大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)
大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì),大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì),大功率,液壓,元件,檢測(cè),實(shí)驗(yàn),試驗(yàn),設(shè)計(jì)
大大連大大學(xué)學(xué)2017屆屆學(xué)學(xué)生生畢業(yè)論文文(設(shè)計(jì))中中期期檢查表表題目大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師關(guān)浩職稱教授學(xué)生姓名李克寧閱讀文獻(xiàn)數(shù)15初稿完成時(shí)間2017-04-25工 作 量較少 適中較多 出勤情況較好 一般較差 工作進(jìn)度快 按進(jìn)度進(jìn)行慢 任 務(wù) 書有開題報(bào)告有中期工作結(jié)論良調(diào)整情況無教研室主任意見同意教研室主任(簽名)：賈衛(wèi)平日期：2017-04-25學(xué)院意見同意教學(xué)院長(zhǎng)(簽名)：賈衛(wèi)平日期：2017-04-25大連大學(xué) 本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告 論 文 題 目：大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)、班 級(jí)： 機(jī)英133班 學(xué) 生 姓 名： 李克寧 指導(dǎo)教師（職稱）： 關(guān)浩 (教授) 2016 12月24 日填 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告要求 開題報(bào)告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質(zhì)畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)）的有效保證。為使這項(xiàng)工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。 一、選題依據(jù) 1.論文（設(shè)計(jì)）題目及研究領(lǐng)域； 2.論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值； 3.目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)。 二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容 1.重點(diǎn)解決的問題； 2.擬開展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路）； 3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果。 三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）； 2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃。 四、文獻(xiàn)查閱及文獻(xiàn)綜述 學(xué)生應(yīng)根據(jù)所在學(xué)院及指導(dǎo)教師的要求閱讀一定的文獻(xiàn)資料，并在此基礎(chǔ)上通 過分析、研究、綜合，形成文獻(xiàn)綜述。必要時(shí)應(yīng)在調(diào)研、實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)的基礎(chǔ)上遞交相 關(guān)的報(bào)告。綜述或報(bào)告作為開題報(bào)告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順， 較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎(chǔ)。 五、其他要求 1.開題報(bào)告應(yīng)在畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作開始后的前四周內(nèi)完成； 2.開題報(bào)告必須經(jīng)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)審查通過； 3.開題報(bào)告合格或沒有做開題報(bào)告的學(xué)生，須重做或補(bǔ)做合格后，方能繼續(xù)論 文（設(shè)計(jì)）工作，否則允許參加答辯； 4.開題報(bào)告通過后，原則上允許換論文題目或指導(dǎo)教師； 5.開題報(bào)告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊(cè)（部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張 上，但封面需按統(tǒng)一格式打?。?。 一、選題依據(jù) 1論文（設(shè)計(jì)）題目 大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì) 2研究領(lǐng)域 機(jī)械制造及自動(dòng)化流體傳動(dòng)與控制 3論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值 大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)項(xiàng)目是中鐵軌道系統(tǒng)集團(tuán)針對(duì)目前國內(nèi)液壓元件 實(shí)驗(yàn)臺(tái)功率測(cè)試范圍較小，能耗高，已較難滿足對(duì)大功率（P300kw）液壓元件測(cè)試 需求的現(xiàn)狀提出的。主要針對(duì)高壓（21MPa31.5MPa）環(huán)境工況下的液壓元件進(jìn)行 性能檢測(cè)，僅要求能對(duì)大多數(shù)液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓閥以及液壓缸的性能參數(shù)進(jìn) 行測(cè)，而且既要系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，又要環(huán)保節(jié)能，可擴(kuò)展性好，易于操縱，便于 維修。 檢測(cè)內(nèi)容主要包括： (1)液壓泵性能檢測(cè)，包括測(cè)試液壓泵的空載排、液壓泵、馬達(dá)功、壓-流 特性試驗(yàn)；容積效率曲線實(shí)驗(yàn)、超載等試驗(yàn)。 (2)液壓閥性能檢測(cè)，包括液壓閥穩(wěn)態(tài)壓-流特性試驗(yàn)；比例流閥指令-流 特性試驗(yàn)；比例壓閥指令-壓特性試驗(yàn)；內(nèi)泄漏特性等試驗(yàn)。 (3)液壓缸性能檢測(cè)，包括試運(yùn)行檢測(cè)、啟動(dòng)壓試驗(yàn)；耐壓性能試驗(yàn)；保壓實(shí)驗(yàn)。 4目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì) 自20世紀(jì)90代以來，工程機(jī)械產(chǎn)品呈現(xiàn)出斷向多樣化、節(jié)能化、輕化 和系列化方向發(fā)展的趨勢(shì)。用系統(tǒng)集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能并減少二氧化碳排放是工程機(jī)械 產(chǎn)品發(fā)展主流，這一發(fā)展趨勢(shì)對(duì)液壓系統(tǒng)提出包括機(jī)器生產(chǎn)率、燃油利用率、排放、 操作舒適性、性價(jià)比和可維護(hù)性等多個(gè)方面的要求，工程機(jī)械用液壓元件面臨的挑戰(zhàn) 包括：消除泄漏，提高速度，提高壓，改善控制精度，降低噪聲與振動(dòng)，提高總效 率，以及降低制造成本?？傊こ虣C(jī)械液壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)為：在整體優(yōu)化的前提 下，通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)來節(jié)省能源，通過優(yōu)化各個(gè)部件來提升效率，通過智能控制來減少 排放，追求原始創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)差異化液壓系統(tǒng)與控制技術(shù)。 我國95%的工程機(jī)械采用液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)，液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)是促進(jìn)工程 機(jī)械技術(shù)斷發(fā)展的基礎(chǔ)。液壓泵、液壓閥、液壓馬達(dá)等主要零部件仍被國外少數(shù)幾 家供應(yīng)商控制，從 2010 開始，高壓液壓元件就得到國家高度的關(guān)注。2011 財(cái)政部、工業(yè)和信息化部共同組織實(shí)施2011國家重大科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目，重點(diǎn) 領(lǐng)域高檔液壓元件和液壓系統(tǒng)技術(shù)涵蓋工程機(jī)械用高壓柱塞泵 / 馬達(dá)技術(shù)（工作 壓31.5 MPa，電液控制，負(fù)荷傳感）、工程機(jī)械用液壓閥技術(shù)（工作壓31.5 MPa， 流100 L/min）和工程機(jī)械用液壓電子控制器技術(shù)（CPU 主頻80 MHz ）。 液壓行業(yè)的特點(diǎn)決定其技術(shù)進(jìn)步必須擁有完善的基礎(chǔ)研發(fā)試驗(yàn)和信息公共服務(wù) 平臺(tái)，我國液壓行業(yè)除擁有浙江大學(xué) “流體動(dòng)與機(jī)電系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室” 和京 自動(dòng)化所“國家液壓元件質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)中心” 外，還在多家企業(yè)、院校擁有液壓實(shí)驗(yàn) 室。我國液壓行業(yè)現(xiàn)有與工程機(jī)械相關(guān)的主要實(shí)驗(yàn)室和檢測(cè)機(jī)構(gòu)基本情況及試驗(yàn)平臺(tái) 主要技術(shù)參數(shù)如表1。 表1 行業(yè)主要實(shí)驗(yàn)室和檢測(cè)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)平臺(tái)主要技術(shù)參數(shù)1 二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容 1.重點(diǎn)解決的問題 大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì) 2.擬開展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路） （1）液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)功能原理設(shè)計(jì)。 （2）液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝置的設(shè)計(jì)。 （3）液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣控制裝置設(shè)計(jì)。 （4）液壓系統(tǒng)參數(shù)的計(jì)算。 （5）液壓元件的選擇、油箱的設(shè)計(jì)和管路的設(shè)計(jì)。 3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果 （1）根據(jù)實(shí)際要求，確定液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)方案。 （2）液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)滿足對(duì)企業(yè)液壓元件進(jìn)行基本實(shí)驗(yàn)要求。 （3）繪制實(shí)驗(yàn)臺(tái)總圖，繪制泵站、控制系統(tǒng)等部件圖及零件圖。 （4）對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行必要的校核。 （5）探討計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)方案。 （6）編寫設(shè)計(jì)說明書一份。 三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）； 大功率液壓元件檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)基于檢測(cè)內(nèi)容主要完成實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)、電 氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過參數(shù)計(jì)算選擇正確的液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要儀器設(shè)備。電器控制 系統(tǒng)主要由繼電器、接觸器、控制按鈕等組成；試驗(yàn)所要求的各項(xiàng)動(dòng)作及安全防護(hù) 設(shè)置、自動(dòng)換向、自動(dòng)計(jì)數(shù)、保壓延時(shí)等功能由PLC完成。 對(duì)大功率（P300kw）液壓元件測(cè)試需求的現(xiàn)狀提出的。主要針對(duì)高壓（21MPa 31.5MPa）環(huán)境工況下的液壓元件進(jìn)行性能檢測(cè)。 2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃 第1周：布置題目，討論題目，進(jìn)行課題調(diào)研 第2周：在深入理解課題的基礎(chǔ)上進(jìn)行課題調(diào)研 第3周：繼續(xù)討論課題，研討開題報(bào)告的撰寫 第4周：撰寫開報(bào)告，進(jìn)行開題報(bào)告答辯 第5周：在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，參考我校液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行方案論證及設(shè)計(jì)。 第6周：繼續(xù)討論課題的總體方案，并就具體細(xì)節(jié)分別進(jìn)行論證。 第7周：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總體設(shè)計(jì)，繪制總體方案圖。 第8周：進(jìn)行必要的計(jì)算，確定實(shí)驗(yàn)臺(tái)方案的合理性。 第9周：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)臺(tái)的各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行部件設(shè)計(jì) 第10周：進(jìn)行液壓元件的選擇及完善各部件設(shè)計(jì)。 第11周：液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，確定合理的控制方案。 第12周：繼續(xù)進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，確定控制系統(tǒng)的最佳方案 第13周：繼續(xù)進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，完善控制系統(tǒng)細(xì)節(jié) 第14周：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體討論，進(jìn)行結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的修改 第15周：完善設(shè)計(jì)圖紙及說明書的修改工作。 第16周：整理設(shè)計(jì)說明書及答辯資料，準(zhǔn)備答辯 第17周：畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 四、需要閱讀的參考文獻(xiàn) 1王福山.我國高壓液壓元件發(fā)展現(xiàn)狀與試驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)J. 工程機(jī)械,2012,10:1-7. 2姚春江,陳小虎,毋文峰,何慶飛.多功能液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)J. 液壓與氣 動(dòng),2009,03:17-18. 3陳剛.胡勇.多功能液壓試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)J. 機(jī)床與液壓,2016,21:98-101. 4吳杰.多功能液壓元件綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)J. 機(jī)械工程師,2008,04:123-124. 5何慶.機(jī)械制造專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例M.化學(xué)工業(yè)出版社,2008.(1). 6楊林.液壓泵、馬達(dá)及多路閥綜合試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與制造D.廣東工業(yè)大學(xué),2013. 7吳勇.液壓缸試驗(yàn)臺(tái)的研究與分析D.沈陽工業(yè)大學(xué),2011. 8黃琳.基于虛擬儀器的液壓試驗(yàn)臺(tái)CAT系統(tǒng)設(shè)計(jì)D.浙江大學(xué),2006. 9程三紅,徐云奎,許敏影,陳寅,袁曉鵬. 多路閥型式試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與開發(fā)J.機(jī)電工 程,2014,31(3). 10陳佳.基于PLC控制的多功能液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的開發(fā)D.大連海事大學(xué),2010. 11李德英.基于PLC的液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與研制D.中南大學(xué),2010 12曹偉,朱紅波,劉曉超. 液壓元件的測(cè)試J.機(jī)電工程技術(shù),2014,(8). 13候小華,王起新,梁若霜,林榮珍. 多路閥試驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)的改進(jìn)J.工程機(jī)械與維 修,2013, (10). 13 Aditya A. Shah, Christiaan J. J. Paredis, Roger Burkhart.Combining Mathematical Programming and SysML for Automated Component Sizing of Hydraulic Systems J. Comput. Inf. Sci. Eng 12(4), 041006 (Nov 15, 2012). 14Tony D. Andrews and Fred E. Brine. Hydraulic Testing of Ordnance ComponentsJ. Pressure Vessel Technol 128(2), 162-167. 15L. Sidhom1, X. Brun, M. Smaoui, E. Bideaux. Dynamic Gains Differentiator for Hydraulic System Control J. Dyn. Sys., Meas., Control 137(4), 041017 (Apr 01, 2015). 附：文獻(xiàn)綜述或報(bào)告 文獻(xiàn)1中指出我國高壓液壓元件的發(fā)展嚴(yán)重滯后于主機(jī)行業(yè)的發(fā)展，遠(yuǎn)遠(yuǎn)能 適應(yīng)主機(jī)行業(yè)的發(fā)展要求，造成我國許多主機(jī)和重大裝備技術(shù)性能低，質(zhì)穩(wěn)定， 可靠性差，使用壽命短，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)足，制約我國裝備制造業(yè)的發(fā)展。液壓件 行業(yè)與主機(jī)行業(yè)相比，產(chǎn)品與技術(shù)層面的主要差距表現(xiàn)在創(chuàng)新能和可靠性方面。 近幾我國建成天津工程機(jī)械研究院液壓技術(shù)協(xié)同試驗(yàn)平臺(tái)等一批實(shí)驗(yàn)室，這些實(shí) 驗(yàn)平臺(tái)能夠?qū)Υ蠊β剩≒300kw）高壓（21MPa31.5MPa）環(huán)境工況下的液壓元 件進(jìn)行性能檢測(cè)。 文獻(xiàn)2運(yùn)用嵌入在實(shí)驗(yàn)臺(tái)中多種傳感器實(shí)現(xiàn)多源信息采集，能有效地為液壓系 統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的研究提供科學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和科學(xué)的數(shù)據(jù)、信息依據(jù)。 文獻(xiàn)3提出一種集泵缸、閉式泵馬達(dá)、開式泵馬達(dá)、冷卻系統(tǒng)于一體， 可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無線通信與管理的多功能液壓試驗(yàn)臺(tái)。對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)， 并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的檢測(cè)、采集、遠(yuǎn)程監(jiān)控功能進(jìn)行分析；將該試驗(yàn)臺(tái)與傳統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái) 的設(shè)計(jì)進(jìn)行比較；設(shè)計(jì)并進(jìn)行閉式泵的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，繪制閉式泵的轉(zhuǎn)速、壓 及加載轉(zhuǎn)矩變化曲線。結(jié)果表明: 該試驗(yàn)臺(tái)相比傳統(tǒng)的方便、快捷、先進(jìn)；閉式泵 馬達(dá)的試驗(yàn)結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求，達(dá)到試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)要求。 文獻(xiàn)4指出要達(dá)到液壓元件測(cè)試精度，必須針對(duì)被試元件搭建符合標(biāo)準(zhǔn)要求的 專用實(shí)驗(yàn)回路。各元件實(shí)驗(yàn)回路盡管同，但都是由一些基本功能回路構(gòu)成，合理 地設(shè)計(jì)并把這些基本回路結(jié)合在一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架上,就構(gòu)成綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)，實(shí)驗(yàn)的方便 程度和經(jīng)濟(jì)性取決于設(shè)計(jì)的合理性。 文獻(xiàn)4提出液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)由三大部分組成,即液壓泵站、實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)和電 氣控制系統(tǒng)。在總體布置上，充分考慮到使用方便及空間布置緊湊。(1)液壓泵站即 液壓源，用來將液壓油提供給實(shí)驗(yàn)臺(tái)。文獻(xiàn)6指出液壓站是檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的公共部分, 主要有保持油箱溫度恒定,過濾清潔液壓油和回收各部分泄漏油三個(gè)方面的功能。(2) 實(shí)驗(yàn)操作平臺(tái)上安裝各種測(cè)試儀表及傳感器，可根據(jù)需要將元件或元件與油路塊之 間通過液壓硬管或軟管進(jìn)行連接。(3)電氣控制系統(tǒng)主要包括實(shí)驗(yàn)用的電控設(shè)備及操 縱裝置，如油溫自控及操縱裝置電擊啟動(dòng)器、電表以及各種操作按鈕(液壓源驅(qū)動(dòng)電 動(dòng)機(jī)起動(dòng)和停止、事故急停)等。 文獻(xiàn)6中指出：1、實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括：（1）液壓泵、液壓馬達(dá)、 液壓多路閥等測(cè)試方法。（如對(duì)液壓馬達(dá)需進(jìn)行空載排、容積效率、總效率、滿載 超載試驗(yàn)、和外泄漏檢查等項(xiàng)目的測(cè)試。）（2）實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總體方案設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)臺(tái)由液 壓試驗(yàn)系統(tǒng)、控制面板、PLC采集控制系統(tǒng)、觸摸屏和上位計(jì)算機(jī)五個(gè)部分組成。 它們共同完成液壓泵、馬達(dá)和多路閥等項(xiàng)目測(cè)試、控制過程監(jiān)視、測(cè)試數(shù)據(jù)記錄與 處理功能。（3）液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓多路閥液壓回路設(shè)計(jì)。根據(jù)國標(biāo)中液壓元 件的基本液壓原理設(shè)計(jì)測(cè)試回路（如方向控制回路、壓控制回路、流控制回 路等），確定液壓試驗(yàn)系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)和重要部件的參數(shù)。2、試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系 統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，其中包括：（1）測(cè)控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，采用分布式控制方法。各液壓元 件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的測(cè)控系統(tǒng)PLC采用西門子S7-200系列。（2）實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)硬件 實(shí)現(xiàn)，包括綜合試驗(yàn)臺(tái)采集與控制信號(hào)分析，測(cè)控系統(tǒng)PLC選型。3、實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)控 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，包括：（1）測(cè)試流程設(shè)計(jì)。液壓元件的測(cè)試也分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種 模式。手動(dòng)測(cè)試模式下,操作人員設(shè)置系統(tǒng)保護(hù)參數(shù),防止誤操作或系統(tǒng)故障出現(xiàn)危 險(xiǎn)。自動(dòng)測(cè)試模式下,測(cè)控系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的空載、正向加載和反向加載的內(nèi)容進(jìn)行自 動(dòng)控制。（2）PLC控制軟件設(shè)計(jì)。文獻(xiàn)10:PLC程序主要控制電氣線路中電源的輸 出和回路中各個(gè)電磁閥的通斷電，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行液壓缸動(dòng)作的先后過程，并對(duì)實(shí)驗(yàn)所需 的速度電信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。PLC的優(yōu)勢(shì)有：編程很簡(jiǎn)單,使用十分方便；體積很小， 能消耗低；功能十分齊全，安全性、可靠性較高；安裝十分方便，維修工作很 小。安裝時(shí)，只需要將現(xiàn)場(chǎng)的1/0設(shè)備與PLC相應(yīng)的1/0端子相連就完成。（3） Lab VIEW采集軟件設(shè)計(jì)。 文獻(xiàn)9針對(duì)以型式試驗(yàn)為主的液壓元件綜合試驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)問題，以叉車液壓 多路換向閥為例，通過分析國內(nèi)廠家已有綜合試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，主要集中在結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)方面如快換接頭設(shè)計(jì)，檢測(cè)環(huán)節(jié)上如傳感器測(cè)技術(shù)應(yīng)用等方面，對(duì)系統(tǒng)功能 模塊進(jìn)行集成化設(shè)計(jì)，并利用計(jì)算機(jī)LabVIEW軟件實(shí)現(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)的自動(dòng)控制以 及試驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示與采集保存。LabVIEW在液壓測(cè)試系統(tǒng)中測(cè)試儀器是關(guān)鍵的組 成部分，它從模擬儀器、智能儀器、數(shù)字儀器、微型器到現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的虛擬儀器。 虛擬儀器的出現(xiàn)是測(cè)試技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展到一定高度的產(chǎn)物,它的應(yīng)用使液壓測(cè) 試技術(shù)進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)代。把虛擬儀器引進(jìn)液壓測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,但能夠使測(cè)試 系統(tǒng)電路一步簡(jiǎn)化，提高測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠性，而且還能靈活的分析處理采集的測(cè)試 數(shù)據(jù)。 文獻(xiàn)11總結(jié)液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容：（1）傳感器的選擇。在測(cè) 控系統(tǒng)中，傳感器處于信息獲取的源頭，傳感器的選擇，關(guān)系到系統(tǒng)檢測(cè)的精度。在 進(jìn)行液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)CAT系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要選擇合適的壓傳感器和活塞桿上需要加裝 的位移傳感器。這些傳感器要能真實(shí)、快速地反映動(dòng)態(tài)運(yùn)行的液壓系統(tǒng)的各項(xiàng)特征， 以實(shí)現(xiàn)某些參數(shù)、過程的動(dòng)、靜態(tài)檢測(cè)與控制。（2）液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)CAT平面布置設(shè)計(jì)。 已經(jīng)開發(fā)的液壓CAT有兩種模式：一種是由計(jì)算機(jī)對(duì)測(cè)試裝置進(jìn)行控制并完成測(cè)試過 程中數(shù)據(jù)采集、處理一體化的系統(tǒng)，如京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所的液壓閥、液壓缸、 液壓泵、液壓馬達(dá)試驗(yàn)臺(tái)CAT系統(tǒng)；另一種是計(jì)算機(jī)用對(duì)測(cè)試裝置進(jìn)行控制，只進(jìn) 行數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理和實(shí)驗(yàn)結(jié)果輸出的系統(tǒng)，如京理工大學(xué)設(shè)計(jì)的液壓泵、液壓 馬達(dá)、液壓泵一液壓馬達(dá)的系統(tǒng)工作特性的CAT系統(tǒng)。CAT(Computer Aided Test) 是一門新興的綜合學(xué)科，涉及到液壓、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、測(cè)試技術(shù)、信號(hào)處理技 術(shù)、可靠性等眾多范圍。液壓CAT通過將計(jì)算機(jī)與實(shí)驗(yàn)臺(tái)連接起來建立一套數(shù)據(jù)采 集和數(shù)字控制系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)對(duì)壓、位移等各實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、化、處理 并輸出測(cè)試結(jié)果。（3）液壓油泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)。（4）電機(jī)控制主電路設(shè)計(jì)。 審 核 意 見 指導(dǎo)教師評(píng)閱意見（對(duì)選題情況、研究?jī)?nèi)容、工作安排、文獻(xiàn)綜述等方 面進(jìn)行評(píng)閱） 簽字： 月 日 教研室主任意見 簽字： 月 日 學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)意見 簽字： 月 日 公章：
開題報(bào)告
論
文
題
目：大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)
學(xué)
院：
專業(yè)、班
級(jí)：
學(xué)
生
姓
名：
指導(dǎo)教師（職稱）：
2016 年 12 月 24 日填
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告要求
開題報(bào)告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的有效保證。為了使這項(xiàng)工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。
一、選題依據(jù)
1.論文（設(shè)計(jì)）題目及研究領(lǐng)域；
2.論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值；
3.目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)。
二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容
1.重點(diǎn)解決的問題；
2.擬開展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路）；
3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果。
三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排
1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）；
2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃。
四、文獻(xiàn)查閱及文獻(xiàn)綜述
學(xué)生應(yīng)根據(jù)所在學(xué)院及指導(dǎo)教師的要求閱讀一定量的文獻(xiàn)資料，并在此基礎(chǔ)上通過分析、研究、綜合，形成文獻(xiàn)綜述。必要時(shí)應(yīng)在調(diào)研、實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)的基礎(chǔ)上遞交相關(guān)的報(bào)告。綜述或報(bào)告作為開題報(bào)告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順，較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎(chǔ)。
五、其他要求
1.開題報(bào)告應(yīng)在畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作開始后的前四周內(nèi)完成；
2.開題報(bào)告必須經(jīng)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)審查通過；
3.開題報(bào)告不合格或沒有做開題報(bào)告的學(xué)生，須重做或補(bǔ)做合格后，方能繼續(xù)論文（設(shè)計(jì)）工作，否則不允許參加答辯；
4.開題報(bào)告通過后，原則上不允許更換論文題目或指導(dǎo)教師；
5.開題報(bào)告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊(cè)（部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張上，但封面需按統(tǒng)一格式打?。?
一、選題依據(jù)
1．論文（設(shè)計(jì)）題目大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)2．研究領(lǐng)域
機(jī)械制造及自動(dòng)化——流體傳動(dòng)與控制3．論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值
《大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)》項(xiàng)目是中鐵軌道系統(tǒng)集團(tuán)針對(duì)目前國內(nèi)液壓元件實(shí)驗(yàn)臺(tái)功率測(cè)試范圍較小，能耗高，已較難滿足對(duì)大功率（P≥300kw）液壓元件測(cè)試需求的現(xiàn)狀提出的。主要針對(duì)高壓（21MPa—31.5MPa）環(huán)境工況下的液壓元件進(jìn)行性能檢測(cè)，不僅要求能對(duì)大多數(shù)液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓閥以及液壓缸的性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，而且既要系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，又要環(huán)保節(jié)能，可擴(kuò)展性好，易于操縱，便于維修。
檢測(cè)內(nèi)容主要包括：
(1)液壓泵性能檢測(cè)，包括測(cè)試液壓泵的空載排量、液壓泵、馬達(dá)功、壓力-流量特性試驗(yàn)；容積效率曲線實(shí)驗(yàn)、超載等試驗(yàn)。
(2)液壓閥性能檢測(cè)，包括液壓閥穩(wěn)態(tài)壓力-流量特性試驗(yàn)；比例流量閥指令-流量特性試驗(yàn)；比例壓力閥指令-壓力特性試驗(yàn)；內(nèi)泄漏特性等試驗(yàn)。
(3)液壓缸性能檢測(cè)，包括試運(yùn)行檢測(cè)、啟動(dòng)壓力試驗(yàn)；耐壓性能試驗(yàn)；保壓實(shí)驗(yàn)。
4．目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)
自 20 世紀(jì) 90 年代以來，工程機(jī)械產(chǎn)品呈現(xiàn)出不斷向多樣化、節(jié)能化、輕量化和系列化方向發(fā)展的趨勢(shì)。用系統(tǒng)集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能并減少二氧化碳排放是工程機(jī)械產(chǎn)品發(fā)展主流，這一發(fā)展趨勢(shì)對(duì)液壓系統(tǒng)提出了包括機(jī)器生產(chǎn)率、燃油利用率、排放、操作舒適性、性價(jià)比和可維護(hù)性等多個(gè)方面的要求，工程機(jī)械用液壓元件面臨的挑戰(zhàn)包括：消除泄漏，提高速度，提高壓力，改善控制精度，降低噪聲與振動(dòng)，提高總效率，以及降低制造成本?？傊?，工程機(jī)械液壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)為：在整體優(yōu)化的前提下，通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)來節(jié)省能源，通過優(yōu)化各個(gè)部件來提升效率，通過智能控制來減少排放，追求原始創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)差異化液壓系統(tǒng)與控制技術(shù)。
我國 95%的工程機(jī)械采用液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)，液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)是促進(jìn)工程機(jī)械技術(shù)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)。液壓泵、液壓閥、液壓馬達(dá)等主要零部件仍被國外少數(shù)幾
家供應(yīng)商控制，從 2010 年開始，高壓液壓元件就得到了國家高度的關(guān)注。2011 年財(cái)政部、工業(yè)和信息化部共同組織實(shí)施了 2011 年國家重大科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目，重點(diǎn)領(lǐng)域高檔液壓元件和液壓系統(tǒng)技術(shù)涵蓋了工程機(jī)械用高壓柱塞泵 / 馬達(dá)技術(shù)（工作壓力≥31.5 MPa，電液控制，負(fù)荷傳感）、工程機(jī)械用液壓閥技術(shù)（工作壓力≥31.5 MPa，流量≥100 L/min）和工程機(jī)械用液壓電子控制器技術(shù)（CPU 主頻≥80 MHz ）。
液壓行業(yè)的特點(diǎn)決定其技術(shù)進(jìn)步必須擁有完善的基礎(chǔ)研發(fā)試驗(yàn)和信息公共服務(wù)平臺(tái)，我國液壓行業(yè)除擁有浙江大學(xué) “流體動(dòng)力與機(jī)電系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室” 和北京自動(dòng)化所“國家液壓元件質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心” 外，還在多家企業(yè)、 院校擁有液壓實(shí)驗(yàn)室。我國液壓行業(yè)現(xiàn)有與工程機(jī)械相關(guān)的主要實(shí)驗(yàn)室和檢測(cè)機(jī)構(gòu)基本情況及試驗(yàn)平臺(tái)主要技術(shù)參數(shù)如表 1 。
表 1 行業(yè)主要實(shí)驗(yàn)室和檢測(cè)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)平臺(tái)主要技術(shù)參數(shù)［1］
二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容
1.重點(diǎn)解決的問題大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)
2.擬開展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路）（1）液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)功能原理設(shè)計(jì)。
（2）液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝置的設(shè)計(jì)。
（3）液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣控制裝置設(shè)計(jì)。（4）液壓系統(tǒng)參數(shù)的計(jì)算。
（5）液壓元件的選擇、油箱的設(shè)計(jì)和管路的設(shè)計(jì)。3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果（1）根據(jù)實(shí)際要求，確定液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)方案。
（2）液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)滿足對(duì)企業(yè)液壓元件進(jìn)行基本實(shí)驗(yàn)要求。
（3）繪制實(shí)驗(yàn)臺(tái)總圖，繪制泵站、控制系統(tǒng)等部件圖及零件圖。（4）對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行必要的校核。
（5）探討計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)方案。（6）編寫設(shè)計(jì)說明書一份。
三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排
1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）；
大功率液壓元件檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)基于檢測(cè)內(nèi)容主要完成實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過參數(shù)計(jì)算選擇正確的液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要儀器設(shè)備。電器控制系統(tǒng)主要由繼電器、接觸器、控制按鈕等組成；試驗(yàn)所要求的各項(xiàng)動(dòng)作及安全防護(hù)設(shè)置、自動(dòng)換向、自動(dòng)計(jì)數(shù)、保壓延時(shí)等功能由 PLC 完成。
對(duì)大功率（P≥300kw）液壓元件測(cè)試需求的現(xiàn)狀提出的。主要針對(duì)高壓（21MPa —31.5MPa）環(huán)境工況下的液壓元件進(jìn)行性能檢測(cè)。
2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃
第 1 周：布置題目，討論題目，進(jìn)行課題調(diào)研
第 2 周：在深入理解課題的基礎(chǔ)上進(jìn)行課題調(diào)研
第 3 周：繼續(xù)討論課題，研討開題報(bào)告的撰寫
第 4 周：撰寫開報(bào)告，進(jìn)行開題報(bào)告答辯
第 5 周：在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，參考我校液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行方案論證及設(shè)計(jì)。
第 6 周：繼續(xù)討論課題的總體方案，并就具體細(xì)節(jié)分別進(jìn)行論證。
第 7 周：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總體設(shè)計(jì)，繪制總體方案圖。
第 8 周：進(jìn)行必要的計(jì)算，確定實(shí)驗(yàn)臺(tái)方案的合理性。
第 9 周：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)臺(tái)的各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行部件設(shè)計(jì)
第 10 周：進(jìn)行液壓元件的選擇及完善各部件設(shè)計(jì)。
第 11 周：液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，確定合理的控制方案。
第 12 周：繼續(xù)進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，確定控制系統(tǒng)的最佳方案
第 13 周：繼續(xù)進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，完善控制系統(tǒng)細(xì)節(jié)
第 14 周：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體討論，進(jìn)行結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的修改
第 15 周：完善設(shè)計(jì)圖紙及說明書的修改工作。
第 16 周：整理設(shè)計(jì)說明書及答辯資料，準(zhǔn)備答辯
第 17 周：畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯
四、需要閱讀的參考文獻(xiàn)
[1]王福山.我國高壓液壓元件發(fā)展現(xiàn)狀與試驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)[J]. 工程機(jī)械,2012,10:1-7. [2]姚春江,陳小虎,毋文峰,何慶飛.多功能液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)[J]. 液壓與氣
動(dòng),2009,03:17-18.
[3]陳剛.胡勇.多功能液壓試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)床與液壓,2016,21:98-101. [4]吳杰.多功能液壓元件綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械工程師,2008,04:123-124. [5]何慶.機(jī)械制造專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2008.(1). [6]楊林.液壓泵、馬達(dá)及多路閥綜合試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與制造[D].廣東工業(yè)大學(xué),2013. [7]吳勇.液壓缸試驗(yàn)臺(tái)的研究與分析[D].沈陽工業(yè)大學(xué),2011.
[8]黃琳.基于虛擬儀器的液壓試驗(yàn)臺(tái) CAT 系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].浙江大學(xué),2006.
[9]程三紅,徐云奎,許敏影,陳寅,袁曉鵬. 多路閥型式試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].機(jī)電工
程,2014,31(3).
[10]陳佳.基于 PLC 控制的多功能液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的開發(fā)[D].大連海事大學(xué),2010.
[11]李德英.基于 PLC 的液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與研制[D].中南大學(xué),2010 [12]曹偉,朱紅波,劉曉超. 液壓元件的測(cè)試[J].機(jī)電工程技術(shù),2014,(8). [13]候小華,王起新,梁若霜,林榮珍. 多路閥試驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)的改進(jìn)[J].工程機(jī)械與維修,2013, (10).
[13] Aditya A. Shah, Christiaan J. J. Paredis, Roger Burkhart.Combining Mathematical Programming and SysML for Automated Component Sizing of Hydraulic Systems [J]. Comput. Inf. Sci. Eng 12(4), 041006 (Nov 15, 2012). [14]Tony D. Andrews and Fred E. Brine. Hydraulic Testing of Ordnance Components[J]. Pressure Vessel Technol 128(2), 162-167.
[15]L. Sidhom1, X. Brun, M. Smaoui, E. Bideaux. Dynamic Gains Differentiator for Hydraulic System Control[ J]. Dyn. Sys., Meas., Control 137(4), 041017 (Apr 01, 2015).
附：文獻(xiàn)綜述或報(bào)告
文獻(xiàn)[1]中指出我國高壓液壓元件的發(fā)展嚴(yán)重滯后于主機(jī)行業(yè)的發(fā)展，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)主機(jī)行業(yè)的發(fā)展要求，造成我國許多主機(jī)和重大裝備技術(shù)性能低，質(zhì)量不穩(wěn)定，可靠性差，使用壽命短，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不足，制約了我國裝備制造業(yè)的發(fā)展。液壓件行業(yè)與主機(jī)行業(yè)相比，產(chǎn)品與技術(shù)層面的主要差距表現(xiàn)在創(chuàng)新能力和可靠性方面。近幾年我國建成天津工程機(jī)械研究院液壓技術(shù)協(xié)同試驗(yàn)平臺(tái)等一批實(shí)驗(yàn)室，這些實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠?qū)Υ蠊β剩≒≥300kw）高壓（21MPa—31.5MPa）環(huán)境工況下的液壓元件進(jìn)行性能檢測(cè)。
文獻(xiàn)[2]運(yùn)用嵌入在實(shí)驗(yàn)臺(tái)中多種傳感器實(shí)現(xiàn)多源信息采集，能有效地為液壓系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的研究提供科學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和科學(xué)的數(shù)據(jù)、信息依據(jù)。
文獻(xiàn)[3]提出了一種集泵－缸、閉式泵－馬達(dá)、開式泵－馬達(dá)、冷卻系統(tǒng)于一體，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無線通信與管理的多功能液壓試驗(yàn)臺(tái)。對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的檢測(cè)、采集、遠(yuǎn)程監(jiān)控功能進(jìn)行了分析；將該試驗(yàn)臺(tái)與傳統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了比較；設(shè)計(jì)并進(jìn)行了閉式泵的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，繪制了閉式泵的轉(zhuǎn)速、壓力及加載轉(zhuǎn)矩變化曲線。結(jié)果表明: 該試驗(yàn)臺(tái)相比傳統(tǒng)的更方便、快捷、先進(jìn)；閉式泵－馬達(dá)的試驗(yàn)結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)要求。
文獻(xiàn)[4]指出要達(dá)到液壓元件測(cè)試精度，必須針對(duì)被試元件搭建符合標(biāo)準(zhǔn)要求的專用實(shí)驗(yàn)回路。各元件實(shí)驗(yàn)回路盡管不同，但都是由一些基本功能回路構(gòu)成，合理地設(shè)計(jì)并把這些基本回路結(jié)合在一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架上,就構(gòu)成了綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)，實(shí)驗(yàn)的方便程度和經(jīng)濟(jì)性取決于設(shè)計(jì)的合理性。
文獻(xiàn)[4]提出液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)由三大部分組成,即液壓泵站、實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)和電氣控制系統(tǒng)。在總體布置上，充分考慮到使用方便及空間布置緊湊。(1)液壓泵站即液壓源，用來將液壓油提供給實(shí)驗(yàn)臺(tái)。文獻(xiàn)[6]指出液壓站是檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的公共部分,主要有保持油箱溫度恒定,過濾清潔液壓油和回收各部分泄漏油三個(gè)方面的功能。(2)實(shí)驗(yàn)操作平臺(tái)上安裝各種測(cè)試儀表及傳感器，可根據(jù)需要將元件或元件與油路塊之間通過液壓硬管或軟管進(jìn)行連接。(3)電氣控制系統(tǒng)主要包括實(shí)驗(yàn)用的電控設(shè)備及操縱裝置，如油溫自控及操縱裝置電擊啟動(dòng)器、電表以及各種操作按鈕(液壓源驅(qū)動(dòng)電
動(dòng)機(jī)起動(dòng)和停止、事故急停)等。
文獻(xiàn)[6]中指出： 1、實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括：（1）液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓多路閥等測(cè)試方法。（如對(duì)液壓馬達(dá)需進(jìn)行空載排量、容積效率、總效率、滿載超載試驗(yàn)、和外泄漏檢查等項(xiàng)目的測(cè)試。）（2）實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總體方案設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)臺(tái)由液壓試驗(yàn)系統(tǒng)、控制面板、PLC 采集控制系統(tǒng)、觸摸屏和上位計(jì)算機(jī)五個(gè)部分組成。它們共同完成液壓泵、馬達(dá)和多路閥等項(xiàng)目測(cè)試、控制過程監(jiān)視、測(cè)試數(shù)據(jù)記錄與處理功能。（3）液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓多路閥液壓回路設(shè)計(jì)。根據(jù)國標(biāo)中液壓元件的基本液壓原理設(shè)計(jì)了測(cè)試回路（如方向控制回路、壓力控制回路、流量控制回路等），確定了液壓試驗(yàn)系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)和重要部件的參數(shù)。2、試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，其中包括：（1）測(cè)控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，采用分布式控制方法。各液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的測(cè)控系統(tǒng) PLC 采用西門子 S7-200 系列。（2）實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)，包括綜合試驗(yàn)臺(tái)采集與控制信號(hào)分析，測(cè)控系統(tǒng) PLC 選型。3、實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，包括：（1）測(cè)試流程設(shè)計(jì)。液壓元件的測(cè)試也分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種模式。手動(dòng)測(cè)試模式下,操作人員設(shè)置系統(tǒng)保護(hù)參數(shù),防止誤操作或系統(tǒng)故障出現(xiàn)危險(xiǎn)。自動(dòng)測(cè)試模式下,測(cè)控系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的空載、正向加載和反向加載的內(nèi)容進(jìn)行自動(dòng)控制。（2）PLC 控制軟件設(shè)計(jì)。文獻(xiàn)[10]:PLC 程序主要控制電氣線路中電源的輸出和回路中各個(gè)電磁閥的通斷電，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行液壓缸動(dòng)作的先后過程，并對(duì)實(shí)驗(yàn)所需的速度電信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。PLC 的優(yōu)勢(shì)有：編程很簡(jiǎn)單,使用十分方便；體積很小，能量消耗低；功能十分齊全，安全性、可靠性較高；安裝十分方便，維修工作量很小。安裝時(shí)，只需要將現(xiàn)場(chǎng)的 1/0 設(shè)備與 PLC 相應(yīng)的 1/0 端子相連就完成了。（3） Lab VIEW 采集軟件設(shè)計(jì)。
文獻(xiàn)[9]針對(duì)以型式試驗(yàn)為主的液壓元件綜合試驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)問題，以叉車液壓多路換向閥為例，通過分析國內(nèi)廠家已有綜合試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，主要集中在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面如快換接頭設(shè)計(jì)，檢測(cè)環(huán)節(jié)上如傳感器測(cè)量技術(shù)應(yīng)用等方面，對(duì)系統(tǒng)功能模塊進(jìn)行了集成化設(shè)計(jì)，并利用計(jì)算機(jī) LabVIEW 軟件實(shí)現(xiàn)了測(cè)試系統(tǒng)的自動(dòng)控制以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示與采集保存。LabVIEW 在液壓測(cè)試系統(tǒng)中測(cè)試儀器是關(guān)鍵的組成部分，它從模擬儀器、智能儀器、數(shù)字儀器、微型器到現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的虛擬儀器。虛擬儀器的出現(xiàn)是測(cè)試技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展到一定高度的產(chǎn)物,它的應(yīng)用使液壓測(cè)試技術(shù)進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)代。把虛擬儀器引進(jìn)液壓測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,不但能夠使測(cè)試
系統(tǒng)電路更一步簡(jiǎn)化，提高測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠性，而且還能靈活的分析處理采集的測(cè)試數(shù)據(jù)。
文獻(xiàn)[11]總結(jié)了液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容：（1）傳感器的選擇。在測(cè)控系統(tǒng)中，傳感器處于信息獲取的源頭，傳感器的選擇，關(guān)系到系統(tǒng)檢測(cè)的精度。在進(jìn)行液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái) CAT 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要選擇合適的壓力傳感器和活塞桿上需要加裝的位移傳感器。這些傳感器要能真實(shí)、快速地反映動(dòng)態(tài)運(yùn)行的液壓系統(tǒng)的各項(xiàng)特征，以實(shí)現(xiàn)某些參數(shù)、過程的動(dòng)、靜態(tài)檢測(cè)與控制。（2）液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái) CAT 平面布置設(shè)計(jì)。已經(jīng)開發(fā)的液壓 CAT 有兩種模式：一種是由計(jì)算機(jī)對(duì)測(cè)試裝置進(jìn)行控制并完成測(cè)試過程中數(shù)據(jù)采集、處理一體化的系統(tǒng)，如北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所的液壓閥、液壓缸、液壓泵、液壓馬達(dá)試驗(yàn)臺(tái) CAT 系統(tǒng)；另一種是計(jì)算機(jī)不用對(duì)測(cè)試裝置進(jìn)行控制，只進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理和實(shí)驗(yàn)結(jié)果輸出的系統(tǒng)，如北京理工大學(xué)設(shè)計(jì)的液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓泵一液壓馬達(dá)的系統(tǒng)工作特性的 CAT 系統(tǒng)。CAT(Computer Aided Test)
是一門新興的綜合學(xué)科，涉及到了液壓、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、測(cè)試技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、可靠性等眾多范圍。液壓 CAT 通過將計(jì)算機(jī)與實(shí)驗(yàn)臺(tái)連接起來建立了一套數(shù)據(jù)采集和數(shù)字控制系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)對(duì)壓力、位移等各實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、量化、處理并輸出測(cè)試結(jié)果。（3）液壓油泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)。（4）電機(jī)控制主電路設(shè)計(jì)。
指導(dǎo)教師評(píng)閱意見（對(duì)選題情況、研究?jī)?nèi)容、工作安排、文獻(xiàn)綜述等方面進(jìn)行評(píng)閱）
審
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公章：
（設(shè)計(jì)）
題目名稱： 大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)
所在學(xué)院：
專業(yè)（班級(jí)）：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
評(píng)閱人：
院 長(zhǎng) ：
大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)
總計(jì)：畢業(yè)論文： 24 頁
表 格： 11 表
插 圖： 9 幅
摘 要
本論文是根據(jù)中國鐵建重工集團(tuán)的需求，而對(duì)大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)。其內(nèi)容主要包括對(duì)液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
首先通過分析此液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)需要完成的工作要求，對(duì)液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的液壓系統(tǒng)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，并繪制出了液壓系統(tǒng)原理圖。然后通過對(duì)液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)參數(shù)的計(jì)算，選擇了液壓泵、液壓閥等液壓元件和輔助元件，并完成了電機(jī)的選擇和油箱的設(shè)計(jì)，繪制了液壓缸等零件圖。接著對(duì)液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，并選用優(yōu)點(diǎn)突出的PLC作為此實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電氣控制裝置。最后繪制了液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總裝配圖。
關(guān)鍵詞：大功率，液壓試驗(yàn)臺(tái)，液壓元件，液壓系統(tǒng)，可編程控制器
I
ABSTRACT
This paper is based on the needs of China Railway Construction Industry Group, and the design of high power hydraulic components test bench. Its contents mainly include the design of hydraulic system design, mechanical structure design and electrical control system of hydraulic test bed.
First of all, this paper analyzes the hydraulic system principle of the hydraulic test bed by analyzing the working requirements of the hydraulic test bed, and draws out the hydraulic system schematic. Then, through the calculation of the parameters of the hydraulic test bed, hydraulic components and auxiliary components such as hydraulic pumps and hydraulic valves were selected, and the selection of the motor and the design of the fuel tank were completed, and the parts of the hydraulic cylinder were drawn. Then the mechanical structure of the hydraulic test bench part of the design, and the advantages of prominent PLC as the experimental platform of the electrical control device. Finally, the total assembly diagram of the hydraulic test bed is drawn.
Key Words： High Power, hydraulic system testing platform, Hydraulic Components, Hydraulic system, PLC
II
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
1 緒論 1
1.1 課題背景 1
1.2 國內(nèi)外大功率液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)發(fā)展概況 1
1.3 本論文研究的主要內(nèi)容 2
1.4 課題的現(xiàn)實(shí)意義 2
2 大功率液壓系統(tǒng)元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓原理圖設(shè)計(jì) 3
2.1 總體方案的確定 3
2.2 液壓系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì) 4
2.3 液壓元件檢測(cè)方法及要求 4
2.4 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 6
2.4.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì) 6
2.4.2 大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的檢測(cè)項(xiàng)目 7
2.5 本章小結(jié) 8
3 液壓系統(tǒng)元件的選擇 9
3.1 泵源部分的設(shè)計(jì) 9
3.2 電機(jī)的選擇 9
3.3 液壓缸的選擇 10
3.3.1 設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)應(yīng)該注意的問題 10
3.3.2 液壓缸主要尺寸的確定 10
3.3.3 液壓缸的強(qiáng)度校核 11
3.3.4 液壓缸活塞桿穩(wěn)定性的校核 13
3.4 液壓閥的選擇 13
3.5 液壓系統(tǒng)輔助元件的選擇 14
3.5.1 油管 14
3.5.2 管接頭 15
3.5.3 濾油器 15
3.5.4 液壓油的選擇及使用 15
3.6 本章小結(jié) 15
4 液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 16
4.1 液壓裝置結(jié)構(gòu)特征 16
4.2 油箱的設(shè)計(jì) 16
4.3 液壓元件與底座集成的結(jié)構(gòu)特征 18
4.4 本章小結(jié) 18
5 液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19
5.1 大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)系統(tǒng)原理 19
5.2 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20
5.2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 20
5.2.2 PLC控制電路元?dú)饧倪x用 20
5.2.3 PLC的接線圖 21
5.2.4 液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)系統(tǒng)的要求 22
5.3 本章小結(jié) 22
6 結(jié) 論 23
參 考 文 獻(xiàn) 24
致謝 41
大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)
1 緒論
1.1 課題背景
中國鐵建重工集團(tuán)是世界五百強(qiáng)公司之一，具有高端的工程裝備，其下屬有多家單位，同時(shí)擁有多家研究所，堅(jiān)持“自主創(chuàng)新，科研興企”的戰(zhàn)略，自主研發(fā)大型機(jī)械設(shè)備，打破了國外企業(yè)長(zhǎng)時(shí)間壟斷的一些核心技術(shù)。鐵建重工繼續(xù)保持在鐵路建設(shè)上的優(yōu)勢(shì)，而且在原來的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)上引進(jìn)一些國外的技術(shù)，進(jìn)行消化吸收再創(chuàng)新，從而掌握了多項(xiàng)擁有頂級(jí)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。本課題是為鐵建重工集團(tuán)液壓技術(shù)研究院設(shè)計(jì)大功率液壓系統(tǒng)元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，主要用于工程上大功率液壓元件的檢測(cè)。
在我國大于30Mpa稱為高壓，高壓技術(shù)是一種新興的技術(shù)，它在工業(yè)生產(chǎn)中和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。在我國的機(jī)械、冶金、建筑等多各行業(yè)都廣泛采用高壓技術(shù)，鐵建重工集團(tuán)大功率高壓產(chǎn)品主要用于地下工程裝備和軌道裝備。
由于液壓技術(shù)具有節(jié)能環(huán)保，能夠提供巨大動(dòng)能等優(yōu)點(diǎn)，各制造行業(yè)對(duì)液壓技術(shù)的應(yīng)用也越多，從而對(duì)大功率液壓元件的要求越高。要保證大功率液壓元件的性能，就要有一套完整的檢測(cè)設(shè)備。但是隨著液壓行業(yè)的發(fā)展，對(duì)液壓元件傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)不能夠滿足。針對(duì)目前這些問題，研發(fā)設(shè)計(jì)制造大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)就顯得非常重要。在綜合調(diào)研分析的基礎(chǔ)上，我們?yōu)殍F建重工集團(tuán)液壓技術(shù)研究院設(shè)計(jì)大功率液壓系統(tǒng)元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
1.2 國內(nèi)外大功率液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)發(fā)展概況
近年來，機(jī)械產(chǎn)品不斷趨向于輕便化、節(jié)能化。而液壓機(jī)械的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，體積相對(duì)小，可操作性好，而且能夠在傳動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速，液壓產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的污染小。因此對(duì)液壓機(jī)械的需求越來越大，發(fā)展液壓機(jī)械尤為重要。但是我國大功率液壓元件的發(fā)展滯后于其他制造大國，尤其是大功率液壓元件，這使得我國的機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量較差，運(yùn)行不穩(wěn)定，使用壽命短。另外我國還需話費(fèi)大量的資金從國外進(jìn)口大功率的液壓元件。為了解決這一現(xiàn)象，我國在多家企業(yè)和高校建立了液壓元件的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，目的是加強(qiáng)對(duì)新型大功率液壓元件的檢測(cè)與研究，提高我國的自主研發(fā)能力，從而帶動(dòng)我國液壓行業(yè)的整體發(fā)展[1]。
液壓元件的檢測(cè)系統(tǒng)在隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也在改變著，原來的檢測(cè)系統(tǒng)已再不適用大功率液壓元件的檢測(cè)，現(xiàn)在的檢測(cè)系統(tǒng)包括檢測(cè)技術(shù)、液壓技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，傳感技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)為一體。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)是利用傳感器對(duì)液壓元件進(jìn)行檢測(cè)，然后通過放大電路放大傳感器所檢測(cè)到的信號(hào)，再由示波器等記錄儀記錄這些信號(hào)。而要處理這些檢測(cè)的結(jié)果信號(hào)則需要人工進(jìn)行。這種檢測(cè)方法自動(dòng)化程度不高，而且精確度差，無法用于大功率液壓元件和精密液壓元件的檢測(cè)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)被引入到液壓元件的檢測(cè)系統(tǒng)中，從而出現(xiàn)了一門新型的液壓檢測(cè)技術(shù)，稱為液壓計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)技術(shù)（CAT），利用計(jì)算機(jī)來處理數(shù)字信號(hào)，大大提高了檢測(cè)的速度與精確度，自動(dòng)化程度高。
1.3 本論文研究的主要內(nèi)容
本論文重點(diǎn)解決的問題是完成大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)，其中包括液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)功能原理設(shè)計(jì)、液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣控制裝置設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)參數(shù)的計(jì)算和液壓元件的選擇、油箱的設(shè)計(jì)和管路的設(shè)計(jì)。
本論文要取得的預(yù)期成果是根據(jù)實(shí)際要求，設(shè)計(jì)的液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)能夠完成其檢測(cè)任務(wù)并繪制實(shí)驗(yàn)臺(tái)總圖，繪制泵站、控制系統(tǒng)等部件圖及零件圖。對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行必要的校核。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該保證液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理。本文所設(shè)計(jì)的液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用了可編程邏輯控制器（PLC） 控制，可靠性高，反應(yīng)靈敏，具有一定的安全性。此外，還應(yīng)考慮液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)操作的舒適性和安全性。
1.4 課題的現(xiàn)實(shí)意義
在我國高壓液壓元件相對(duì)比較落后，不能夠滿足我國液壓行業(yè)的發(fā)展，這一現(xiàn)象大大制約了我國眾多大型液壓設(shè)備的生產(chǎn)和使用，造成我國的大型液壓產(chǎn)品質(zhì)量差，運(yùn)行不穩(wěn)定，使用壽命短。因此，發(fā)展我國大功率高壓液壓元件就顯得尤為重要，而這就需要更為精確的檢測(cè)裝置作為支撐。由此，大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的發(fā)展應(yīng)該的到重視。近年來隨液壓產(chǎn)品的多樣化發(fā)展，我國制造行業(yè)對(duì)液壓機(jī)械需求的增加，所以大功率液壓技術(shù)的研發(fā)就更加緊迫，對(duì)大功率液壓元件的需求也越來越高。但是一直以來大功率液壓元件大都需要從外國進(jìn)口，這需要花費(fèi)高額的費(fèi)用。要改變這一現(xiàn)狀，就必須加大在大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)方面的投入。
2 大功率液壓系統(tǒng)元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓原理圖設(shè)計(jì)
2.1 總體方案的確定
如圖2.1所示為大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總裝配圖，其主要包括液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、機(jī)械結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)三大部分。
圖2.1 大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)總裝配圖
2.2 液壓系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)
根據(jù)企業(yè)對(duì)于實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)性能的要求，確定液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)參數(shù)，見表2.1。
表2.1 液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)參數(shù)
序號(hào)
項(xiàng)目
參數(shù)范圍
穩(wěn)態(tài)時(shí)波動(dòng)范圍
1
系統(tǒng)泵站壓力
0-31.5MPa
±2.5%
2
系統(tǒng)泵站流量
0-15L/min
±2.5%
3
系統(tǒng)泵站轉(zhuǎn)速
1440r/min
±2.5%
4
油液最高溫度
0-55℃
±2.5%
5
油液過濾精度
大于25μm
2.3 液壓元件檢測(cè)方法及要求
確定被試液壓泵、液壓閥和液壓缸的檢測(cè)項(xiàng)目、方法和要求，詳細(xì)如表2.2、2.3、2.4、2.5所示。
表2.2 液壓泵檢測(cè)內(nèi)容
表2.3 液壓缸檢測(cè)內(nèi)容
表2.4 溢流閥檢測(cè)內(nèi)容
表2.5 換向閥檢測(cè)內(nèi)容
2.4 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
2.4.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)
根據(jù)對(duì)大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)的要求，如圖2.2所示為實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)原理圖。
圖2.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)原理圖
2.4.2 大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的檢測(cè)項(xiàng)目
（1）液壓缸的檢測(cè)項(xiàng)目及操作
如圖2.3所示為液壓缸的系統(tǒng)原理圖。
圖2.2 液壓缸工作原理圖
表2.6 液壓缸的檢測(cè)
空載往復(fù)運(yùn)動(dòng)
啟動(dòng)液壓泵，調(diào)節(jié)閥Y7，觀察壓力表P13，摁下操作臺(tái)的主換向閥左通電按鈕和被試油缸縮回按鈕，使換向閥H4和H5左通電，即加載液壓缸伸出，被試液壓缸縮回；使換向閥H4和H5右通電時(shí)，情況相反。
最大行程
在空載往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中，被試液壓缸頂出后自動(dòng)停止時(shí)即為液壓缸的最大行程。
滿載時(shí)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)
調(diào)節(jié)閥Y4，觀察壓力表P4，使H4通電，H5斷電，加載自卸油缸進(jìn)油口回油被迫從加載壓力調(diào)節(jié)閥(Y7)溢出，然后進(jìn)行液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)。
內(nèi)泄漏和外泄漏
液壓缸內(nèi)泄漏試驗(yàn)是在液壓缸滿載時(shí)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行，當(dāng)被試缸運(yùn)動(dòng)到一半時(shí)，關(guān)閉截止閥K8使加載缸的進(jìn)口封閉，然后在被試缸的出口接容器，摁下加載油缸的頂出按鈕，觀察液壓油的泄漏量。外泄漏可在實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)行外部觀察。
（2）單向液壓閥的檢測(cè)項(xiàng)目及操作
將單向閥與單向節(jié)流閥相連，松開調(diào)壓閥Y6,打開L0，關(guān)閉開關(guān)L4和調(diào)速閥L5及L6，使所有電磁換向閥斷電，讓所有電氣開關(guān)回到原位。啟動(dòng)液壓泵，調(diào)節(jié)Y3，觀察壓力表P4的示數(shù)。
表2.7 單向液壓閥的檢測(cè)
內(nèi)泄漏
調(diào)節(jié)Y4閥，觀察壓力表P4的示數(shù)，使液壓系統(tǒng)中的壓力逐漸升高。其中壓力表P7和P8的示數(shù)分別表示單向液壓閥的進(jìn)口和出口壓力。當(dāng)P7和P8的示數(shù)相差比較大時(shí)，單向閥反向?qū)?，此時(shí)流量計(jì)中的示數(shù)則表示額定壓力下單向液壓閥的內(nèi)泄漏量。
耐壓試驗(yàn)
在上述實(shí)驗(yàn)后，使主換向閥左通電，這時(shí)小流量計(jì)的示數(shù)為單向閥在最高壓力下反向關(guān)閉時(shí)的泄漏量。
正向壓力損失
使主換向閥右通電，則單向閥正向?qū)ǎ^察壓力表P7和P8的示數(shù)，兩表示數(shù)的壓力差則代表單向閥的正向壓力損失。
開啟壓力
使主換向閥右通電，此時(shí)流量計(jì)的示數(shù)為液壓閥在額定壓力下正向?qū)〞r(shí)的流量。然后調(diào)節(jié)閥Y3，當(dāng)流量計(jì)的示數(shù)為0時(shí)，觀察壓力表P11，此時(shí)的示數(shù)為單向液壓閥的開啟壓力。
2.5 本章小結(jié)
本章主要根據(jù)設(shè)計(jì)要求和國家的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確定了液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的系統(tǒng)參數(shù)和液壓元件的檢測(cè)方法和檢測(cè)內(nèi)容，設(shè)計(jì)了大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的液壓系統(tǒng)原理圖，確定了液壓缸和液壓閥檢測(cè)的具體操作過程。
3 液壓系統(tǒng)元件的選擇
3.1 泵源部分的設(shè)計(jì)
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，此液壓系統(tǒng)是對(duì)大功率（P≥300kw）液壓元件測(cè)試需求的現(xiàn)狀提出的，主要針對(duì)高壓（21MPa—31.5MPa）環(huán)境工況下的液壓元件進(jìn)行性能檢測(cè)。從而根據(jù)被測(cè)液壓元件的相關(guān)參數(shù)，選擇合適的液壓泵。
以下是對(duì)液壓泵的額定壓力及額定流量的計(jì)算：
取進(jìn)油路總的壓力損失為 Pa，那么液壓泵的最高的工作壓力為： Pp = P1 + =31.5×10+5×10=32MPa。
液壓泵的額定流量是根據(jù)液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度來計(jì)算的，參照被檢測(cè)液壓缸的規(guī)格，取檢測(cè)時(shí)候液壓缸的進(jìn)給速度為0.4mm/s。
則液壓泵的額定流量為：
根據(jù)以上所計(jì)算的額定壓力和額定流量，通過查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本》液壓傳動(dòng)中表20-5-40 技術(shù)性能，我們選用CY14-1B型斜盤式軸向柱塞液壓泵，它的額定壓力為32MPa，額定流量為10ml/r，轉(zhuǎn)速1500r/min，符合題目要求。
3.2 電機(jī)的選擇
電機(jī)的額定功率是選擇電機(jī)的主要標(biāo)準(zhǔn)，我們所選電機(jī)的額定功率應(yīng)大于電機(jī)正常工作時(shí)所要求的功率。若所選電機(jī)的額定功率太小，則電機(jī)會(huì)長(zhǎng)期過載而導(dǎo)致不能正常運(yùn)行；若額定壓力選擇過大，效率低會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的浪費(fèi)，需要的成本高。電機(jī)額定功率的選擇主要受其發(fā)熱因素的影響，在此液壓系統(tǒng)中，電機(jī)的負(fù)載變化程度較小，且不會(huì)超載，所以電機(jī)不會(huì)過熱，故在選擇電機(jī)時(shí)不用校驗(yàn)啟動(dòng)力矩和發(fā)熱的影響。
按下式計(jì)算電機(jī)在各循環(huán)周期的等值功率：
此式的i選為1。在所需輸入功率最大的時(shí)持續(xù)時(shí)間最短，并且且滿足。
那么我們根據(jù)選擇電機(jī)。綜上所述，液壓泵所選的電動(dòng)機(jī)如表3.1所示：
表3.1 電動(dòng)機(jī)選擇表
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
額定功率
滿載轉(zhuǎn)速
高壓泵
Y 132M-4
7.5KW
1440r/min
3.3 液壓缸的選擇
在選擇液壓缸時(shí)要考慮與液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)整體的關(guān)系，這樣才能選擇正確的結(jié)構(gòu)尺寸。首先應(yīng)該分析液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的液壓系統(tǒng)，弄清液壓系統(tǒng)的負(fù)載壓力，液壓缸的行程，進(jìn)給速度，然后根據(jù)這些量來確定液壓缸的尺寸。
3.3.1 設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)應(yīng)該注意的問題
1.在液壓缸能完成其運(yùn)行目的的要求下，盡可能使液壓缸的尺寸能夠符合標(biāo)準(zhǔn)，并且使液壓缸結(jié)構(gòu)緊湊，這樣便于安裝和維修。
2. 在設(shè)計(jì)時(shí)保證液壓缸的活塞桿能夠在受拉力的情況下承受最大的載荷，這樣增加了活塞桿的強(qiáng)度。在活塞桿伸長(zhǎng)時(shí)，為了不使活塞桿下垂而影響檢測(cè)精度，應(yīng)該在液壓缸上加輔助支撐。
3.在液壓缸的安裝和定位時(shí)，應(yīng)該考慮到液壓缸的熱脹冷縮，只能使用一端定位。
4. 根據(jù)液壓缸在不同環(huán)境中的運(yùn)行，考慮其防塵，排氣，冷卻等裝置。
3.3.2 液壓缸主要尺寸的確定
1. 缸筒內(nèi)徑尺寸（D）
在選擇液壓缸筒內(nèi)徑D時(shí)，首先根據(jù)液壓缸的工作壓力等量計(jì)算出內(nèi)徑D，然后根據(jù)GB2348-80標(biāo)準(zhǔn)選擇相應(yīng)的尺寸并加以圓整。在液壓缸的設(shè)計(jì)過程中，要使液壓缸具有足夠的強(qiáng)度和剛度，保證其在完成高負(fù)載的運(yùn)動(dòng)過程中不發(fā)生變形。此外，還應(yīng)保證液壓缸在運(yùn)行過程中的密封性。
2. 活塞桿的設(shè)計(jì)
首先根據(jù)液壓缸規(guī)定的進(jìn)給速度來確定活塞桿的直徑d，再從標(biāo)準(zhǔn)尺寸中選取合適的尺寸并且圓整，然后校核其強(qiáng)度和穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)活塞桿時(shí)應(yīng)注意的是：活塞桿在導(dǎo)向套中滑動(dòng)時(shí)，摩擦力不宜太大也不能太小，摩擦力過大會(huì)影響活塞桿的運(yùn)動(dòng)，摩擦力太小則不能保證運(yùn)行的精度。
3. 液壓缸的缸筒長(zhǎng)度(S)
液壓缸的缸筒長(zhǎng)度S是由最大工作行程確定的，液壓缸的缸筒長(zhǎng)度S應(yīng)小于缸筒內(nèi)徑D的20倍。
4. 液壓缸最小的導(dǎo)向長(zhǎng)度(H)
當(dāng)液壓缸的最短導(dǎo)向長(zhǎng)度H越小，則液壓缸的活塞桿伸出越長(zhǎng)，液壓缸越不穩(wěn)定，因此，要保證液壓缸最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H的最大值，一般為HL\20+D\2。
5. 活塞的選擇
因?yàn)榛钊谝簤焊桌镒龅氖峭鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，為了防止活塞和液壓缸發(fā)生磨損，必須要保證活塞和液壓缸筒之間的配合。在這里我們選用45#鋼并且?guī)еС协h(huán)的活塞，與缸筒的配合H8/f9。
6. 密封
我們?cè)谟透字胁捎肙型圈，軸和孔采用聚胺脂橡膠密封圈，聚胺脂橡膠廣泛采用于各種液壓缸，它具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和突出的物理性能，并且具有很強(qiáng)的彈性和耐油性還其強(qiáng)度和耐磨性符合設(shè)計(jì)要求，適合于高壓條件。
3.3.3 液壓缸的強(qiáng)度校核
1. 液壓缸筒壁厚的校核
在高壓系統(tǒng)下，當(dāng)液壓缸筒壁的內(nèi)直徑比較大時(shí),就必須對(duì)液壓缸筒壁厚m進(jìn)行強(qiáng)度校核。
在D/m≥10時(shí),用薄壁筒的公式來進(jìn)行校核：
m為液壓缸筒壁厚最小處
D為液壓缸筒壁內(nèi)直徑
P為實(shí)驗(yàn)中液壓缸的壓力,當(dāng)p<16Mpa時(shí)，P1=1.5P；當(dāng)p>16Mpa時(shí)，P1=1.25P。
為液壓筒壁材料的許用應(yīng)力， = /n，其中n為安全系數(shù)，一般n的取值5。
45#的強(qiáng)度極限為。
當(dāng)D/m≤10時(shí)，則按厚壁筒的公式來進(jìn)行校核：
由上式可見，符合要求。
因?yàn)橐簤焊淄驳耐鈴讲恍枰M(jìn)行精加工,在計(jì)算出壁厚之后,應(yīng)將液壓缸的外徑向相對(duì)大尺寸圓整。
2. 液壓缸活塞桿直徑d的校核
當(dāng)液壓缸的活塞桿所受負(fù)載壓力過大時(shí)，活塞桿的強(qiáng)度不夠，則會(huì)引起活塞桿的變形，因此需要校核活塞桿的強(qiáng)度，所用的公式為：
其中F為活塞桿上的作用力。
d1為空心活塞桿孔徑，實(shí)心桿的d1=0。
為活塞桿材料的許用應(yīng)力, =/n，其中n為安全系數(shù)。一般情況下n的取值為n>1.4。
3. 液壓缸連接釘校核
液壓缸筒和液壓缸蓋是利用螺釘進(jìn)行連接的，而這些螺釘在實(shí)驗(yàn)過程要承受一定力的作用，因此有必要對(duì)連接螺釘進(jìn)行校核。
在液壓缸上使用八個(gè)螺釘進(jìn)行連接，截面總面積為：
A＝8×π×r＝8×3.14×144＝3619（mm）
所受拉力 F=723822N
此類螺釘?shù)闹睆皆?6～40mm范圍內(nèi)，則查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得Q235A的屈服強(qiáng)度為：，抗拉強(qiáng)度為：σ＝375～460 MPa。
由安全系數(shù)，σ>σ。
由此可見，螺釘?shù)膹?qiáng)度滿足要求。
4. 液壓缸筒聯(lián)接強(qiáng)度的校核
液壓缸底為焊接，所用材料45#鋼的，。焊接應(yīng)力：
由此可見，符合設(shè)計(jì)要求。
其中，F(xiàn)為液壓缸所輸出的最大推力（N）， F=。
D為液壓缸直徑（m）。
p為液壓系統(tǒng)的最大壓力（Pa）。
D為液壓缸外徑（m）。
D為焊縫底徑（m）。
為焊接效率，通常取=0.7。
3.3.4 液壓缸活塞桿穩(wěn)定性的校核
此液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓缸活塞桿的材料為45鋼，其屈服極限 Mpa，強(qiáng)度極限 Mpa，E=210Gpa，活塞桿長(zhǎng)度為L(zhǎng)=1227mm, 活塞桿直徑為d=110mm,活塞桿的最大工作壓力為p=723822N，安全系數(shù)取8。按下式來校核液壓缸活塞桿的穩(wěn)定性：
活塞桿可簡(jiǎn)化成懸臂梁， ,活塞桿的橫截面為圓型，
柔度:
，則用歐拉公式計(jì)算臨界壓力。
由此可見，活塞桿的穩(wěn)定性滿足要求。
3.4 液壓閥的選擇
液壓閥的流量和兩端壓力是選擇液壓閥所要考慮的重要因素。
液壓閥的主要功能是改變和控制液壓系統(tǒng)中液壓油的壓力、流量和方向。所以它的質(zhì)量對(duì)液壓系統(tǒng)的正常工作有著很大的影響。按用途的不同液壓閥可以分成流量控制閥、方向控制閥和壓力控制閥三類。在液壓系統(tǒng)中，所選擇的液壓閥應(yīng)具有良好的密封性，安裝起來方便，動(dòng)作相對(duì)靈敏，價(jià)格低，使用壽命長(zhǎng)，而且方便維修和保養(yǎng)。
此實(shí)驗(yàn)臺(tái)的液壓系統(tǒng)中，在進(jìn)出口的節(jié)流回路中，用到的有單向節(jié)流閥和電液換向閥；在背壓回路中，用到是電液換向閥和先導(dǎo)型溢流閥；在調(diào)壓回路上用到的有先導(dǎo)溢流閥；在流量計(jì)選擇回路中用到是電液換向閥。
此液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的液壓系統(tǒng)主要回路的液壓閥如表3.2。
表3.2 液壓系統(tǒng)主要回路的液壓閥
回路
名稱
型號(hào)
調(diào)壓回路
先導(dǎo)溢流閥
DBW-10B-DC24
進(jìn)出口節(jié)流回路
電液換向閥
WEH16E-50/G24
單向節(jié)流閥
LDF-B20H
背壓回路
電液換向閥
WEH16E-50/G24
先導(dǎo)型溢流閥
YF-B20H
流量計(jì)選擇回路
電液換向閥
4WEH16G-50/G24
3.5 液壓系統(tǒng)輔助元件的選擇
3.5.1 油管
液壓系統(tǒng)中可選各類油管的特點(diǎn)如表3.3所示。
表3.3 各類油管的特點(diǎn)
各類油管
特點(diǎn)
無縫鋼管
不容易彎曲，裝配困難，但價(jià)格較低，常常用在高壓液壓系統(tǒng)中。
銅管
優(yōu)點(diǎn)是不容易生銹且容易彎曲，便于安裝；缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，不能用于壓強(qiáng)過大的液壓系統(tǒng)中。
橡膠管
優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕，容易彎曲，經(jīng)常安裝在拐角較大的地方；缺點(diǎn)是價(jià)格較高且容易被腐蝕老化。
低壓膠管
內(nèi)外層都是都是由合成膠構(gòu)成，具有很好的耐熱性，而且容易彎曲，質(zhì)量輕。
尼龍管
優(yōu)點(diǎn)是可塑性好，在加熱后可以改變接口的形狀，便于安裝。且其內(nèi)壁光滑，抗腐蝕性能好；缺點(diǎn)是柔軟度不高，只能用于低壓。
塑料管
優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕，耐腐蝕，加工方便，成本低；缺點(diǎn)是容易老化，且不太環(huán)保。
由于此實(shí)驗(yàn)臺(tái)為高壓液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，故選擇耐高壓的鋼管油管。
3.5.2 管接頭
管接頭的作用是用于液壓元件和管道之間的連接，而且可以拆卸，方便更換。在液壓系統(tǒng)中經(jīng)常使用的管接頭類型有焊接式的管接頭、卡套式的管接口頭、擴(kuò)口式的管接頭和快換接頭等。此液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)要求管接頭的密封性好，連接牢靠，并且便于拆卸，故選擇卡套式的管接口。
3.5.3 濾油器
液壓油中的污染物是造成液壓系統(tǒng)故障的主要原因之一，因此為了保證液壓油的質(zhì)量，使得液壓系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，就必須使用濾油器過濾掉液壓油中的雜質(zhì)污染物。
目前磁性濾油器是被廣泛采用的一種濾油器，它的工作原理就是利用永磁材料來吸附液壓油中的雜質(zhì)。因此這種濾油器常常被用在加工鋼鐵行業(yè)的液壓系統(tǒng)中。磁性濾油器的濾芯也經(jīng)常和其他濾油器的濾芯復(fù)合使用，這樣濾油器的性能就會(huì)更強(qiáng)。
在選擇濾油器時(shí)要考慮的參數(shù)主要是壓力損失、濾油器的過濾精度、濾油器的額定流量和額定壓力。根據(jù)此液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的特點(diǎn)，我們選用網(wǎng)式濾油器，其型號(hào)為WU-160X180-J，密封圈和防塵圈等配件按標(biāo)準(zhǔn)選取。
3.5.4 液壓油的選擇及使用
液壓介質(zhì)的選擇原則根據(jù)液壓系統(tǒng)工作時(shí)所處的環(huán)境選取，同時(shí)也要考慮成本、是否更換方便等因素。根據(jù)本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的情況，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》后我們選用YA-N32#液壓油，選用冷卻器的型號(hào)是2LQ-U型。在液壓系統(tǒng)工作時(shí)，我們還應(yīng)仔細(xì)檢查液壓油的清潔度、氣泡和泄露等問題。
3.6 本章小結(jié)
本章根據(jù)設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過計(jì)算和查閱相關(guān)手冊(cè)，對(duì)液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的液壓泵、電機(jī)、液壓缸、液壓閥和相關(guān)的液壓系統(tǒng)輔助元件進(jìn)行選擇，并對(duì)液壓缸的強(qiáng)度進(jìn)行校核。
4 液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
4.1 液壓裝置結(jié)構(gòu)特征
設(shè)計(jì)此液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)為集中配置型液壓裝置，它是將液壓系統(tǒng)的執(zhí)行器安裝在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，而降液壓泵及驅(qū)動(dòng)電機(jī)、輔助元件等安放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)外。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)是將液壓站設(shè)計(jì)在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的旁邊，將液壓缸等設(shè)計(jì)在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的上方，使得液壓站的液壓油通過管道傳遞到液壓缸等被測(cè)元件上而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
4.2 油箱的設(shè)計(jì)
油箱的主要作用是：1、儲(chǔ)存液壓油；2、散發(fā)液壓系統(tǒng)中液壓油的溫度；3、釋放液壓油中氣泡和沉淀雜質(zhì)。
油箱有開式油箱和閉式油箱兩種。開式油箱應(yīng)用廣泛，油箱內(nèi)頁面與大氣相通。為了防止液壓油被大氣污染，要在液壓油箱的頂部安裝空氣濾清器，也可當(dāng)做注油口用。閉式油箱指的是油箱內(nèi)液面不與大氣相連，而將通氣孔與具有一定壓力的通氣孔相連，充氣壓力一般可達(dá)到0.05MPa。
油箱的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題：
（1）油箱必須要有足夠大的容量存儲(chǔ)液壓油，以保證液壓系統(tǒng)在正常工作時(shí)能夠保持一定的液位高度；為了滿足散熱的要求，需要在油缸內(nèi)安裝冷卻裝置。
（2）在油箱的回油口安裝濾油器來保證流回油箱的液壓油液的污染等級(jí)。
（3）設(shè)置油箱的主要油口。在設(shè)計(jì)時(shí)排油口與吸油口之間的距離應(yīng)盡可能遠(yuǎn)些，管口應(yīng)插在最低油面之下，防止在吸空和回油時(shí)產(chǎn)生大量氣泡。
（4）設(shè)置隔板將吸油區(qū)和回油區(qū)隔開，在油液循環(huán)時(shí)便于液壓油中氣泡和雜質(zhì)分離和沉淀。還應(yīng)根據(jù)不同的需要在隔板上安裝濾網(wǎng)。
（5）在開式油箱的通氣口出要安裝空氣濾清器，阻止空氣中的粉塵進(jìn)入油箱。
（6）放油孔要設(shè)置在油箱底部的最低位置上，這樣才能使油液和污染物順利從放油口流出。在設(shè)計(jì)油箱結(jié)構(gòu)時(shí)還應(yīng)考慮清理油箱內(nèi)部沉淀污染物的方便性。
（7）為了方便觀察向油箱注油時(shí)液面上升的高度，在油箱上必須設(shè)計(jì)液位計(jì)。
（8）在設(shè)計(jì)油箱時(shí)還用考慮吊耳、油盤等。
油箱的尺寸為1.2m×0.8m×0.6m。其存儲(chǔ)容量為0.5立方米。油箱中的油溫一般應(yīng)控制在30~50℃，最高也不能超過60℃，最低不能低于15℃。如果液壓油溫度過高，將會(huì)使液壓油很快變質(zhì)，同時(shí)使液壓泵的容積效率變低；如果液壓油溫度太低，液壓泵啟動(dòng)時(shí)吸油困難，因此，在液壓系統(tǒng)工作時(shí)，液壓油需要進(jìn)行加熱或冷卻處理。
圖4.1 油箱主視圖
圖4.2 油箱左視圖
4.3 液壓元件與底座集成的結(jié)構(gòu)特征
將液壓控制元件與連接件底座即過渡板相連接，在底座上開有通液壓油的小孔，這些小孔又與油管相連，從而形成各控制元件之間的聯(lián)系[5]，如圖4.3所示。
圖4.3 底座三視圖
讓控制元件和底座相連接，減少了大量油管的使用，提高了效率，同時(shí)使得液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)更加緊湊，實(shí)驗(yàn)方便，減少了實(shí)驗(yàn)臺(tái)的尺寸，使得更加容易安裝。這大大減少了油路的長(zhǎng)度，從而減少液壓系統(tǒng)壓力的損失，不容易泄露。
底座的內(nèi)孔道和孔道相連的地方容易有粉塵等污染物的積聚，為了消除這一現(xiàn)象，將底座的較長(zhǎng)的盲孔改為通孔，然后把通孔的另一端用螺紋塞封住。
4.4 本章小結(jié)
本章主要是對(duì)液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝置的設(shè)計(jì)，通過分析選用集中配置型液壓裝置。設(shè)計(jì)了液壓系統(tǒng)的油箱，同時(shí)本章也介紹了液壓元件和底座集成的結(jié)構(gòu)特征，通過在底座內(nèi)開通油孔道的方法，減少油管的使用，使液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)更加緊湊。
5 液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
5.1 大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)系統(tǒng)原理
大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)系統(tǒng)原理為：當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，各種信號(hào)不斷的被傳感器轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)，再經(jīng)二次儀表濾波和放大的作用后，傳送到數(shù)據(jù)采集卡中。再由數(shù)據(jù)采集卡內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器把相應(yīng)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電腦可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。然后由計(jì)算機(jī)讀取數(shù)據(jù)和運(yùn)算處理，將結(jié)果通過數(shù)據(jù)采集卡中的D/A接口轉(zhuǎn)換為實(shí)驗(yàn)臺(tái)可識(shí)別的信號(hào)，然后通過調(diào)理電驢進(jìn)行V/I轉(zhuǎn)換和緩沖放大后對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行反饋控制。計(jì)算機(jī)的運(yùn)算結(jié)果同時(shí)也會(huì)被保留并反饋給檢測(cè)人員]。在檢測(cè)的過程中，系統(tǒng)出現(xiàn)過載等異?，F(xiàn)象時(shí)，數(shù)據(jù)采集卡的I/O接口可以接通報(bào)警系統(tǒng)，這實(shí)現(xiàn)了對(duì)液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)的保護(hù)。
大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的檢測(cè)系統(tǒng)原理如圖5.1所示。
圖5.1 大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)系統(tǒng)原理圖
5.2 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
5.2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容
因?yàn)椴捎肞LC控制的實(shí)驗(yàn)臺(tái)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，能夠適應(yīng)于大功率液壓元件的檢測(cè)。因此此液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用三菱公司的PLC控制系統(tǒng)，它型號(hào)為FX2N-48MR。
5.2.2 PLC控制電路元?dú)饧倪x用
電氣控制主電路的保險(xiǎn)絲熔斷器和繼電器主要由電氣控制電路中的最大電流所決定，而繼電器通過控制電磁鐵的得失電來控制液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的運(yùn)行。表5.1為此液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣元件的選擇。
表5.1 液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣元件的選擇
序號(hào)
元件名稱
元件型號(hào)
序號(hào)
元件名稱
元件型號(hào)
1
交流接觸器
CJ20-10 10A 220V
11
多股銅芯線
BVR-1.0MM
2
塑料外殼式斷路器
DZ108-20 10A
12
可編程控制器
FX2N-48MR
3
單極斷路器
DZ47-63 C3
13
電壓表
85C1-V 0-50V
4
二極管
IN4007 200V
14
三擋旋鈕
LAY50-11X3
5
行程開關(guān)
ME8108
15
兩檔旋鈕
LAY50-11X2
6
快速插頭插座
XS12K2P 四芯
16
溫控儀
XMTD-2001
7
信號(hào)燈
24V
17
導(dǎo)軌
1000mm*35mm
8
擋板
18
接線端子板
JF5 25A
9
中間繼電器
HH54P DC24V
19
普通按鈕
LAY50-11 紅6綠6
10
電流表
85C1-A 10ADC
20
緊急停止按鈕
LAY50-11Z
5.2.3 PLC的接線圖
PLC的接線圖如圖5.2所示，F(xiàn)X2N-48MR型號(hào)的PLC如圖5.3所示，
圖5.2 PLC接線圖
圖5.3 FX2N-48MR PLC示意圖
5.2.4 液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)系統(tǒng)的要求
（1）可靠性和穩(wěn)定性強(qiáng)，具有良好的抗干擾能力，在保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的條件下不丟失數(shù)據(jù)。
（2）安全性能要高。由于大功率液壓元件檢測(cè)系統(tǒng)壓力可達(dá)到31.5MPa，為了防止出現(xiàn)液壓油泄漏等特殊狀況而造成的事故，檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)具有很高的安全性能。
（3）快速響應(yīng)性。為了能保證采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和在發(fā)生異常情況下緊急制動(dòng)，液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的及時(shí)響應(yīng)速度快。
（4）實(shí)用性能好。操作頁面簡(jiǎn)單，便于操作。
（5）性價(jià)比高。在液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)能完成大功率液壓元件檢測(cè)的條件下，能夠降低成本。
5.3 本章小結(jié)
本章主要介紹了大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的檢測(cè)系統(tǒng)原理，設(shè)計(jì)和選擇了PLC控制系統(tǒng)的型號(hào)和液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電氣元件，完成了PLC接線圖的設(shè)計(jì)。
6 結(jié) 論
本文詳細(xì)介紹了大功率液壓元件檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的功能原理設(shè)計(jì)、液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣控制裝置設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)參數(shù)的計(jì)算和液壓元件的選擇、油箱的設(shè)計(jì)和管路的設(shè)計(jì)。
通過分析此液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)需要完成的檢測(cè)項(xiàng)目和工作要求，對(duì)液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的液壓系統(tǒng)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，并繪制出了液壓系統(tǒng)原理圖。針對(duì)液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)高壓這一特點(diǎn)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求的數(shù)據(jù)，對(duì)液壓系統(tǒng)的流量、壓力和功率進(jìn)行了計(jì)算，選擇了液壓泵、液壓閥等液壓元件和輔助元件，并完成了電機(jī)的選擇和油箱的設(shè)計(jì)，用CAD軟件繪制了液壓缸等零件圖。接著對(duì)液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，并選用優(yōu)點(diǎn)突出的PLC作為此實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電氣控制裝置。最后繪制了液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總裝配圖。
本次設(shè)計(jì)的液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)所要達(dá)到的目的是完成對(duì)高壓（21MPa—31.5MPa）環(huán)境工況下的液壓元件進(jìn)行性能檢測(cè)，不僅要求能對(duì)大多數(shù)液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓閥以及液壓缸的性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，而且既要系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，又要環(huán)保節(jié)能，可擴(kuò)展性好，易于操縱，便于維修。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 王福山.我國高壓液壓元件發(fā)展現(xiàn)狀與試驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)[J]. 工程機(jī)械,2012,10:1-7.
[2] 關(guān)浩.基于虛擬儀器技術(shù)的液壓傳動(dòng)CAT系統(tǒng)[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),2001,(12).
[3] 陳剛.胡勇.多功能液壓試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)床與液壓,2016,21:98-101.
[4] 吳杰.多功能液壓元件綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械工程師,2008,04:123-124.
[5] 何慶.機(jī)械制造專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2008.(1).
[6] 楊林.液壓泵、馬達(dá)及多路閥綜合試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與制造[D].廣東工業(yè)大學(xué),2013.
[7] 吳勇.液壓缸試驗(yàn)臺(tái)的研究與分析[D].沈陽工業(yè)大學(xué),2011.
[8] 章宏甲，黃誼. 液壓傳動(dòng)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002．
[9] 陳佳.基于PLC控制的多功能液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的開發(fā)[D].大連海事大學(xué),2010.
[10] 李德英.基于PLC的液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與研制[D].中南大學(xué),2010
[11] 曹偉,朱紅波,劉曉超. 液壓元件的測(cè)試[J].機(jī)電工程技術(shù),2014,(8).
[12] 候小華,王起新,梁若霜,林榮珍. 多路閥試驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)的改進(jìn)[J].工程機(jī)械與維修,2013, (10).
[13] Aditya A. Shah, Christiaan J. J. Paredis, Roger Burkhart.Combining Mathematical Programming and SysML for Automated Component Sizing of Hydraulic Systems [J]. Comput. Inf. Sci. Eng 12(4), 041006 (Nov 15, 2012).
[14]Tony D. Andrews and Fred E. Brine. Hydraulic Testing of Ordnance Components[J]. Pressure Vessel Technol 128(2), 162-167.
[15]L. Sidhom1, X. Brun, M. Smaoui, E. Bideaux. Dynamic Gains Differentiator for Hydraulic System Control[ J]. Dyn. Sys., Meas., Control 137(4), 041017 (Apr 01, 2015).
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致謝
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利完成，和給予我耐心指導(dǎo)的老師和無私幫助的同學(xué)們是密不可分的。首先要感謝我的指導(dǎo)老師關(guān)浩教授，從開始選題到進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，關(guān)浩老師都耐心地知道我如何去做，幫我捋清設(shè)計(jì)思路。授人以魚不如授人以漁，從關(guān)浩老師身上我學(xué)到了如何去分析和解決問題，這對(duì)我以后學(xué)習(xí)和工作來說都是非常寶貴的財(cái)富。我也非常感謝幫助我解決問題的其他老師們和同學(xué)們。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，在中國鐵建重工集團(tuán)工作的于洋學(xué)長(zhǎng)給我提供了本次設(shè)計(jì)所需要的重要資料，這對(duì)我完成本次設(shè)計(jì)有巨大幫助。最后，感謝大學(xué)這四年辛勤栽培我的全體老師。
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