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畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告
文 獻 綜 述
1、前言
隨著近50年的科學技術的進步與發(fā)展，液壓技術已經成為了一門影響現代機械裝備技術的重要基礎學科和基礎技術，液壓機是一種利用液體壓力來傳遞能量，以實現各種壓力加工工藝的機床。隨著新工藝及新技術的應用，液壓機在金屬加工及非金屬成形方面的應用越來越廣泛，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)數字控制閥等。我國機械工業(yè)在認真消化、推廣國外引進的先進液壓技術的同時，大力研制、開發(fā)國產液壓件新產品，加強產品質量可靠性和新技術應用的研究，積極采用國際標準，合理調整產品結構，對一些性能差而且不符合國家標準的液壓件產品，采用逐步淘汰的措施。
壓力機液壓系統，具有獨立的動力機構和電氣系統。采用按鈕集中控制，可實現調整、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工藝需要進行調整，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，動力系統采用液壓系統，結構簡單、緊湊、動作 靈敏可靠。該機并設有腳踏開關，可實現半自動工藝動作的循環(huán)。
2、 研究現狀
液壓系統在機床行業(yè)運用的越來越廣泛，對技術的掌握也越來越成熟，在國內已經擁有了獨特的行業(yè)經驗和技術，但對于現代信息化及機械自動化的時代，在國內液壓系統的發(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，在國內每年有350億以上的行業(yè)需求，目前液壓元件的進口比率已超過了65%，介于高端產品對技術的要求，目前國內與國外技術的差距，所使用的液壓元件基本還是進口，但各國液壓工業(yè)產值約占機械工程總產值的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%，可預見在未來幾年，液壓元件的維修市場將出現爆發(fā)式增長，在比較巨大的機械主機配套市場，國產占的比率并不高，主要還是依靠國外的產品，進口的取代空間巨大。
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，但在國內產品的壽命與進口產品還有很大差距，要縮短與進口產品的差距，因此在材料和產品表面處理工藝的技術需求還要進一步的提高和提煉，才能有效提高液壓產品的使用壽命，縮短與進口產品之間的差距，快速實現國內液壓產品的主導化和獨立化。
液壓傳動系統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的新能，然而我國在液壓傳動系統設計方面缺少與外國同行業(yè)的技術交流，并且我國的制造工藝要落后于發(fā)達國家，這就要求我們更努力的為發(fā)展我國的技術事業(yè)奮發(fā)圖強。
3、發(fā)展趨勢
目前，不論是國內還是國外，液壓傳動系統的發(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
液壓技術在將機械能轉換成壓力能及反轉換方面，已取得很大進展，但一直存在能量損耗，主要反映在系統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減少元件和系統的內部壓力損失，以減少功率損失。主要表現在改進元件內部流道的壓力損失，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)流系統來調節(jié)流量和壓力；③采用靜壓技術，新型密封材料，減少磨擦損失； ④發(fā)展小型化、輕量化、復合化、廣泛發(fā)展3通徑、4通徑電磁閥以及低功率電磁閥； ⑤改善液壓系統性能，采用負荷傳感系統，二次調節(jié)系統和采用蓄能器回路； ⑥為及時維護液壓系統，防止污染對系統壽命和可靠性造成影響，必須發(fā)展新的污染檢測方法，對污染進行在線測量，要及時調整，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
電子技術和液壓傳動技術相結合，使傳統的液壓傳協與控制技術增加了活力，擴大了應用領域。實現機電一體化可以提高工作可靠性，實現液壓系統柔性化、智能化，改變液壓系統效率低，漏油、維修性差等缺點，充分發(fā)揮液壓傳動出力大、慣性小、響應快等優(yōu)點,其主要發(fā)展動向如下： (1)電液伺服比例技術的應用將不斷擴大。液壓系統將由過去的電氣液壓on-oE系統和開環(huán)比例控制系統轉向閉環(huán)比例伺服系統，為適應上述發(fā)展,壓力、流量、位置、溫度、速度、加速度等傳感器應實現標準化。計算機接口也應實現統一和兼容。 (2)發(fā)展和計算機直接接口的功耗為5mA以下電磁閥，以及用于脈寬調制系統的高頻電磁閥(小于3mS)等。 (3)液壓系統的流量、壓力、溫度、油的污染等數值將實現自動測量和診斷，由于計算機的價格降低，監(jiān)控系統，包括集中監(jiān)控和自動調節(jié)系統將得到發(fā)展。 (4)計算機仿真標準化，特別對高精度、“高級”系統更有此要求。 (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也是今后需要探討的問題，液壓產品機電一體化現狀及發(fā)展。
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1.課題的提出
隨著科學技術的發(fā)展和現代化生產的需要,技術創(chuàng)新是目前礦山機械所面臨的新挑戰(zhàn)。面對新世紀煤礦生產的新需要，礦山機械將向大型化、智能化、無人化方向發(fā)展。
目前，懸臂式部分斷面掘進機在我國得到廣泛的應用。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、省力、高效、舒適的方向發(fā)展，傳統的截割部的液壓系統雖然可以實現機械化施工，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，勞動生產率也較低，同時由于系統壓力保持不當。 截割斷面高度和面積都達不到設計要求，從而從整體上影響了掘進工作的速度和質量。
另外礦井的施工質量、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也較多。從根本上實現采掘的智能化是一項長期而艱難的任務。 由于液壓系統承載力大，所以液壓系統是煤礦機械中最為重要的驅動系統之一。懸臂式掘進機的截割煤的工作均由液壓系統來驅動完成。因此，對液壓系統的設計是懸臂式掘進機設計工作中重要的一項內容。本課題要求首先根據掘進機液壓系統設計要求，對其工況和結構進行分析，建立牽引速度——流量特征方程，確定液壓系統各元件參數，繪制液壓系統原理圖。
綜合上述得出，優(yōu)化懸臂式掘進機截割部的液壓系統功能，實現預期的截割高度和截割斷面。完成液壓的系統的高精度控制，是為將來截割斷面的自動成型打下堅實基礎的保證。
基于以上原因，本論文提出了“礦用式掘進機截割部液壓系統的設計與分析”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機截割部的液壓系統的設計與分析，具體的說就是：
(l) 掘進機截割部機械部分三整建模及液壓缸受力分析:
利用Pro/E 三維軟件對掘進機截割部進行三維建模，并進行建模裝配，同時根據運動曲線，模擬截割部動態(tài)工作過程，得出液壓系統執(zhí)行機構——液壓缸的受力曲線圖。
(2) 掘進機截割部液壓系統的設計;
根據掘機截割部工作原理。設計截割部的液壓系統原理圖，同時根據液壓缸受力曲線圖，得出執(zhí)行機構的最大受力，并以此為依據對液壓系統的多個元件進行選型。
(3)掘進機截割部液壓系統的數學建模:
根據液壓系統原理及受力情況，對液圧系統進行數學建模。
(4)用MATLAB對掘進機截割部的液壓系統進行仿真:
根據液壓系統的數學模型，利用MATLAB仿真軟件，對所設計的液壓系統進行仿真，得到較為理想的動態(tài)特性曲線，從而進行仿真結果的分析，并通過改變系統參數，研究各參數對部分斷面掘進機液壓系統動態(tài)特性的影響，為整個掘進機液壓系統的設計改進奠定基礎。
(5) PID模擬控制;
運用模擬PID控制，提高了系統響應的快速性、準確性、穩(wěn)定性，使整個系統控制靈活、自適應性強、控制精度高、穩(wěn)定性好，進一步實現了系統的優(yōu)化。
畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告
指導教師意見：
指導教師：
年 月 日
所在系審查意見：
系主任：
年 月 日