動靜態(tài)液壓試驗(yàn)臺液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

動靜態(tài)液壓試驗(yàn)臺液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),靜態(tài),液壓,試驗(yàn)臺,系統(tǒng),設(shè)計(jì) 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目： 動靜態(tài)液壓試驗(yàn)臺液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 班 級： 機(jī)制1203 學(xué)生姓名： 侯鵬程 指導(dǎo)教師： 王志成 論文提交日期： 年 月 日 論文答辯日期： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 機(jī)械設(shè)計(jì)制造 專業(yè) 1203班 學(xué)生：侯鵬程 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：動靜態(tài)液壓試驗(yàn)臺液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容： 針對液壓阻尼器的特性，設(shè)計(jì)同時(shí)滿足其靜態(tài)性能和動態(tài)性能測試的試驗(yàn)臺，要求最大輸出動態(tài)力為200KN，頻率范圍0.01~33Hz。設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的原理圖；選擇液壓元件，主要包括電動機(jī)、液壓泵、伺服閥、比例閥、電磁換向閥、單向閥等；對系統(tǒng)進(jìn)行性能驗(yàn)算。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分： 液壓振動試驗(yàn)臺的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢分析。液壓振動試驗(yàn)臺的功能分析：包括靜態(tài)性能和動態(tài)性能分析，建立液壓振動試驗(yàn)臺的數(shù)學(xué)模型。擬定動靜態(tài)液壓試驗(yàn)臺的液壓原理圖：包括油源回路，由比例閥控制的壓力回路、由電液伺服閥控制的動靜態(tài)加載回路、卸荷回路等。 選擇液壓元件：主要包括電液伺服閥和作動器（伺服液壓缸），比例溢流閥，電磁換向閥，電磁單向閥，油箱，蓄能器等。液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算：包括壓力損失計(jì)算，溫升計(jì)算，各壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)壓。伺服液壓缸機(jī)械設(shè)計(jì)。液壓系統(tǒng)原理圖，液壓缸裝配圖檢查和完善。 起止時(shí)間：2016/3/5到2016/5/28 指導(dǎo)教師： 簽字 年 月 日 摘要 阻尼器是一種能夠吸收、衰減沖擊與振動的控制裝置，隨著設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的不斷提高，其應(yīng)用越來越廣泛．鑒于阻尼器如此廣泛的使用，且其對系統(tǒng)的安全性起著至關(guān)重要的作用，必須確保阻尼器具備合格的性能指標(biāo)和制造質(zhì)量。因此，研制阻尼器振動試驗(yàn)臺對測試阻尼器性能，保證產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。 本文調(diào)研了阻尼器振動試驗(yàn)臺的發(fā)展現(xiàn)狀，在分析了各類振動試驗(yàn)臺性能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出使用液壓振動試驗(yàn)臺檢測阻尼器的方法，并針對國內(nèi)外液壓振動試驗(yàn)臺研究中存在的不足，研究開發(fā)了一套具備高精度、大載荷、寬頻響等特點(diǎn)的百噸級液壓振動試驗(yàn)臺系統(tǒng)，并完成了系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)。 對液壓振動試驗(yàn)臺的系統(tǒng)原理進(jìn)行闡述，根據(jù)試驗(yàn)臺的技術(shù)指標(biāo)，對試驗(yàn)臺 液壓系統(tǒng)主要元件和試驗(yàn)臺機(jī)架進(jìn)行設(shè)計(jì)，并針對試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)中的技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行 分析。 關(guān)鍵詞：阻尼器；液壓試驗(yàn)臺；性能檢測；伺服控制 Abstract Damper as an absorption and attenuation of shock and vibration control device, as the design and manufacturing technology The continuous improvement of operation, its application is more and more widely. In view of the damper is so widely used, and the system Security plays an important role, must ensure that the damping apparatus for manufacturing quality and qualified performance indicators. Therefore, the development to test the tester damper vibration damper performance, ensure the quality of products is of great significance. In this paper, the research of vibration damper test bench development present situation, the analysis of the various characteristics of vibration table Based on the analysis of using hydraulic method to detect damper vibration test rig, and in view of the hydraulic vibration test at home and abroad Test platform of the insufficiency in research, the research developed a high precision, large load, bandwidth, etc The tonnage hydraulic vibration test system, and completed the system design. On the system principle of hydraulic vibration test bench, according to the technical index of the test bench, main components and hydraulic system on test bench test bed frame design, and in view of the technical difficulties in the design of test bed are analyzed. Based on the above research results, the tonnage hydraulic vibration damper test rig is developed, and in jiangsu electric power Run the installation for co., LTD The damper test showed that this paper developed test rig, Load control accurate, reliable test data, fully meet the needs of enterprises on the damper performance test. Key words: damper; Hydraulic test bench; Performance testing; Servo control 目 錄 緒論 1 第一章 液壓振動試驗(yàn)臺的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢分析 2 1.1 國外液壓振動試驗(yàn)臺的發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.2阻尼器性能檢測方法 4 第二章 液壓振動試驗(yàn)臺的功能分析 7 1.1 液壓振動試驗(yàn)臺研制方案的提出 7 1.2 本文的主要研究內(nèi)容 8 1.3 論文組織架構(gòu) 9 1.4液壓振動試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì) 9 第三章 擬定動靜態(tài)液壓試驗(yàn)臺的液壓原理圖 10 3.1 試驗(yàn)臺架功能和組成 10 3.2 液壓系統(tǒng) 10 3.3 效率問題 10 3.4 動靜態(tài)試驗(yàn)問題 11 第四章 選擇液壓元件 13 4.1分類 15 4.2 用途 17 4.3分類功能 17 第五章 液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算 19 5.1 系統(tǒng)沖擊問題 19 5.2 主機(jī)設(shè)計(jì) 20 第六章 伺服液壓缸機(jī)械部分設(shè)計(jì) 23 6.1 試驗(yàn)臺的技術(shù)指標(biāo) 23 6.2 供油壓力的選擇 23 6.3 機(jī)架的設(shè)計(jì)說明 27 總結(jié) 28 參考文獻(xiàn) 29 致謝 30 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 緒論 緒論 阻尼器是一種對速度反應(yīng)靈敏的振動控制裝置，它能夠吸收、沖擊能量與衰減振動，減少結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)，控制沖擊性的流體振動(如主汽門快速關(guān)閉、安全閥排放、水錘、破管等沖擊激擾)和地震激擾的管系振動，主要適用于核電廠、火電廠、化工廠、鋼鐵廠等的管道及設(shè)備的減振。阻尼器是利用充滿液壓油的液壓缸，借助液壓缸內(nèi)活塞上的小孔來獲得阻 尼作用。其基本工作原理是，當(dāng)阻尼器的活塞受到外力沖擊時(shí)，通過阻尼 控制閥和阻尼節(jié)流孔，在液壓缸兩腔產(chǎn)生壓力差，從而對外產(chǎn)生阻尼力， 該阻尼力的大小與負(fù)載速度有關(guān)。 近年來,隨著阻尼器的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的不斷改進(jìn),各種各樣的測試和檢驗(yàn)阻尼器的測試技術(shù)的改進(jìn),應(yīng)用越來越廣泛。不僅現(xiàn)在,阻尼器應(yīng)用于重要軍事工程,并已大量應(yīng)用于土木工程。針對阻尼器的使用廣泛,系統(tǒng)安全起著至關(guān)重要的作用。因此,為了測試和保證阻尼器的技術(shù)性能指標(biāo)和產(chǎn)品制造質(zhì)量,必須建立相應(yīng)的阻尼器進(jìn)行測試系統(tǒng),阻尼性能測試和質(zhì)量檢驗(yàn)。 33 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 液壓振動試驗(yàn)臺的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢分析 第一章 液壓振動試驗(yàn)臺的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢分析 液壓振動臺的殘余,長沖程,承載能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),阻尼器測試領(lǐng)域獲得了極其廣泛的應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)振動臺可以預(yù)先設(shè)置參數(shù),如振幅、頻率、負(fù)載測試方法和起止時(shí)間等等。這使得液體壓力振動臺具有更好的可操作性和較高的工作效率,成為最廣泛使用的阻尼器方法。國內(nèi)外對液壓振動試驗(yàn)臺進(jìn)行了廣泛而深入的研究,具體的研究接口紹如下： 1.1 國外液壓振動試驗(yàn)臺的發(fā)展現(xiàn)狀 液壓振動試驗(yàn)臺在國外企業(yè)技術(shù)方面的研究和應(yīng)用起步較早，到20世紀(jì)九十年代初，國外試驗(yàn)臺行業(yè)幾大公司比較知名的，如美國的MTS、英國的Iasdn、德國的Shenck、日本島津等，已推出其代表性的數(shù)字控制試驗(yàn)臺系統(tǒng)。這些公司在其原有模控技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用了計(jì)算機(jī)控制與電液伺服相結(jié)合的技術(shù)，提高了試驗(yàn)精度和增強(qiáng)了系統(tǒng)功能。目前，液壓振動試驗(yàn)臺生產(chǎn)主要以美國、英國和德國為主，另外日本島津制作所也有少量的產(chǎn)品f。美國的MTS公司作為世界上液壓振動試驗(yàn)臺生產(chǎn)、銷售量最大的廠商，其產(chǎn)品在技術(shù)和品種方面處于絕對的領(lǐng)先地位。MTS數(shù)字控制系統(tǒng)TeSt star具有靈活的多參量控制補(bǔ)償功能，實(shí)現(xiàn)了P、I、D參數(shù)數(shù)字設(shè)定和對系統(tǒng)的非線性修正，配置靈活、適應(yīng)面廣，性能指標(biāo)很高。減小摩擦力方面，MTS公司采用的方式有：靜壓支撐、動壓支撐、特殊噴涂技術(shù)等。伺服作動器滑動配合表面采用非金屬噴涂處理，實(shí)現(xiàn)了較小的阻尼。在標(biāo)準(zhǔn)液壓振動試驗(yàn)臺產(chǎn)品上，MTS公司擁有全系列的標(biāo)準(zhǔn)振動試驗(yàn)臺產(chǎn)品。該公司生產(chǎn)的824系列液壓振動試驗(yàn)臺除有MTs通用的液壓伺服系統(tǒng)外還有諧振系統(tǒng)，對試樣施加平均載荷，并以其固有頻率激勵質(zhì)量振動，以便提供和控制動載荷。英國的Insaon公司的液壓振動試驗(yàn)臺有1300系列、8000系列和8500系列等。在8000系列中，原有的全部電子控制柜被一臺計(jì)算機(jī)系統(tǒng)取代。所有的試驗(yàn)程序均錄于微型盒式磁帶上，通過按鍵指令的操作，可快速自動完成整個(gè)試驗(yàn)過程。而8500系列可以連接計(jì)算機(jī)，使用數(shù)字信號處理器和動態(tài)響應(yīng)自適應(yīng)控制，具有P、I、D參數(shù)數(shù)字設(shè)定和測量系統(tǒng)自動調(diào)零，對材料試驗(yàn)全過程進(jìn)行32位全數(shù)字化閉環(huán)控制和高速數(shù)據(jù)采集。由于引入了各種功能附件及計(jì)算機(jī)，其功能、可靠性、測試精度大大提高。但由于其量程小，價(jià)格昂貴，在國內(nèi)應(yīng)用較少嗍。 德國的Schenck公司推出了諧振／非諧振液壓振動試驗(yàn)臺，這種試驗(yàn)臺有雙作動器和單作動器兩種。其中750KN諧振／非諧振液壓振動試驗(yàn)臺為四立柱雙作動器。該試驗(yàn)臺有兩個(gè)伺服控制通道，一是在試樣上產(chǎn)生平均載荷，另一是以其固有頻率激勵彈簧／質(zhì)量系統(tǒng)，諧振狀態(tài)工作完全是自動進(jìn)行的．以諧振狀態(tài)工 作時(shí)，試驗(yàn)臺在諧振曲線的峰值工作，此時(shí)只需低功率便可在高頻率下獲得高試驗(yàn)負(fù)荷。伺服控制器的每個(gè)通道都有獨(dú)立的PID控制，具有最佳的伺服控制回路的響應(yīng)特性。 國內(nèi)液壓振動試驗(yàn)臺的發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)液壓振動試驗(yàn)臺的研制起步較晚，技術(shù)儲備與研究水平落后于國外先進(jìn)企業(yè)。直至上世紀(jì)七十年代，長春試驗(yàn)機(jī)研究所以及甘肅天水紅山試驗(yàn)機(jī)廠研制出液壓振動試驗(yàn)臺，才邁出我國動態(tài)試驗(yàn)臺研制的步伐。上世紀(jì)八十年代后期，國內(nèi)許多單位加強(qiáng)了相關(guān)方面的研究。如天津大學(xué)研制了PwS．100A液壓振動試驗(yàn)臺，開發(fā)的預(yù)拉應(yīng)力橫梁央緊結(jié)構(gòu)、非金屬支撐高速作動器、拉壓對稱循環(huán)的液壓強(qiáng)迫夾頭等多項(xiàng)技術(shù)屬國內(nèi)首創(chuàng)?，F(xiàn)已開發(fā)出lOKN。1000l(選擇法蘭接口,根據(jù)用戶的需求自由選擇。 根據(jù)流體參數(shù)選擇電磁閥:材料、溫度組 1)腐蝕性液體:宜選用耐腐蝕電磁閥,不銹鋼;超級清潔液:宜選用食品級不銹鋼材料電磁閥; 2)高溫液體,應(yīng)選擇使用耐高溫的電氣電磁閥材料和密封材料,和選擇活塞結(jié)構(gòu)類型; 3)流體狀態(tài):氣體,液體或混合狀態(tài),尤其是當(dāng)直徑大于DN25必須區(qū)分; 4)流體的粘滯性:通常在50個(gè)春秋國旅可以任意選擇,如果超過這個(gè)值,應(yīng)該選擇高粘度電磁閥。 根據(jù)參數(shù)選擇壓力電磁閥:品種的原理和結(jié)構(gòu) 1)公稱壓力:這個(gè)參數(shù)的意義與其他通用閥是一樣的,是根據(jù)管道公稱壓力; 2)工作壓力:如果低工作壓力必須選擇或一步一步的直接代理原則;最低工作壓力差連續(xù)超過0.04 Mpa,一步一步直接表演,指導(dǎo)類型都可以選擇。 電氣選擇：電壓規(guī)格應(yīng)盡量優(yōu)先選用AC220V、DC24較為方便。 根據(jù)持續(xù)工作時(shí)間長短來選擇：常閉、常開、或可持續(xù)通電 1）當(dāng)電磁閥需要長時(shí)間開啟，并且持續(xù)的時(shí)間多于關(guān)閉的時(shí)間應(yīng)選 用常開型； 2）要是開啟的時(shí)間短或開和關(guān)的時(shí)間不多時(shí)，則選常閉型； 3）但是有些用于安全保護(hù)的工況，如爐、窯火焰監(jiān)測，則不能選常開的，應(yīng)選可長期通電型。 根據(jù)環(huán)境要求選擇輔助功能：防爆、止回、手動、防水霧、水淋、潛水。 工作原理:電磁閥封閉空腔,打開一個(gè)孔在不同的位置,每個(gè)孔連接不同的油管,腔中間是活塞,兩邊是兩個(gè)電磁鐵,將吸引磁鐵線圈電身體哪邊,通過控制閥體的移動來打開或關(guān)閉不同放電的油孔、油孔永遠(yuǎn)是敞開的,液壓油就會進(jìn)入不同4.的排油管,然后通過油的壓力來推動油缸的活塞,活塞推動活塞桿,活塞桿驅(qū)動機(jī)制。這個(gè)流的電力通過控制電磁鐵斷層控制了機(jī)械運(yùn)動。 電磁單向閥：只有一個(gè)方向氣流,不能反向流動的方向控制閥門。它的工作原理和液壓單向閥。壓縮空氣從入口,克服彈簧力和摩擦力使單向閥口打開,單向閥應(yīng)用于不允許空氣流通,如空氣壓縮機(jī),膨脹水箱,水箱和安裝一個(gè)止回閥之間的空氣壓縮機(jī),壓縮機(jī)停止工作時(shí),可以防止壓縮空氣罐回空氣壓縮機(jī)。止回閥通常是結(jié)合節(jié)流閥,順序閥用單向節(jié)流閥,單向順序閥更換。 蓄能器： 工作原理:液壓油是不可壓縮液體,因此它是不可能積累的壓力可以使用液壓油,必須依靠其他媒體來變換,儲層壓力。例如,利用氣體(氮?dú)?開發(fā)的可壓縮特性包式空氣蓄電池設(shè)備的液壓油箱。皮囊式蓄能器由石油和天然氣中的組件與氣體密封部分,位于石油和周圍的皮膚油循環(huán)。壓力油進(jìn)入蓄電池時(shí),氣體被壓縮,系統(tǒng)管路壓力不再上升;當(dāng)壓縮空氣管路壓力降低通貨膨脹,液壓油會進(jìn)入電路,以減緩線路壓降。 4.1分類 彈簧式 這取決于壓縮彈簧液壓系統(tǒng)壓力過?？梢赞D(zhuǎn)化為彈簧勢能存儲,在必要的時(shí)候。其結(jié)構(gòu)簡單,成本低。但是因?yàn)閺椈缮炜s的數(shù)量有限和規(guī)模擴(kuò)張壓力的變化不敏感,消振功能差,所以只適合小容量和低壓系統(tǒng)(1.0 ~ 1.2 MPa P≦),或用作緩沖裝置。 活塞式 它通過提高密封活塞上的負(fù)載質(zhì)量塊的液壓系統(tǒng)的壓力能轉(zhuǎn)化為重力勢能積蓄。其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定的壓力。缺陷設(shè)置限制,只有垂直安裝,不容易密封,慣性大,質(zhì)量不敏感。這種類型的蓄能器僅供臨時(shí)使用。 圖4.1活塞式蓄能器 這兩個(gè)蓄電池因?yàn)槠渚窒扌允呛苌偈褂?。但值得注意的?一些研究從經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)在兩個(gè)蓄電池的結(jié)構(gòu)做新的東西,在某種程度上,克服其缺點(diǎn)。如國內(nèi)工廠改進(jìn)的彈簧式蓄能器的結(jié)構(gòu)。(如圖2所示,增加彈簧直徑大于液壓室直徑),合格的春天之旅(將彈簧最大負(fù)載限制在容許極限載荷)方法提高了工作壓力,和蓄電池的容量,降低成本。 圖4.2外彈簧式蓄能器 氣體式 它以波義爾定律（PVn=K=常數(shù)）為基礎(chǔ)，通過壓縮氣體完成能量轉(zhuǎn)化，使用時(shí)首先向蓄能器充入預(yù)定壓力的氣體。當(dāng)系統(tǒng)壓力超過蓄能器內(nèi)部壓力時(shí)，油液壓縮氣體，將油液中的壓力轉(zhuǎn)化為氣體內(nèi)能；當(dāng)系統(tǒng)壓力低于蓄能器內(nèi)部壓力時(shí)，蓄能器中的油在高壓氣體的作用下流向外部系統(tǒng)，釋放能量。選擇適當(dāng)?shù)某錃鈮毫κ沁@種蓄能器的關(guān)鍵。這類蓄能器按結(jié)構(gòu)可分為管路消振器、氣液直接接觸式、活塞式、隔膜式、氣囊式等。 4.2 用途 有兩種類型的蓄電池。(1)當(dāng)?shù)退龠\(yùn)動負(fù)載流量小于液壓泵流量、液壓泵冗余流量累加器,當(dāng)負(fù)載流量大于液壓泵流量的需求,從蓄電池集流體,以彌補(bǔ)短缺的液壓泵的流量。(2)當(dāng)停機(jī),但仍需要保持一定的壓力,能阻止泄漏的液壓泵和蓄電池的補(bǔ)償系統(tǒng),為了保證系統(tǒng)的壓力。 蓄電池也可以用來吸收壓力脈動的液壓泵或吸收液壓沖擊壓力系統(tǒng)。蓄電池可以使用壓縮氣體的壓力,重錘或彈簧生產(chǎn),因此蓄電池分為氣體類型、錘式和彈簧。氣體和液體氣體蓄電池直接接觸,稱為接觸,其結(jié)構(gòu)簡單,容量大,但容易在氣液混合,通常用于液壓機(jī)。氣體和液體接觸不叫隔離類型,常用的皮和隔膜隔離,皮的大量的體積變化,隔膜體積變化量很小,通常用于吸收壓力脈動。重錘式容量較大,常用于軋機(jī)等系統(tǒng),能源存儲。 4.3分類功能 蓄能器的種類主要分為：彈簧式和充氣式。 蓄能器的功用 （1）短期大量供油 （2）系統(tǒng)保壓 （3）應(yīng)急能源 （4）緩和沖擊壓力 （5）吸收脈動壓力 蓄能器的功能主要分為存儲能量、吸收液壓沖擊、消除脈動和回收能量四大類。 第一類:儲存能量。這種功能在實(shí)際使用,可以分為:1)作為輔助電源,減少裝機(jī)容量;(2)補(bǔ)償泄漏;(3)熱膨脹補(bǔ)償;(4)對應(yīng)急電源;(5)恒壓油源。 第二類:吸收液壓沖擊。換向閥換向突然突然停止,執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動將在液壓系統(tǒng)沖擊壓力,系統(tǒng)壓力在短時(shí)間內(nèi)迅速增加,造成儀器的損壞,組件和密封裝置,并產(chǎn)生振動和噪聲。為了確保吸收的影響,蓄電池應(yīng)設(shè)置在碰撞點(diǎn)附近,所以蓄電池通常是安裝在控制閥和液壓缸的影響源之前,是一個(gè)很好的方式來吸收和緩沖液壓沖擊。 第三類:消除脈動,降低噪音。柱塞泵和液壓系統(tǒng),少量的柱塞泵流量周期變化使系統(tǒng)產(chǎn)生振動?？梢蕴峁┬铍姵?大量吸收脈動壓力和流量的能量,在流量脈動的一個(gè)周期。瞬時(shí)流量高于平均的一部分石油被蓄能器吸收,低于平均流量的一部分蓄電池,它吸收的能量脈沖,降低紋波,減少損傷敏感的儀器和設(shè)備常規(guī)精液。 第四類:回收能量。與回收能源蓄電池是目前更多的研究領(lǐng)域。能量回收可以提高能源的利用率是節(jié)能的重要途徑。蓄電池可以儲存能量,因?yàn)樗呀?jīng)結(jié)束,所以可以用來回收多種功能,位置勢能。該領(lǐng)域的主要研究有:(1)回收車輛制動能量;(2)回收工程機(jī)械動臂機(jī)構(gòu)的人;(3)復(fù)蘇的液壓挖掘機(jī)轉(zhuǎn)臺制動能量;(4)回收石油修井機(jī)和鉆機(jī)的下落的重力勢能;(5)回收電梯向下的重力勢能。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算 第五章 液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算 5.1 系統(tǒng)沖擊問題 系統(tǒng)在動態(tài)試驗(yàn)的過程中 ,從蓄能器和泵源獲 得的峰值流量為 1 704 L /min,如果按此指標(biāo)來設(shè)計(jì) 整個(gè)系統(tǒng) ,顯然不經(jīng)濟(jì)也沒有必要。但如果僅僅按照 油泵的流量來選擇管道、過濾器和冷卻器等 ,則峰值 流量將會對系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊和破壞。為此 ,在系統(tǒng)的回 油路增設(shè)了蓄能器組。 蓄能器組的最高工作壓力為 回油路管道和元件能耐受的最高壓力。 設(shè)冷卻器進(jìn)油管通徑為 50 mm ,油流速度按 2 m /s計(jì)算 ,則 5 s內(nèi)通過的流量為 19. 6 L,作動器在 5 s內(nèi)排出的最大流量為 V =1704× 0. 64 /60× 5 =90. 88 （5-1） 需要蓄能器的有效容積為 V = 90. 88 - 19. 6=71. 28 （5-2） 選用氣囊式折合型蓄能器。 出口的壓力不超過0. 63 M Pa,即蓄能器的最高工作壓力為 P1 = 0. 63 M Pa,最低工作壓力為油液回油過程中克服管道、冷 卻器、過濾器等需要的壓力 ,其中過濾器的阻力為最 主要的部分 ,取 P3= 0. 35 M Pa,則蓄能器充氣壓力為： P1=（0.8—0.85）P3=0.28*106 （5-3） 則蓄能器的總?cè)莘e為： = （5-4） 選取 3個(gè)容積為 100 L的蓄能器可以滿足要求。 這樣可以避免回油管路中流量過大而造成的對低壓 元器件的破壞。 5.2 主機(jī)設(shè)計(jì) 主機(jī)安裝阻尼器和測試樣本,結(jié)構(gòu)原理如圖2所示。主機(jī)為臥式結(jié)構(gòu),主要部件包括前軸承、軸承、移動橫梁后,指導(dǎo)的帖子,和夾緊缸體執(zhí)行機(jī)構(gòu),等。試驗(yàn)過程中,阻尼器安裝在連接法蘭之間。在前軸承、軸承、橫梁、導(dǎo)柱,形成一個(gè)剛性的盒子。阻尼力等于框架的內(nèi)力,兩個(gè)指南列和橫梁前后軸承,軸承是主要的承載部件,因此,變形很容易控制,低要求的平臺和基礎(chǔ)。阻尼器的自尊的執(zhí)行機(jī)構(gòu)承擔(dān)。通過磁位移傳感器位移測量,內(nèi)置的致動器的活塞。輪輻式負(fù)荷傳感器,安裝阻尼器和梁之間。執(zhí)行機(jī)構(gòu)由伺服閥控制。伺服閥和閥塊安裝在傳動裝置上,以減少連接的閥門和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的距離,提高頻率響應(yīng)。 圖5.1試驗(yàn)臺主機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖 主機(jī)的設(shè)計(jì),以確保足夠的剛度,有利于提高測試精度。同時(shí),主機(jī)系統(tǒng)的固有頻率,以避免工作頻率,以免引起共鳴。這些是主機(jī)的總體設(shè)計(jì)需要注意的問題。在主人面前,軸承,軸承將固定的驅(qū)動器,梁可以沿導(dǎo)柱滑動,并根據(jù)需要調(diào)整測試空間。調(diào)整位置后,依靠液壓夾緊裝置將梁和柱是固定的。與普通螺母固定方式相比,液壓夾緊空間調(diào)整更方便,導(dǎo)柱兩光束同時(shí),消除預(yù)應(yīng)力安裝時(shí)無需添加線程間隙。液壓夾緊可靠,不是由于選擇高工作壓力和過度的夾緊缸和浪費(fèi)資源,液壓夾緊裝置的合理設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。 橫梁與導(dǎo)向柱的夾緊過程如圖 3所示 ,圖 3( a) 為初始狀態(tài) ,假設(shè)導(dǎo)向柱正好在孔的中心。 當(dāng)橫梁受到夾緊力 P 的作用后 ,橫梁產(chǎn)生懸臂 梁變形 ,最先變形的是橫梁最薄弱的位置 ,即沿孔的 中心縱向截面處。 夾緊的第一步是橫梁和導(dǎo)向柱兩 點(diǎn)接觸 ,如圖 3( b)所示。 由于導(dǎo)向柱的一端基本處于自由狀態(tài) ,在夾緊 力的進(jìn)一步作用下 ,立柱被推向右端 ,最終近似為圖 3( c)所示的 3點(diǎn)夾持狀態(tài)。 此時(shí)導(dǎo)向柱的受力狀況 如圖 3( d)所示。橫梁受到的力與圖 3( d)所示的力方 向相反。 選取夾緊缸的直徑為 D,活塞桿的直徑為 d ,則夾緊缸產(chǎn)生的夾緊力為 F = ( D2 - d2 ) （5-5） 選擇橫梁與導(dǎo)向柱之間的最大配合間隙為 y。 在橫梁與導(dǎo)向柱處于夾緊狀態(tài) (如圖 3( c) )時(shí) ,沿作 用力 P 的方向橫梁的變形量約為 2y ,此變形量需要消耗一部分夾緊力 Ft ,根據(jù) 2y= 可計(jì)算得到 Ft , 其中: I 為橫梁的極慣性矩 ,則作用在導(dǎo)向柱上的力 為 P= F- Ft。 對橫梁的最先變形點(diǎn) B 取力矩 ,可得 ∑ MB =0 Pl = （5-6） 則每個(gè)立柱每側(cè)的正壓力 N =p （5-7） 夾緊力為橫梁與導(dǎo)向柱產(chǎn)生的摩擦力為 ∑ Ff = 2Ff= 2_ N （5-8） 其中: _ 為橫梁與導(dǎo)向柱間的摩擦系數(shù)。 　 根據(jù)此計(jì)算方法 ,液壓夾緊裝置選擇每側(cè) 3個(gè) 夾緊缸 ,每個(gè)夾緊缸產(chǎn)生的夾緊力為 0. 46× 106 N , 則兩根導(dǎo)向柱產(chǎn)生的夾緊力為 F = 6∑ Ff =2. 22× 106 =2 220 kN （5-9） 取摩擦系數(shù)為 0. 1,則橫梁與導(dǎo)向柱之間的摩擦 力為 2 220 kN ,可以滿足 1 000 kN 試驗(yàn)力的要求 (安 全系數(shù)為 2. 22)。 圖5.2夾緊過程示意圖 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第六章 伺服液壓缸機(jī)械部分設(shè)計(jì) 第六章 伺服液壓缸機(jī)械部分設(shè)計(jì) 6.1 試驗(yàn)臺的技術(shù)指標(biāo) 為了在一定頻率的交變載荷作用下，進(jìn)行液壓阻尼器的動態(tài)性能試驗(yàn)，測試液壓阻尼器在振動狀態(tài)下的動態(tài)響應(yīng)特性，本試驗(yàn)臺須達(dá)到以下技術(shù)指標(biāo)： 1)振動方向：水平雙向； 2)最大動態(tài)載荷：1000KN； 3)工作頻率范圍：0．1～33Hz； 4)最大振幅：33Hz時(shí)，3mm； 5)液壓缸有效行程：±25mm(活塞中位固定)； 6)試驗(yàn)波形：正弦波、三角波和方波； 7)被測阻尼器最大質(zhì)量：750Kg； 8)系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、存儲、查詢和打印等功能。 6.2 供油壓力的選擇 供油的選擇是非常重要的,石油供應(yīng)的壓力,靜態(tài)和動態(tài)參數(shù)的液壓動力元件和液壓設(shè)備的大小,還與功率組件和負(fù)載匹配是否合理。選擇高石油供應(yīng)的壓力,輸出功率相同的情況下,可以減少液壓設(shè)備和管道的大小和質(zhì)量,使液壓削弱了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊,與空氣中的油混合體積彈性模量的影響,有利于改善系統(tǒng)速度,選擇低油壓,可以降低設(shè)備成本,有利于延長液壓系統(tǒng)和元件的壽命,泄漏的生活,低溫度、低噪音和易于維護(hù)。 液壓系統(tǒng)的供油壓力與液壓設(shè)備的工作環(huán)境、精度要求等有關(guān)，常用的液壓系統(tǒng)供油壓力推薦如表6.1所示 表6.1各類液壓常用的供油壓力 根據(jù)本液壓振動試驗(yàn)臺的具體工作情況，參考現(xiàn)有同類試驗(yàn)臺的供油壓力，選擇供油壓力B=3lMPa。 液壓缸主要參數(shù)的確定 液壓缸是試驗(yàn)臺的執(zhí)行元件，負(fù)責(zé)輸出位移、力、速度等運(yùn)動參量。液壓缸的設(shè)計(jì)在滿足動態(tài)出力、位移行程要求的基礎(chǔ)上，還要考慮液壓動力源的設(shè)計(jì)、伺服閥的匹配等系統(tǒng)因素，以及解決液壓缸的安裝、連接、密封等具體問題。 液壓缸按基本結(jié)構(gòu)可分為活塞缸(單桿活塞缸和雙桿活塞缸)、柱塞缸和擺動缸(單葉片式和雙葉片式)。按作用方式可分為單作用和雙作用兩種，單作用缸是一個(gè)方向的運(yùn)動靠液壓油驅(qū)動，反向運(yùn)動必須靠外力(如彈簧或重力)來實(shí)現(xiàn)；雙作用缸是兩個(gè)方向的運(yùn)動均靠液壓油驅(qū)動．由于本試驗(yàn)臺提供水平雙向振動，水平兩方向須靠液壓油驅(qū)動，因而本試驗(yàn)臺采用雙活塞桿雙作用式液壓缸。 接著對試驗(yàn)臺液壓缸進(jìn)行設(shè)計(jì)。 伺服閥輸出功率為最大值時(shí)的負(fù)載壓力最與供油壓力只的關(guān)系為： 式(2-1)可以計(jì)算此時(shí)的負(fù)載壓力PL=21MPa． 上式中，F(xiàn)為最大動態(tài)負(fù)載力。根據(jù)試驗(yàn)臺的技術(shù)指標(biāo)可得，F(xiàn)=1000KN。經(jīng)由式(2-2)計(jì)算得 A=47619mm2?？紤]到本試驗(yàn)臺振動方向?yàn)樗诫p向，正負(fù)方向 輸出的特性要求一致，因而采用雙作用雙桿液壓缸。按GB/T2348-1993《液壓缸缸內(nèi)內(nèi)徑和活塞桿直徑系列》的標(biāo)準(zhǔn)，對液壓缸內(nèi)徑D、活塞桿直徑d進(jìn)行圓整，確定液壓缸內(nèi)徑D=320mm，活塞桿直徑d=200mm。這樣液壓缸的實(shí)際作用面積為： A=π（D2-d2）/4 （2.經(jīng)計(jì)算得液壓缸實(shí)際作用面積A=48984mm。 由上可得，液壓缸主要參數(shù)為： 液壓缸內(nèi)徑D：320mm； 活塞桿直徑d：200mm； 活塞行程三：50mm。 結(jié)合考慮試驗(yàn)臺液壓缸的安裝、連接、密封等情況，完成試驗(yàn)臺液壓缸的設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)示意如下圖所示： 圖6.2 伺服液壓缸裝配圖 電液伺服閥選擇液壓振動試驗(yàn)臺的核心組件,既是電液轉(zhuǎn)換元素和功率放大器,試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)是很重要的。電液伺服閥的輸入微小電信號的大功率液壓壓力和流量的輸出。伺服閥試驗(yàn)臺的電氣與液壓系統(tǒng)可以連接的一部分,實(shí)現(xiàn)電動和液壓信號轉(zhuǎn)換和液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)(活塞桿)控制。 首先，根據(jù)試驗(yàn)臺的技術(shù)指標(biāo)計(jì)算活塞的最大速度Vmax“，其計(jì)算公式為： Vmax=APωP=2πAP=fP （6-1） 式中，AP為頻率最大時(shí)的最大振幅，國P為頻率最大時(shí)的角速度，‘為試驗(yàn)最大頻率。本試驗(yàn)臺中，AP=3mm，fP=33Hz式(2-4)可得Vmax=622mm/s。 其次，計(jì)算試驗(yàn)臺系統(tǒng)的最大負(fù)載流量Qmax，由此確定伺服閥的選型。最大負(fù)載流量級的計(jì)算如下: Qmax=Avmax （6-2） 其中，液壓缸實(shí)際作用面積A=48984mm2，最大速度Vmax=622mm/s，計(jì)算得Qmax=1826L/min 最后，根據(jù)最大負(fù)載流量Qmax。及系統(tǒng)供油壓力Ps，并參考美國MOOG公司的伺服閥技術(shù)資料，最終選定MOOG公司的D792-S99JR06VSA0-P型伺服閥。 該閥的額定流量為1000L／min、額定壓力為35MPa，結(jié)構(gòu)圖如圖2．3所示 MOOG公司 D792 - S99JR06vSA0- P是一個(gè)兩級伺服閥,閥芯。閻套結(jié)構(gòu),主閥芯提供了一個(gè)線性位置閉環(huán)反饋控制。主要的燕在關(guān)閉位置四通閥的產(chǎn)出水平。導(dǎo)閥是機(jī)械反饋式兩級伺服閥,雙噴嘴擋板閥的流量控制。伺服閥將放大器和相關(guān)路集成到身體,使設(shè)計(jì)簡單,耐用,可以提供可靠和長期運(yùn)行順利?？紤]到最大負(fù)載流Qmax = 1828升/分鐘,為了滿足交通系統(tǒng)的需求,測試臺上2臺 D792 S99JR06VSA0 - P型伺服燕并行操作。提供線性的主閥閥芯閉環(huán)控制,通過伺服控制器的信號設(shè)置函數(shù)修正階段兩個(gè)伺服閥操作，確保兩個(gè)閥高頻率的同步操作條件。 液壓泵的選擇 液壓泵作為液壓系統(tǒng)的動力元件，將原動機(jī)(電動機(jī)、柴油機(jī)等)輸入的機(jī)械能(轉(zhuǎn)矩和角速度)轉(zhuǎn)換為液壓能(壓力和流量)輸出，為系統(tǒng)的執(zhí)行元件提 供液壓油。因而液壓