畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告文 獻(xiàn) 綜 述1、前言 隨著近50年的科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展,液壓技術(shù)已經(jīng)成為了一門影響現(xiàn)代機械裝備技術(shù)的重要基礎(chǔ)學(xué)科和基礎(chǔ)技術(shù),液壓機是一種利用液體壓力來傳遞能量,以實現(xiàn)各種壓力加工工藝的機床。隨著新工藝及新技術(shù)的應(yīng)用,液壓機在金屬加工及非金屬成形方面的應(yīng)用越來越廣泛,在機床行業(yè)中的占有份額正在大幅度攀升。目前,我國的液壓件已從低壓到高壓形成系列,并生產(chǎn)出許多新型元件,如插裝式錐閥、電液比例閥、電液伺服閥、電業(yè)數(shù)字控制閥等。我國機械工業(yè)在認(rèn)真消化、推廣國外引進(jìn)的先進(jìn)液壓技術(shù)的同時,大力研制、開發(fā)國產(chǎn)液壓件新產(chǎn)品,加強產(chǎn)品質(zhì)量可靠性和新技術(shù)應(yīng)用的研究,積極采用國際標(biāo)準(zhǔn),合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu),對一些性能差而且不符合國家標(biāo)準(zhǔn)的液壓件產(chǎn)品,采用逐步淘汰的措施。壓力機液壓系統(tǒng),具有獨立的動力機構(gòu)和電氣系統(tǒng)。采用按鈕集中控制,可實現(xiàn)調(diào)整、手動及半自動三種操作方式。本機器的工作壓力、壓制速度、空載快速下行和減速的行程范圍均可根據(jù)工藝需要進(jìn)行調(diào)整,并能完成一般壓制工藝。此工藝又分定壓、定程兩種工藝動作供選擇。定壓成型之工藝動作在壓制后具有保壓、延時、自動回程、延時自動退回等動作。本機器主機呈長方形,外形新穎美觀,動力系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng),結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、動作 靈敏可靠。該機并設(shè)有腳踏開關(guān),可實現(xiàn)半自動工藝動作的循環(huán)。2、研究現(xiàn)狀液壓系統(tǒng)在機床行業(yè)運用的越來越廣泛,對技術(shù)的掌握也越來越成熟,在國內(nèi)已經(jīng)擁有了獨特的行業(yè)經(jīng)驗和技術(shù),但對于現(xiàn)代信息化及機械自動化的時代,在國內(nèi)液壓系統(tǒng)的發(fā)展還有很大的發(fā)展空間。液壓元件是機械工程運作的核心,在國內(nèi)每年有 350 億以上的行業(yè)需求,目前液壓元件的進(jìn)口比率已超過了 65%,介于高端產(chǎn)品對技術(shù)的要求,目前國內(nèi)與國外技術(shù)的差距,所使用的液壓元件基本還是進(jìn)口,但各國液壓工業(yè)產(chǎn)值約占機械工程總產(chǎn)值的3.5%,而我國僅占 0.2%左右,但社會快速發(fā)展的過程中,進(jìn)口的取代,市場存量之大,維修市場的增長是行業(yè)增長的驅(qū)動力,所以相對來講我國的液壓行業(yè)仍然有很大的發(fā)展空間,特別機械工程近幾年的迅猛發(fā)展,液壓元件故障幾乎占到了所有機械工程故障的 50%,可預(yù)見在未來幾年,液壓元件的維修市場將出現(xiàn)爆發(fā)式增長,在比較巨大的機械主機配套市場,國產(chǎn)占的比率并不高,主要還是依靠國外的產(chǎn)品,進(jìn)口的取代空間巨大。目前在國際市場上機械工程兩級方向的發(fā)展已傾向于微型化及小型化,但在國內(nèi)產(chǎn)品的壽命與進(jìn)口產(chǎn)品還有很大差距,要縮短與進(jìn)口產(chǎn)品的差距,因此在材料和產(chǎn)品表面處理工藝的技術(shù)需求還要進(jìn)一步的提高和提煉,才能有效提高液壓產(chǎn)品的使用壽命,縮短與進(jìn)口產(chǎn)品之間的差距,快速實現(xiàn)國內(nèi)液壓產(chǎn)品的主導(dǎo)化和獨立化。液壓傳動系統(tǒng)在整個機械傳動行業(yè)中有著很重要的作用,并且因為它優(yōu)越的使用性能,使它的使用范圍更廣泛,這也就要求我們要更大程度的提升液壓傳動系統(tǒng)的新能,然而我國在液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計方面缺少與外國同行業(yè)的技術(shù)交流,并且我國的制造工藝要落后于發(fā)達(dá)國家,這就要求我們更努力的為發(fā)展我國的技術(shù)事業(yè)奮發(fā)圖強。3、發(fā)展趨勢目前,不論是國內(nèi)還是國外,液壓傳動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢都是趨向于兩個大方面,節(jié)能、機電一體化。1. 減少能耗,充分利用能量液壓技術(shù)在將機械能轉(zhuǎn)換成壓力能及反轉(zhuǎn)換方面,已取得很大進(jìn)展,但一直存在能量損耗,主要反映在系統(tǒng)的容積損失和機械損失上。如果全部壓力能都能得到充分利用,則將使能量轉(zhuǎn)換過程的效率得到顯著提高。為減少壓力能的損失,必須解決下面幾個問題: ①減少元件和系統(tǒng)的內(nèi)部壓力損失,以減少功率損失。主要表現(xiàn)在改進(jìn)元件內(nèi)部流道的壓力損失,采用集成化回路和鑄造流道,可減少管道損失,同時還可減少漏油損失; ②減少或消除系統(tǒng)的節(jié)流損失,盡量減少非安全需要的溢流量,避免采用節(jié)流系統(tǒng)來調(diào)節(jié)流量和壓力;③采用靜壓技術(shù),新型密封材料,減少磨擦損失; ④發(fā)展小型化、輕量化、復(fù)合化、廣泛發(fā)展 3 通徑、4 通徑電磁閥以及低功率電磁閥; ⑤改善液壓系統(tǒng)性能,采用負(fù)荷傳感系統(tǒng),二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)和采用蓄能器回路;⑥為及時維護(hù)液壓系統(tǒng),防止污染對系統(tǒng)壽命和可靠性造成影響,必須發(fā)展新的污染檢測方法,對污染進(jìn)行在線測量,要及時調(diào)整,不允許滯后,以免由于處理不及時而造成損失。2.機電一體化電子技術(shù)和液壓傳動技術(shù)相結(jié)合,使傳統(tǒng)的液壓傳協(xié)與控制技術(shù)增加了活力,擴大了應(yīng)用領(lǐng)域。實現(xiàn)機電一體化可以提高工作可靠性,實現(xiàn)液壓系統(tǒng)柔性化、智能化,改變液壓系統(tǒng)效率低,漏油、維修性差等缺點,充分發(fā)揮液壓傳動出力大、慣性小、響應(yīng)快等優(yōu)點,其主要發(fā)展動向如下: (1)電液伺服比例技術(shù)的應(yīng)用將不斷擴大。液壓系統(tǒng)將由過去的電氣液壓 on-oE 系統(tǒng)和開環(huán)比例控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)向閉環(huán)比例伺服系統(tǒng),為適應(yīng)上述發(fā)展,壓力、流量、位置、溫度、速度、加速度等傳感器應(yīng)實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。計算機接口也應(yīng)實現(xiàn)統(tǒng)一和兼容。 (2)發(fā)展和計算機直接接口的功耗為 5mA 以下電磁閥,以及用于脈寬調(diào)制系統(tǒng)的高頻電磁閥(小于 3mS)等。 (3)液壓系統(tǒng)的流量、壓力、溫度、油的污染等數(shù)值將實現(xiàn)自動測量和診斷,由于計算機的價格降低,監(jiān)控系統(tǒng),包括集中監(jiān)控和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)將得到發(fā)展。 (4)計算機仿真標(biāo)準(zhǔn)化,特別對高精度、“高級”系統(tǒng)更有此要求。 (5)由電子直接控制元件將得到廣泛采用,如電子直接控制液壓泵,采用通用化控制機構(gòu)也是今后需要探討的問題,液壓產(chǎn)品機電一體化現(xiàn)狀及發(fā)展。參考文獻(xiàn)[1]陳大先.機械設(shè)計手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1993[2]張人杰.液壓缸的設(shè)計制造和維修[M].北京:機械工業(yè)出版社,1993[3]冀宏,唐鈴鳳.液壓氣壓傳動與控制[M].北京:華中科技大學(xué)出版社.[4]蘇爾皇.液壓流體力學(xué)[M].北京:國防工業(yè)出版社,1979.[5]范存德.液壓技術(shù)手冊[M].沈陽:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,2004.[6]張利平.液壓傳動與控制[M].西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社,2004[7]林建亞,何存興.液壓元件[M].北京:機械工業(yè)出版社,1988[8]雷天覺.液壓工程手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,1990[9]李壯云.液壓元件與系統(tǒng)[M].北京機械工業(yè)出版社,2005[10]孟延軍,陳敏. 液壓傳動[M]. 冶金工業(yè)出版社, 2008.09[12]張永茂.AutoCAD 機械繪圖基礎(chǔ)與實例[M].北京:海洋出版社,2006[13]付永領(lǐng),齊海濤.LMS Imagine.Lab AMESim 系統(tǒng)建模與仿真[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2011[14]王宇亮.基于 AMESim 的工程機械液壓系統(tǒng)故障仿真研究[J].2011[15]Tian Junying.Research on extension element model in hydraulic system.Mechatronics and Automation, 2009. 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Chapman 2001.1.課題的提出隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要,技術(shù)創(chuàng)新是目前礦山機械所面臨的新挑戰(zhàn)。面對新世紀(jì)煤礦生產(chǎn)的新需要,礦山機械將向大型化、智能化、無人化方向發(fā)展。目前,懸臂式部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機在我國得到廣泛的應(yīng)用。但是隨著社會的不斷發(fā)展,要求巷道施工向更加安全、優(yōu)質(zhì)、省力、高效、舒適的方向發(fā)展,傳統(tǒng)的截割部的液壓系統(tǒng)雖然可以實現(xiàn)機械化施工,一定程度上滿足了上述要求, 但仍然是手工操作,司機勞動強度較大,舒適性較差,勞動生產(chǎn)率也較低,同時由于系統(tǒng)壓力保持不當(dāng)。 截割斷面高度和面積都達(dá)不到設(shè)計要求,從而從整體上影響了掘進(jìn)工作的速度和質(zhì)量。另外礦井的施工質(zhì)量、施工安全很大程度上取決于人為因素,采堀業(yè)仍然屬于苦、險、臟行業(yè),因事故而傷亡的人數(shù)也較多。從根本上實現(xiàn)采掘的智能化是一項長期而艱難的任務(wù)。 由于液壓系統(tǒng)承載力大,所以液壓系統(tǒng)是煤礦機械中最為重要的驅(qū)動系統(tǒng)之一。懸臂式掘進(jìn)機的截割煤的工作均由液壓系統(tǒng)來驅(qū)動完成。因此,對液壓系統(tǒng)的設(shè)計是懸臂式掘進(jìn)機設(shè)計工作中重要的一項內(nèi)容。本課題要求首先根據(jù)掘進(jìn)機液壓系統(tǒng)設(shè)計要求,對其工況和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,建立牽引速度——流量特征方程,確定液壓系統(tǒng)各元件參數(shù),繪制液壓系統(tǒng)原理圖。綜合上述得出,優(yōu)化懸臂式掘進(jìn)機截割部的液壓系統(tǒng)功能,實現(xiàn)預(yù)期的截割高度和截割斷面。完成液壓的系統(tǒng)的高精度控制,是為將來截割斷面的自動成型打下堅實基礎(chǔ)的保證。基于以上原因,本論文提出了“礦用式掘進(jìn)機截割部液壓系統(tǒng)的設(shè)計與分析”這一課題。2 主要工作和研究手段本論文主要完成懸臂式掘進(jìn)機截割部的液壓系統(tǒng)的設(shè)計與分析,具體的說就是:(l) 掘進(jìn)機截割部機械部分三整建模及液壓缸受力分析:利用 Pro/E 三維軟件對掘進(jìn)機截割部進(jìn)行三維建模,并進(jìn)行建模裝配,同時根據(jù)運動曲線,模擬截割部動態(tài)工作過程,得出液壓系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)——液壓缸的受力曲線圖。(2) 掘進(jìn)機截割部液壓系統(tǒng)的設(shè)計;根據(jù)掘機截割部工作原理。設(shè)計截割部的液壓系統(tǒng)原理圖,同時根據(jù)液壓缸受力曲線圖,得出執(zhí)行機構(gòu)的最大受力,并以此為依據(jù)對液壓系統(tǒng)的多個元件進(jìn)行選型。(3)掘進(jìn)機截割部液壓系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模:根據(jù)液壓系統(tǒng)原理及受力情況,對液圧系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。(4)用 MATLAB 對掘進(jìn)機截割部的液壓系統(tǒng)進(jìn)行仿真:根據(jù)液壓系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,利用 MATLAB 仿真軟件,對所設(shè)計的液壓系統(tǒng)進(jìn)行仿真,得到較為理想的動態(tài)特性曲線,從而進(jìn)行仿真結(jié)果的分析,并通過改變系統(tǒng)參數(shù),研究各參數(shù)對部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機液壓系統(tǒng)動態(tài)特性的影響,為整個掘進(jìn)機液壓系統(tǒng)的設(shè)計改進(jìn)奠定基礎(chǔ)。(5) PID 模擬控制;運用模擬 PID 控制,提高了系統(tǒng)響應(yīng)的快速性、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性,使整個系統(tǒng)控制靈活、自適應(yīng)性強、控制精度高、穩(wěn)定性好,進(jìn)一步實現(xiàn)了系統(tǒng)的優(yōu)化。畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告指導(dǎo)教師意見:指導(dǎo)教師: 年 月 日所在系審查意見:系主任: 年 月 日