中国矿业大学毕业设计（论文）

（5）传动效率低。

第2.2节 液压加载系统工况分析及设计要求

仔细理解欧洲标准中规定的立柱试验的过程以及目前国内液压支架的额定工作压力，初选加载系统的最大加载压力为1.5?45MPa

第2.3节 液压加载系统方案设计

2.3.1 选择液压动力源

液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。为节省能源提高效率，液压泵的供液量要尽量与系统所需流量相匹配。对长时间所需流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。

参考国内矿用设备及国内同类或相关设备和资料，经初步估算该液压系统的压力和流量的变化范围，选用一台定量柱塞泵。在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供液量要大于系统的需油量，多余的油液经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。系统背压力初估为1.5MPa。 2.3.2 确定控制方式

执行元件的控制方式有泵控制方式和阀控制方式，泵控制方式采用双向变量泵，通过控制泵的流量实现执行元件的速度控制，通过控制泵的出流方向实现执行器的方向控制。这种方式中每个执行元件需要一个变量泵。重视能源的经济的场合或者负载惯性大、起动停止冲击成问题时可以采用。

阀控制方式中，用方向控制阀实现执行器的方向控制，用流量控制阀实现执行器的速度控制。这种方式应用最广泛，适用于一个液压源同时驱动多个执行器的场合或者输入信号很复杂而要求快速响应的场合。

本试验台采用换向阀的控制方式。 2.3.3 液压回路设计

由于设计者的思路、经验或对所有元件的考虑方法不同，即使针对同样

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目的，设计出来的液压回路也是千差万别的。因此拟定几种符合目的的液压回路，再从成本、重量、使用方便等方面进行对比论证，确定最合适的液压回路。

液压回路包括油压发生回路、执行器控制回路、油液处理回路、其他辅助回路等。无论多么复杂的液压系统，都是由实现种种功能的基本回路组成的。经过多年的经验积累，已经形成了许多简便成熟、行之有效的基本回路。 用标准图形符号绘制拟定的液压系统原理图，并注明压力控制阀、压力继电器等设定压力和液压泵或蓄能器工作时各段路的流量，以便后面选定元件和确定管子口径。 （1） 油压发生回路

此回路包括液压泵部分和压力控制部分，要设计成能在必要的时候最有效地供给所需要的压力和流量。液压泵的功率在泵控制方式中根据执行器的最大功率算出，在阀控制方式中根据各执行器所需的最大功率算出，在蓄能器驱动的卖命根据蓄能器的最高工作压力、一循环中消耗的全部液量在充液过程中补充所需的泵流量和卸载时间算出。在实际的工作循环中，有时低速大负载、有时高速小负载、有时卸载，可以求出平均功率并据以确定泵的驱动电机的容量。但是循环中的峰值负载不得超过电动机额定功率的1.5倍。

查阅该类检测设备的资料，本类设备加载的最大工作压力可高达70～100 MPa，而目前国内液压泵的最高供油压力为40 MPa。

而且进一步考虑到，此检测设备并不是总需要超高压，若选择超高压的泵，其效率不会充分利用，因此拟选用两台中低压或中高压的液压泵，采用一套增压比为3～4的增压回路来满足系统的要求。

从长远考虑，采用这种方案一次性投资并不比采用单台超高压泵大，而且其液压泵的效率和寿命能充分发挥，电动机的功率耗损也会降低。 （2） 执行器控制回路

执行器控制回路要根据负载特性，适当地控制方向、速度等。泵控制方式中，在双向变量泵回路上加压力控制回路即可组成执行器控制回路。阀控制方式中的执行器控制回路，由方向控制回路、速度控制回路、压力控制回

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路适当组合而成：

①方向控制回路 用方向控制阀来实现执行器动作方向的控制，掌握方向控制阀的通油时间来控制执行器的位移量。调整换向阀的切换时间、设置二速回路、与行程减速阀并用，或者采用比例阀、伺服阀都可以控制执行器起动、停止时的加速减速特性。

为了保证换向的平稳性和该试验台电气控制部分的操作，采用电液换向阀的方向控制回路，Y型中位机能三位四通阀即可满足本试验台液压系统要求。

②压力控制回路 压力控制回路不仅包括控制执行器输出力（或力矩）的回路，还包括用来吸收执行器起停时的制动力、外负载引起的冲击力的安全回路。作为输出力控制回路，有用溢流冷漠限制最高压力的调压回路，还有用减压阀把某个执行器限制到低于油源压力的压力的减压回路。制动回路、平衡回路、安全回路等中所用的压力控制阀，有直动式、先导式、内控式、外控式等各种结构，性能和特性也有多种不同，实际使用时必须十分注意。

液压系统管道中的液体突然变换或换向时，会引起液体压力突然急剧增高，这种现象就是液压冲击。液压冲击时所出现的最大压力（即冲击压力）往往比正常情况下的压力大好几倍。在冲击压力作用下，往往使油管发生破裂，同时液压冲击中出现的压力波动，会引起液压系统的振动与噪音，使联接螺栓松动，甚至会破坏管道和液压元件的密封装置，出现严重的泄漏等。特别是在高压、大流量的液压系统中，液压冲击所造成的破坏性影响更为严重。因此，必须采取预防措施。

为了吸收系统液压冲击，系统中靠近加载缸设置蓄能器。 （3） 乳化液处理回路

乳化液处理回路包括进行乳化液污染控制的过滤回路和油液温度控制回路。在过滤回路中，要根据所用液压元件和乳化液的种类确定过滤器的容量，过滤精度和设置部位。当环境温度较高或液压装置内部发热较多，单靠油箱和管路系统自然散热无法维持与所用元件相适应的温度和精度时，必须设置油冷却器，环境温度过低，液压泵超支困难时，必须考虑设置加热器或其他

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暖机运行方式。

带有电液阀的方向控制回路对乳化液的清洁度有严格的要求，为保证系统可靠工作，并且考虑到日常维护的方便，选用近年流行的新型产品――反冲洗过滤器作为系统的细滤器。 （4） 辅助回路

辅助回路包括液压系统维修所需的回路和作为安全措施专门设置的回路。在保养维修方面，要考虑测压口、油液取样口、元件拆卸时防止油液外流的措施、易于组成冲洗回路等，在安全方向，要考虑长期停机时防止自重引起下落的措施，防止误动作的措施，双重安全措施等。 2.3.4 工作介质的选定

根据欧洲标准工作介质采用MT76所规定的乳化油与中性软水按5：95重量比配制而成的乳化液，工作温度在10－50摄氏度。 2.3.5 系统压力、流量的调定和测量

为便于液压系统的维护和监测，在系统中的主要路段要装设必要的检测元件。

为了调定系统压力和保证系统安全，在每台液压泵出油口设溢流阀。为了实时监测系统压力，在泵的出油口、进回油路上均设置液压表。

为了将实时监测到的系统压力传输到电脑控制部分，在泵的出油口、进回油路上均设置液压传感器。

第2.4节 拟定内加载系统原理图

由拟定好的控制回路及液压源组合成整机的液压系统图，各回路相互组合时去掉重复多余的元件，按照力求系统结构简单、保证各元件间的联锁关系、尽量减少能量损失环节的原则，绘制内加载系统的原理图。

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