾油器的確定：全部選用網(wǎng)式濾油器。 a.吸油濾油器：Q p >2QP 濾油器的流量大于2倍的泵的吸油量 b.回轉(zhuǎn)與搖擺系統(tǒng)選 WU-63*80-J。 參數(shù)：通徑為25mm 公稱流量為63 過濾精度為80μm 用于管式連接。 c.升降系統(tǒng)選WU-225*80-J。 參數(shù)：通徑為50mm 公稱流量為225 過濾精度為100μm 用于管式連接。

24、 ⑵.壓油濾油器：選擇是要大于泵的實際輸出流量即可。 a.回轉(zhuǎn)系統(tǒng)（2.9） 型號為 ZU-H405 b.搖擺系統(tǒng)（15） 型號為 ZU-H251 c.升降系統(tǒng)（81） 型號為 ZU-H10010 ⑶.各種濾油器的特點： a.網(wǎng)式濾油器：結(jié)構(gòu)簡單，通流能力大，清洗方便，但過濾的精度低，一般用于液壓泵的吸油口。 b.線隙濾油器：結(jié)構(gòu)簡單，通流能力大，過濾的精度比網(wǎng)式濾油器高但不易清洗。 c.紙質(zhì)濾油器：過濾精度高，一般用于油液的精過濾，但堵塞后無法清洗，須經(jīng)常更換濾芯。 d.燒結(jié)式濾油器：濾芯能承受高壓，抗腐蝕性能好，過濾精度高，適用于要求精過濾的高壓高溫液壓系統(tǒng)。

25、5. 螺栓及其墊圈的選擇： 螺栓及其墊圈的型號：M37（JB1000-77） 6. 空氣濾清器的選擇：EF6-80 油箱加油時要將蓋擰開從此處加油考慮加油流量與油箱的容積，從而決定加油時間。 7. 油箱清洗蓋：型號為YG-452 8. 液位計：根據(jù)螺釘中心距選用YWZ-200TA。 9. 油管直徑： 金屬管：管內(nèi)油液的推薦流速。 對吸油管：可取V1~2（范圍放寬）0.8~1.5。 對壓油管：可取V2.5~5（4-6）油液粘度大的取最小值，壓力高的取最大值，壓力小的取小值，管道長的取小值，短的取大值。 對回油管道：可取V1.5~2.5。管子內(nèi)徑的計算：d1.13 ⑴.回轉(zhuǎn)馬達泵：QT=nq=1460=30.95 = ⑵.搖擺馬達泵： 對吸油管路徑：， ~1.5 ==25.7mm =25mm 對壓油管路徑：= ，~6 回轉(zhuǎn)：= 搖擺：==8.9mm d壓=10mm 取的管頭。 ⑶.升降泵的油管：QT=nq=58 用的管接頭。 10