锡柴汽车厂液压综合试验台设计.docx

锡柴汽车厂液压综合试验台设计.docx

《锡柴汽车厂液压综合试验台设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《锡柴汽车厂液压综合试验台设计.docx（79页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

锡柴汽车厂液压综合试验台设计

编号

无锡太湖学院

毕业设计（论文）

题目：

锡柴汽车厂液压综合试验台设计

信机系机械工程及自动化专业

学号：

0923010

学生姓名：

康海成

指导教师：

屠德刚（职称：

高级工程师）

（职称：

）

2013年5月25日

无锡太湖学院本科毕业设计

诚信承诺书

本人郑重声明：

所呈交的毕业设计锡柴汽车厂液压综合试验台设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。

班级：

机械91

学号：

0923010

作者姓名：

2013年5月25日

无锡太湖学院

　信机　系　机械工程及自动化　专业

毕业设计论文任务书

一、题目及专题：

1、题目锡柴汽车厂液压综合试验台设计

２、专题　　

二、课题来源及选题依据

本课题是对自卸车上所有液压元件进行综合试验装置，以满足工厂质量控制的要求。

由于试验台已制造完成，并经多年使用，故在完善液压电控原理的基础上，加以改进。

学生在设计中还须对现有液压电控系统进行分析，须重新设计液压电控原理。

故学生在设计过程中，可掌握较强的实际工作经验，完成从设计到实际生产及运行调试的整个过程，这样一来就能很好的掌握机电一体化技术，提高解决实际工作问题的能力，为以后工作打下极好的基础。

三、本设计应达到的要求：

1．达到技术指标所规定要求，满足实际工作需要。

2．整机结构简单实用，加载机架部件需作应力变型分析。

3．PLC全自动控制，要有较高的工作可靠性；安全性。

4．工作时噪音小，发热较小，设备外形美观及操作方便。

实习地点：

无锡。

按照用户提出的完整技术要求，写出液压及电气的技术数据，并经用户确认。

工作量要求：

1．.总装图：

试验台装配图；液压站装配图；油缸加载设备装配图。

2.主要部装图：

液压原理图。

重要零件图：

油缸加载设备重要零件图及液压集成块图2#等。

3.油缸加载设备的应力应变分析;液压集成块三维图

4．完整的设计及使用说明书（电液选型；参数计算）。

5．必要的技术资料翻译（8000字符）。

四、接受任务学生：

机械91班　　姓名康海成

五、开始及完成日期：

自2012年11月12日至2013年5月25日

六、设计指导：

指导教师　　　　　　　签名

签名

　　　　　　　签名

教研室主任

　　　　　　〔学科组组长研究所所长〕　　　　　　　签名

　　　　系主任　　　　　　签名

2012年11月12日

摘要

液压实验台是进行液压元件检测的关键设备，是集机、液、电为一体的现代化高技术设备。

本文针对实验室和生产的需求，提出了设计题目。

并对该机的机械系统、液压系统、控制系统进行了全面设计。

液压系统设计中,首先分析液压实验台的工作过程，并在此基础上进行了液压系统原理图的设计，确定了液压系统的执行元件。

计算了整个液压系统的流量,并根据流量和压力进行了液压阀的选型、油箱的设计和各个辅助元件的选择。

计算了核个系统的的功率，据此选择了电动机的型号，最后绘制了液压泵站的装配图。

由于传统液压实验台采用继电器等元件作为控制系统的控制元件，存在可靠性、灵活性差等缺点。

文中通过实例说明利用PLC对其进行改造

电气控制系统采用可编程控制器PLC作为整台机器的控制器，并对PLC的工作过程进行了介绍，对PLC及相关元件进行了选型，实现了整机的自动化。

本设计己经应用于实际生产,取得了良好的效果。

关键词：

液压实验台；可编程控制器；液压阀；液压系统；控制系统

Abstract

hehydraulicexperimentalstandisthecriticalequipmentoftestinghydraulicorgan,whichisamodernizetechniqueequipmentwhichcentralizesthemachinery,hydraulicandelectric.

Aimingattherequirementoflaboratoryandproducing,theaulhorputsforwardthetopicanddevisesthehydraulicsystemandcontrollingsystemthoroughly.

Intheprocessofthedeviceofhydraulicsystem,firstly,processofhydraulicexperimentalstandworkingwereanalyzed.Basedthis,theprincipleplotofhydraulicsystemwasdevised;furthermore,theperformingelementsweredecided.Atthesametime,theauthorComputedthefluxofthewholesystem,Andthen,basedonthefluxandthepressure,theauthoraccomplishedthechoicesofvalves,thedesignofgasolinetankandthechoicesofassistantcomponents.Andthen,computedthepowerofthewholesystemandchosethemodelofelectromotor.Atlast，thecomponentplotofhydraulicstationdrawn.

Thetraditionalhydraulicexperimentalstandusingrelaysascontrolelementsshowssomedisadvantagessuchaslowreliabilityandflexibility．ThispaperdiscussestheimproveddesignofhydraulicexperimentalstandbasedonPLC.

ThecontrollingsystemadoptsthePLCasthecontrolleroftheentiremachine.Itintroducedtheworkingprocessof'thePLC,chosethemodelofthePLCandrelatedelements.Atthesametime,Thisdesignhasalreadybeenappliedtopractice,andhasgainedaverygoodeffect.

KeyWords:

hydraulicexperimentalstand,；PLC；hydraulicpressurevalves；hydraulicsystem；controllingsystem

10结论与展望57

10.1结论57

1绪论

1.1概况和发展趋势

1.1.1锡柴汽车厂简介

一汽解放汽车有限公司无锡锡柴汽车厂是一汽解放汽车有限公司无锡柴油机厂下设生产各类改装车的专业化分厂，是一汽集团在华东地区设立的改装汽车生产基地。

工厂具有年产10000辆改装汽车和5000辆底盘的生产能力，拥有国家公安部和国家技术监督总局核准的汽车安全环保性能检测线。

产品的销售、服务纳入一汽营销大网络统一运作，已经发展培育了46家锡柴改装车专营销售网点。

图1.1锡柴汽车厂生产的刚性自卸车

1.1.2国内外自卸车的概况和发展趋势

据有关资料显示，到2007年国内专用车保有量将达到275万辆，每年需求量34万辆，原有专用车更新量12万辆。

每年以7.8%的速度递增，其发展速度高于普通货车的增长速度，且会向重型化发展。

目前，专用汽车重、中、轻比例约为2:

5:

3，随着中国加入WTO，国外技术的引进及合资合作等多种方式的技术改造和提高，加上国家大型项目拉动，以及开发中西部的需求，重型车将有较大发展，逐渐向3:

4:

3的合理比例接近。

新工艺、新材料的应用以及机、电、液一体化是专用汽车今后发展的另一方向，如液压辅助装置装卸货物，纤维增强复合材料，PP蜂窝板在各种厢式车上的应用，特殊复合材料在防弹运钞车的运用，大大提高了专用车的整体性能，促进了专用汽车的发展。

自卸车起源于欧洲，它是一种适宜在恶劣天气及空间受限制的工作条件下工作的工程汽车，其用途由最初的修路逐渐发展应用到采矿业、水电工程、铁路工程和机场等不同行业的工程项目中。

自卸车具有良好的驱动能力、通过能力和机动性能以及比刚性车辆低得多的运营成本。

其优越的性能在国内外得到了工程承包商的广泛认可，使之成为年销售量增长率最快的重型工程车辆。

自卸车的开发历史并不很长，其中有瑞典的沃尔沃（VOLVO）、美国的特雷克斯（TEREX）和卡特彼勒（Caterpillar）等公司。

三家的年产量占全世界年产量的80%以上。

铰接式卡车以其独特的车架结构、全轮驱动方式，显示出卓越的机动性和通过性，发展迅速，已深为广大用户青睐。

铰接式卡车不仅初期投资少，同时投入产出比高，用户投资的利润回报率高，是一种很有前途、值得大力推广的车型。

这种先进的运输设备已在我国的工程施工中得到了推广，市场前景广阔。

成立于1927年的VOLVO公司是瑞典最大的工业企业集团，总部设在比利时的布鲁塞尔。

1966年该公司开始生产铰接式自卸车，现在主要在瑞典Braas生产，年生产能力在2000辆左右，主要型号有A25D、A30D、A35D和A40D等四种机型。

有效载重量25~41t。

总部位于美国诺沃克的TEREX公司为世界三大自卸车生产基地之一，主要产品包括T25、T30、T35、T40等型号。

由于国内铰接式自卸车开发时间很短，现在还几乎处于空白状态，因此国内市场几乎全由VOLVO等几个大公司所占据。

目前，徐工集团工程机械制造厂在综合我国国情和施工现场实际情况的基础上，自主开发载重量为25t的XAD250铰接式自卸车。

该车在总体上采用6×6全轮驱动、液力传动、防滑差速器、自动换档、双向驾驶、液压转向及橡胶弹性悬挂，在最近的上海宝马车展上一亮相，就引起了国内外同行的广泛关注。

1.1.3液压检测技术的概况和发展趋势

液压设备由于具有单位功率重量轻、体积小、易获得大力矩、可实现无级变速、控制载荷容易等突出优点，而得到越来越广泛地应用。

国内各类机械设备配置的液压系统也越来越多，而且日趋复杂。

液压技术的应用已成为现代化工程机械和农业机械的典型标志。

虽然液压系统具有许多的优点，但由于设计、制造、管理水平以及客观条件限制，液压系统在使用过程中免不了要发生故障，使得液压设备达不到设计要求甚至不能正常作。

同时随着现代化机械的液压系统向着高性能、高精度和复杂化方向的发展，液压元件的价格昂贵，一旦液压系统出现故障，从维修成本考虑我们不能每次都更换有故障的液压元件，而是应该找出故障所在，首先选择尽快修复。

但是，因为液压传动系统的密闭性，以及一些工作人员对液压传动知识了解不够，使得机械中经常出现的许多液压技术上的故障难以诊断和排除。

由于故障排查和检测技术的缺乏，而延长了修理周期，严重影响生产的情况是屡见不鲜的。

因此，开展液压系统故障检测和诊断技术的研究越来越受到重视，已成为液压技术发展的一个重要方向。

A.液压检测技术的分类

由于液压系统是一个有机联系的多元件复杂整体，故障现象和故障原因并非是一一对应关系，呈现出综合性和系统性的特点，再加上液压系统工作元件及工作介质的封闭特性，给系统的状态检测及不解体在线故障诊断带来相当多的困难。

目前，主要还停留在人工巡回检测和定期检修的水平上。

近年来，由于计算机技术、检测技术、信息技术和智能技术的发展，大大地促进了液压系统故障检测与诊断技术地发展。

检测方法主要有以下几种：

a.感观诊断法

查找液压系统故障的最简便方法就是“感官诊断法”，又称为“四觉诊断法”，这是指有经验的维修技术人员凭感官和经验，通过看、听、触、嗅等方法判断故障原因。

b.加热检测法

用一个电热源对液压系统中的管道进行加热，从管道外壁的温升情况即可迅速判明金属管道内，有无油液、油液流动的方向以及大概流速。

但是这种方法不能测试压力等其它参数，测试结果也易受外界因素、测试部位、测试方法的影响，有时候要经过大量的实验才能找出故障部位。

c.铁谱技术

是通过分析设备磨损的微粒来诊断系统的故障。

但由于铁谱技术是一门新兴的技术，目前所用设备的成本较高。

d.实验台检测

包括综合性检测实验台和单一功能的检测实验台。

利用实验台可以很方便的检测出被测试液压元件的多种参数，再与标准值比较，即可迅速判明哪一个元件出现故障。

e.仪器检测法

所谓仪器检测法就是使用仪器、仪表进行故障诊断的方法。

这些仪器、仪表是在不拆卸液压设备的情况下进行参数测量后与正常值相比较从而断定是否有故障。

一般地说，用仪器仪表检测比较准确有效。

f.智能诊断

包括模糊诊断法、神经网络诊断法和专家系统诊断法。

B.液压检测技术的发展方向

液压系统维护已从过去简单的故障拆修发展到故障预测，即发现故障苗头时，预先进行维修，清除故障隐患，避免设备恶性事故的发生。

上面提到的某些检测方法具有主观性，对检测结果的判断具有一定的影响，因此我们要加强液压检测技术的科技含量，提高其检测结果的准确性。

一方面，我们要大力开展仪器检测。

这是一种实用的液压系统故障诊断方法，能够方便准确地判断出故障部位及原因，及时处理。

其优点是科学、客观，避免了个人诊断的盲目性，诊断结果符合实际，具有较高的实用推广价值。

另一方面，我们要实现主动维护技术，加强液压系统故障诊断方法的研究，液压系统故障诊断专家系统的开发应是一个具有巨大应用前景的研究领域。

这就要总结专家的知识，建立完整的、具有学习功能的专家知识库，并利用计算机根据输入的信息和知识库中的知识，用推理机中存在的推理方法推算出引起故障的原因，提出维修方案和预防措施。

要进一步开发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件，对于不同的液压系统只须修改和增减少量的规则。

另外，还应开发液压系统自补偿系统，包括自调整、自润滑、自校正，在故障发生之前进行补偿，这是液压行业努力的方向。

1.2课题的提出与意义

近年来随着我国工程机械产品的不断引进和发展，大吨位液压缸以及相关液压元件的应用越来越多，而这种液压缸进口价格偏高，国产质量又不十分过关。

因此，生产与使用这类液压缸的厂家，建造一台能够对其进行试验与检测的实验台，就显得非常重要与迫切。

本课题是对锡柴汽车厂自卸车上所有液压元件进行综合试验的装置，以满足工厂质量控制的要求。

由于试验台已制造完成，并经多年使用，故在完善液压电控原理的基础上加以改进。

在设计中还须对现有液压电控系统进行分析，须重新设计液压电控原理及程序，对于进行自卸油缸试验的承载钢架进行结构设计以及油缸中重要零件的优化设计并做出必要的有限元分析。

本课题使我在设计过程中，能掌握较强的实际工作经验，完成从设计到实际生产及运行调试的整个过程，这样一来就能很好的掌握机电一体化技术，提高解决实际工作问题的能力，为以后工作打下极好的基础。

1.3课题的主要内容

木课题的主要内容是完成液压实验台的总体设计。

最后，将它们转化为能供指导制造、装配、安装、调试和维修用的设计图纸及各类说明书等技术文件。

总之，设计的主要内容分为机械系统、液压系统和控制系统三部分。

按照用户提出的完整技术要求，写出液压及电气的技术数据，并经用户确认。

本设计需满足的要求如下：

1．达到技术指标所规定要求，满足实际工作需要。

2．整机结构简单实用，加载机架部件需作应力变型分析。

3．PLC全自动控制，要有较高的工作可靠性；安全性。

4．工作时噪音小，发热较小，设备外形美观及操作方便。

主要技术指标：

根据技术要求，我们需要在搞清设备工作原理的基础上，经改进设计，进行正式图纸绘制。

在设计中还须对现有的机构进行分析，如充分利用UG和LINGO等软件进行有限元应力优化设计,有条件的话还要进行运动分析。

且重新设计电液原理图，主机等部件。

在自动化生产软件的使用编程逻辑方面有所改进使用PLC实时部分控制。

因类似设备已投入生产，故我在设计过程中，可获得并掌握较强的实际工作经验。

最终完成从设计到实际生产及运行调试的整个过程，这样一来就能很好的掌握机电一体化技术，提高了解决实际工作问题的能力，为以后工作打下极好的基础。

尤其这几个软件的使用对以后的研究生课程有莫大的帮助和指导性的方向。

在设计的时候，课本知识和实际生产经验的结合是我最想拥有的经历。

期间充分利用已有的资源在搞清设备工作原理的基础上，调研工厂实际情况包括设备的调试（主要是液压部分和电控部分）以及制造过程遇到的难题和解决方案，因而形成了对设备的机械部分，液压部分，电气部分技术观念和感性认识，为改进，完善设备打下坚实基础。

本课题为机电液综合设计，对本科的机械工程学生而言，已经是能够接受和有所创新地完成的项目了。

而且整个设备制造技术路线清晰明了。

最后在设计完成交付，并实现功能的整个流程中，学习并收获有限元应力优化设计及运动分析等先进设计方法在设计中的作用。

综合机电液，加强巩固和糅合这三方面知识结构，为以后的发展打好基本。

课题结束后，希望能达到锻炼设计能力，而又能熟悉如何从图纸到设备实际工作调试完成交付使用的整个过程，并经实际的动手完成真正能正常工作的设备。

2总体方案的确定

2.1设计依据

本课题是对锡柴汽车厂自卸车上所有液压元件进行综合试验的装置，以满足工厂质量控制的要求。

经过与厂方代表的协商决定，该实验台能够对以下液压元件进行检测并完成相应的检测项目。

表2.1测试项目

被试产品名称

型号及规格

其它型号及规格

试验项目

备注

电磁换向阀

22EQ-6B

ф6，ф10，ф16

通径国际标准型号，

但不-提供阀连接块。

1．滑阀机能

2．换向性能

3．压力损失

电压

24V

气控换向阀

Q23-E15L

1．油路型式及滑阀机能

2．各换向位置时内泄漏

3．压力损失及背压试验

4．安全阀调压性能

管式

多路换向阀

ZS1-L20-T/A0-F

ф20通径长源液压

标准型号，但不提

供阀连接块。

1．油路型式及滑阀机能

2．各换向位置时内泄漏

3．压力损失及背压试验

4．安全阀调压性能

管式

操纵阀

LY341

ф20通径长源液压

标准型号，但不提

供阀连接块。

1．油路型式及滑阀机能

2．各换向位置时内泄漏

3．压力损失及背压试验

4．安全阀调压性能

管式

单向阀

按实物

ф6，ф10，ф16

通径国际标准型号，

但不提供阀连接块。

1．内泄漏

2．正反向压力损失

3．开启压力

4．控制压力特性

5．耐压及耐久性试验

管板

式

油缸

Φ200

径自卸车用油缸

Φ220缸径以下工

程用油缸，但不提

供以上工程用油缸

安装架。

1．空（满）载的往复运行

2．最低启动压力

3．内泄漏及外泄漏

4．全行程长度

5．耐压试验

6．缓冲及限位效果试验

7．最大推力（慢速）对

顶

自卸车

用油缸

可对顶

加载试

验。

根据本实验台所测试的液压元件以及相关经验，确定本系统的最大额定工作压力30MP，可无级调节，最大公称流量125L/min。

在低压状态下（≤3MP）,压力精度要达到0.1MP。

2.2确定液压系统方案

液压实验台包括综合性检测实验台和单一功能的检测实验台，实验台的液压系统属于很典型的液压系统，利用实验台可以很方便的检测出被测试液压元件的多种参数，再与标准值比较，即可迅速判明哪一个元件出现故障。

在液压系统的设计方案中，通过设置调压回路、增压回路、换向回路、进、出节流回路实现不同的测试目的。

高低压油泵以及控制油泵的配合使用，使得测试的效率大大提高，准确性更佳。

2.3确定控制系统方案

该厂原先使用的液压实验台是采用继电器控制的，传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。

由于触点接触不良，容易出现故障，所以应厂方要求，需要对原来的控制系统进行PLC改造。

根据厂方要求，决定采用日本三菱公司生产的FX系列PLC对原先的实验台进行改造。

可编程序控制器根据操作者的指令，完成对换向阀等元件的控制，以控制每个执行元件。

可编程控制器具有很高的柔性和通用性，同时采用传统的梯形性能可靠，操作维护（I观、方便，具有以下特点:

油缸油压控制采用压力控制，因而调节方便、可靠；因而调节操作简单,控制精确；显示和操作采用高性能和易操作的控制面板，操作、调节、简单直观;可实现手动、单动、自动等工作状态，参数范围大，有利于实验台对油压的选择。

当故障发生时，PLC做出相应保护措施。

PLC在满足同样控制要求的情况下，又不像计算机控制系统那样复杂、难以掌握。

有利于控制系统的标准化、通用化和柔性化，缩短控制系统的设计、安装和调试周期。

2.4确定外观及机械附件的设计方案

本液压实验台放置在生产第一线，工作环境比较恶劣，外观只需美观大方即可，控制面板的布置需合理以方便测试人员的操作。

由于厂家不提供测试自卸油缸时所需的测试钢架，所以需设计一个能够满足测试要求的钢架，初步确定其为焊接结构，为了验证设计的合理性，还需运用专业软件对其进行应力应变分析。

2.5总体配置设计

基本取决于厂方提出的测试项目，结合自动化方案，进行总休配置设计，把测试项目中各个环节所需的设备、传感器、行程开关进行合理安排，力求达到精简、可靠、高效、操作安全、调核简单、拆装维修方便等要求。

3液压系统的设计及其校核

液压系统是液压实验台的心脏，液压系统设计的先进性、合理性是测试技术先进性的重要标志，也是实验结果的稳定性、可靠性、精确性的关键。

3.1液压系统的组成

3.1.1能源装置

它是将电机输入的机械能转换为油液的压力能（压力和流量）输出的能量转换装置，一般最常见的形式是液压泵。

3.1.2执行元件

它是将油液的压力能转换成直线市或回转式机械能输出的能量转换装置，一般做直线运动的是液压缸，做回转运动的是液压马达。

3.1.3调节控制元件

它是控制液压系统中油液的流量、压力和流动方向的装置，包括方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀、比例阀和逻辑阀。

这些元件是保证系统正常工作不可缺少的组成部分。

3.1.4辅助元件

是除上述三项以外的其它装置，如油箱、滤油器、油管等，这些元件对保证液压系统的可靠、稳定持久的工作，有重大作用。

3.2液压系统的主要优缺点

3.2.1液压传动的优点

与机械传动和电力拖动系统比较，液压系统具有以下优点：

1.液压元件的布置不受严格的空间位置限制，系统中各部分用管道连接，布局安装有很大的灵活性，能构成其他方法难以组成的复杂系统。

2.可以在运行过程中实现大范围的无级调速，且调速范围大。

3.液