液壓實(shí)驗(yàn)臺裝置的設(shè)計(jì)案例綜述1.1引言液壓實(shí)驗(yàn)裝置由實(shí)驗(yàn)臺架、液壓泵站、常用液壓元件、電氣控制單元等幾部分組成。液壓實(shí)驗(yàn)裝置主要分為分散配置型和集中配置型兩種主要結(jié)構(gòu)類型，此液壓實(shí)驗(yàn)裝置屬于集中配置型被壓裝置，它是將液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)、輔助元件等獨(dú)立安裝在實(shí)驗(yàn)臺之外，而將液壓系統(tǒng)的執(zhí)行器安放在實(shí)驗(yàn)臺上。此實(shí)驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)是將被壓站設(shè)置在實(shí)驗(yàn)臺旁側(cè)，作為執(zhí)行器的液壓缸置于實(shí)驗(yàn)臺上方，液壓站通過管路將液壓油傳遞至液壓缸中從而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。本章具體闡明了該液壓實(shí)驗(yàn)裝置各主要部分的設(shè)計(jì)流程。1.2液壓動(dòng)力源裝置和油箱的組成和特征液壓動(dòng)力源一般是由多種元件、附件（液壓泵組、油箱組件、控溫組件、過濾器和蓄能器，見表1.2.1）組合而成的一個(gè)整體，可為一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)提供存放所需的工作介質(zhì)，輸出一定的壓力、流量的液體動(dòng)力，是整個(gè)液壓站或液壓系統(tǒng)的重要一環(huán)。表1.2.1液壓動(dòng)力源裝置的組成[17]組成部分組成元件功能組成部分組成元件功能液壓泵組液壓泵將原動(dòng)機(jī)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能控溫組件溫度傳感器檢測、控制油溫聯(lián)軸器連接原動(dòng)機(jī)與液壓泵加熱器加熱油液原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵冷卻器冷卻油液傳動(dòng)底座安裝和固定液壓油泵及原動(dòng)機(jī)油溫計(jì)觀測、顯示油液溫度油箱組件液位計(jì)顯示和觀測液面高度過濾器組件各類過濾器分離油液中的固體顆粒、防止小截面流道阻塞、保持油液清潔度等油箱儲存油液、溢出空氣、散發(fā)油液熱量、分離水分、安裝元件和沉淀雜質(zhì)放油塞清洗油箱、更換油液放油蓄能器組件支撐支架安裝蓄能器通氣過濾器過濾空氣、注油蓄能器吸收液壓脈動(dòng)和沖擊、蓄能這五個(gè)部分是相對獨(dú)立的，但在設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要根據(jù)機(jī)械設(shè)備工況特點(diǎn)和使用的具體要求進(jìn)行取舍，還要經(jīng)常將它們進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合，從而構(gòu)成一個(gè)合理的部件。該插件液壓實(shí)驗(yàn)裝置，由于使用者多為高校的學(xué)生，很多要求不必過高，結(jié)合具體的機(jī)械設(shè)備工況特點(diǎn)和使用要求，以及我校的液壓實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，最終決定采用上置式液壓動(dòng)力源。因?yàn)樯现檬揭簤簞?dòng)力源具有占地面積小且結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，可布置定量式或變量式液壓泵，契合該實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)要求，能夠很好的給高校學(xué)生提供液壓實(shí)驗(yàn)教學(xué)。其實(shí)物圖如圖1.2.1所示。圖1.2.1上置式液壓動(dòng)力源這是我繪制的液壓動(dòng)力源裝置，整體由油箱、兩個(gè)電動(dòng)機(jī)和液壓泵、液位計(jì)、冷卻器、壓力表等元件組成，是按照整個(gè)插件式實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行的合理設(shè)計(jì)示例。該液壓動(dòng)力源具有體積小但元件齊全，采用雙泵結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)行各種液壓特性和基本回路實(shí)驗(yàn)，使用及檢查維護(hù)方便等特點(diǎn)，能和好的契合該插件式液壓實(shí)驗(yàn)裝置的要求。繪制這個(gè)上置式液壓動(dòng)力源，首先要進(jìn)行油箱的設(shè)計(jì)和繪制，油箱的設(shè)計(jì)如圖1.2.2。圖1.2.2油箱該油箱主要有兩塊側(cè)板、一塊箱體板和一塊頂板組合而成。油箱在液壓系統(tǒng)中主要起到儲存液壓油、散發(fā)油液熱量、溢出空氣、沉淀雜質(zhì)、分離水分和安裝元等功能[18]。油箱的設(shè)計(jì)首先要確定它的容積，油箱的總?cè)莘e包括油液容量和空氣容量。油液容量即液面在液位計(jì)的上刻度線時(shí)的油液體積，在最高液面以上要保留相當(dāng)于油液容量10%到15%的空氣容量，預(yù)防膨脹和泡沫，容納多余的回流油液。為方便學(xué)生的操作，油箱不宜過大，且要能儲存有足夠的油液來進(jìn)行各種液壓實(shí)驗(yàn)，油箱的尺寸又不能過小，按油箱容積的經(jīng)驗(yàn)公式考慮系統(tǒng)發(fā)熱散熱關(guān)系和壓力狀況，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》選定油箱容積180L，圓整選取油箱尺寸為600mm×800mm×400mm。油箱尺寸確定后，便可以開始繪制其各個(gè)板面并開相關(guān)封裝孔和安裝孔，然后進(jìn)行組裝完成油箱的大體設(shè)計(jì)。完成油箱的大體設(shè)計(jì)后，剩下的就是進(jìn)行其余油箱附件的裝配。由于該插件式液壓實(shí)驗(yàn)裝置選用的都是標(biāo)準(zhǔn)元件，只需調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)元件（自己繪制的組件大致模型，液壓泵和發(fā)動(dòng)機(jī)組件如圖1.2.3，壓力表組件如圖1.2.4，液位計(jì)組件如圖1.2.5，冷卻器組件如圖1.2.6，注油器組件如圖1.2.7），再進(jìn)行相關(guān)配合安裝，就可得到圖1.2.1所示的該插件式液壓實(shí)驗(yàn)裝置的液壓動(dòng)力源。圖1.2.3液壓泵和發(fā)動(dòng)機(jī)組件圖1.2.4壓力表組件圖1.2.5液位計(jì)組件圖1.2.6冷卻器組件圖1.2.7注油器組件1.3液壓實(shí)驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)和特征該插件式液壓實(shí)驗(yàn)臺主要由鋁合金材料價(jià)格而成，其實(shí)驗(yàn)臺板布置在液壓實(shí)驗(yàn)臺的操作臺上，實(shí)驗(yàn)臺板與臺面呈30°，可以節(jié)省實(shí)驗(yàn)臺擺放空間，其面板上存在“Г”型卡槽結(jié)構(gòu)，所有液壓元器件只需卡在“Г”型卡槽上，再通過軟管連接構(gòu)成回路，安裝方便簡潔，其實(shí)驗(yàn)臺板結(jié)構(gòu)如圖1.1.1所示，三維立體圖如圖1.1.2所示。圖1.1.1實(shí)驗(yàn)臺板結(jié)構(gòu)圖1.1.2實(shí)驗(yàn)臺板三維圖1-“Г”型卡槽；2-實(shí)驗(yàn)臺面板；3-實(shí)驗(yàn)臺板固定鉚釘實(shí)驗(yàn)臺板和實(shí)驗(yàn)臺之間通過4個(gè)螺釘和實(shí)驗(yàn)臺的支架相連接，螺釘受剪切應(yīng)力，所以要確保實(shí)驗(yàn)臺所受壓力要小于螺釘連接的許用應(yīng)力。實(shí)驗(yàn)臺面板上的“Г”型卡槽間距為48mm，“Г”型大小符合各選定的標(biāo)準(zhǔn)液壓元器件，可使各元件穩(wěn)定便捷的安裝；面板長1320mm，寬780mm，其面積足夠放置各種液壓實(shí)驗(yàn)所需的元器件。該插件式液壓實(shí)驗(yàn)裝置主要分為左實(shí)驗(yàn)臺部分，主要用于放置各液壓實(shí)驗(yàn)所需液壓系統(tǒng)回路要用到的液壓元器件，左實(shí)驗(yàn)臺總高2m，實(shí)驗(yàn)臺面板正好處于高校學(xué)生伸手可及方便操作的位置，液壓動(dòng)力源置于實(shí)驗(yàn)臺架的下方，方便油箱的清潔維護(hù)和油液狀況的觀察，與油箱同在下方的還有3個(gè)抽屜，可用于放置暫時(shí)用不上的實(shí)驗(yàn)元件及其他一些所需的器件，實(shí)驗(yàn)臺最上方是實(shí)驗(yàn)PLC按鈕操作面板，其基本框架如圖1.1.3所示；右實(shí)驗(yàn)臺部分，主要用于放置各液壓實(shí)驗(yàn)回路系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（液壓缸、傳感器等），實(shí)驗(yàn)臺總高1m，高校學(xué)生能很清楚方便的觀察到各實(shí)驗(yàn)中執(zhí)行裝置的運(yùn)動(dòng)情況，與左實(shí)驗(yàn)臺相同，其下方也放置有油箱和3個(gè)抽屜方便使用，其基本框架如圖1.1.4所示。兩實(shí)驗(yàn)臺的底部