液压泵马达性能测试系统-设计本科毕业论文.doc

山东科技大学学士学位论文
摘 要
在高压、高速、大功率的制造行业，机、电、液一体化的设备在整个机械设备中所占的比重越来越大。液压实验台作为一种检测液压元件的必须设备，可对液压泵，液压马达，液压阀等各种液压元件进行测量。本毕业设计的主要任务是设计一简单试验台系统，以对液压泵和液压马达进行性能测试，主要是容积效率和机械效率等性能指标。
本文在详述国内外液压试验台研究现状的基础上，对液压泵和液压马达的性能测试系统进行了设计，包括对总的设计系统原理图以及电控图等进行了详尽的设计、计算以及选型等。
本文对液压泵和液压马达性能测试系统进行设计，具有很大的必要性，液压泵和液压马达作为液压系统的动力元件和执行元件，是整个液压系统的心脏，其质量、性能的好坏直接影响着液压系统的可靠性，进而影响生产设备的正常运行。因此,对液压泵和马达进行精确的性能测试，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。

关键词：液压试验台；液压泵；液压马达；性能测试
87

Abstract
In the field of the high-pressure, high-speed and great-power manufacturing, the equipment which consists of mechanic, electric and hydraulic is playing more and more important roles in the field. As a necessary device of measuring hydraulic parts, the hydraulic test-bed is able to measuring vary of parts such as pumps, motors and valve.The task of the graduation is the design of the small hydraulic test-bed system,so as to test the performance indicators of hydraulic pumps and hydraulic motors, especially including volumetric efficiency and mechanical efficiency and other performance indicators.
In the base of summarizing the study status on the hydraulic test-bed inside and outside, the performance indicators system of hydraulic pumps and hydraulic motors is designed, including a detailed design,calculation and selection of the overall design system schematic diagrams and electronic control schematic diagrams.
It is with a great need to design the performance test system of the hydraulic pumps and hydraulic motors. The hydraulic pumps and the hydraulic motor are the heart of whole hydraulic system as a part of power and executing, which result in the dependability of hydraulic system; even in the good working condition of the manufacturing equipments.Therefore, measuring accurately to the hydraulic pumps and motors is the important way of promotion of construction, process and performance of products.

Key words: hydraulic test-bed;pump;motor;performance measurement;

目 录
摘要 ………………………………………………………………I
Abstract …………………………………………………………II
第一章 绪 论 ……………………………………………………1
1.1 本课题的研究意义……………………………………………… 1
1.2 国内外液压泵、马达性能测试系统研究现状 …………………2
1.2.1 液压泵、马达试验台液压系统研究现状 …………………3
1.2.2 液压泵、马达试验台计算机测控系统研究现状 ……………4
1.3 本课题的主要研究内容……………………………………………7
第二章 液压泵、马达试验台的总体方案设计 ………………8
2.1 液压泵、马达性能测试系统原理………………………………8
2.1.1 液压泵、马达实验分类 ……………………………………8
2.1.2 液压泵、马达型式试验、出厂试验 ………………………8
2.2 液压试验台系统原理……………………………………………10
2.3 液压试验台的设计………………………………………………11
2.3.1 加载方法的选择研究………………………………………12
2.3.2 液压泵实验常用加载法……………………………………12
2.3.3 液压马达实验常用加载方法………………………………15
2.3.4 本系统加载方法的确定……………………………………16
第三章 液压泵、马达试验台动力源装置设计 ………………18
3.1 液压动力源装置组成……………………………………………18
3.2 液压泵的规格确定以及与之相匹配的电动机的选定…………18
3.3 电动机以及液压泵布置方式的选择……………………………24
3.3.1 液压泵布置方式的选择 ……………………………………24
3.3.2 液压泵连接方式的选择 ……………………………………27
3.3.3 液压泵组装方式的选择 ……………………………………28
3.3.4 液压泵组传动底座的设计 …………………………………30
第四章 液压元件以及测量装置的选型…………………………32
4.1 液压马达的选型…………………………………………………32
4.2 各种控制阀的选型………………………………………………33
4.2.1 换向阀 ……………………………………………………33
4.2.2 溢流阀………………………………………………………34
4.2.3 单向阀………………………………………………………35
4.2.4 截止阀………………………………………………………36
4.3 过滤器 …………………………………………………………37
4.3.1 过滤器的选用以及规格的确定……………………………37
4.3.2 过滤器在液压系统中的安装位置…………………………39
4.4 冷却器的设置……………………………………………………40
4.5 油箱的选择………………………………………………………40
4.6 各种测量装置的选择……………………………………………41
4.6.1 流量传感器的选型…………………………………………41
4.6.2 压力传感器的选型…………………………………………42
4.6.3 转矩转速传感器的选型……………………………………43
第五章 液压试验台控制装置设计 ……………………………46
5.1 液压控制装置的分类…………………………………………46
5.1.1有管集成 ……………………………………………………46
5.1.2无管集成 ……………………………………………………46
5.2 液压集成块概述 ……………………………………………47
5.2.1 块式集成的原理 ………………………………………47
5.2.2 块式集成的优点 ………………………………………48
5.3 液压集成块的设计……………………………………………49
第六章 液压实验台系统压力损失估算 ………………………52
6.1 液压系统压力估算方法 ………………………………………52
6.1.1 沿程压力损失………………………………………………52
6.1.2 局部压力损失………………………………………………52
6.1.3 液压系统总压力损失………………………………………53
第七章 液压泵、马达性能试验…………………………………54
7.1 液压泵（马达）性能试验项目的确定…………………………54
7.1.1 排量验证试验 ……………………………………………54
7.1.2 效率试验 …………………………………………………54
7.1.3 冲击试验 …………………………………………………55
7.1.4 变量特性试验 ……………………………………………57
7.1.5 其他试验项目 ……………………………………………58
7.2 液压泵、马达性能参数的确定及试验方法 …………………59
7.2.1 液压泵性能表达式及参数 ……………………………59
7.2.2 液压马达性能表达式及参数 …………………………60
第八章 总结 ……………………………………………………62
参考文献 ……………………………………………………63
致谢……………………………………………………………66
附录一…………………………………………………………67
附录二…………………………………………………………68
附录三 英文文献及翻译翻译………………………………69
第一章 绪 论
随着科学技术的飞速发展,液压传动技术被广泛应用到各类机械中, 尤其是在高压、高速、大功率的制造行业,机、电、液一体化的设备在整个机械设备中所占的比重越来越大。液压实验台作为一种检测各种液压元件的必须设备，可对液压泵，液压马达，液压阀等各种液压元件进行测量。通常在各类液压元件制造厂都配备有大型的、多功能的液压试验台，在其他行业如冶金、矿山、港口、船舶、交通运输、汽车制造等，使用液压元件较多、较频繁的行业也配备有液压试验台。另外，各相关专业的高等院校为了教学和科研，也会配备液压实验台。
1.1 本课题研究的意义
液压泵和马达作为液压系统的动力元件和执行元件，是整个液压系统的心脏，它们的性能直接影响着整个液压系统的性能。因此液压泵、马达性能的精确测试有着非常重要的意义。
液压泵和马达的性能测试是辨别产品优劣、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。但是液压泵和马达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，另外测试过程中还有很多相关条件需要保障，传统的测试方法已经很难满足性能测试越来越高的要求。
但是走向二十一世纪的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域，以满足未来的要求。其发展方向主要有以下几个方面：节能、减少污染、降低泄漏、主动维护、机电一体化技术和与计算机技术结合的相关技术（例如液压CAD、CAT等）。因此近年来液压泵、马达性能测试逐步淘汰了传统的仪表加人工的测试方法，转向液压技术结合最新的虚拟仪器测试技术、可靠性技术、最先进的计算机技术，以及数字信号处理方法和现代控制理论，进而形成了新型液压泵、马达计算机辅助测试技术。
从国内外液压泵、马达试验台的发展来看，尽管许多元件制造商和科
研机构已经研究开发了许多性能良好的试验台。但是这些试验台还存在着
诸多的不足之处。
第一，它们大都不是针对液压泵、马达全面性能测试的。只是针对液
压泵、马达的某一类或者某一些特性开发的。比如只是测效率或者排量。这样必然造成重复开发，浪费大量的人力物力。
第二，这试验台主要是原来试验台的升级，没有采用液压测试的新技术新元件。新的技术层出不穷，只是传统的改造已经不能大幅度提升试验台的综合性能，无法满足性能测试越来越高的要求。
第三，液压马达试验台也多共用液压泵试验系统，不能够反映真实的马达工作情况，影响了液压马达性能测试的效果，达不到实际使用的需求。
随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，液压计算机辅助测试（以T）技术在液压系统状态监测中的应用越来越广泛。液压CAT，所涉及范围包括液压、自动控制、微型计算机、测试技术、数字信号处理、可靠性等学科。它具有测试精度高、测试速度快、性能价格比高、测试的重复性和可靠性高及适宜在线动态测试和状态监测等特点，有着广泛的应用前景。
1.2 国内外液压泵、马达性能测试系统研究现状
近些年随着计算机技术、测试技术、液压技术的不断进步，液压泵、马达性能测试试验台的技术取得了飞速发展。各类液压计算机辅助测试系统成为了各类液压试验台的主流。尤其是虚拟仪器测试系统的出现和逐渐发展成熟，几乎应用到了近年来所有液压元件性能测试试验台上。这类试验台采用计算机集散系统，对液压试验台进行智能检测、控制和管理。按照液压油泵试验方法国家标准控制有关条件，实时采集性能参数，并对数据进行集中处理、分析、计算、存贮、显示、传输、控制和维护，从根本上改变了传统继电控制模拟采集人工处理的方式，为企业标称产品性能提供准确的数据，同时为企业分析产品质量、改进工艺提供了决策依据。
1.2.1 液压泵、马达试验台液压系统研究现状
近年来应用广泛的液压泵、马达计算机辅助测试系统液压原理部分基本相同。国内外液压泵、马达试验台液压系统主要形式如图1.1、图1.2所示。

1.被试泵 2.转矩转速仪 3.高压传感器 4.真空传感器 5.变频电机 6.流量计 7.过滤器 8.电液比例阀 9.卸荷阀
图1.1 液压泵试验台结构图
试验台油路根据国家标准设计。近年来的研究热点主要集中在降低系统污染、减小液压元件功率损耗、引入新型元器件、设计合理液压回路、引入新型的传感器测试仪表等方面。图1.1、图1.2系统中加入了新型的传器器，变频电机，比例控制元件和各类智能仪器仪表（转矩转速仪器仪表，数字式压力表，温度表等）。不仅实现了系统与计算机联接通讯，还实现了计算机控制试验过程，采集试验数据。其它液压泵、马达试验台液压系统组成原理大体相似，只是针对不同情况稍加调整。

1.比例溢流阀 2.转矩转速仪 3.高压传感器 4.低压传感器
5.比例调速阀 6.加载泵 7.被试马达
图1.2 液压马达试验台结构图
1.2.2液压泵、马达试验台计算机测控系统研究现状
液压计算机辅助测试（ComputerAidedTest），简称液压CAT，所涉及范围包括液压、自动控制、微型计算机、测试技术、数字信号处理、可靠性等学科。液压CAT是利用计算机建立一套数据采集和数字控制系统，与试验台连接起来由计算机对各试验参数，如压力、流量、温度转速、转矩等进行数据采集、量化和处理并输出测试结果。在试验过程中，计算机还可根据数字反馈或人工输入要求，对测试过程进行控制，达到计算机密切跟踪和控制试验台及试件状态的目的，从而高速、高精度完成对液压泵、马达的性能测试。液压CAT系统在提高测试精度、测试速度、测试的重复性和可靠性方面，以及在节省人力和能源方面提供了必要的保证，因此受到了普遍的重视。
在国外，由于微机和电子技术发展较早、较快，水平较高，其CAT系统性能也较高。有许多液压件制造公司己把CAT用于产品的研制开发、设计定型、生产定型和出厂的检验。如SUNDSTRON公司的液压传动实验室的C灯系统，日本制钢所的柱塞泵效率试验台等。目前多数液压元件生产厂家都有自己的液压元件CAT系统。
国内的液压C灯系统开展较早的是原煤炭工业部上海研究所，在79年左右研制了一台大功率的泵、马达性能试验台，由微机来辅助测试。但由于当时我国的计算机水平还处于初级阶段，该试验台仅能实现静态性能测试、对数据进行简单的运算，仪器常数同硬件设定，局限性较大。上海704所也研制了一套CAT系统，也因为技术的局限，不能测试动态特性。近年来，许多单位研制了自己的液压元件CAI系统，如天津机械工程研究所的装载机液压元件测试系统、东南大学的液压元件性能计算机辅助测试系统、南昌大学的液压综合试验台C灯系统、山东矿业学院和充矿集团共同研制的矿山液压设备CAT综合试验台、太原重型机械学院的液压泵综合试验台等。有一些液压计算机辅助测试系统具有较高性能，如机械部北京自动化所研制的液压元件计算机辅助测试系统可完成多种阀及泵的性能测试:北京理工大学研制的液压泵工作特性的计算机辅助实验系统;上海交通大学及昆液压件厂共同研制的液压阀特性试验系统等等。许多厂家也用C灯系统来进行液压元件的出厂检验。这些CAT系统大都实现了动态测试，数据处理能力增强，功能大大增加。

图1.3 计算机辅助测试典型结构图
图1.3所示为山东科技大学开发的试验台，硬件包括：工控机、PCL812B2通道插入式数据采集卡（DAQ）和JCZ智能转速转矩仪（RS－232），数据通讯采用RS－232实现与西门子S7－200可编程控制器（PLC）的通讯。软件部分也采用高级语言VC、VB编程来实现各个模块的功能。
由于计算机软、硬件技术、通信技术、网络技术的发展，测试技术得以和计算机技术深层次结合，推动了计算机辅助测试技术的不断进步，液压CAT系统也必将越来越高速、高效，必将向智能化、网络化、多功能化和多样化的方向发展。
1.3 本课题的主要研究内容
本文主要研究设计一个液压试验台来对液压泵和液压马达的性能参数（如泵和马达的容积效率、机械效率等）进行测试，主要工作是液压泵、马达性能测试系统的搭建。
第一章绪论部分，介绍本课题的研究背景、意义和主要内容，以及液压试验台的研究现状。
第二章进行了液压泵、马达性能测试系统设计方案分析，介绍了液压泵、马达性能指标和测试原理。主要有液压泵、马达的排量验证试验、效率试验、变量特性试验、效率检查试验等，同时介绍了液压试验台的加载方法。
第三章、第四章主要介绍了液压动力源装置的设计（主要包括液压泵和电动机的规格的确定）、液压元件及液压辅件的选型等，还有各传感器的选型。
第五章主要介绍了液压集成块的优点以及本设计中液压集成块的设计。
第六章简要介绍了一下在液压系统中的压力损失,包括沿程压力损失和局部压力损失。
第七章主要介绍了液压泵、液压马达的试验项目和方法的确定，参照国家相关试验标准和对液压泵的性能分析，确定液压泵和液压马达的试验项目和相应的试验方法以及液压泵和液压马达性能参数的计算方法。

第二章 液压泵、马达试验台的总体方案设计
2.1 液压泵、马达性能测试系统原理
2.1.1液压泵、马达试验分类
液压泵（马达）主要有三种类型：柱塞泵（马达）、齿轮泵（马达）和叶片泵（马达）。试验内容各不相同。
国标（JB/T 7039-93－JB/T 7044-93）对液压泵、马达试验条件、试验项目和试验方法有着详细的规定。国标中主要是按试验性质将液压泵（马达）试验分为型式试验和出厂试验。
2.1.2液压泵、马达型式试验、出厂试验
（一）液压泵、马达型式试验：
液压泵、马达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。它的试验条件较为严格。试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。试验项目主要有：排量验证试验、效率试验、压力振摆检查、自吸试验、高温试验、超速试验、超载试验、满载试验、冲击试验，效率检查试验和外渗漏检查试验等。
（二）液压泵、马达出厂试验：

表2.1 液压泵出厂试验项目和方法
序号
试验项目
内容和方法
1
排量试验
在最大排量、额定转速、空载压力下、测试排量
2
容积效率
在额定工况下，测量容积效率
3
变量特性试验
在额定转速下，使被试泵变量机构全行程往复变化3次
4
超载试验
在最大排量、额定转速、最高压力或125 %的额定压力
（选择其中高者）工况下，连续运转不少于1 min
5
冲击试验
按型式试验中规定的相应方法进行试验，
冲击次数不少于10次
6
外渗漏检查试验
在上述全部试验过程中，
检查动、静密封部位，不得有外渗漏
注：出厂试验允许用试验转速代替额定速度。试验转速可由企业根据试验条件自行确定。

表2.2 液压马达出厂实验项目和方法
序号
实验项目
内容和方法
1
容积效率试验
在额定转速条件下，分别测量马达在空载压力和额定压力时实际转速、输入流量或输出流量和内泄流量，计算容积效率
2
变量特性试验
根据变量控制方式，在设计规定的条件下，
测量不同的控制量与被控制量之间的对应数据
3
外渗漏检查
在上述全部试验过程中，
检查动、静密封部位，不得有外渗漏

2.2 液压试验台系统原理

1.电动机 2.联轴器 3.单向阀 4.被试泵（可做加载泵） 5.转矩转速传感器 6.被试马达（双向马达） 7.电液换向阀 8.滤油器 9.电动机 10.单作用变量泵 11.流量传感器 12.压力传感器 13—溢流阀 14.溢流阀 15.供油泵 16.冷却器
图2.1 液压试验台系统原理图
本设计采用双向液压马达以及双向泵试验系统作为液压试验台的方案，如图2.1所示。具体规划如下：
①电动机及供油泵组成整个液压系统的动力源装置，为系统提供动力。②溢流阀用于实现液压系统的安全阀调定压力和测试过程中的加载。
③四个单向阀组成液压系统的整流回路控制装置，用以切换试验泵的进油和回油的油路，控制被试液压泵换向及换向速度，提高换向稳定性，减小液压冲击，实现被试泵的双向试验的目的；
④换向阀采用手动换向阀，用以测试双向马达的各种性能参数。
⑤液压油路中的各种参数（压力、温度）的测定由传统的压力表及温度计测出；试验泵、马达处的参数由传感器来测定，并与控制柜中的微机相连接，将测出的信号输出，进行相关数据分析（其中：流量的测定是采用椭圆齿轮流量计，流量计即安装在两根回油管的连接处，图中分开表示只是为了表达清晰）。
试验系统的压力调节范围为0~31.5 MPa，排量是125 ml/r, 转速是1500 r/min。
2.3 液压试验台的设计
由于液压系统的特殊工况, 本设计中液压试验台采用分布式结构设计，即：试验台的动力源装置、控制装置、测试仪表及传感器和电气控制部分均采用分体式结构单独设计，最后通过油管、电缆线等把各个部分联系起来。采用分布式结构设计其优点在于：使得液压试验台的设计、制造、装配简单、系统维护方便, 并且可提高试验台的可靠性。

图2.2 液压试验台
2.3.1 加载方法的选择研究
在液压元件及系统的试验中都要求对它们的实际使用情况、额定工况、超载运行工况进行模拟和考核。因此必须在充分了解各工况下的负载变化规律后，设计出合理的负载模拟装置和选择适当的测试装置，以达到能对实验对象从零见到整机进行全性能的充分检验和考核。
在液压试验中一般有下列形式的负载：各种转速下轴上的负载力矩；各种直线运动下的负载力；与位移成比例的弹性负载；与角位移成比例的铰链力矩负载；与速度成比例的粘性摩擦负载；各种阻尼负载等等。可见负载种类繁多，变化规律复杂。为了在试验中作出完善的模拟，在实际中就出现了各种各样的加载方法。
2.3.2 液压泵试验常用加载方法
在液压泵的很多试验项目中都要求液压泵在不同压力下运转，以测试其各项参数，液压系统的压力取决于负载。虽然液压泵有多种加载方法，但由于液压泵输出的是液压能，所以只能进行液压加载，另外的方法也是将其它能转换为液压能对液压泵进行加载。
1）机械加载方法
水力测功机加载:水力测功机加载是液压泵驱动液压马达运转，带动水力测功机，马达输入液压能输出机械能，水力测功机通过液压马达为液压泵加载。水力测功机将机械能转化为热能可以避免对油温产生影响.水力测功机加载系统如图2.3所示。
这种加载方式的缺点是要用耐高压流量传感器来测量泵的输出流量，这是很困难的，因此不能作高压、大功率液压泵的性能测试。

图2.3 水利测功机加载 图2.4 电力加载
2）电力加载方法
电力加载是液压泵驱动液压马达运转，带动发电机，马达输入液压能输出机械能，液压马达有负载，从而给液压泵加载。发电机将机械能转化为电能，油温不会产生大的变化。电力加载系统图如图2.4所示。电力加载在低速加载时性能较好，其缺点是要选用发电机，结构较复杂，能耗较大，不适用于大功率泵的性能测试，应用较少。
3）液压加载方法
泵的节流加载这是液压泵性能测试系统中常用的加载方法，在泵输出油路中串联可变节流阀或溢流阀，以改变油路阻力，使压力改变，达到给被试泵加载的目的。也就是说，只要能使节流阀口按一定的规律变化，即可实现各种规律变化的负载模拟。
图2.5所示为液压泵节流加载的基本油路。

1.函数发生器 2.放大器 3.电液伺服阀或比例阀
4.溢流阀 5.远控阀 6.节流阀 7.被试泵
图2.5 液压泵节流加载原理图
手调节流阀或手调溢流阀加载方法均不能实现自动加载，而这两种加载方式又都可派生出比例加载。比例加载采用计算机控制，计算机输出信号经比例放大器放大，驱动比例阀实现加载功能.
为了实现泵的压力冲击试验，需要压力值多次重复突变。在图2.6所示油路中，只要给二位二通电磁阀接通、断开电源，即可获得压力的突变。变化的间隔时间由电磁阀的控制电路调节，而压力值由调节节流口实现。当电磁阀断电时，两节流阀并联，得到节流阀A设定的较低压力负载压力P，当电磁阀通电时，负载为节流阀B设定的较高压力PZ。

图2.6 冲击试验加载方式
2.3.3 液压马达试验常用加载方法

1.被试泵 2.整流油路 3.供油泵 4.溢流阀 5.加载节流阀
图2.7 液压泵（马达）加载油路图
如果将被试泵的动力源采用高速马达驱动时，则上述油路就变成了双向液压马达的加载油路了。原来的被试泵就成了加载泵，通过节流，改变加载泵系统中的压力，压力的大小对应着泵轴要求输入的转矩大小，这就给被试马达轴施加了负载。但此方法只适合于高速液压马达的试验。因为当被试马达低速运行时，加载泵输出流量小，由于泵本身的容积漏损和其他消耗，将导致系统压力不稳定，甚至加不上负载。为此，要求采用如图2.8所示油路。在加载泵的输出油路上并联补偿泵3。当被试马达低速运行时，就能保证有足够的流量通过加载溢流阀4，确保加载系统中压力的建立和稳定。为了压力的稳定，有时在泵输出油路上还并联一定容积的蓄能器。

1.被试液压马达； 2.加载泵； 3.补偿泵； 4.加载溢流阀；5.压力表
图2.8 液压马达低速试验加载油路图
2.3.4 本系统加载方法的确定
试验台采用单作用变量泵10和双向马达6的油路,试验方案如下图2.9所示。而对于双向液压马达6（拟选用高速马达进行试验）的加载则采用液压泵4后接一个溢流阀13进行加载，在泵的输出油路中串联溢流阀13，以改变加载泵系统的中的压力，压力的大小则对应着泵轴要求输入的转矩大小，这就给被试马达轴施加了负载。在加载泵的输出油路上并联补偿泵15.当被试马达低速运行时，就能保证有足够的流量通过加载溢流阀13，确保加载系统中压力的建立和稳定。

图 2.9 液压台实验原理图

第三章 液压泵、马达试验台动力源装置设计
3.1 液压动力源装置组成
液压动力源一般由液压泵组、油箱组件、控温组件、过滤器组件和蓄能器组件等5个相对独立的部分组成。
本设计中因为流量及功率满足系统所需，故未使用蓄能器组件。
3.2 液压泵的规格确定以及与之相匹配的电动机的选定
液压泵组一般包含以下元器件，各元器件的作用见表3.1：
表3.1 液压泵组的元件组成及作用
序号
元件名称
作用
1
液压泵
将原动机的机械能转换为液压能
2
原动机（电动机或内燃机）
驱动液压泵工作
3
联轴器
连接原动机和液压泵
4
传动底座
安装和固定液压泵及原动机
液压泵规格的确定：（参考图2.1）
（1） 液压泵4：
根据课题要求：液压试验台最大试验压力为31.5 MPa，考虑到压力损失等因素，一般选用≥35 MPa，=40 MPa的柱塞泵。
柱塞泵类型分为：轴向柱塞泵、径向柱塞泵和卧式柱塞泵。其中，轴向柱塞泵有结构紧凑、转动惯量小、压力高、效率高等优点，故应用广泛。本设计也采用轴向柱塞泵。
考虑到泵在工作中的效率，选择变量泵以提高液压系统的效率，减少能量损失。变量泵的变量形式有很多种：有手动、伺服、液控、压力补偿、恒功率等方式。查阅《液压设计传动手册》，本系统采用A7V160斜轴式轴向柱塞泵。

图3.1 斜轴式轴向柱塞泵
其参数如下：
表3-2 A7V160型斜轴式轴向柱塞泵参数
型号
排量
最大压力MPa
转速
A7V160
160
40
1000～3000
满足课题的设计要求。
（2） 与液压泵4相匹配的电动机，根据下式选定：
≥ (3-1)
式中 —电动机的额定功率
— 所选电动机额定功率；
— 变量柱塞泵的额定压力；
— 变量柱塞泵达到额定压力时，输出的流量；
— 变量柱塞泵的机械效率，可取0.7~0.9（当较小时取较小值，当较大时取较大值）。这里，取。

式中 — 变量柱塞泵的排量（单位：）；
n— 变量柱塞泵的额定转速（单位：）
按（式3-1）可得
≥
则所选电动机的额定功率≥109.4 KW，且额定转速要与液压泵转速相匹配，。
查阅《机械设计手册》，选用Y系列三相异步电动机（ZBK22007-88）。Y系列电动机是按照国际电工委员会（IEC）标准设计的，具有国际互换性的特点。则选择Y315S-4，额定功率为110 KW，同步转速为1500 r/min，满载转速为1480 r/min。
Y315S-4电动机外形及安装尺寸如表3.3所示：

图3.2 Y315S-4电动机外形及安装尺寸

表3.3 Y315S-4电动机外形及安装尺寸
型号
H
A
B
C
D
E
F
G
Y315S-4

508
406
216
80m6
170
22
71

GD
K
AA
AB
AC
AD
BB
HA
HD

28
28
120
744
645
576
676
45
865
1270

（3） 液压泵10
① 泵的工作压力的确定
考虑到正常工作中进油管路有一定的压力损失，所以泵的工作压力为
(3-2)
式中 — 液压泵最大工作压力；
— 执行元件最大工作压力；
— 进油管路中的压力损失，初算时简单系统可取0.2~0.5 MPa，复杂系统取0.5~1.5 MPa，本设计中取0.5 MPa。
故取
②泵的流量确定
液压泵的最大流量应为
≥ (3-3)
式中 — 液压泵的最大流量；
— 同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值；
— 系统泄漏系数，一般取=1.1~1.3，现取=1.2，则

③选择液压泵的规格
查阅《液压传动设计手册》，选用跟液压泵4一样的A7V160斜轴式轴向柱塞泵。
（4） 与液压泵10相匹配的电动机的选定：
电动机依然选择Y315S-4，由前面可知，这个型号的电动机符合条件，此处不再赘述。
（5） 液压泵（供油泵）15：
根据课题要求，供油泵的压力不需要很大，P=5 MPa，排量V>125 ml/r。
则查阅《液压传动设计手册》，选用YB型叶片泵。

图3.3 YB型叶片泵
其参数如下：
表3-2 YB-C171B型叶片泵参数
型号
排量
额定压力MPa
额定转速
YB-C171B
129
7
1000
满足课题的设计要求。
（6） 与液压泵15相匹配的电动机，根据下面公式进行选定：
≥ (3-4)
式中 —电动机的额定功率
— 所选电动机额定功率；
— 叶片泵的额定压力；
— 叶片泵达到额定压力时，输出的流量；
— 叶片泵的机械效率，可取0.6～0.8（当较小时取较小值，当较大时取较大值）。这里，取。

式中 — 叶片泵的排量（单位：）；
n— 叶片泵的额定转速（单位：）
按（式3-1）可得
≥
则所选电动机的额定功率≥18.8 KW，且额定转速要与液压泵转速相匹配，。
查阅《机械设计手册》，选用Y系列三相异步电动机（ZBK22007-88）。Y系列电动机是按照国际电工委员会(IEC)标准设计的，具有国际互换性的特点。则选择Y200L2-6，额定功率为22 KW,同步转速为1000 r/min，满载转速为970 r/min。
Y200L2-6电动机外形及安装尺寸如表3.4所示：
表3.4 Y200L2-6电动机外形及安装尺寸
型号
H
A
B
C
D
E
F
G
Y200L2-6

318
305
133
55m6
110
16
49
K
AB
AC
AD
HD

19
395
420
315
475
775
3.3 电动机以及液压泵布置方式的选择
3.3.1液压泵组布置方式的选择
按液压泵组布置方式的分类，可分为上置式液压动力源、非上置式液压动力源及柜式液压动力源。柜式液压动力源功率较小，本课题的液压马达试验台功率较大，故不考虑柜式液压动力源。下面分别对上置式和非上置式两种液压动力源布置方式作一个比较。
（1） 上置式液压动力源
上置式液压动力源分为卧式液压动力源和立式液压动力源。
1）卧式液压动力源：泵组布置在油箱之上的上置式液压动力源，当电动机卧式安装，液压泵置于油箱之上。
特点：由于液压泵置于油箱之上，必须注意各类液压泵的吸油高度，以防液压泵进油口处产生过大的真空度，造成吸空或气穴现象。
2）立式液压动力源：电动机立式安装，液压泵置于油箱内，如图3.4所示。
特点：上置式液压动力源占地面积小，结构紧凑，液压泵置于油箱内的立式安装动力源，噪声低且便于收集漏油。这种结构在中、小功率液压站中被广泛采