齿轮泵和齿轮马达实验台机械结构设计
齿轮泵和齿轮马达实验台机械结构设计
1 绪论:近些年随着计算机技术、测试技术、液压技术的不断进步，齿轮泵、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齿轮泵试验台的主流。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，对齿轮泵试验台进行智能检测、控制和管理。按照齿轮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。
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。如美国的SUNDSTRON 公司的液压传动试验室的CAT 系统，日本制钢所的柱塞泵效率试验台，英国国家实验室拥有计算机控制的ISO 标准试验台，法国机械工业研究中心(ETIT)也做了类似的工作。国内也有许多高等院校及科研单位正在进行液压 CAT 的研究工作，并在液压测试中进行一定程度的应用。我国已经研制出一些具有较高性能的液压计算机辅助测试系统，如机械部北京自动化研究所研制的液压元件计算机辅助测试系统，该系统可完成阀及泵的性能测试；北京理工大学研制的齿轮泵 (齿轮马达、齿轮泵—齿轮马达传动系统)工作特性的计算机辅助试验系统；上海交通大学及昆山液压件厂共同研制的液压阀的特性试验系统，北航开发的液压泵虚拟仪器试验台等。
虚拟仪器技术虽然起步较晚，但发展非常迅速。在科研开发、计检、测控领域得到了广泛的应用。如：比利时Intersofi电子工程公司的RASS—PDP和RASS—S软件；美国斯坦福大学的虚拟仪器教学、试验、仿真系统；挪威CARDIAC公司的基于LabVIEW平台的测试北海油田石油、大气、水流的MPFM系统等。虚拟仪器的开发和研究在国内尚属于起步阶段，清华大学应用虚拟技术构建的汽车发动机性能出厂检测系统；电子部三所的仪器自动计量控制系统；石油科学研究院研制的小型石油精炼试验系统等；另外航天局809所、上海803所、上海交通大学、西安交通大学、浙江医科大学以及东方振动和噪声技术研究所等高校和公司在研究和开发虚拟仪器产品、虚拟仪器设计平台以及消化吸收NI等产品方面做了大量工作，其成果已在自动计量控制系统等方面得到广泛的应用。
最近浙江大学流体传动及控制国家重点试验室也开发的基于虚拟仪器的液压试验台CAT 系统便是比较典型的例子，软件部分采用了VC++6.0实现试验系统编程。硬件部分A/D 卡采用PCI—1713 卡(提供了32 个模拟输入通道，12 位转换分辨率，2.5?s 的转换速率)。实际应用中该型系统可根据情况的不同采用不同的接口技术，灵活地组成相应的液压测试系统。虚拟仪器的兴起是测试仪器技术的一次“革命”，是仪器领域的一个新的里程碑。未来的VI 完全可以覆盖计算机辅助测试的全部领域，几乎能替代所有的模拟测试设备。基于计算机的全数字化测量分析是采集测试分析的未来，虚拟仪器必将在越来越多的领域中广泛普及。数据采集、测试、过程控制、信息传输与通信等现代信息技术汇聚在一起，将最终导致标准化、规范化的卡式仪器和软件化仪器的更广泛流行。这次我们主要针对CBN-E300齿轮泵的机械结构和液压系统进行设计，以便得到更好的容积效率试验台。
2 容积效率试验台设计
2.1 齿轮泵试验台的发展状况
目前齿轮泵的研发正朝着高速、多功能化及控制智能化的方向发展，以适应市场需求。为满足交货期的要求和降低工艺流通成本的需要，未来齿轮泵包装齿轮泵要求能够进行高速生产同时对一些产品，还要求包装齿轮泵和生产齿轮泵相衔接。除了需要提高转速外，还可采用连续工作或多头工作方式。此外，还必须降低废品率及故障率，使正常的生产率得以提高，发展趋势是使包装齿轮泵进一步智能化，即设备自行诊断，自我修复。现代消费者追求食品口味的丰富性，齿轮泵生产趋向于多品种、小批量。与此相应，多元化、具有多种切换功能，能适应多种包材和模具更换的包装机才能够适应市场的需求。为使包装齿轮泵具有良好的柔性和灵活性，提高自动化程度，须大量采用微电脑技术、模块技术和单元组合形式。例如，德国BOSCH公司所属的HESSER厂生产的多工位制袋真空包装机，可集制袋、称重、充填、抽真空、封口等多种功能于一体，方便快捷。
今后，工业机器人、微电子、电脑、智能型和图像传感技术等也将会得到越来越广泛。应用，促使包装齿轮泵日趋自动化。在这种包装齿轮泵中，微机作为它的大脑，取代了常规的控制系。各种仪器、仪表、传感器感受包装参数的变化，并反馈到大脑（微机）中，从而命令执行机构完成包装操作所必需的动作。
现在，国内食品厂的大部分包装工作，特别是较复杂的包装物品的排列装配等工作基本上是人工操作，可能造成对被包装产品的污染。这种状况极需得到改变。
2.2 齿轮泵试验台的发展趋势
随着液压技术的不断提高与发展，对液压测试技术的要求也不断提高。信息技术包含微电子、光电子、计算机技术等多项技术，以信息传递快、运算速度快、控制精确、能耗小等优点使其在控制领域有越来越广泛的应用，现代工业中，液压技术已与信息技术紧密结合，提高了液压传动与控制的精确性。在液压传动与控制中，液压系统趋于复杂化和小型化的发展趋势，液压测试技术要对液压系统和液压元件进行充分的测试，必然需要对大量的数据进行采集及处理，液压测试技术和信息技术紧密结合才能符合现代液压测试技术的需要。液压计算机辅助测试技术（Computer Aided Test）将信息技术与液压测试技术结合，可以显著提高液压测试的可靠性、精确性和自动化程度，它必定是液压测试技术的发展方向。不论何种检测系统，都必须有测试传感器。传感器使将感受到的物理量转变为电信号输出的装置，随着现代制造工艺和材料科学的反展，传感器的核心——敏感元件也越来越精密，测量误差
1 绪论:近些年随着计算机技术、测试技术、液压技术的不断进步，齿轮泵、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齿轮泵试验台的主流。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，对齿轮泵试验台进行智能检测、控制和管理。按照齿轮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。
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。如美国的SUNDSTRON 公司的液压传动试验室的CAT 系统，日本制钢所的柱塞泵效率试验台，英国国家实验室拥有计算机控制的ISO 标准试验台，法国机械工业研究中心(ETIT)也做了类似的工作。国内也有许多高等院校及科研单位正在进行液压 CAT 的研究工作，并在液压测试中进行一定程度的应用。我国已经研制出一些具有较高性能的液压计算机辅助测试系统，如机械部北京自动化研究所研制的液压元件计算机辅助测试系统，该系统可完成阀及泵的性能测试；北京理工大学研制的齿轮泵 (齿轮马达、齿轮泵—齿轮马达传动系统)工作特性的计算机辅助试验系统；上海交通大学及昆山液压件厂共同研制的液压阀的特性试验系统，北航开发的液压泵虚拟仪器试验台等。
虚拟仪器技术虽然起步较晚，但发展非常迅速。在科研开发、计检、测控领域得到了广泛的应用。如：比利时Intersofi电子工程公司的RASS—PDP和RASS—S软件；美国斯坦福大学的虚拟仪器教学、试验、仿真系统；挪威CARDIAC公司的基于LabVIEW平台的测试北海油田石油、大气、水流的MPFM系统等。虚拟仪器的开发和研究在国内尚属于起步阶段，清华大学应用虚拟技术构建的汽车发动机性能出厂检测系统；电子部三所的仪器自动计量控制系统；石油科学研究院研制的小型石油精炼试验系统等；另外航天局809所、上海803所、上海交通大学、西安交通大学、浙江医科大学以及东方振动和噪声技术研究所等高校和公司在研究和开发虚拟仪器产品、虚拟仪器设计平台以及消化吸收NI等产品方面做了大量工作，其成果已在自动计量控制系统等方面得到广泛的应用。
最近浙江大学流体传动及控制国家重点试验室也开发的基于虚拟仪器的液压试验台CAT 系统便是比较典型的例子，软件部分采用了VC++6.0实现试验系统编程。硬件部分A/D 卡采用PCI—1713 卡(提供了32 个模拟输入通道，12 位转换分辨率，2.5?s 的转换速率)。实际应用中该型系统可根据情况的不同采用不同的接口技术，灵活地组成相应的液压测试系统。虚拟仪器的兴起是测试仪器技术的一次“革命”，是仪器领域的一个新的里程碑。未来的VI 完全可以覆盖计算机辅助测试的全部领域，几乎能替代所有的模拟测试设备。基于计算机的全数字化测量分析是采集测试分析的未来，虚拟仪器必将在越来越多的领域中广泛普及。数据采集、测试、过程控制、信息传输与通信等现代信息技术汇聚在一起，将最终导致标准化、规范化的卡式仪器和软件化仪器的更广泛流行。这次我们主要针对CBN-E300齿轮泵的机械结构和液压系统进行设计，以便得到更好的容积效率试验台。
2 容积效率试验台设计
2.1 齿轮泵试验台的发展状况
目前齿轮泵的研发正朝着高速、多功能化及控制智能化的方向发展，以适应市场需求。为满足交货期的要求和降低工艺流通成本的需要，未来齿轮泵包装齿轮泵要求能够进行高速生产同时对一些产品，还要求包装齿轮泵和生产齿轮泵相衔接。除了需要提高转速外，还可采用连续工作或多头工作方式。此外，还必须降低废品率及故障率，使正常的生产率得以提高，发展趋势是使包装齿轮泵进一步智能化，即设备自行诊断，自我修复。现代消费者追求食品口味的丰富性，齿轮泵生产趋向于多品种、小批量。与此相应，多元化、具有多种切换功能，能适应多种包材和模具更换的包装机才能够适应市场的需求。为使包装齿轮泵具有良好的柔性和灵活性，提高自动化程度，须大量采用微电脑技术、模块技术和单元组合形式。例如，德国BOSCH公司所属的HESSER厂生产的多工位制袋真空包装机，可集制袋、称重、充填、抽真空、封口等多种功能于一体，方便快捷。
今后，工业机器人、微电子、电脑、智能型和图像传感技术等也将会得到越来越广泛。应用，促使包装齿轮泵日趋自动化。在这种包装齿轮泵中，微机作为它的大脑，取代了常规的控制系。各种仪器、仪表、传感器感受包装参数的变化，并反馈到大脑（微机）中，从而命令执行机构完成包装操作所必需的动作。
现在，国内食品厂的大部分包装工作，特别是较复杂的包装物品的排列装配等工作基本上是人工操作，可能造成对被包装产品的污染。这种状况极需得到改变。
2.2 齿轮泵试验台的发展趋势
随着液压技术的不断提高与发展，对液压测试技术的要求也不断提高。信息技术包含微电子、光电子、计算机技术等多项技术，以信息传递快、运算速度快、控制精确、能耗小等优点使其在控制领域有越来越广泛的应用，现代工业中，液压技术已与信息技术紧密结合，提高了液压传动与控制的精确性。在液压传动与控制中，液压系统趋于复杂化和小型化的发展趋势，液压测试技术要对液压系统和液压元件进行充分的测试，必然需要对大量的数据进行采集及处理，液压测试技术和信息技术紧密结合才能符合现代液压测试技术的需要。液压计算机辅助测试技术（Computer Aided Test）将信息技术与液压测试技术结合，可以显著提高液压测试的可靠性、精确性和自动化程度，它必定是液压测试技术的发展方向。不论何种检测系统，都必须有测试传感器。传感器使将感受到的物理量转变为电信号输出的装置，随着现代制造工艺和材料科学的反展，传感器的核心——敏感元件也越来越精密，测量误差
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