矿用液压钻机试验台液压油源设计(附件)【字数：6897】
摘 要 随着20世纪工业革命的到来，传统机械传动、液压传动以及气压传动技术的不断发展推动着电子信息化时代的到来。就液压传动而言，由于其高速、高效、大功率等优点，被广泛运用于各种煤矿作业、冶金、化工、航空航天以及家电设备中去。先进行原理图的设计，其次各个执行元件的确定与优化设计，并进行整体分析，确保设备各个方面，按照实验原理图进行，记录实验数据，逐一进行比对分析，并确定实验结果。本实验台就是设计为钻机性能指标是否适合钻机测试而设计的，全液压钻机是以钻头进行作业的机械，各部分用过液压缸的伸缩来实现。液压传动作为一种以液体为工作介质来进行能量传递的一种传动形式。液压传动和机械传动相较而言，由于其产生的能量大，被广泛应用于煤矿钻机设计中。依据国家规定的设计要求，对试验台进行压力、转矩、能量、转矩与输入速度进行控制，温度与效率进行优化的实验。其中作为原动机（液压泵）的能量转换装置将输入的机械能转换成为液体压力能的能量转换装置，由另一能量装置（液压缸、液压马达）将液体的压力能转换为机械能，来驱动机构以及负载完成相应的作业。
目 录
第一章 方案的设计与优化 1
1.1液压系统初步设计 1
1.2规划设计要求 1
1.3 任务书要求 2
1.4 完成油路设计的液压系统图 3
第二章 各执行机构的确定 4
2.1液压元件计算： 4
2.2增速器的确定 4
2.2.1 增速器机构的设计 5
2.2.2齿轮传动的设计 8
2.2.3轴系结构方案： 10
2.2.4 增速器结构设计尺寸 11
2.3 液压泵的确定 11
2.3.1液压泵的作用与分类 11
2.3.2液压泵的主要技术参数和计算公式 12
2.3.3液压泵的主要技术参数 12
2.3.4 齿轮泵的工作原理及主要结构特点 12
2.3.5 齿轮泵的结构特点 12
2.3.6 液压泵参数的选择 13
2.3.7根据上述要求与内容 13
2.4 液压缸的选择 13
2.4.1 液压缸的设计选用说明 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
3
2.4.2参数计算 13
2.4.3选择液压缸 14
第三章 传感器的选择 15
3.1泵站油箱温度的测定 15
3.2 油路系统压力的测定 15
3.3 推进油缸的推、拉力的测定 15
3.4 动力头的转距转速的测定 15
3.4.1概述 16
3.4.2主要特性及参数 16
3.4.3工作原理 17
第四章 输出设备 18
4.1单片机原理及优势 18
4.2单片机的应用 19
结 论 20
致 谢 21
参考文献 22
第一章 方案的设计与优化
1.1液压系统初步设计
液压系统的各个设计步骤需要根据各个机构功能作用进行确定，应主次分明，大致步骤如下进行。
对整体机构进行规划，分析各个执行元件之间的联系；
工况分析，确定各个机构参数要求；
设计液压系统原理图，并对各个参数是否符合整体要求进行核算；
确定液压元件；
验算液压系统的性能；
工况图的绘制，注明技术要求。
1.2规划设计要求
设计要求的规划对于液压系统尤为重要，作为系统设计的依据，此前需要对整体系统的各个方面进行分析并了解其功能，已达到最终的设计目的。
原动机的转速、转矩、输出功率、效率以及工作环境要求等等；
所设计的系统所要实现的功能有哪些，各功能之间有何关联；
液压执行系统装置（液压泵、液压马达）性能能否满足系统的要求；
液压系统的能源装置（液压泵）所提供给系统的压力油的大小；
液压系统的控制调节装置对速度、运动平衡性、转换精度等性能方面的要求；
液压系统辅助装置对于液压系统工作的可靠、持久、稳定的作用；
对效率、成本等方面的要求。
1.3 任务书要求
根据有关生产厂家提出的试验要求和测试内容，设计试验台台架。
测试内容：
电动机输入功率；
动力头的输出功率；
动力头的输出转矩转速（二档）；
泵站油箱温度、系统压力；
推进油箱的推、拉力（油箱行程520mm）。
要求：
所有的检测数据应数字打印输出；
转矩仪所要求的精确度应不低于1级；
数字式转速转距仪测量误差不大于1r/min
拉力测量仪的精确度应不低于1.5级；
油压力测量仪的精确度不低于1.5级；
三相电功率测量仪的精确度不低于1级；
回转加载实验时钻杆将动力头主轴与转速仪、转距仪回转加载装置连接起来，由低向高逐渐加载。
1.4 完成油路设计的液压系统图
液压加载系统如图11所示。
图11液压加载原理图
液压系统原理图如图12所示。
图12 液压系统原理图
第二章 各执行机构的确定
2.1液压元件计算：
执行元件：低速液压马达，内曲线柱塞传力马达，齿轮泵（外啮合）。
系统压力：25Mpa
液压马达排量 ：
齿轮泵(外啮合):
2.2增速器的确定
2.2.1 增速器机构的设计
由传动比:
在考虑机构简单情况下，设计一级齿轮传动，如图21所示。
图21 一级齿轮传动示意图
Ⅱ轴泵轴：
Ⅰ轴马达轴：
2.2.2齿轮传动的设计
1.选择齿轮的齿数，材料以及精度，要求其表面硬度要高，以防止齿面点蚀，影响齿轮的寿命。
1）根据图所示的传动方案，选用机构简单的直齿圆柱齿轮传动
2）工况要求高速重载下齿轮传动，选用 6级齿轮精度
3）材料选择。由手册选择小齿轮材料为40MnB(调质)，硬度为270HBS，大齿轮材料为45钢（表面淬火），硬度为230HBS。为保证大小齿轮弯曲疲劳强度相近，小齿轮比大齿轮额硬度高20~50HBS，选择硬度差在40HBS。
4)标准齿轮一般齿数大于17，在确保齿轮重合度的前提下，小齿轮齿数为＝22，由于传动比大齿轮,取
2.按齿面接触强度计算公式。确定各个公式的数值，即
目 录
第一章 方案的设计与优化 1
1.1液压系统初步设计 1
1.2规划设计要求 1
1.3 任务书要求 2
1.4 完成油路设计的液压系统图 3
第二章 各执行机构的确定 4
2.1液压元件计算： 4
2.2增速器的确定 4
2.2.1 增速器机构的设计 5
2.2.2齿轮传动的设计 8
2.2.3轴系结构方案： 10
2.2.4 增速器结构设计尺寸 11
2.3 液压泵的确定 11
2.3.1液压泵的作用与分类 11
2.3.2液压泵的主要技术参数和计算公式 12
2.3.3液压泵的主要技术参数 12
2.3.4 齿轮泵的工作原理及主要结构特点 12
2.3.5 齿轮泵的结构特点 12
2.3.6 液压泵参数的选择 13
2.3.7根据上述要求与内容 13
2.4 液压缸的选择 13
2.4.1 液压缸的设计选用说明 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
3
2.4.2参数计算 13
2.4.3选择液压缸 14
第三章 传感器的选择 15
3.1泵站油箱温度的测定 15
3.2 油路系统压力的测定 15
3.3 推进油缸的推、拉力的测定 15
3.4 动力头的转距转速的测定 15
3.4.1概述 16
3.4.2主要特性及参数 16
3.4.3工作原理 17
第四章 输出设备 18
4.1单片机原理及优势 18
4.2单片机的应用 19
结 论 20
致 谢 21
参考文献 22
第一章 方案的设计与优化
1.1液压系统初步设计
液压系统的各个设计步骤需要根据各个机构功能作用进行确定，应主次分明，大致步骤如下进行。
对整体机构进行规划，分析各个执行元件之间的联系；
工况分析，确定各个机构参数要求；
设计液压系统原理图，并对各个参数是否符合整体要求进行核算；
确定液压元件；
验算液压系统的性能；
工况图的绘制，注明技术要求。
1.2规划设计要求
设计要求的规划对于液压系统尤为重要，作为系统设计的依据，此前需要对整体系统的各个方面进行分析并了解其功能，已达到最终的设计目的。
原动机的转速、转矩、输出功率、效率以及工作环境要求等等；
所设计的系统所要实现的功能有哪些，各功能之间有何关联；
液压执行系统装置（液压泵、液压马达）性能能否满足系统的要求；
液压系统的能源装置（液压泵）所提供给系统的压力油的大小；
液压系统的控制调节装置对速度、运动平衡性、转换精度等性能方面的要求；
液压系统辅助装置对于液压系统工作的可靠、持久、稳定的作用；
对效率、成本等方面的要求。
1.3 任务书要求
根据有关生产厂家提出的试验要求和测试内容，设计试验台台架。
测试内容：
电动机输入功率；
动力头的输出功率；
动力头的输出转矩转速（二档）；
泵站油箱温度、系统压力；
推进油箱的推、拉力（油箱行程520mm）。
要求：
所有的检测数据应数字打印输出；
转矩仪所要求的精确度应不低于1级；
数字式转速转距仪测量误差不大于1r/min
拉力测量仪的精确度应不低于1.5级；
油压力测量仪的精确度不低于1.5级；
三相电功率测量仪的精确度不低于1级；
回转加载实验时钻杆将动力头主轴与转速仪、转距仪回转加载装置连接起来，由低向高逐渐加载。
1.4 完成油路设计的液压系统图
液压加载系统如图11所示。
图11液压加载原理图
液压系统原理图如图12所示。
图12 液压系统原理图
第二章 各执行机构的确定
2.1液压元件计算：
执行元件：低速液压马达，内曲线柱塞传力马达，齿轮泵（外啮合）。
系统压力：25Mpa
液压马达排量 ：
齿轮泵(外啮合):
2.2增速器的确定
2.2.1 增速器机构的设计
由传动比:
在考虑机构简单情况下，设计一级齿轮传动，如图21所示。
图21 一级齿轮传动示意图
Ⅱ轴泵轴：
Ⅰ轴马达轴：
2.2.2齿轮传动的设计
1.选择齿轮的齿数，材料以及精度，要求其表面硬度要高，以防止齿面点蚀，影响齿轮的寿命。
1）根据图所示的传动方案，选用机构简单的直齿圆柱齿轮传动
2）工况要求高速重载下齿轮传动，选用 6级齿轮精度
3）材料选择。由手册选择小齿轮材料为40MnB(调质)，硬度为270HBS，大齿轮材料为45钢（表面淬火），硬度为230HBS。为保证大小齿轮弯曲疲劳强度相近，小齿轮比大齿轮额硬度高20~50HBS，选择硬度差在40HBS。
4)标准齿轮一般齿数大于17，在确保齿轮重合度的前提下，小齿轮齿数为＝22，由于传动比大齿轮,取
2.按齿面接触强度计算公式。确定各个公式的数值，即
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