低压液压泵试验台及液压系统毕业设计论文.docx

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低压液压泵试验台及液压系统毕业设计论文

毕业论文

低压液压泵试验台及液压系统

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

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使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

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日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

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日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

摘要

液压泵作为液压系统的动力源，这的性能对整个液压系统的性能起着关键作用，有着巨大的影响。

因此，液压泵的性能测试系统研究的意义极为重要。

液压泵是液压系统中将机械能转换为液压能的能量转换元件，它是由原动机驱动把输入的机械能转换成液压能再以压力和流量的形式输送到系统中去。

液压泵作为液压系统的动力源（或动力元件）是整个液压系统的心脏它的性能的好坏对整个液压系统有重要的影响并将直接影响到系统的稳定性。

随着液压技术和计算机控制技术的进一步发展船舶工程与各类机械工程对高性能高品质液压泵的要求量越来越大，因此对液压泵动态性能测试研究有重要的实际意义。

本课题是液压泵变频调速试验台及液压系统的设计，即要按照液压泵出厂试验台的标准来设计，设计精度为GB7936-87中规定的B级精度。

其是属于液压泵出厂试验检测的最高标准。

其主要的测试内容为：

气密性试验、排量检查试验、容积效率检查试验、超载试验、冲击试验。

在试验台中选用最合理的液压元件、成熟的测量系统、经典的电气控制系统等一系列的系统来最终完成液压泵试验台及其液压系统，以使其性能达到最优。

关键字：

液压泵，试验台，液压系统，液压泵试验台，变频调速

Lowpressurehydraulicpumptestplatformandhydraulicsystem

Abstract

Thehydraulicpumpashydraulicsystem'spowersupply,thisperformanceisplayingthecrucialroletotheentirehydraulicsystem'sperformance,hasthehugeinfluence.Therefore,hydraulicpump'sperformancetestsystemresearchsignificancegreatimportance.

ThehydraulicpumpisthathydraulicpressuresystemLieutenantGeneralmechanicalenergychangesintotheenergyconversioncomponentthathydraulicpressurecan,itisthathydraulicpressurecanbetransportedtogoingtoinsystemagainwithpressureandtherateofflowformdriveinputmechanicalenergyfromtheprimemoverchangingCheng.Thehydraulicpumpisthesystematichydraulicpressuredrivingforcesource（orthedrivingforcecomponent）istheentiresystematichydraulicpressureheartitsfunctiongoodnessandbadnesshasimportanteffectwillhavedirectimpacttothestabilitytosystemtogethertoentirehydraulicpressuresystem.Amountsaremoreandmorebigwiththefactthatthehydraulicpressuretechnologyandcomputercntroltechnologygoingastepfurtherdevelopdemandofboatandshipprojectandmechanicalengineeringofallkindstohigh-qualityhydraulicpumpofhigh-performance,performancetestgointohasimportantactualmeaningthereforetohydraulicpumpdevelopment.

Thistopicisthehydraulicpumpfrequencyconversionvelocitymodulationtestplatformandhydraulicsystem'sdesign,namelymustdefertothehydraulicpumpleavingtheplanttestplatformthestandardtodesign,thedesignprecisionistheBlevelprecisionwhichinGB7936-87stipulated.Itbelongstothehydraulicpumpleavingtheplantexperimentexaminationhigheststandard.Itsmaintestcontentis:

Leaktest,displacementmonitoringtest,volumetricefficiencymonitoringtest,overloadtest,impacttest.Selectsthemostreasonablehydraulicelement,thematuremeasurementsystem,theclassicselectriccontrolsysteminthetestplatformandsoonaseriesofsystemstocompletethehydraulicpumptestplatformandthehydraulicsystemfinally,enablesitsperformancetoachievesuperiorly.

keywords:

Hydraulicpump,testplatform,hydraulicsystem,hydraulicpumptestplatform,frequencyconversionvelocitymodulation

第1章绪论

1.1液压泵试验台的概述

在人类对自然规律的探索和认识过程中，科学试验是必不可少的一个重要环节。

可以说没有试验也就没有现代科学。

当然科学试验中人是一直居于主导地位的。

人们在获得感性认识的基础上，必须通过头脑的综合和思维，上升成为理性认识，提出假设和广义的规律性结论。

为了检验和验证理性结论的正确性，人们还须主动地、积极地投身到科学试验中去，用理论来指导试验的进行，并由试验结果的分析中来不断充实、验证和发展理论，增加理论的深度和广度。

因此，对于每一个献身于科学的人，特别是工程技术人员，都应对所从事的学科中的实验技术给以充分的重视[1]。

科学技术的飞速发展加速了液压技术的进步，扩大了液压技术的应用范围，因而对它的元件和系统的性能要求也就愈来愈高。

液压泵是为液压传动提供加压液体的一种液压元件，是整个液压系统的心脏，它的性能直接影响着整个液压系统的性能,它的功能是把动力机（如电动机和内燃机等）的机械能转换成液体的压力能[2]。

输出流量可以根据需要来调节的称为变量泵，流量不能调节的称为定量泵。

液压系统中常用的泵有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵3种。

齿轮泵：

体积较小，结构较简单，对油的清洁度要求不严，价格较便宜；但泵轴受不平衡力，磨损严重，泄漏较大。

叶片泵：

分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。

这种泵流量均匀，运转平稳，噪音小，工作压力和容积效率比齿轮泵高，结构比齿轮泵复杂。

柱塞泵：

容积效率高，泄漏小，可在高压下工作，大多用於大功率液压系统；但结构复杂，材料和加工精度要求高，价格贵，对油的清洁度要求高。

一般在齿轮泵和叶片泵不能满足要求时才用柱塞泵。

[3]还有一些其他形式的液压泵，如螺杆泵等，但应用不如上述3种普遍。

另外，液压泵的性能测试时辨别产品优劣、改进结构设计、提高工艺水平、保证系统性能和促进产品升级的重要手段。

因此，为了确定其完整的性能参数、品质指标等所进行的测试、实验工作，也就需要满足更高的要求。

这就对液压泵试验台提出更高的要求，此次设计我们主要针对液压泵试验台及液压系统的出厂试验进行设计。

1.2液压泵试验台的发展状况

在传统测试中，各种设备都是用的机械式的测试设备，其测试精度很不高，不能自动修正，误差累计严重。

所使用的液压液也是低级的液压液，没有登记要求，固然测试结果没有很高的准确性。

另外，在传统的一些液压试验台对温度没有做好严格的要求，是一种很粗犷的开放的环境，温度变化比较大，这使得测试结果同样变化比较大。

其次是在管接头还停留在很老式的接头上，没有用上现在的一些新型管式接头，以致产生了很大的外部泄露。

再其次，随着人工工资的不断的上升。

况且，液压泵的测试项目多，数据多，因此操作过程繁复，运算量大，加上度数视差，测量精度更加难以保证[4]。

所以说传统的液压泵试验台只能满足测试很低的精度要求，已不满足现代生产对液压泵高度的测试工作了。

在二十一世纪的今天，液压技术本身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来不断扩大其应用的领略，以满足不断发展的生产要求。

我国的液压及气动技术是在新中国建立后才发展起来的。

从1952年上海机床厂试制出我国第一个液压元件—齿轮泵起，迄今大致经历了仿制国外产品、自行设计开发和引进消化提高等几个发展阶段[5]。

近年来，通过技术引进和科研攻关，产品水平也得到提高，研制和生产出了一些具体先进水平的产品，如高压柱塞泵、齿轮泵、叶片泵，通用阀门、叠加阀、电液伺服阀、电气伺服阀，无油润滑气动元件、低功率电磁气动阀等。

通过科研攻关，在液压元件和系统CAD、污染控制、比例和伺服技术、故障诊断方面取得了一系列成果。

目前，我国的液压、气动工业已能为冶金、工程机械、机床、化工机械、纺织机械等部门提供品种较为齐全的产品。

因而也扩大了液压及气动技术的应用，许多工业部门先后制成了多种液压或气动的专用机械设备，建立了液压及气动元件流水生产线，实现了机械和生产过程的自动和半自动控制，改善劳动条件、提高工效等方面正在发挥着愈来愈大的作用。

应当指出，我国液压、气动工业在产品品种、数量级技术水平上，与国际水平以及主机行业的需求还有不少差距，每年还需进口大量液压、气动元件。

因而，国家十分重视液压气动工业的发展，在产业政策中，把液压气动基础元件产品列入机械工业技术改造和生产重点支持之列。

目前，国内高性能的液压产品主要有以下分类[6]：

（1）高压化、集成化、高效化、机电一体化液压元件。

如高压通轴式轴向柱塞泵，压力、流量及方向控制阀，高性能电液比例和伺服阀，叠加阀，高精度过滤器等；

（2）机床、冶金等固定机械用高压控制阀、叶片泵、低速大扭矩液压马达；车辆与工程机械用高压柱塞泵和马达、多路阀、摆线马达、液压缸、转向器；交通运输机械用转向动力装置、超高压液压机具、管接头及总成等。

（3）冶金、矿山机械工程机械设备的成套液压系统，如轧机自动厚度、宽度控制电液伺服系统，各种车辆用静液传动装置等。

液压泵站是液压系统的动力源，它向系统提供一定压力、流量和清洁度的工作介质，是液压系统的重要组成部分。

液压泵站适用于主机与液压装置可分离的各种液压机械上[7]。

液压泵站通常由以下五个相对独立的单元组成，它们是：

泵组，油箱组件，控温组件，蓄能器组件及过滤器组件。

实际上可以根据不同要求进行合理的取舍，设计出于工况相适应的液压泵站[8]。

（1）泵组有液压泵，原动机，联轴器，传动底座及管路辅件等组成。

（2）油箱用于储存系统所需的足够的油液，散发系统工作时产生的一部分热量、分离油液中的气体和沉淀污物。

（3）控温组件有升温和降温两种控制组件组成。

当液压系统的自身热平衡不能使工作介质处于合适的温度范围时，应在液压系统中设置控温组件，使介质温度始终处于设定的范围内。

（4）蓄能器组件通常由蓄能器、控制装置、支承台架等部件组成。

在液压泵站中应用最广的是气囊式蓄能器。

在压力恒定性要求高时，可采用重锤式蓄能器，但其自身惯性大，影响对冲击能量的吸收。

为改善性能，可并联气囊式蓄能器。

当容量特大，但对压力恒定性要求一般，并以高水基液为介质时，可选用气液直接接触式蓄能器。

（5）过滤器组件的作用是从液体中分离非溶性固体微粒，防止颗粒污染物对液压元件的磨损和堵塞小截面流道，防止油液本身的劣化变质，保持工作介质的清洁度。

1.3液压泵试验台的设计研究意义

通过摸索设计液压泵试验台来给成品液压泵做出厂试验，测试成品液压泵的各种性能：

如排量检查试验、超载试验、冲击试验、···等，由此来确定液压泵的各项性能参数和品质指标等。

液压泵是液压系统中将机械能转换为液压能的能量转换元件，它是由原动机驱动把输入的机械能转换成液压能再以压力和流量的形式输送到系统中去。

液压泵作为液压系统的动力源（或动力元件）是整个液压系统的心脏它的性能的好坏对整个液压系统有重要的影响并将直接影响到系统的稳定性。

随着液压技术和计算机控制技术的进一步发展船舶工程与各类机械工程对高性能高品质液压泵的要求量越来越大，因此对液压泵动态性能测试研究有重要的实际意义[9]。

液压泵试验台主要内容[10]：

（1）功能：

液压试验台具有计算机测试和手动辅助测试功能。

系统和被试元件的相关数据由各类传感器测取，通过计算机对有关参数信号进行采集、处理，获取被测元件或系统的性能参数，并可显示、打印出相应的特性曲线，并能根据试验结果作出相应的试验结论。

同时液压试验台也具有指针式和数显式仪表的显示功能。

整个液压综合试验台系统可分为液压与控制、测试两大部分。

液压系统部分包括液压动力源，液压控制元件，工作台面及被测元件等;而控制、测试系统部分则包含操作、控制、测试系统以及相应的数据库管理及报表功能等。

试验台的操作、控制、测试系统主要由计算机、PLC和各类传感器组成，在整个试验过程中负责对系统压力、流量、油温等信号进行监测，并具有数据采集功能。

（2）液压泵试验台主要用于液压泵的出厂检验和部分性测试，测定液压泵在试验过程中压力、流量等参数的量值及其变化，计算泵的容积效率、机械效率等参数，依次来判断泵的性能和参数是否符合设计和出厂要求。

早期液压泵实验台的测试系统大多是手动测试，在实验过程中，测试人员手动调节被试泵的转速、测试压力等参数，根据试验情况来记录测试数据，计算泵的各种效率，试验人员根据实验数据处理得到泵的性能指标。

显然这种测试系统占用较大的人力资源，测试过程中需要人员辅助完成实验，影响试验效率，并且得到的测试结果带有较大的人为误差，精度和重复性差。

液压泵试验台是用于对液压泵进行性能测试的，是辨别产品优劣、改进结构设计提高工艺水平保证系统性能和促进产品升级的重要手段。

但是液压泵性能测试涉及的参数多精度要求高并且有些参数需要间接处理同时测试过程中还有很多相关条件需要保障。

液压泵的性能测试方法分为仪器仪表加人工的传统方法和机电液一体化与计算机技术相结合的现代方法。

目前国内液压泵在出厂前一般所进行的出厂试验比较简单尚无法通过试验数据进行系统性能分析[3]。

第2章液压泵试验台液压系统设计

2.1液压泵试验台原理图的分析和确定

2.1.1液压泵试验的类型确定

液压泵主要有三种类，柱塞泵、齿轮泵和叶片泵，试验内容也各不相同。

例如液压齿轮泵，其参照市中华人民共和国机械行业标准为JB/T7042-93,叶片泵试验方法其参照市中华人民共和国国家标准JB/T7039-93。

另外，国家标准和行业标准还对液压泵试验按其性质分为液压泵型式试验和液压泵出厂试验。

液压泵的型式试验的主要目的是要全面掌握产品的结构完整性、工作性能和耐久性，确定设计或生产能否定型。

他的试验条件较为严格。

实验项目主要包括静态特性、动态特性、结构完整性和耐久性，试验结果为产品的特性曲线，其测试精度较高，可作为科研开发、设计定型和生产定型的依据。

液压泵出厂试验的主要目的是查明已定型产品在批量生产中的质量稳定性它的试验条件较型式试验低，试验项目主要是表态特性，试验结果为制定工矿下的性能数据，测试精度不如型式试验高，主要用作出厂试验、产品验收和修复验收。

而此次设计的试验台要符合出厂试验和型式试验，主要做出厂试验。

故要参照上面的JB/T7042-93和JB/T7039-93，在设计中海参照液压泵、马达空载排量测定方