【正文】 壽命的估計(jì)很困難。制造廠提供的額定壽命數(shù)據(jù)，通常是根據(jù)泵 內(nèi)軸承的 B10 壽命 （ 一組軸承中有 90％能達(dá)到和超過(guò)的工作小時(shí)數(shù) ） 和實(shí)驗(yàn)測(cè) 得的磨損特性確定的。壽命還與暫載率有關(guān)。油液不清潔、安裝不正確 （如軸上承受徑向載荷）、使用不當(dāng)（如頻繁帶載起動(dòng)、長(zhǎng)時(shí)間低速運(yùn)行） 等會(huì)使泵夭折，而降低參數(shù)使用可以延長(zhǎng)泵的使用壽命。 開(kāi)式回路中需要泵具有一定的自吸能力。發(fā)生氣蝕不僅可能使泵損壞，而且還引起振動(dòng)和噪聲，使控制閥、執(zhí)行器動(dòng)作不良，對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生惡劣影響。在確認(rèn)所用泵的自吸能力的同時(shí)，必須在考慮液壓裝置的使用溫度條件、液壓油的粘度來(lái)計(jì)算吸油管路的阻力的基礎(chǔ)上，確定泵相對(duì)于油箱液位的安裝位置并設(shè)計(jì)吸油管路。另外，泵的自吸能力就計(jì)算值來(lái)說(shuō)要留有充分裕量。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 41 液壓泵是主要噪聲源。在對(duì)噪聲有限制的場(chǎng)合，要選用低噪聲泵或降低轉(zhuǎn)速使用。泵的噪聲數(shù)據(jù)有兩種，即在特定聲場(chǎng)測(cè)得的和在一般聲場(chǎng) 測(cè)得的數(shù)據(jù)，兩者之間顯著不同。 定量泵簡(jiǎn)單、便宜，變量泵復(fù)雜、貴，但節(jié)省能量。定量泵與變量泵分別有自己的適用場(chǎng)合。變量泵（尤其是軸向變量柱塞泵）的變量機(jī)構(gòu)有各種形式：就控制方法來(lái)說(shuō)，有手動(dòng)控制、內(nèi)部壓力控制、外部壓力控制、電磁閥控制、順序閥控制、電磁比例閥控制、伺服閥控制等。就控制結(jié)果來(lái)說(shuō)，有比例變量、恒壓變量、恒流變量、恒轉(zhuǎn)矩變量、恒功率變量、負(fù)載傳感變量等。變量方式的選擇要適應(yīng)系統(tǒng)的要求，實(shí)際使用中要弄清這些變量方式的靜特性、動(dòng)特性和使用方法。各種液壓泵的比較如表 所示。 裝缸機(jī)的泵站選用柱塞泵。柱 塞泵工作壓力高（常用壓力為： 20～40MPa、最高可達(dá) 80MPa），加工性好，配合精度高，密封性好，結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，流量高，調(diào)節(jié)方便，單位功率的重量小，壽命長(zhǎng)。 缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造工藝要求較高，價(jià)格貴，油液抗污染敏感性強(qiáng)，自吸能力差，使用與維護(hù)要求高。主要適用于高壓、大流量、大功率的系統(tǒng)，且流量需要調(diào)節(jié)的場(chǎng)合 表 液壓泵的性能比較與選用 性能 外嚙合齒 輪泵 雙作用葉 片泵 限壓變量 葉片泵 徑向柱塞 泵 軸向柱塞 泵 輸出壓力 低壓 中壓 中壓 高壓 高壓 流量調(diào)節(jié) 不能 不能 能 能 能 效率 低 較高 較高 高 高 輸出流量 脈動(dòng) 很大 很小 一般 一般 一般 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 42 自吸特性 好 較差 較差 差 差 對(duì)油的污染敏感性 不敏感 較敏感 較敏感 很敏感 很敏感 噪聲 大 小 較大 大 大 根據(jù)液壓系統(tǒng)所需壓力和流量的要求查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 液壓傳動(dòng)》，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)選用外嚙合齒輪泵 CBB 型，排量為 ~125mL/min,壓力為 ,額定轉(zhuǎn)速為 1450r/min 齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好，體積小，重量輕，使用壽命長(zhǎng)，但工作壓力低，流量脈動(dòng)和壓力脈動(dòng)較大，在高壓下如果不采用端面補(bǔ)償， 會(huì)產(chǎn)生端面間隙泄露，使容積效率明顯下降。 二位四通閥的選擇 在液壓系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)閘瓦和夾具的往返運(yùn)動(dòng)，則需要液控?fù)Q向裝置，根據(jù)液壓系統(tǒng)是壓力和流量的要求，實(shí)驗(yàn)臺(tái)選用二位四通電磁換向閥。 （ 1） 電磁換向閥的特點(diǎn)和具體要求 電磁換向閥有直流、交流和交流本整形三種。直流換向閥的優(yōu)點(diǎn)是換向頻率高，換向特性好，工作可靠度高，對(duì)低電壓、短時(shí)超電壓、超載和機(jī)械卡住反住不敏感。交流電磁換向閥的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作時(shí)間短，電氣控制線路簡(jiǎn)單，不需特殊的觸電保護(hù)。 （ 2） 直流電磁鐵對(duì)電源的要求 ① 穩(wěn)壓源、蓄電池或橋式全波整流裝置等電源裝置只要容量滿足要求，能使直流電磁鐵可靠的工作。 ② 在橋式全波整流裝置的輸出端不需并聯(lián)濾波電容。 ③ 電磁鐵通斷的開(kāi)關(guān)應(yīng)安裝在直流輸出端，以免切斷電源時(shí)整流電路成為電磁鐵線圈的放電回路，延長(zhǎng)電磁鐵的釋放時(shí)間。 ④ 為保護(hù)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)，在直流電磁鐵線圈兩端并接放點(diǎn)二極管液壓系統(tǒng)具體選用 3F4DE23 型電磁換向閥的 B 型，其通徑為 6mm, 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 43 額定壓力為 16Mpa，通過(guò)流量為 25L/min. 溢流閥的選擇 溢流閥的特點(diǎn)及應(yīng)用 (1) 溢流閥按結(jié)構(gòu)型式分為直動(dòng)型和先導(dǎo)型，它旁接在液壓泵的出口保證 系統(tǒng)壓力恒定或限制其最高壓力，有時(shí)也旁接在執(zhí)行原件的出口，對(duì)執(zhí)行元件起安全保護(hù)作用?？梢圆⒙?lián)在變量泵的出口作安全閥用；或作背壓閥；或作卸荷閥；也可作調(diào)壓閥保護(hù)元件的出口。 (2) 溢流閥的主要作用 :限制系統(tǒng)最高壓力；保持系統(tǒng)壓力穩(wěn)定；調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力；作卸荷閥用。 根據(jù)液壓系統(tǒng)的具體要求，選用Ｄ－Ｂ型直動(dòng)式溢流閥， DG02型，用于防止壓力過(guò)載，保持系統(tǒng)壓力恒定，調(diào)壓范圍 ~7Mpa。 卸荷閥的選擇 主要用于減少電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和制動(dòng)次數(shù)，為保證實(shí)驗(yàn)測(cè)試的需要，也能在試驗(yàn)運(yùn)行中起到不斷 開(kāi)電源而且節(jié)約能源的效果。 根據(jù)要求查《液壓系統(tǒng)原理》選用 22C25B型，選用通徑為 10mm,這類(lèi)閥不需要滿足流量與泵一樣大，所以選用合格。 單向閥的設(shè)計(jì)選擇 如圖 是單向閥的結(jié)構(gòu)圖，單向閥有直通式和直角式兩種。直通式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，體積小，但容易產(chǎn)生震動(dòng)，噪聲大 ，在同樣流量下，它的阻抗比直角式大，更換彈簧不方便。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 44 圖 43 單向閥結(jié)構(gòu)圖 普通單向閥是一種只允許液流沿一個(gè)方向通過(guò)，而反向液流則被截止的方向閥。要求其正向液流通過(guò)時(shí)壓力損失小，反向截止時(shí)密 封性好。 單向閥常被安裝在泵的出口，一方面防止系統(tǒng)的壓力沖擊影響泵的正常工作，另一方面在泵不工作的時(shí)候防止系統(tǒng)的油液倒流經(jīng)泵會(huì)油箱。 技術(shù)參數(shù)如下 通徑 /mm 6 8 10 15 20 25 30 最大工作 壓力 /Mpa 最大流量 10 18 30 65 115 175 260 /L/min 介質(zhì)溫度 /℃ 30~80 根據(jù)其技術(shù)參數(shù)可以知道在滿足實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)要求的情況下，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) —— 液壓傳動(dòng)》選用通徑 為 10mm 的管式單向閥。 電機(jī)、油箱及其附件的選擇 電機(jī) 根據(jù)液壓泵的技術(shù)參數(shù)（ CBB 型泵壓力為 ，排量為~125L/min,實(shí)驗(yàn)選用 25 L/min,所需電機(jī)功率為 ，而定轉(zhuǎn)速為 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 45 1450r/min）所以，液壓系統(tǒng)選用 Y100Ｌ－４型電動(dòng)機(jī)，其功率為 ，轉(zhuǎn)速為 1420r/min。 油箱及附件 油箱的用途及構(gòu)造 功能：主要是儲(chǔ)油和散熱，也起著分離油液中的氣體及沉淀污物的作用。 根據(jù)系統(tǒng)具體條件，合理選用油箱。油箱必須有足夠大的容量；設(shè) 置過(guò)濾器；設(shè)置油箱的主要油口；設(shè)置隔板將吸油、回油管分開(kāi)，油流中的氣泡和雜質(zhì)分離；開(kāi)式的油箱必須配有空氣濾清器。 油箱的容量一般取泵每分鐘流量的 3~7 倍，實(shí)驗(yàn)臺(tái)選用泵的流量為 25L/min,所以油箱的容量為 75~175L，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) —— 液壓傳動(dòng)》選用規(guī)格為 120L 帶支撐腳的矩形油箱，主要技術(shù)參數(shù)，重量為 75kg,工作容量 125L，工作容積 ，長(zhǎng)度 760mm，寬度 510mm。 過(guò)濾器的選擇 選擇過(guò)濾器的基本要求 A、 過(guò)濾精度應(yīng)滿足系統(tǒng)提出的要求：過(guò)濾精度是以濾除雜質(zhì)顆粒度的大小來(lái)衡量，顆 粒度越小則過(guò)濾精度越高。以 d 為顆粒公稱尺寸，將過(guò)濾精度分為粗（ d≥ ） ，普通（ d≥ ） ,精（ d≥ ） 和特精（ d≥ ） 四個(gè)等級(jí)。 B、 要有足夠的通流能力 C、 要有一定的機(jī)械強(qiáng)度 D、 考慮過(guò)濾器的其他功能，如對(duì)于不能停機(jī)的液壓系統(tǒng)，必須選擇切換式結(jié)構(gòu)的過(guò)濾器，可以不停機(jī)的更換濾芯；對(duì)于需要濾芯堵塞報(bào)警的場(chǎng)合，則可以選擇帶發(fā)信裝置 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 46 的過(guò)濾器。 選用低壓線隙式過(guò)濾器的 XUA100 30S型，其技術(shù)參數(shù)為：通徑 32mm,額定流量 100L/min,額定壓力 ,過(guò)濾精度30 m? 壓力表的選擇 在相對(duì)振動(dòng)不大的條件下，選用一般的壓力表 Y60T 型。 液壓站的設(shè)計(jì) 液壓泵站是一種元件組合體，一般是由液壓泵組、油箱組件、控溫組件、蓄能器組件和過(guò)濾器組件等相對(duì)獨(dú)立的單元組合而成的。液壓泵站是為了一個(gè)或幾個(gè)系統(tǒng)存放有一定清潔度要求工作介質(zhì)并輸出具有一定（或可調(diào)）壓力、流量的液體動(dòng)力的整體裝置，是向液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力源的重要部件。所以，液壓泵站設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，直接關(guān)系著液壓設(shè)備性能的好壞。液壓泵站適用于主機(jī)與液壓裝置可分離的各種液壓機(jī)械上。 （ 1） 泵組 。一般是指由液壓泵、電動(dòng)機(jī)、泵用聯(lián)軸器、傳動(dòng)底座及管路附件等組裝而成的液壓泵傳動(dòng)裝置的總稱。 （ 2） 油箱組件。一般是指由油箱、液位計(jì)、空氣過(guò)濾器以及放油箱塞等相對(duì)獨(dú)立單元組合而成的，用來(lái)完成存儲(chǔ)油液、散發(fā)油中熱量、逸出油中氣體、沉淀油中污物等功能的整體裝置。 （ 3） 控溫組件。一般是泛指由加熱器、冷卻器及溫度傳感器等器件構(gòu)成的，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)油溫控制裝置的總稱。 （ 4） 蓄能器組件和過(guò)濾器組件。 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)液壓傳動(dòng)》選用 SYZ型泵站 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 47 圖 44 液壓站 本章小結(jié) 本章主要 進(jìn)行 液壓加載系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ，重點(diǎn)做了液壓系統(tǒng)各零件的 選用及校核以及液壓站的設(shè)計(jì)選型。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 48 第 5 章 測(cè) 控 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 測(cè)試系統(tǒng)主要用于對(duì)工作運(yùn)轉(zhuǎn)變量進(jìn)行監(jiān)測(cè)并獲取參量數(shù)值。根據(jù)摩擦試驗(yàn)的測(cè)試要求，本測(cè)試系統(tǒng)主要對(duì)磨損量、摩擦 系數(shù) 、溫度等參量進(jìn)行測(cè)量，所使用的傳感器包括 轉(zhuǎn)速 傳感器 、轉(zhuǎn)矩 傳感器、 溫度傳感器。 測(cè)試參數(shù)的測(cè)定 摩擦系數(shù)的測(cè)量 本裝置采用平面法原理測(cè)試。由平面法知 NFf ? 整個(gè)測(cè)試的目的是為了測(cè)得摩擦力 F和正壓力 N，對(duì)于加壓油缸所施加的正壓力 N 在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中基本保持不變。 SPF ?? 閘瓦的面積 S一定，比壓 P一定。則 N一定。 摩擦力 F與摩擦力矩、相對(duì)滑速、溫度等因素有關(guān)，其中， 溫度的測(cè)量是由 溫度傳感器 來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在對(duì)所測(cè)摩擦面邊界的溫度進(jìn)行修正后，可近似得到摩擦面的溫度。 制動(dòng)盤(pán)與閘瓦之間的滑速可由軸轉(zhuǎn)速求得， 即可通過(guò)速度傳感器對(duì)主軸進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)對(duì)測(cè)得的脈沖信號(hào)進(jìn)行換算獲得滑行線速度。摩擦力矩即為軸所受扭矩，扭矩的測(cè)量利用轉(zhuǎn)矩傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 測(cè)試系統(tǒng)中所使用的傳感器的測(cè)量誤差均小于 0． 5％。由傳感器測(cè)量所得的電信號(hào)通過(guò)信號(hào)傳輸線傳給計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) ，進(jìn)行相應(yīng)的處理和 分析。 磨損量的測(cè)量 提升機(jī)制動(dòng)器是利用其摩擦副間在工作時(shí)產(chǎn)生的摩擦阻力來(lái)進(jìn)行制動(dòng)的 。制動(dòng)襯片與對(duì)偶件在摩擦過(guò)程中，表面的相互作用引起表面材料的流失和轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生磨損，它使制動(dòng)副的間隙增大，直至襯片不能繼續(xù)使用。從安全可靠性考慮，希望制動(dòng)的摩擦因數(shù)較高，有足夠的制 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 49 動(dòng)摩擦力矩，以提高 提升機(jī) 的制動(dòng)效果。但摩擦因數(shù)愈高，摩擦所產(chǎn)生的剪切阻力愈大，表層所受的剪切應(yīng)力也愈大，因而摩擦面材料的流失或破壞會(huì)愈嚴(yán)重，產(chǎn)生的磨損愈大，使用壽命也愈短。因此，對(duì)制動(dòng)摩擦副來(lái)說(shuō)，需有一定的摩擦 阻力而又不致引起過(guò)大的磨損 。 制動(dòng)襯片的摩擦磨損過(guò)程是一個(gè)擴(kuò)展性的非穩(wěn)態(tài)的隨機(jī)過(guò)程，隨提升機(jī) 的運(yùn)行工況的不同，其摩擦特性受到負(fù)荷、溫度、 速 度 等因素的影響 （如圖 51）。 在磨合初始，制動(dòng)器襯片的摩擦副表面由于工藝上不可避免的表面粗糙度，磨損較快。零件的摩擦表面經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的粗糙波峰磨損及塑性變形后，進(jìn)人穩(wěn)定磨損階段。在此階段，磨損量隨著時(shí)間較穩(wěn)定地增加。由其可靠性分析可知，磨損量是一個(gè)隨機(jī)變量，即使是同一零件，在完全相同條件下工作，在給定工作時(shí)間內(nèi)的累積磨損量都是不同的，并且隨著時(shí)間的增加其分布的離散性也增 大。摩擦襯片的磨損可靠性決定了 提升機(jī) 制動(dòng)器工作的安全性、可靠性和持久性。這就要求對(duì)臺(tái)架試驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)使用試驗(yàn)測(cè)得的磨損數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，再根據(jù)分析結(jié)果對(duì)制動(dòng)器的摩擦性能進(jìn)行評(píng)估。 磨損量的測(cè)量方法采用稱重法測(cè)量，即在開(kāi)始實(shí)驗(yàn)前，對(duì)制動(dòng)片測(cè)量厚度及稱量其重量，并作記錄。磨損試驗(yàn)完成后，最后進(jìn)行制動(dòng)片的測(cè)量及稱量。，并作記錄。要求在每個(gè)制動(dòng)片的一側(cè)至少要測(cè)量三點(diǎn)的厚度，兩側(cè)六點(diǎn)。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 50 圖 51 制動(dòng)器摩擦襯片磨損的可靠性分析 測(cè)試系統(tǒng)的組成 圖 52 測(cè)試系統(tǒng)組成原理圖 本裝置中，軸的扭矩和轉(zhuǎn)速用 JCZ 型智能轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器可測(cè)轉(zhuǎn)速傳感器 轉(zhuǎn)矩傳感器 放大器 放大器 多 路 轉(zhuǎn) 換 器 A/D 鍵盤(pán) 單片機(jī) 擴(kuò)展 顯示器 溫度傳感器 放大器 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 51 出。 JCZ型智能轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器由機(jī)械和通用智能