设计描述:

Word版说明书一份,46页,17000字左右.

外文翻译一份

CAD版本图纸，共4张:

大功率减速器液压加载试验台机械系统设计
前言
减速器是机械系统重要组成部件之一。通常，在出厂前减速器都要做出厂试验，如加载实验等。
液压传动具有易于实现直线运动、功率质量之比大，动态响应快等优点，在工程机械、冶金、农林、实验设备、航空航天、仿真运动平台和武器装备等领域得到了广泛应用。液压传动作为动力控制与控制技术的重要部分，对工业和国防技术进步和发展起到了很大的推动作用，是现代机械的基本要素和工程控制的关键技术之一。液压加载系统能实现较大范围内比较方便地实现无级调速，体积小、重量轻、结构紧凑，易于实现过载保护。液压加载系统存在液压传动效率低、噪声大、成本高、成本高、泄露污染环境等缺点降低了它的竞争力 。
为提高液压传动的核心竞争力，扩大其应用领域，因此应抓住主要的核心技术问题，改进技术，不断改进自身缺点，发挥自身优势，使液压传动创造新的活力，以满足未来发展的需要。对液压系统设计要求环保与节能并行,不仅满足环境目标,考虑回收利用率,资源,能源的有效利用率,以达到环境保护和资源优化应用的效应.从液压工业发展带来的环境污染,资源枯竭,生态破坏等诸多问题的方面来看有着重要的现实意义.
要实现液压技术绿色化，液压技术必须充分发挥自身优点和借鉴其他领域的先进技术成果，对自身进行引进和创新，以提高液压元件和系统性能，降低成本，并符合节能、环保和可持续发展的要求才能保持强大竞争力和不断扩大应用领域 。

1  绪言
1.1  加载技术的发展状况
目前使用的加载方式有多种，如伺服加载加载系统、摩擦加载加载系统及液压加载加载系统等。伺服加载系统有可分为液压加载伺服加载系统、气动伺服加载系统和电动伺服加载系统等。如电液伺服加载系统具有高响应、高精度、高功率重量比和大功率输出的优点，在国防军事武器、航空航天、船舶、冶金等许多领域发挥着重要的作用，随着机械工作精度、响应速度和自动化程度的提高，电液伺服系统比与以往相比，应用环境和任务更为复杂，普遍存在较大程度的参数变化和外负载干扰（有时还存在多对象间的干扰）；摩擦加载这种方式在摩擦过程中损失了大量的能量,造成了能量的大量的流失,近而效率低.液压加载系统能实现较大范围内比较方便地实现无级调速，体积小、重量轻、结构紧凑、惯性小，操纵、控制简单、省力，易于实现过载保 。
1.2液压技术的发展状况
液压传动具有易于实现直线运动、功率质量之比大，动态响应快等优点，在工程机械、冶金、农林、实验设备、航空航天、仿真运动平台和武器装备等领域得到了广泛应用。液压传动作为动力控制与控制技术的重要部分，对工业和国防技术进步和发展起到了很大的推动作用，是现代机械的基本要素和工程控制的关键技术之一。
当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、低噪声、高度集成化等方面都取得了较大进展，在完善比例控制、伺服控制、数字控制技术方面也有很大成就。此外，在液压元件和液压系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化以及微机控制等开发性工作方面，日益显示出显著成果。
1.3液压传动系统存在的不足与解决方法
液压系统的工作过程是传动装置将原动机的输出能量转化为液压能，并通过执行机构做功的过程。在这一次过程中存在着多次的能量转换，在能量转换的过程中，每个环节都存在能量的损失，因此我们有必要分析一下能量损失的原因：
液压泵、液压缸、液压马达作为能量转换元件把机械能转换成液压能，它们对整个液压系统的总效率影响最大，在能量转换过程中，它不可避免的存在能量的损耗，主要是泄露产生的流量损耗和有相对运动的表面间由于摩擦所产生的机械损耗，也都要消耗能量，从而造成系统的效率降低；液压源和负载特性不适应造成匹配损失，（如液压系统的输出压力，输出流量与执行元件所需的压力、流量不匹配。当流量不匹配时，产生溢流损失；当压力不匹配，产生压力损失。匹配程度越低，系统效率就越低，能力损失就必然越大。液压控制元件、辅助元件及结构布局所造成的能量损失。
综合上所述，液压系统在工作时，存在着多种压力损失、容积损失和机械损失，这些损失造成总的能量损失，其中大部分转变成为热能，使系统温度升高，从而造成液油的老化。诱发各种故障，影响液压元件的使用寿命和系统工作时间的可靠性，同时也浪费了大量的能量。
因此，在设计液压系统时，我们可以采取相应的措施来减少系统的能量损失，提高系统效率达到节能的目的 。
如在液压系统中大多数采用变量泵，这类泵能够根据工况的要求自动调节排量的大小，减少流量的损失，从而提高整个液压系统的效率，减少能量的损耗；液压缸和液压马达也是液压系统中能量损耗较大的元件，在选择液压缸和液压马达时，要注意液压缸、液压马达与泵的流量相匹配，在满足工作系统工作的前提下，使能量不至大量损失；应根据系统中阀类元件的相应位置和可能出现的最大压力及流量来确定其规格，其不宜过大或过小；对于低压大流量的液压系统，一般采用大流量的液压泵，如果采用低压蓄能器来增加短时大流量的液压泵，可以大大节省能源、降低温升同时蓄能器也能缓和冲击、吸收压力脉冲。使系统运行更平稳；在液压系统中液压泵的工作条件也极为严格，不但要求压力大、转速高、温度高，而且油液在被吸入和由泵压出，要受到剪力作用，所以一般根据泵的要求来确定液压油的粘度。
在液压传动领域实现高效节能的途径主要为：通过改进结构设计等以减少能量损失，提高能量的利用率，借助于辅助设备实现能量回收使得能量再次被利用。
减少能量损失的传动方法主要集中在系统结构设计、采用元件、使用介质等方面来考虑。在系统结构设计上：设计合理的液压回路，最大限度地减少由于液压元件的布局而产生的能量损失；在元件选择上，采用节能变频交流电动机驱动液压泵来代替原来直流电动机的驱动方式，尽可能选取具有高频率的液压泵、阀等减少压力和溢流损失；在介质的使用上：使用具有良好粘温特性的介质避免低温时粘度过高引起压力损失和高温时压力过小导致泄露加剧。另外还可以借助于储能器存储液压能，长时间小流量需求时可关闭电机的运行，短时间大流量需求可减少驱动功率实现节能的目的。如今在系统中存在着较多的剩余液压能，如一些化工行业废液中液压能、大型试验台白白溢流掉的液压能。回收和利用这些能量是非常有价值的。
展望未来，液压传动的主要竞争者是电气传动和机械传动。在当今科学技术飞速发展的情况下，要实现液压技术绿色化，液压技术必须充分发挥自身优点和借鉴其他领域的先进技术成果，对自身进行引进和创新，以提高液压元件和系统性能，降低成本，并符合节能、环保和可持续发展的要求才能保持强大竞争力和不断扩大应用领域 。
2  方案设计
设计任务：要求对220千瓦的大功率减速器进行加载试验，我列出了以下几种加载方案，进行比较，用以参考。
方案（一）
伺服加载系统
（1）气动伺服加系统载：
输出力矩较大，但机械结构、工艺操作复杂，重量体积大，功耗和噪声大，能源利用率低，而且它们与主控制器可传递的信息量小、简单，响应慢，精度与可靠性也不高，摩擦力较大启动缓慢，同时还需要一套油泵、泵站和相应的油路支持，容易漏气漏油，对气体或油液中的污染物比较敏感，经常发生故障，维修修理不方便，从、而大大提高了成本。（2）电动加载系统的特点：
 响应快、机械结构、工艺流程相对简单，重量体积小，易于控制器通讯，精度和可靠性高，但它的输出力矩较小，频宽较低、功率密度较小。
根据上诉优缺点可知，在要求输出力或力矩较小且加载精度要求比较高时使用电动加载。
（3）电液伺服加载系统：
 有高响应、高精度、高功率重量比和大功率输出的优点，在国防军事武器、航空航天、船舶、冶金等许多领域发挥着重要的作用。
随着机械工作精度、响应速度和自动化程度的提高，电液伺服系统比与以往相比，应用环境和任务更为复杂，普遍存在较大程度的参数变化和外负载干扰（有时还存在多对象间的干扰）。
方案（二）
摩擦加载
摩擦加载系统：   
  利用摩擦片相互摩擦对系统进行加载摩擦。这种加载方式浪费了大量的材料，而且在摩擦过程中损失了大量的能量,造成了能量的大量的流失,，不符合环保要求，并且效率低。
方案（三）
液压加载
液压加载系统：   
 利用节流阀对系统进载。
对节流阀的性能要求是：要有足够宽的流量调节范围，微量调节性能要好；流量要稳定，受温度变化的影响要小：要有足够的强度；行堵塞性要好，节流损失要小。但存在液压传动效率低、噪声大、成本高、成本高、泄露污染环境等缺点降低了它的竞争力。
以上的几种方案存在着许多不足之处，因此都有待于进一步完善，综合比较而言，液压加载系统组成元件体积小、重量轻、结构紧凑、惯性小，操纵、控制简单、省力，易于实现过载保护，液压元件之间能实现自动润滑液压元件的使用寿命长，但存在液压传动效率低、噪声大、成本高、成本高、泄露污染环境等缺点降低了它的竞争力。
根据设计要求，我设计了如下图所示的液压加载试验台系统。
总体系统图如下图所示：