大功率液壓元件檢測實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計

大功率液壓元件檢測實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計,大功率液壓元件檢測實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計,大功率,液壓,元件,檢測,實(shí)驗(yàn),試驗(yàn),設(shè)計 大連大學(xué) 本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告 論 文 題 目：大功率液壓元件檢測實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)、班 級： 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）開題報告要求 開題報告既是規(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）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）題目及研究領(lǐng)域； 2.論文（設(shè)計）工作的理論意義和應(yīng)用價值； 3.目前研究的概況和發(fā)展趨勢。 二、論文（設(shè)計）研究的內(nèi)容 1.重點(diǎn)解決的問題； 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計思路）； 3.本論文（設(shè)計）預(yù)期取得的成果。 三、論文（設(shè)計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計參數(shù)）； 2.論文（設(shè)計）進(jìn)度計劃。 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)的報告。綜述或報告作為開題報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.開題報告應(yīng)在畢業(yè)論文（設(shè)計）工作開始后的前四周內(nèi)完成； 2.開題報告必須經(jīng)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會審查通過； 3.開題報告合格或沒有做開題報告的學(xué)生，須重做或補(bǔ)做合格后，方能繼續(xù)論 文（設(shè)計）工作，否則允許參加答辯； 4.開題報告通過后，原則上允許換論文題目或指導(dǎo)教師； 5.開題報告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊（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)一格式打印）。 一、選題依據(jù) 1論文（設(shè)計）題目 大功率液壓元件檢測實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計 2研究領(lǐng)域 機(jī)械制造及自動化流體傳動與控制 3論文（設(shè)計）工作的理論意義和應(yīng)用價值 大功率液壓元件檢測實(shí)驗(yàn)臺項(xiàng)目是中鐵軌道系統(tǒng)集團(tuán)針對目前國內(nèi)液壓元件 實(shí)驗(yàn)臺功率測試范圍較小，能耗高，已較難滿足對大功率（P300kw）液壓元件測試 需求的現(xiàn)狀提出的。主要針對高壓（21MPa31.5MPa）環(huán)境工況下的液壓元件進(jìn)行 性能檢測，僅要求能對大多數(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，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。 檢測內(nèi)容主要包括： (1)液壓泵性能檢測，包括測試液壓泵的空載排、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，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，包括試運(yùn)行檢測、啟動壓試驗(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 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。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)展趨勢對液壓系統(tǒng)提出包括機(jī)器生產(chǎn)率、燃油利用率、排放、 操作舒適性、性價比和可維護(hù)性等多個方面的要求，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，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)展趨勢為：在整體優(yōu)化的前提 下，通過創(chuàng)新設(shè)計來節(jié)省能源，通過優(yōu)化各個部件來提升效率，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)械采用液壓傳動與控制技術(shù)，液壓傳動與控制技術(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，我國液壓行業(yè)除擁有浙江大學(xué) “流體動與機(jī)電系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室” 和京 自動化所“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)室和檢測機(jī)構(gòu)基本情況及試驗(yàn)平臺 主要技術(shù)參數(shù)如表1。 表1 行業(yè)主要實(shí)驗(yàn)室和檢測機(jī)構(gòu)試驗(yàn)平臺主要技術(shù)參數(shù)1 二、論文（設(shè)計）研究的內(nèi)容 1.重點(diǎn)解決的問題 大功率液壓元件檢測實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計思路） （1）液壓實(shí)驗(yàn)臺功能原理設(shè)計。 （2）液壓實(shí)驗(yàn)臺裝置的設(shè)計。 （3）液壓實(shí)驗(yàn)臺電氣控制裝置設(shè)計。 （4）液壓系統(tǒng)參數(shù)的計算。 （5）液壓元件的選擇、油箱的設(shè)計和管路的設(shè)計。 3.本論文（設(shè)計）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)臺設(shè)計方案。 （2）液壓實(shí)驗(yàn)臺滿足對企業(yè)液壓元件進(jìn)行基本實(shí)驗(yàn)要求。 （3）繪制實(shí)驗(yàn)臺總圖，繪制泵站、控制系統(tǒng)等部件圖及零件圖。 （4）對系統(tǒng)性能進(jìn)行必要的校核。 （5）探討計算機(jī)輔助檢測方案。 （6）編寫設(shè)計說明書一份。 三、論文（設(shè)計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計參數(shù)）； 大功率液壓元件檢測試驗(yàn)臺的設(shè)計基于檢測內(nèi)容主要完成實(shí)驗(yàn)臺液壓系統(tǒng)、電 氣控制系統(tǒng)的設(shè)計。通過參數(shù)計算選擇正確的液壓實(shí)驗(yàn)臺主要儀器設(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)動作及安全防護(hù) 設(shè)置、自動換向、自動計數(shù)、保壓延時等功能由PLC完成。 對大功率（P300kw）液壓元件測試需求的現(xiàn)狀提出的。主要針對高壓（21MPa 31.5MPa）環(huán)境工況下的液壓元件進(jìn)行性能檢測。 2.論文（設(shè)計）進(jìn)度計劃 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，研討開題報告的撰寫 第4周：撰寫開報告，進(jìn)行開題報告答辯 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，進(jìn)行方案論證及設(shè)計。 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)臺的總體設(shè)計，繪制總體方案圖。 第8周：進(jìn)行必要的計算，確定實(shí)驗(yàn)臺方案的合理性。 第9周：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)臺的各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計，進(jìn)行部件設(shè)計 第10周：進(jìn)行液壓元件的選擇及完善各部件設(shè)計。 第11周：液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計方案，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，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，完善控制系統(tǒng)細(xì)節(jié) 第14周：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)臺總體討論，進(jìn)行結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的修改 第15周：完善設(shè)計圖紙及說明書的修改工作。 第16周：整理設(shè)計說明書及答辯資料，準(zhǔn)備答辯 第17周：畢業(yè)設(shè)計答辯 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)臺設(shè)計J. 液壓與氣 動,2009,03:17-18. 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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，市場競爭足，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)平臺等一批實(shí)驗(yàn)室，這些實(shí) 驗(yàn)平臺能夠?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。 文獻(xiàn)2運(yùn)用嵌入在實(shí)驗(yàn)臺中多種傳感器實(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。對試驗(yàn)臺的液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計， 并對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的檢測、采集、遠(yuǎn)程監(jiān)控功能進(jìn)行分析；將該試驗(yàn)臺與傳統(tǒng)試驗(yàn)臺 的設(shè)計進(jìn)行比較；設(shè)計并進(jìn)行閉式泵的測試實(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)計要求，達(dá)到試驗(yàn)臺的設(shè)計要求。 文獻(xiàn)4指出要達(dá)到液壓元件測試精度，必須針對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)計并把這些基本回路結(jié)合在一個實(shí)驗(yàn)臺架上,就構(gòu)成綜合實(shí)驗(yàn)臺，實(shí)驗(yàn)的方便 程度和經(jīng)濟(jì)性取決于設(shè)計的合理性。 文獻(xiàn)4提出液壓元件檢測實(shí)驗(yàn)臺由三大部分組成,即液壓泵站、實(shí)驗(yàn)操作臺和電 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。文獻(xiàn)6指出液壓站是檢測實(shí)驗(yàn)臺的公共部分, 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方面的功能。(2) 實(shí)驗(yàn)操作平臺上安裝各種測試儀表及傳感器，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器、電表以及各種操作按鈕(液壓源驅(qū)動電 動機(jī)起動和停止、事故急停)等。 文獻(xiàn)6中指出：1、實(shí)驗(yàn)臺液壓試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計，包括：（1）液壓泵、液壓馬達(dá)、 液壓多路閥等測試方法。（如對液壓馬達(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)目的測試。）（2）實(shí)驗(yàn)臺的總體方案設(shè)計。實(shí)驗(yàn)臺由液 壓試驗(yàn)系統(tǒng)、控制面板、PLC采集控制系統(tǒng)、觸摸屏和上位計算機(jī)五個部分組成。 它們共同完成液壓泵、馬達(dá)和多路閥等項(xiàng)目測試、控制過程監(jiān)視、測試數(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。根據(jù)國標(biāo)中液壓元 件的基本液壓原理設(shè)計測試回路（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)臺測控系 統(tǒng)硬件設(shè)計，其中包括：（1）測控系統(tǒng)方案設(shè)計，采用分布式控制方法。各液壓元 件檢測實(shí)驗(yàn)臺的測控系統(tǒng)PLC采用西門子S7-200系列。（2）實(shí)驗(yàn)臺測控系統(tǒng)硬件 實(shí)現(xiàn)，包括綜合試驗(yàn)臺采集與控制信號分析，測控系統(tǒng)PLC選型。3、實(shí)驗(yàn)臺測控 系統(tǒng)軟件設(shè)計，包括：（1）測試流程設(shè)計。液壓元件的測試也分為手動和自動兩種 模式。手動測試模式下,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。自動測試模式下,測控系統(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 動控制。（2）PLC控制軟件設(shè)計。文獻(xiàn)10:PLC程序主要控制電氣線路中電源的輸 出和回路中各個電磁閥的通斷電，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行液壓缸動作的先后過程，并對實(shí)驗(yàn)所需 的速度電信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。PLC的優(yōu)勢有：編程很簡單,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，只需要將現(xiàn)場的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。 文獻(xiàn)9針對以型式試驗(yàn)為主的液壓元件綜合試驗(yàn)平臺的設(shè)計問題，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)臺的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，主要集中在結(jié)構(gòu) 設(shè)計方面如快換接頭設(shè)計，檢測環(huán)節(jié)上如傳感器測技術(shù)應(yīng)用等方面，對系統(tǒng)功能 模塊進(jìn)行集成化設(shè)計，并利用計算機(jī)LabVIEW軟件實(shí)現(xiàn)測試系統(tǒng)的自動控制以 及試驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時顯示與采集保存。LabVIEW在液壓測試系統(tǒng)中測試儀器是關(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)是測試技術(shù)和計算機(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 試技術(shù)進(jìn)入一個新的時代。把虛擬儀器引進(jìn)液壓測試系統(tǒng)的設(shè)計中,但能夠使測試 系統(tǒng)電路一步簡化，提高測試數(shù)據(jù)的可靠性，而且還能靈活的分析處理采集的測試 數(shù)據(jù)。 文獻(xiàn)11總結(jié)液壓實(shí)驗(yàn)臺電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容：（1）傳感器的選擇。在測 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)檢測的精度。在 進(jìn)行液壓實(shí)驗(yàn)臺CAT系統(tǒng)設(shè)計時，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、靜態(tài)檢測與控制。（2）液壓實(shí)驗(yàn)臺CAT平面布置設(shè)計。 已經(jīng)開發(fā)的液壓CAT有兩種模式：一種是由計算機(jī)對測試裝置進(jìn)行控制并完成測試過 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)自動化研究所的液壓閥、液壓缸、 液壓泵、液壓馬達(dá)試驗(yàn)臺CAT系統(tǒng)；另一種是計算機(jī)用對測試裝置進(jìn)行控制，只進(jìn) 行數(shù)據(jù)采集、信號處理和實(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、自動控制、計算機(jī)、測試技術(shù)、信號處理技 術(shù)、可靠性等眾多范圍。液壓CAT通過將計算機(jī)與實(shí)驗(yàn)臺連接起來建立一套數(shù)據(jù)采 集和數(shù)字控制系統(tǒng)，由計算機(jī)對壓、位移等各實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、化、處理 并輸出測試結(jié)果。（3）液壓油泵系統(tǒng)設(shè)計。（4）電機(jī)控制主電路設(shè)計。 審 核 意 見 指導(dǎo)教師評閱意見（對選題情況、研究內(nèi)容、工作安排、文獻(xiàn)綜述等方 面進(jìn)行評閱） 簽字： 月 日 教研室主任意見 簽字： 月 日 學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會意見 簽字： 月 日 公章：