QCS014液壓實驗臺利舊改造設計

31頁 14000字數(shù)+說明書+任務書+10張CAD圖紙【詳情如下】

QCS014液壓實驗臺利舊改造設計.doc

任務書.JPG

傳感器應用板.dwg

雙向?qū)嶒炁_(傾斜).dwg

雙向?qū)嶒炁_（垂直）.dwg

實驗臺.dwg

底版.dwg

總裝配圖.dwg

油泵支架.dwg

油箱體.dwg

油路圖.dwg

液壓.dwg

 目錄

摘要I

英文摘要II

第一章 緒論.1

1.1 課題來源.1

1.2 實驗臺的發(fā)展現(xiàn)狀.2

1.3 本課題的意義2

1.3.1 實驗教學的意義 2

1.3.2 現(xiàn)實意義和實際價值3

1.4 本課題研究的內(nèi)容.4

第二章 實驗臺液壓系統(tǒng)的總體方案6

2.1概述6

2.1.1 液壓子系統(tǒng).6

2.1.2 計算機輔助控制系統(tǒng)6

2.2 本實驗臺的技術(shù)要求7

2.2.1 實驗臺的改造及預期目標 7

2.2.2 實驗臺組合方式.7

2.2.3 實驗臺的特點.8

2.3 液壓系統(tǒng)回路設計.8

2.3.1 確定主要參數(shù)，編制動作表8

2.3.2 擬定液壓系統(tǒng)原理圖9

第三章液壓回路設計方案.11

3.1 液壓回路的整體設計.11

3.2 液壓實驗原理說明.11

3.2.1 液壓泵的性能特性試驗.12

3.2.2 節(jié)流調(diào)速性能特性實驗13

第四章 液壓系統(tǒng)硬件部分的設計.16

4.1 液壓控制元件的選型16

4.1.1 本實驗臺液壓系統(tǒng)的性能參數(shù)16

4.1.2 液壓元件的選取16

4.2 底板的設計及說明.19

第五章 控制部分.21

5.1 試驗臺的控制.21

5.2 系統(tǒng)設計.22

5.3 改造后的測試功能23

第六章 總結(jié)與展望28

6.1 總結(jié)28

6.1.1 液壓回路設計的關(guān)鍵.28

6.1.2 液壓回路設計中存在的問題.28

6.1.3 改造后的創(chuàng)新之處28

6.2 技術(shù)展望.29

致 謝30

參 考 文 獻31

附錄3

摘要

液壓技術(shù)已廣泛的應用于國民生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，液壓元件、組件和系統(tǒng)性能的高低直接影響機器的質(zhì)量，對元件、組件和系統(tǒng)的性能參數(shù)進行測試分析，以滿足各種用途的需要，就成為不可缺少的重要環(huán)節(jié)。隨著計算機軟硬件技術(shù)和計算機輔助測試技術(shù)的發(fā)展，特別是虛擬儀器技術(shù)的出現(xiàn)，為開發(fā)通用的液壓元件計算機輔助測試系統(tǒng)提供了便利條件。因此，將測試領域中的最新技術(shù)— 虛擬儀器技術(shù)應用于液壓元件及系統(tǒng)性能的自動測試中，以提高測試的效率和精度，對于液壓元件和系統(tǒng)的研發(fā)以及液壓產(chǎn)品的推廣應用具有重要作用。

為適應電液比例控制技術(shù)教學和科研的需要，我們進行了實驗室的實驗臺自動化改造。本文論述對實驗臺液壓測試回路的整合改造，提高了原實驗臺的技術(shù)性能，研制出一種多功能模塊化的、先進的、可靠的液壓泵、液壓閥計算機輔助測試試驗系統(tǒng)，能夠自動按預先設定好的程序完成對各種泵、閥的性能測試。

關(guān)鍵詞:多功能液壓試驗臺 比例溢流閥 計算機輔助測試 

Abstract

The technology of hydraulicp ressureh as been wdely used in every part of National Product. The performance of hydraulic component and hydraulic circuit can influence the quality of machine directly. So it is important to test and analyze the performance index of hydraulic component and circuit, in order to meet the needs of different purpose.The development of technology of computer software and hardware as well as the development of CAT (Computer Aided Test), especially the appearance of VI (Visual Instrument), provides convenience to develop multifunctional CAT system of hydraulic components.Thus,the study on CAT system based on the most new test technology of VI, may play a very important role in research of new hydraulic components and systems,also in extending application of hydraulic products.

In order to meet the needs of instruction and scientific research,we decided to develop to Automation of electro-hydraulic test-bed. This article discusses the electro-hydraulic integrated circuit of hydraulic test of the integration and enhance the original test-bed of technical performance, the development of a multi-functional modular, advanced and reliable hydraulic pumps,hydraulic valve computer-aided test Test System, can automatically at a pre-configured procedures of the various pumps, valves of the performance test.

6.1.2 液壓回路設計存在的問題

(1) 論文中一些參數(shù)的選取是基于專家的經(jīng)驗或參考同類資料而選取的，因此這些參數(shù)對于該泵控馬達系統(tǒng)是否合理還有待于后續(xù)工作的進一步驗證。針對某些參數(shù)可以通過設計相應的辨識試驗,以求得更加精確的參數(shù)。

(2) 由于種種原因，試驗沒有機會做，所以論文沒有對仿真結(jié)果進行實際系統(tǒng)的試驗驗證，以達到在實際系統(tǒng)中進一步對控制參數(shù)進行調(diào)整來改善系統(tǒng)性能目的。

(3) 在控制部分,由于我了解的知識有限,在整個液壓系統(tǒng)設計中的軟件部分和仿真實驗部分做的少,有待日后繼續(xù)工作。

(4) 對于本文所提出的控制策略對于此系統(tǒng)而言是否是最好的有待于以后的繼續(xù)工作來驗證和考核。

（5) 在進行動、靜態(tài)測試時，油源壓力越恒定，測試精度越高。如何減少工況變化引起的壓力波動，也有待進一步解決。

6.1.3 改造后的創(chuàng)新之處

1) 在液壓控制回路中，系統(tǒng)加載閥選用電液比例閥，可實現(xiàn)遠程加載和自動加載，克服了手動加載的隨機干擾，實現(xiàn)了加載的自動化，并且滿足測試臺的各種測試要求。

2) 系統(tǒng)將計算機控制、檢測技術(shù)與液壓控制系統(tǒng)有效地相結(jié)合，可對液壓系統(tǒng)各參量進行實時監(jiān)控，對伺服閥各項性能參數(shù)進行巡回跟蹤檢測。

3) 在動態(tài)測試中，采用了逐點掃頻法進行測試，獲得了比較理想的準確度。

4) 將虛擬儀器技術(shù)應用在動、靜態(tài)測試中，測試系統(tǒng)的激勵信號由虛擬儀器產(chǎn)生，測試功能由虛擬儀表實現(xiàn)。

5) 為液壓元件的測試，提供了一種新的可靠的技術(shù)手段，也為液壓測試技術(shù)的發(fā)展，找到了一個新領域。

6.2 展望

雖然本課題做了不少的工作，但是，由于客觀條件和時間的限制，本課題仍有許多待完善的地方。本課題研究的內(nèi)容只是建立在實驗室的基礎之上，缺乏實際應用的經(jīng)驗，在實際應用的過程中，一定會還有許多需要調(diào)整和改進的地方。本課題軟件在編制過程中，并沒有面面俱到，原因是本課題涉及到的對象較為繁多，但是，在現(xiàn)有軟件設計的基礎之上，進行擴展是非常方便的。本課題所做內(nèi)容的研究，具有較強的現(xiàn)實意義:一方面，本課題所進行液壓系統(tǒng)的設計對于要建設多功能液壓試驗臺的企業(yè)來說具有重要的參考意義;另一方面，本課題所開發(fā)的CAT軟件，對于現(xiàn)有CAT系統(tǒng)的升級以及建設現(xiàn)代化的CAT系統(tǒng)都將具有重要的參考價值。

致 謝

本文是在老師悉心指導下完成的。文章的選題、結(jié)構(gòu)的調(diào)整及內(nèi)容的修改牽最后的定稿都得到了老師極大的指導和幫助。老師淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、忘我的工作精神和正直樸實的為人，給我留下了深刻的印象。導師的言傳身教，將令我終生受益。在此，謹向為我付出了辛勤勞動的老師致以深深的謝意!

在畢業(yè)設計的整個過程中，學校、學院也為畢業(yè)設計的完成提供了很多的便利，包括硬件設備及軟件資源等，使畢業(yè)設計得以順利的完成，在此一并對他們表示感謝。

參 考 文 獻

[1] 何存興主編《液壓傳動與氣壓傳動》，華中科技大學出版社

[2] 機械設計手冊編委會《機械設計手冊 單行本 液壓傳動與控制  23 , 4 》，機械工業(yè)出版社

[3] 盧光賢主編《機床液壓傳動與控制》，西北工業(yè)大學出版社

[4] 張利平主編《液壓傳動系統(tǒng)及設計》，化學工業(yè)出版社

[5] 蔡廷文主編《液壓系統(tǒng)現(xiàn)代建模方法》，中國標準出版社

[6] 王守城主編《液壓元件及選用》，化學工業(yè)出版社

[7] 胡燕平，模塊式液壓閥試驗系統(tǒng)研究[J].實驗技術(shù)與實驗發(fā)展,2006（01）

[8] 簡引霞,QCS-003液壓實驗臺改造[J].液壓與氣動,2007(09)

[9] 孫萍,王永德,劉揚,QCS008型液壓實驗臺的改造[J].液壓與氣動,2006(08)

[10] 吳昌林，李輝, 模塊設計在多功能液壓實驗臺中的應用研究[J].機床與液壓,2007(05)

[11]吳正毅.測試技術(shù)與測試信號處理.1.北京:清華大學出版社，1991.55

[12」于凌宇.傳感器應用與展望.電子科技導報，1999,3 :31^32

[13] 屠良堯、李海濤.數(shù)字信號處理與VXI自動化測試技術(shù).2.北京:國防工業(yè)出版社，2000.42-50

[14] 鄧叔芳.計算機輔助測試.2.北京:北京航天工業(yè)出版社，1992.57-58

[15] 羅小梅. 電液比例變量泵控馬達控制系統(tǒng)的分析研究,長安大學碩士學位論文

液壓實驗臺利舊改造說明書 目錄 摘要 .........................................................................................................................................文摘要 ................................................................................................................................一章 緒論 ...........................................................................................................................題來源 ...........................................................................................................................驗臺的發(fā)展現(xiàn)狀 .......................................................................................課題的意義 .................................................................................................................... 實驗教學的意義 ........................................................................................................... 現(xiàn)實意義和實際價值 .....................................................................................................課題研究的內(nèi)容 ............................................................................................................二章 實驗臺液壓系統(tǒng)的總體方案 .....................................................................................述 ..................................................................................................................................... 液壓子系統(tǒng) ..................................................................................................................... 計算機輔助控制系統(tǒng) ....................................................................................................實驗臺的技術(shù)要求 ........................................................................................................ 實驗臺的改造及預期目標 ........................................................................................... 實驗臺組合方式 ............................................................................................................ 實驗 臺的特點 ...............................................................................................................壓系統(tǒng)回路設計 ............................................................................................................ 確定主要參數(shù)，編制 動作表 ......................................................................................... 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 ....................................................................................................三章液壓回路設計方案 ......................................................................................................壓回路的整體設計 ......................................................................................................壓實驗原理說明 ............................................................................................................ 液壓泵的性能特性試驗 ................................................................................................ 節(jié)流調(diào)速性能特性實驗 .................................................................................................四章 液壓系統(tǒng)硬件部分的設計 ..........................................................................................壓控制元件的選型 ....................................................................................................... 本實驗臺液壓系統(tǒng)的性能參數(shù) ...................................................................................... 液壓元件的選取 ...........................................................................................................板的設計及說明 ............................................................................................................五章 控制部分 .....................................................................................................................驗臺的控制 ..................................................................................................................統(tǒng)設計 ...........................................................................................................................造后的 測試功能 ..........................................................................................................六章 總結(jié)與展望 ..............................................................................................................結(jié) .................................................................................................................................. 液壓回路設計的關(guān)鍵 ................................................................................................... 液壓回路設計中存在的問 題 ....................................................................................... 改造后的創(chuàng)新之處 ........................................................................................................術(shù)展望 ........................................................................................................................... 謝 ........................................................................................................................................ 考 文 獻 .............................................................................................................................錄 ............................................................................................................................................壓實驗臺利舊改造說明書 摘要 液壓技術(shù)已廣泛的應用于國民生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，液壓元件、組件和系統(tǒng)性能的高低直接影響機器的質(zhì)量，對元件、組件和系統(tǒng)的性能參數(shù)進行測試分析，以滿足各種用途的需要，就成為不可缺少的重要環(huán)節(jié)。隨著計算機軟硬件技術(shù)和計算機輔助測試技術(shù)的發(fā)展，特別是虛擬儀器技術(shù)的出現(xiàn)，為開發(fā)通用的液壓元件計算機輔助測試系統(tǒng)提供了便利條件。因此，將測試領域中的最新技術(shù) — 虛擬儀器技術(shù)應用于液壓元件及系統(tǒng)性能的自動測試中，以提高測試的效率和精度，對于液壓元件和系統(tǒng)的研發(fā)以及液壓產(chǎn)品的推廣應用具有重要作用。 為適應電液比例 控制技術(shù)教學和科研的需要，我們進行了實驗室的實驗臺自動化改造。 本文論述對實驗臺液壓測試回路的整合改造，提高了原實驗臺的技術(shù)性能， 研制出一種多功能模塊化的、先進的、可靠的液壓泵、液壓閥計算機輔助測試試驗系統(tǒng)，能夠自動按預先設定好的程序完成對各種泵、閥的性能測試 。 關(guān)鍵詞 :多功能液壓試驗臺 比例溢流閥 計算機輔助測試 液壓實驗臺利舊改造說明書 he of as in of of So it is to of in to of of of as as I ( to AT of AT on I, a in of in of In to of we to of of of of of a at a of of 液壓實驗臺利舊改造說明書 第一章 緒論 題來源 21 世紀液壓控制技術(shù)既面臨著來自電氣控制技術(shù)的新競爭和綠色環(huán)保的新挑戰(zhàn)，又面臨著將有相當一部分傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品進入技術(shù)生命周期衰退期的新現(xiàn)實，因此必須從自身內(nèi)部對其進行深刻反思和徹底改造。本課題實驗臺自動化改造， 正是適應時代發(fā)展的趨勢，本著降低成本，提高自動化水平和實用性的原則來進行設計和研究的。 液壓泵、液壓閥（包括節(jié)流閥、調(diào)速閥、壓力閥、換向閥）的性能測試是液壓傳動實踐課程的基礎部分。 電液伺服閥、比例閥的靜、動態(tài)特性指標的測試在科學研究與工程實踐中，有著極為重要的意義。計算機輔助測試 (術(shù) 的興起和應用，為電液伺服閥、比例閥性能測試開辟了廣闊的發(fā)展前景。虛擬儀器技術(shù)的出現(xiàn)，使 (術(shù)進入一個嶄新的發(fā)展階段。本文實驗臺的自動化改造，應用測試技術(shù)、計算機技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)，研制了一套電液伺服閥、比例閥的靜、動態(tài)特性測試液壓系統(tǒng)，并對電液伺服閥、比例閥的靜、動態(tài)特性測試的有關(guān)方法及理論進行了研究和探索。液壓實驗臺 及到的相關(guān)理論與方法主要有 :數(shù)據(jù)采集與處理、數(shù)字信號處理、圖形處理、信號與系統(tǒng)、自動控制、液壓傳動、液壓伺服控制、虛擬儀器、逐點掃頻法等等。 隨著實踐教 學改革的不斷深入，在汽車學院現(xiàn)行的 人才培養(yǎng)計劃中“加強學生創(chuàng)新能力、實踐能力和應用能力的培養(yǎng)， ..計性、性相結(jié)合的獨立實驗項目，達到應用型人才培養(yǎng)目標的要求 ” 。這就要求我們不斷地對傳統(tǒng)的實驗項目進行創(chuàng)新，本項目擬 結(jié)合計算機輔助測試技術(shù) (術(shù)， 對 液壓傳動實驗課程的內(nèi)容的進行擴充和更新， 按照“設計 — 分析 — 制造 — 工程管理”的思路，打破原有實驗教學附屬于理論教學的模式，建立與理論教學并行、既相對獨立又相互聯(lián)系的實驗教學體系。 本研究課題關(guān)鍵在于液壓測試回路的設計和計算機輔助控制測試技術(shù)的研究 ，同時 研制出一套多功能、模塊化的液壓泵、液壓閥計算機輔助測試試驗系統(tǒng)，來完成對各種泵、閥以及液壓回路的性能測試， 提高液壓實驗臺的使用效液壓實驗臺利舊改造說明書 率。 驗臺的發(fā)展與現(xiàn)狀 隨著液壓技術(shù)的發(fā)展，對系統(tǒng)的測試要求也越來越高，傳統(tǒng)測試液壓系統(tǒng)方法的弊端日益暴露出來。傳統(tǒng)的方法主要側(cè)重于手工，這樣一來，一方面，由于人 為因素對檢測誤差影響較大，必然導致檢測的準確性較差 ;另一方面，檢測速度也極為緩慢，極大地影響了效率。這一切，成為了液壓技術(shù)應用和發(fā)展的瓶頸。隨著計算機科學的飛速發(fā)展，尤其是微型計算機的發(fā)展，其功能不斷增強，而價格卻不斷下降，從而使得計算機迅速滲透到了各個領域，相繼出現(xiàn)了 成為了推動液壓技術(shù)應用和發(fā)展的巨大動力。 液壓行業(yè)在產(chǎn)品設計、制造、生產(chǎn)管理、性能測試等領域廣泛采用了計算機技術(shù)，極大地提高了產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度、生產(chǎn)的自動化水平和產(chǎn)品的質(zhì)量。本課題的多功能液壓實驗臺， 正是適應時代發(fā)展的趨勢，本著降低成本，提高自動化水平和實用性的原則來進行設計和研究的。在元件性能測試的過程中，采用了使用當前最為流行的軟件 十 +0來進行編程，使人機界面更為友好。 隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，計算機輔助測試技術(shù)越來越多地應用在液壓工程檢測之中。實驗臺在改革進程中，已經(jīng)提出了集成模塊化、手動和自動并聯(lián)控制化、及控制中的 法等，也運用了計算機、傳感器、控制和數(shù)據(jù)采集等技術(shù)；液壓控制單元也向模塊化、可組配、開放式和集成化發(fā)展。 課題的意義 驗教學的意義 本課題擬 結(jié)合計算機輔助測試技術(shù) (術(shù)， 對 液壓傳動實驗課程的內(nèi)容的進行擴充和更新， 按照“設計 — 分析 — 制造 — 工程管理”的思路，打破原有實驗教學附屬于理論教學的模式，建立與理論教學并行、既相對獨立又相互聯(lián)系的實驗教學體系。 完成系統(tǒng)及其配套測試軟件的開發(fā)， 同時完成系統(tǒng)配套實驗教學內(nèi)容的更新，以及多媒體課件的設計。使本系統(tǒng)作為液壓傳動實驗課程的主要實驗平臺，同時對于教師的科研能夠起到一定的支撐。 本項目的實施，不僅能夠解決目前由于實驗設備臺套數(shù)不足而影響到實驗教液壓實驗臺利舊改造說明書 學的矛盾，同時能讓學生得到“液壓 測試 多方面的訓練，提高學生的動手能力。同時還可向與傳感器和測試有關(guān)的實驗課程開放，對于工科的相近專業(yè)均可推廣。 實意義和實際價值 在現(xiàn)階段，本課題的研究將具有很強的現(xiàn)實意義。本課題立足國內(nèi)，以實用為準則，在價格實惠的情況下，具有較高的性 能，避免大而全所帶來的高昂價格，因為，本課題只對常出問題的閥和缸進行性能檢測，省去了一 些不常出問題類型產(chǎn)品的測試，從而簡化了多功能液壓實驗臺 ;另一方面，由于采用的是多功能液壓實驗臺，這比單獨購置各種液壓實驗臺的造價要低的多。 由于采用 其他方式相比，在現(xiàn)有實驗臺上采用 將是一種效益較高而又投資較少的方式之一，因此，目前尚沒有采用這種技術(shù)的實驗臺更應該采用 ;即使采用了這種技術(shù)，由于計算機硬件和軟件的迅速發(fā)展，如語音識別技術(shù)、電腦觸摸屏技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)以及各種流行軟 件不斷的更新?lián)Q代，很多采用 課題采用的正是目前最為先進的軟件和硬件來進行 同傳統(tǒng)的多功能液壓實驗臺相比，本實驗臺具有以下優(yōu)點： · 提高了測試速度，減小了測量誤差 由于計算機的采用，可對各參量進行高速采樣，減小了各參量間不同時性的誤差。計算機連續(xù)自動測試減小了瞬態(tài)信息丟失引起的誤差和讀數(shù)誤差。通過軟件可對測試數(shù)據(jù)進行粗大誤差、系統(tǒng)誤差以及隨機誤差進行消除工作。這些處理大大減少了測試系統(tǒng)的誤差。由于計算機采集存儲測試數(shù)據(jù)的速度很快 ，因此可以在很短時間內(nèi)完成對被測工況的數(shù)據(jù)采集、運算和存儲， 比人工測試要少很多時間 :另一方面，也能減少實驗設各的磨損，節(jié)省動力消耗，同時可減少實驗時控制油溫的時間消耗，從而大大加快了實驗的速度。 · 測試時無須同時觀察和記錄多個儀表的數(shù)據(jù)，減輕了測試的勞動強度 ，提高 了測試效率 ; · 計算機自動控制實驗狀態(tài)，使測試過程準確，操作簡單 ; · 測試數(shù)據(jù)存盤保留，方便進一步進行分析處理 ; 液壓實驗臺利舊改造說明書 · 測試數(shù)據(jù)結(jié)果輸出迅速、直觀、工整 ; · 可監(jiān)測測試的瞬態(tài)過程，便于了解測試過程的詳細信息 ; · 可擴展現(xiàn)有測試儀器的使 用功能 ; · 便于建立測試數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，有利于液壓元件質(zhì)量的趨勢分析。 由上面的敘述可以看出，在多功能液壓實驗臺上采用 于在現(xiàn)有實驗臺上進行改造， 軟件主體進行一些修改即可適用于不同的實驗臺，若廣泛推廣于液壓元件的生產(chǎn)廠家，對于提高液壓元件的生產(chǎn)和管理水平，提高經(jīng)濟和社會效益將會有很大的促進作用。另外，目前，從全國范圍內(nèi)來看，有不少企業(yè)、學校和研究所都采用了然也有不少企業(yè)還沒有采用。目前國內(nèi)比較著名的 北京理工大學的 液壓泵、液壓馬達一液壓馬達傳動系統(tǒng)工作特性的計算機輔助實驗系統(tǒng)，機械部北京自動化所和湘潭機電專科學校研制的液壓泵出場實驗臺系統(tǒng)，廣州機床研究所液壓泵性能和噪聲計算機實時測試系統(tǒng)，徐州液壓件廠液壓缸 些系統(tǒng)研制運行時間從 80年代中期至今，反映了我國液壓 而這些系統(tǒng)由于開發(fā)較早，在進行軟件的編制時一般都是在 用 語言，由于這兩種語言本身能力的局限性和 環(huán)境對界面友好性的限制，使得它遠沒有利用目前最流行的軟件 ++和 在 這樣，這些軟件就面臨著由 也是目前我國采用 多單位正在或正準備將原有的 如，北京自動化所的國家液壓元件質(zhì)量監(jiān)督中心，就正準備將它們 上述的分析可以看出，本課題的研究將具有很強的現(xiàn)實意 義和實際價值。 課題研究的內(nèi)容 本課題為機、電、液一體化系統(tǒng)，涉及的內(nèi)容極其繁多，由于時間以及客觀條件的限制，本論文將主要進行如下內(nèi)容的研究 : 多功能液壓實驗臺液壓系統(tǒng)的設計 ; 多功能液壓實驗臺液壓系統(tǒng)圖的繪制 ; 液壓實驗臺利舊改造說明書 多功能液壓實驗臺 多功能液壓實驗臺 : 多功能液壓實驗臺 我們課題由兩個人一起完成，我主要負責液壓部分的設計，關(guān)鍵在液壓測試回路的設計。 本研究課題關(guān)鍵在于液壓測試回路的設計和計算機輔助控制測試技術(shù)的研究，同時 研制出一套多功能、模塊化的液壓泵、液壓閥計算機輔助測試試驗系統(tǒng)，來完成對各種泵、閥以及液壓回路的性能測試， 提高液壓實驗臺的使用效率。 液壓實驗臺利舊改造說明書 第二章 實驗臺液壓系統(tǒng)的總體方案 述 該系統(tǒng)由兩大部分組成：液壓子系統(tǒng)和測試子系統(tǒng)。 壓子系統(tǒng) 系統(tǒng)由 4 大部分組成：液壓泵控制閥測試部分、流量控制閥測試部分、壓力控制閥測試部分、方向控制閥測試部分。由不同的比例閥控制，比例閥是由計算機控制。這樣便使這 4 大部 分可以分別獨立工作也可以同時工作。同時比例伺服閥的使用，使得系統(tǒng)的控制響應 特性 得到很大的改善，這種模塊式的測試系統(tǒng)檢修方便、占用空間少。 本系統(tǒng)的比例電磁閥都是由計算機控制，所有的數(shù)據(jù)采集都是通過相應的傳感器直接從計算機中讀出，并在計算機中進行處理顯示、打印和存儲。所以系統(tǒng)具有操作方便、多功能、測試效率高、準確的性能。 算機輔助測試子系統(tǒng) 為了更準確、迅速地測試被試液壓元件的有關(guān)參數(shù)，設計了計算機輔助測試系統(tǒng)，包括：硬件部分和軟件部分兩部分。 硬件部分包括多功能數(shù)據(jù)采集卡以及各種傳感器和固態(tài)繼電 器。其中的核心部分是多功能數(shù)據(jù)采集卡，插在計算機 口上，輸入信號范圍： 0～ 10 V 或 V；輸出范圍： 0～ 5 V，具有 16 路模擬信號輸入和 8 路模擬信號輸出，同時具有 16 路以上的數(shù)字 I/O，可以控制 16 路電磁閥。在本項目中采集卡的模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用程序啟動方式。其轉(zhuǎn)換狀態(tài)和結(jié)果可用程序查詢或讀出。并具有“即插即用”的性質(zhì)，要求在液壓試驗系統(tǒng)中使用非常方便。 本系統(tǒng)使用的計算機輔助測試軟件是 C 語言和組態(tài)軟件。 C 語言在 且在對 I／ O 接口的數(shù)據(jù)進行讀寫方面 有著很好的性能。 C 語言程序可以直接控制計算機的接口，運行速度快，適于動態(tài)特性試驗，而組態(tài)軟件具有界面直觀和操作方便的特點，適宜進行各種液壓元件的穩(wěn)態(tài)特性試驗。 2、 2 本實驗臺液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求 液壓實驗臺利舊改造說明書 原液壓實驗臺主要實驗項目如下：節(jié)流回路性能實驗通過定量泵，變量泵，節(jié)流閥，單向閥，溢流閥，電磁換向閥等進行實驗。容積節(jié)流調(diào)速回路性能實驗通過變量泵，節(jié)流閥，單向閥，單向調(diào)速閥，電磁換向閥，液壓缸等進行實驗。差動連接快速回路通過泵，節(jié)流閥，單向閥，溢流閥，電磁換向閥，液壓缸等進行實驗。 原液壓實驗臺的臺架和電機、油箱、壓力表及部分液壓元件可保留使用。 液壓泵、液壓閥（包括節(jié)流閥、調(diào)速閥、壓力閥、換向閥）的性能測試是液壓傳動實踐課程的基礎部分。本項目對現(xiàn)有的實驗臺的液壓模塊進行升級改造，應用計算機輔助測試技術(shù) (研制出一種模塊式、多功能、先進、可靠的液壓泵、液壓閥計算機輔助測試試驗系統(tǒng)。完成對各種泵、閥的性能測試。 (1)、本系統(tǒng)運用模塊化的設計方法，具有多功能、操作方便、測試準確迅速的特點。 (2)、大量采用了目前技術(shù)較為先進的 比例伺服閥，系統(tǒng)的控制響應 特性、測量精度、可操控性多 得 到極大的改善。 (3)、采用了計算機輔助測試技術(shù)，傳感器與數(shù)據(jù)采集卡的結(jié)合使用，使得本系統(tǒng)的數(shù)字化水平達到較高的程度。 (4)、本系統(tǒng)的設計依據(jù)是 力控制閥試驗方法》、 87《流量控制閥試驗方法》和 87《方向閥試驗方法》 根據(jù)實驗臺的技術(shù)條件，改進后的實驗臺增加的功能為： (1) 液壓泵性能實驗；(2) 溢流閥性能實驗； (3)節(jié)流調(diào)速回路性能實驗。 驗臺組合方式 這種實驗臺可在不使用任何工具的情況下，學生自己動手快速靈活的組合裝配成所需的實驗系統(tǒng)，搭接成的 實驗系統(tǒng)與工程實際完全一致。自學生自行構(gòu)思設計方案、自行安裝、調(diào)試及性能測試、故障分析、故障排除，可使學生得到真正動手環(huán)節(jié)的訓練。 驗臺 特點 a) 教學應用中的特點 (1)利用該實驗臺進行課堂教學，實驗臺可直接移入實驗室，使學生身臨其境，液壓實驗臺利舊改造說明書 達到教師講授與學生操作體驗的高度結(jié)合。這樣教師可用簡潔的語言敘述清楚較復雜的理論，使理論更形象而且有利于開發(fā)學生智力，調(diào)動學生潛在的學習能力，增強學生的學習興趣。 (2)該實驗臺還可用作真實工程項目的設計安裝與調(diào)試訓練。學生可利用實驗臺上配置的微機控制系統(tǒng)自行 編程，實現(xiàn)微機控制數(shù)據(jù)采集處理。課程結(jié)束時，學生可得到一體化全方位的真實工程題目的立體訓練。 b) 自身特點 (1)實驗臺功能齊全，投資少，而且結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，移動靈活，該實驗臺可做多個實驗一個實驗臺可替代十幾臺傳統(tǒng)實驗臺，而投資僅是傳統(tǒng)實驗臺的1/10。 (2)安全，可靠，故障率低，實驗臺的結(jié)構(gòu)采用了高可靠性結(jié)構(gòu)設計，學生可隨意拆裝，不會輕易損壞，控制電路采用安全電壓，油源壓力為 2． 5且實驗元件的插件部位均采用自封閉接頭，無任何泄露污染，當連接出現(xiàn)錯誤時，油路不通，所以不會出現(xiàn)任何危 險。 (3)實驗臺使用壽命及技術(shù)壽命長，由于采用的是組合結(jié)構(gòu)，隨著技術(shù)的發(fā)展，可靈活的更換元件，根據(jù)需要不斷增減。 2、 3 液壓系統(tǒng)回路設計 液壓系統(tǒng)圖的設計是嚴格遵守以上的標準來進行設計的，包括有液壓缸實驗回路、節(jié)流調(diào)速實驗回路、壓力控制基本實驗回路、方向控制基本實驗回路、速度控制基本實驗回路等。 定主要參數(shù) 通過全面考察主要設備和輔助設備液壓系統(tǒng)的工作參數(shù)與目前國產(chǎn)元件的可靠性兩個方面的實際情況，取液壓系統(tǒng)的壓力為 對于實驗臺液壓系統(tǒng)的各類液壓閥 (諸如方向閥、壓力閥、流量閥、分流集流閥、二通插裝閥、比例閥以及伺服閥 )、液壓缸、液壓泵和馬達實驗臺都是適宜的。 a)調(diào)速回路和動力源 液壓實驗臺利舊改造說明書 實驗臺上需要完成的包括有液壓缸實驗回路、節(jié)流調(diào)速實驗回路、壓力控制基本實驗回路、方向控制基本實驗回路、速度控制基本實驗回路等，需要保證進給運動平穩(wěn)性和速度穩(wěn)定，實 驗臺上所需動力源的流量較小，從簡單經(jīng)濟觀點，此處選用雙作用葉片泵。 b) 組成的液壓系統(tǒng) 根據(jù)實驗臺完成的實驗要求，并參考以前實驗臺的實驗原理圖，設計完畢的實驗臺自動化改造后的液壓系統(tǒng)原理圖如圖圖 1所示 : 1， 14—— 壓力泵 3， 10—— 三位四通換向閥 4， 5， 18， 6， 11—— 兩位三通換向閥 2， 13—— 比例溢流閥 8， 9—— 液壓缸 7， 12—— 比例調(diào)速閥 壓力傳感器 壓力表 17—— 流量傳感 器 液壓實驗臺利舊改造說明書 第三章 液壓回路 設計方案 3、 1 液壓回路的整體設計 對不同的液壓元件進行實驗，所用液壓回路是不同的，實驗所需的壓力和流量也各不相同實現(xiàn)，具體如何控制各個回路的壓力和流量均可通過控制比例溢流閥犯將在本論文的后面詳細闡述。壓力和流量確定了之后，就可以根據(jù)下述的各閥動作進行實驗。 一般液壓元件的實驗方法標準中都包含有以下基本內(nèi)容 : 技術(shù)術(shù)和符號的說明和規(guī)定 ; 實驗條件的規(guī)定，包括實驗用油液的粘度、油溫和清潔度等級等實驗項目和實驗方法，包括實驗回路、將有關(guān)液壓元件和系統(tǒng)需要核的性能定為實驗項目，并規(guī)定實驗內(nèi) 容和為獲得這些性能指標的詳細實驗方法等 ;還指明型式實驗和出廠實驗應作的實驗項目 ;參數(shù)測試點的配置和測量精確度等級的規(guī)定。為了便于比較和正確的測試各有關(guān)參數(shù)，根據(jù)實驗的不同要求，所示 : 將測試的精確度分為不同的等級， A、 B、 表 穩(wěn)態(tài)工況時參數(shù)的允許變動范圍，數(shù)據(jù)處理和結(jié)果表達的要求。包括提供該項實驗要用的計算公式、供參考的特性曲線形狀，對實驗報表的格式和內(nèi)容的要求，報告中應注明的事項以及由實驗曲線上如何獲取性能指標的方法等。 壓實驗原理說明 壓泵的性能特性試驗 如圖為液壓 泵特性試驗液壓系統(tǒng)原理圖 , 液壓實驗臺利舊改造說明書 `1 01 11 21 31 41 61 7P 4P 514—— 壓力泵 10—— 三位四通換向閥 11—— 兩位三通換向閥 13—— 比例溢流閥 9—— 液壓缸 12—— 比例調(diào)速閥 壓力傳感器 壓力表 17—— 流量傳感器 圖 2液壓泵性能實驗原理圖 圖中 , 全部接通溢流閥 13,接通閥 12比例壓力溢流閥 ,接通電源 ,讓被試泵 14空載運轉(zhuǎn)幾分鐘 ,排除系統(tǒng)內(nèi)空氣。 接著斷開比例溢流閥 12，接通溢流閥 13，控制系統(tǒng)壓力 0 液壓實驗臺利舊改造說明書 控制比例溢流閥 12，逐漸增大通截面，使系統(tǒng)壓力 3 察被試泵的壓力脈動值。 控制比例溢流閥 12，使被試泵的壓力為 0或者接近于 0，測出此時的流量。再通過比例溢流閥 12，給泵不同的負載，對應測出壓力 量 Q,電動機的輸入功率。 流調(diào)速性能實驗 a) 進油路節(jié)流調(diào)速性能實驗 如圖為進油路節(jié)流調(diào)速回路原理圖：``1234567891 01 11 21 31 41 5 1 61 7P 1P 2P 3P 4P 5右邊加載回路的調(diào)整 ，斷開比例溢流閥 12，接通溢流閥 13，啟動泵 14，通過控制比例溢流閥 12（使回路中壓力 轉(zhuǎn)換電磁閥 10的控制按鈕，使電磁閥 10左右切換，加載液壓缸的活塞往復動作兩、三次，以排除回路中空氣，然后使活塞桿處于退回位置。 左邊調(diào)速回路的調(diào)整，接通溢流閥 2，斷開比例溢流閥 7，啟動泵 1，控制溢流閥 2，使回路中壓力 電磁閥 3控制按鈕置于左位工作，再液壓實驗臺利舊改造說明書 控制進油路的比例溢流閥 7的通流 面積，使工作液壓缸 8的活塞運動速度適中，左右轉(zhuǎn)換電磁閥 3控制按鈕，使活塞往復運動幾次，檢查回路工作是否正常，并排除回路中空氣。 實驗說明：通過傳感器測出，計算機控制，測量行程時間 t，逐次調(diào)節(jié)溢流閥 13，調(diào)節(jié)供油壓力。 進油路節(jié)流調(diào)速實驗油液流動線路： 進油線路：液壓泵啟動，電磁閥 3置左位工作，接通溢流閥 2，二位三通電磁換向閥 4置右位工作，再經(jīng)過比例溢流閥 7，自動控制比例閥的通流面積，再經(jīng)過二位二通電磁換向閥 5，液壓缸 8工作。 回油線路：液壓缸 8退回，二位三通電磁換向閥 6左位工作，經(jīng)過三位四通換向閥 3，直接回 油箱。 b) 回油路節(jié)流調(diào)速性能實驗 如圖為回油路節(jié)流調(diào)速回路原理圖：``1234567891 01 11 21 31 41 5 1 61 7P 1P 2P 3P 4P 5右邊加載回路的調(diào)整，斷開比例溢流閥 12，接通溢流閥 13，啟動泵 14，通過控制比例溢流閥 12（使回路中壓力 電磁閥 10置左位工作。 左邊調(diào)速回路的調(diào)整，接通溢流閥 2，斷開比例溢流閥 7，啟動泵 1，控制溢流閥 2，使回路中壓力 將電磁閥 3控制按鈕置于中位工作，再液壓實驗臺利舊改造說明書 控制進油路的比例溢流閥 7的通流面積，使工作液壓缸 8的活塞運動速度適中。 實驗說明：通過傳感器測出，計算機控制，測量行程時間 t，逐次調(diào)節(jié)溢流閥 13，調(diào)節(jié)供油壓力。 進油線路：液壓泵啟動，電磁閥 3置左位工作，接通溢流閥 2，二位三通電磁換向閥 4置左位工作，經(jīng)過二位二通換向閥 18，液壓缸 8開始前進。 回油線路：液壓缸 8退回，二位三通電磁換向閥 6右位工作，再經(jīng)過比例溢流閥 7，自動控制比例閥的通流面積，再經(jīng)過二位二通電磁換向閥 5，通過電磁閥 3直接回油箱。 c) 旁油路節(jié)流調(diào)速性能實驗 如圖為旁油路節(jié)流調(diào)速回路原理圖：``1234567891 01 11 21 31 41 5 1 61 71 8P 1P 2P 3P 4P 5右邊加載回路的調(diào)整，斷開比例溢流閥 12，接通溢流閥 13，啟動泵 14，通過控制比例溢流閥 12（使回路中壓力 電磁閥 10置左位工作。 左邊調(diào)速回路的調(diào)整，接通溢流閥 2，斷開比例溢流閥 7，啟動泵 1，控制溢流閥 2，使回路中壓力 電磁閥 3控制按鈕置于中位工作，再控制進油路的比例溢流閥 7的通流面積，使工作液壓缸 8的活塞運動速度適中。 液壓實驗臺利舊改造說明書 油液線路：液壓泵啟動，電磁閥 3置左位工作，接通溢流閥 2，二位三通電磁換向閥 4置左位工作，分兩支路走，一路直接進液壓缸，由換向閥 6，回油箱，另一路經(jīng)比例溢流閥調(diào)速，二位二通換向閥 18左位工作，比例閥 7調(diào)速，換向閥 5工作，回油箱。 實驗說明：通過傳感器測出，計算機控制，測量行程時間 t，逐次調(diào)節(jié)溢流閥 13，調(diào)節(jié)供油壓力。 液壓實驗臺利舊改造說明書 第四章 液壓系統(tǒng)硬件部分的設計 壓控制元件的選型 液壓元件是按照性能要求和價格考慮來進行選取的。 實驗臺液壓系統(tǒng)的性能參 數(shù) 液壓系統(tǒng)的基本參數(shù)是油液的壓力和流量，液壓實驗系統(tǒng)的額定壓力和流量應包容被試元件的額定壓力和流量。通過全面考察主要設備和輔助設備液壓系統(tǒng)的工作參數(shù)與目前國產(chǎn)元件的可靠性兩個方面的實際情況，對于實驗臺液壓系統(tǒng)的各類液壓閥 (諸如方向閥、壓力閥、流量閥、分流集流閥、二通插裝閥、比例閥以及伺服閥 )、液壓缸、液壓泵和馬達實驗臺都是適宜的。故本課題實驗臺的液壓系統(tǒng)的壓力選為 對于液壓閥額定實驗流量，實驗流量不得小于規(guī)定的被試閥額定流量，并保證被試閥的性能指標以滿足液壓 設備的要求為依據(jù)等，在考慮了標準、需要和可能等三方面的條件下，取本多功能實驗臺的額定實驗流量為 10L/ 壓元件的選取 壓力和流量確定以后，就可以對液壓元件進行選取，下面將分別講述各種液壓元件的選取。 1. 主泵的選取 一般葉片泵的工作壓力為 7壓葉片泵工作壓力可達 25速范圍為 600作用葉片泵一般為定量泵。雙作用葉片泵的性能參數(shù)中規(guī)定額定壓力和最高壓力，都符合實驗臺的要求，并規(guī)定了各種排量、各種規(guī)格的最高轉(zhuǎn)速。 在實際應用中不應采用壓力或 轉(zhuǎn)速的最高值，應有一定的裕量，特別是最高壓力和最高轉(zhuǎn)速不能同時使用，要嚴格遵守，這樣可以延長液壓泵以及整個液壓系統(tǒng)的壽命。 （ 1）液壓泵的最大工作壓力 )(P? ??? =中： 1P ： ( ??p ：系統(tǒng)進油路上的總壓力損失。由于于本系統(tǒng)在停止運動時才液壓實驗臺利舊改造說明書 出現(xiàn)最高工 作壓力，故 ??p =0。 （ 2）液壓泵的最大流量 ? ?3多個執(zhí)行器同時動作的系統(tǒng)，液壓泵的最大流量應大于同時動作的執(zhí)行器所需要的總流量，并應考慮泄漏 ? ?m p （ 3）液壓泵的規(guī)格 按上述計算得到產(chǎn)品型錄選取液壓泵的規(guī)格。為了保證系統(tǒng)不致因過渡過程中過高的動態(tài)壓力作用被破壞，系統(tǒng)應有一定的壓力儲備 量，通常推薦液壓泵的額定壓力可比5%~60%（高壓系統(tǒng)取小，中低壓系統(tǒng)取大值）；液壓泵的額定流量與應超過太多。 各種要求，在本課題中選用 10型雙作用葉片泵，這種泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、流量均勻、體積小·易于保養(yǎng)等特點，性能參數(shù)如下 :最大極限轉(zhuǎn)速為 1450r/大流量為 100L/滿載驅(qū)動功率為 由此可見，一個這樣的泵是滿足要求的。 下 面驗證一下功率是否滿足要求，實驗臺要求的功率為 : W= 10 *60=種泵可提供的功率為 1.5 于實驗臺要求的 以上的分析可知，選擇 10型雙作用葉片泵是可以滿足要求的。 2. 閥的選取 閥類的選取也是主要根據(jù)壓力和流量，同時還要考慮價格及品牌。一般來說， 重要的部件一定要選擇知名廠家的產(chǎn)品，也就是在保證質(zhì)量的情況下，盡量選擇價格較低的產(chǎn)品。 · 換向閥的選取 在本課題中，所有 的換向閥采用的都是北京液壓件廠的 種閥的流量為 80L/大工作壓力為 樣，流量超過了本課題多功能液壓、試驗臺的最大流量，壓力也達到了本多功能液壓試驗臺的最大壓力，所以可以滿足本實驗臺的需要 ; · 溢流閥的選擇 液壓實驗臺利舊改造說明書 本液壓系統(tǒng)中用到的兩個直動式比例溢流閥選用的是 稱壓力為 定流量為 10L/然是可以滿足本實驗臺需要的。 ·調(diào)速閥的選擇 本液壓系統(tǒng)中用到的調(diào)速閥是 2作壓力可達21流量可達 25L/然是滿足本課題需要的。 3. 電機的選擇 液壓泵的驅(qū)動功率計算 工作循環(huán)中，由于本系統(tǒng)的液壓泵的壓力和流量比較恒定，所以液壓泵驅(qū)動功率 ? ??式中：pp、壓泵的最大工作壓力（ 最大流量（ ） p?：液 壓泵的總效率，參考下表選取。 液壓泵的類型 齒輪泵 葉片泵 柱塞泵 總效率 5 液壓泵的總效率 本系統(tǒng)為固定設備液壓泵的驅(qū)動電動機，由上述計算出的功率和液壓泵的轉(zhuǎn)速及其使用環(huán)境，從產(chǎn)品型錄中選定其型號規(guī)格（額定功率、電源、結(jié)構(gòu)型式），以保證每個工作階段電動機的峰值超載量都低于 25%。立式電動機可通過鐘型罩與泵連接，泵伸入油箱內(nèi)部，結(jié)構(gòu)緊湊，外形整齊，噪聲低；臥式電動機，需要通過支架與泵一起安裝在油箱頂部或單獨設置的基座上，占用空間較大，但泵的故障診斷和維 護較為方便。 由前面的計算可知，選用 種類型電機的性能指標為 :功率為 速為 1400轉(zhuǎn) /分鐘，大于實驗臺要求的功率 且轉(zhuǎn)速也大于泵的最大極限轉(zhuǎn)速，所以，該種類型的電機可以滿足本課題所設計的多功能液壓試驗臺的需要。 4 管件的選取 常用的油管有硬管和軟管兩類。選擇的主要依據(jù)是工作壓力、工作環(huán)境和液液壓實驗臺利舊改造說明書 壓裝置的總體布局等。由于本系統(tǒng)為實驗臺，考慮到安裝可操作性，選用軟管。油管的規(guī)格尺寸多由于它連接的液壓元件的油口尺寸決定，只有對一些重要油管才計算其內(nèi)徑和壁厚。 5 液壓附件的選取 液壓附件的選取也主要是根據(jù)壓力和流量，這里就不再進行詳細介紹，選后的元件參見下表： 序號 元件名稱 額定壓力/定流量/號、規(guī)格 說明 1、 14 液壓泵 0 10 額定轉(zhuǎn)速為 1450r/動電機功率為 、 13 直動式比例溢流閥 0 徑為 10、 12 比例調(diào)速閥 21 25 2徑為 101、 18 二位二通換向閥 0 徑為 10、 5、6、 17 二位三通換向閥 0 徑為 10、 10 三位四通換向閥 0 徑為 10、 9 液壓缸 壓力表開關(guān) 約 通徑為 65、 16 過濾器 <力損失） 160 0J 通徑為 40板的設計及說明 由于時間的關(guān)系，我只做了比例溢流閥的底板設計。設計時的尺寸是根據(jù)比例溢流閥確定，還要考慮到干涉，粗糙度，防泄漏等實際問題。比例溢流閥 底板圖如下： 液壓實驗臺利舊改造說明書 液壓實驗臺利舊改造說明書 第五章 控制部分 5． 1 實驗臺的控制 此次設計的液壓 量下面將對這兩個參量的控制進行概述。 量控制 (a) (b) 比例流量閥控制流量系統(tǒng)框圖 在本課題中，由于需實驗種多，某些實驗是需要調(diào)節(jié)微小流量的，因此在本課題中是采用比例溢流閥來進行流量控制的。利用計算機對流量進行控制的原理如下圖所示。 比例溢流閥流量控制系統(tǒng)框圖 力控制 液壓實驗臺利舊改造說明書 壓 力 控 制 系 統(tǒng) 框 圖 5． 2系統(tǒng)設計 前面的章節(jié)中已經(jīng)講到，本課題要設計的 就給系統(tǒng)的設計帶來了一定的復雜性。一般來說，系統(tǒng)的設計包括系統(tǒng)硬件的設計和軟件的設計。 統(tǒng)硬件 由于 里分三部分對硬件的設計進行 講述