动静态液压试验台液压系统设计毕业设计论文.doc

摘要阻尼器是一种能够吸收、衰减冲击与振动的控制装置，随着设计和制造技术的不断提高，其应用越来越广泛鉴于阻尼器如此广泛的使用，且其对系统的安全性起着至关重要的作用，必须确保阻尼器具备合格的性能指标和制造质量。因此，研制阻尼器振动试验台对测试阻尼器性能，保证产品质量具有重要意义。本文调研了阻尼器振动试验台的发展现状，在分析了各类振动试验台性能特点的基础上，提出使用液压振动试验台检测阻尼器的方法，并针对国内外液压振动试验台研究中存在的不足，研究开发了一套具备高精度、大载荷、宽频响等特点的百吨级液压振动试验台系统，并完成了系统具体设计。对液压振动试验台的系统原理进行阐述，根据试验台的技术指标，对试验台 液压系统主要元件和试验台机架进行设计，并针对试验台设计中的技术难点进行 分析。关键词：阻尼器；液压试验台；性能检测；伺服控制AbstractDamper 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 录绪论1第一章 液压振动试验台的现状和发展趋势分析21.1 国外液压振动试验台的发展现状21.2阻尼器性能检测方法4第二章 液压振动试验台的功能分析71.1 液压振动试验台研制方案的提出71.2 本文的主要研究内容81.3 论文组织架构91.4液压振动试验台的设计9第三章 拟定动静态液压试验台的液压原理图103.1 试验台架功能和组成103.2 液压系统103.3 效率问题103.4 动静态试验问题11第四章 选择液压元件134.1分类154.2 用途174.3分类功能17第五章 液压系统性能的验算195.1 系统冲击问题195.2 主机设计20第六章 伺服液压缸机械部分设计236.1 试验台的技术指标236.2 供油压力的选择236.3 机架的设计说明27总结28参考文献29致谢30沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 绪论绪论阻尼器是一种对速度反应灵敏的振动控制装置，它能够吸收、冲击能量与衰减振动，减少结构的动力反应，控制冲击性的流体振动(如主汽门快速关闭、安全阀排放、水锤、破管等冲击激扰)和地震激扰的管系振动，主要适用于核电厂、火电厂、化工厂、钢铁厂等的管道及设备的减振。阻尼器是利用充满液压油的液压缸，借助液压缸内活塞上的小孔来获得阻 尼作用。其基本工作原理是，当阻尼器的活塞受到外力冲击时，通过阻尼 控制阀和阻尼节流孔，在液压缸两腔产生压力差，从而对外产生阻尼力， 该阻尼力的大小与负载速度有关。近年来,随着阻尼器的设计和制造技术的不断改进,各种各样的测试和检验阻尼器的测试技术的改进,应用越来越广泛。不仅现在,阻尼器应用于重要军事工程,并已大量应用于土木工程。针对阻尼器的使用广泛,系统安全起着至关重要的作用。因此,为了测试和保证阻尼器的技术性能指标和产品制造质量,必须建立相应的阻尼器进行测试系统,阻尼性能测试和质量检验。31沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 液压振动试验台的现状和发展趋势分析第一章 液压振动试验台的现状和发展趋势分析液压振动台的残余,长冲程,承载能力强的优点,阻尼器测试领域获得了极其广泛的应用。随着计算机技术的发展,计算机振动台可以预先设置参数,如振幅、频率、负载测试方法和起止时间等等。这使得液体压力振动台具有更好的可操作性和较高的工作效率,成为最广泛使用的阻尼器方法。国内外对液压振动试验台进行了广泛而深入的研究,具体的研究接口绍如下：1.1 国外液压振动试验台的发展现状液压振动试验台在国外企业技术方面的研究和应用起步较早，到20世纪九十年代初，国外试验台行业几大公司比较知名的，如美国的MTS、英国的Iasdn、德国的Shenck、日本岛津等，已推出其代表性的数字控制试验台系统。这些公司在其原有模控技术的基础上，采用了计算机控制与电液伺服相结合的技术，提高了试验精度和增强了系统功能。目前，液压振动试验台生产主要以美国、英国和德国为主，另外日本岛津制作所也有少量的产品f。美国的MTS公司作为世界上液压振动试验台生产、销售量最大的厂商，其产品在技术和品种方面处于绝对的领先地位。MTS数字控制系统TeSt star具有灵活的多参量控制补偿功能，实现了P、I、D参数数字设定和对系统的非线性修正，配置灵活、适应面广，性能指标很高。减小摩擦力方面，MTS公司采用的方式有：静压支撑、动压支撑、特殊喷涂技术等。伺服作动器滑动配合表面采用非金属喷涂处理，实现了较小的阻尼。在标准液压振动试验台产品上，MTS公司拥有全系列的标准振动试验台产品。该公司生产的824系列液压振动试验台除有MTs通用的液压伺服系统外还有谐振系统，对试样施加平均载荷，并以其固有频率激励质量振动，以便提供和控制动载荷。英国的Insaon公司的液压振动试验台有1300系列、8000系列和8500系列等。在8000系列中，原有的全部电子控制柜被一台计算机系统取代。所有的试验程序均录于微型盒式磁带上，通过按键指令的操作，可快速自动完成整个试验过程。而8500系列可以连接计算机，使用数字信号处理器和动态响应自适应控制，具有P、I、D参数数字设定和测量系统自动调零，对材料试验全过程进行32位全数字化闭环控制和高速数据采集。由于引入了各种功能附件及计算机，其功能、可靠性、测试精度大大提高。但由于其量程小，价格昂贵，在国内应用较少嗍。德国的Schenck公司推出了谐振非谐振液压振动试验台，这种试验台有双作动器和单作动器两种。其中750KN谐振非谐振液压振动试验台为四立柱双作动器。该试验台有两个伺服控制通道，一是在试样上产生平均载荷，另一是以其固有频率激励弹簧质量系统，谐振状态工作完全是自动进行的以谐振状态工作时，试验台在谐振曲线的峰值工作，此时只需低功率便可在高频率下获得高试验负荷。伺服控制器的每个通道都有独立的PID控制，具有最佳的伺服控制回路的响应特性。国内液压振动试验台的发展现状国内液压振动试验台的研制起步较晚，技术储备与研究水平落后于国外先进企业。直至上世纪七十年代，长春试验机研究所以及甘肃天水红山试验机厂研制出液压振动试验台，才迈出我国动态试验台研制的步伐。上世纪八十年代后期，国内许多单位加强了相关方面的研究。如天津大学研制了PwS100A液压振动试验台，开发的预拉应力横梁央紧结构、非金属支撑高速作动器、拉压对称循环的液压强迫夹头等多项技术属国内首创。现已开发出lOKN。1000l(选择法兰接口,根据用户的需求自由选择。根据流体参数选择电磁阀:材料、温度组1)腐蚀性液体:宜选用耐腐蚀电磁阀,不锈钢;超级清洁液:宜选用食品级不锈钢材料电磁阀;2)高温液体,应选择使用耐高温的电气电磁阀材料和密封材料,和选择活塞结构类型;3)流体状态:气体,液体或混合状态,尤其是当直径大于DN25必须区分;4)流体的粘滞性:通常在50个春秋国旅可以任意选择,如果超过这个值,应该选择高粘度电磁阀。根据参数选择压力电磁阀:品种的原理和结构1)公称压力:这个参数的意义与其他通用阀是一样的,是根据管道公称压力;2)工作压力:如果低工作压力必须选择或一步一步的直接代理原则;最低工作压力差连续超过0.04 Mpa,一步一步直接表演,指导类型都可以选择。电气选择：电压规格应尽量优先选用AC220V、DC24较为方便。根据持续工作时间长短来选择：常闭、常开、或可持续通电1）当电磁阀需要长时间开启，并且持续的时间多于关闭的时间应选 用常开型；2）要是开启的时间短或开和关的时间不多时，则选常闭型；3）但是有些用于安全保护的工况，如炉、窑火焰监测，则不能选常开的，应选可长期通电型。根据环境要求选择辅助功能：防爆、止回、手动、防水雾、水淋、潜水。工作原理:电磁阀封闭空腔,打开一个孔在不同的位置,每个孔连接不同的油管,腔中间是活塞,两边是两个电磁铁,将吸引磁铁线圈电身体哪边,通过控制阀体的移动来打开或关闭不同放电的油孔、油孔永远是敞开的,液压油就会进入不同4.的排油管,然后通过油的压力来推动油缸的活塞,活塞推动活塞杆,活塞杆驱动机制。这个流的电力通过控制电磁铁断层控制了机械运动。电磁单向阀：只有一个方向气流,不能反向流动的方向控制阀门。它的工作原理和液压单向阀。压缩空气从入口,克服弹簧力和摩擦力使单向阀口打开,单向阀应用于不允许空气流通,如空气压缩机,膨胀水箱,水箱和安装一个止回阀之间的空气压缩机,压缩机停止工作时,可以防止压缩空气罐回空气压缩机。止回阀通常是结合节流阀,顺序阀用单向节流阀,单向顺序阀更换。蓄能器：工作原理:液压油是不可压缩液体,因此它是不可能积累的压力可以使用液压油,必须依靠其他媒体来变换,储层压力。例如,利用气体(氮气)开发的可压缩特性包式空气蓄电池设备的液压油箱。皮囊式蓄能器由石油和天然气中的组件与气体密封部分,位于石油和周围的皮肤油循环。压力油进入蓄电池时,气体被压缩,系统管路压力不再上升;当压缩空气管路压力降低通货膨胀,液压油会进入电路,以减缓线路压降。4.1分类弹簧式这取决于压缩弹簧液压系统压力过剩可以转化为弹簧势能存储,在必要的时候。其结构简单,成本低。但是因为弹簧伸缩的数量有限和规模扩张压力的变化不敏感,消振功能差,所以只适合小容量和低压系统(1.0 1.2 MPa P),或用作缓冲装置。活塞式它通过提高密封活塞上的负载质量块的液压系统的压力能转化为重力势能积蓄。其结构简单、稳定的压力。缺陷设置限制,只有垂直安装,不容易密封,惯性大,质量不敏感。这种类型的蓄能器仅供临时使用。图4.1活塞式蓄能器这两个蓄电池因为其局限性是很少使用。但值得注意的是,一些研究从经济的观点在两个蓄电池的结构做新的东西,在某种程度上,克服其缺点。如国内工厂改进的弹簧式蓄能器的结构。(如图2所示,增加弹簧直径大于液压室直径),合格的春天之旅(将弹簧最大负载限制在容许极限载荷)方法提高了工作压力,和蓄电池的容量,降低成本。图4.2外弹簧式蓄能器气体式它以波义尔定律（PVn=K=常数）为基础，通过压缩气体完成能量转化，使用时首先向蓄能器充入预定压力的气体。当系统压力超过蓄能器内部压力时，油液压缩气体，将油液中的压力转化为气体内能；当系统压力低于蓄能器内部压力时，蓄能器中的油在高压气体的作用下流向外部系统，释放能量。选择适当的充气压力是这种蓄能器的关键。这类蓄能器按结构可分为管路消振器、气液直接接触式、活塞式、隔膜式、气囊式等。4.2 用途有两种类型的蓄电池。(1)当低速运动负载流量小于液压泵流量、液压泵冗余流量累加器,当负载流量大于液压泵流量的需求,从蓄电池集流体,以弥补短缺的液压泵的流量。(2)当停机,但仍需要保持一定的压力,能阻止泄漏的液压泵和蓄电池的补偿系统,为了保证系统的压力。蓄电池也可以用来吸收压力脉动的液压泵或吸收液压冲击压力系统。蓄电池可以使用压缩气体的压力,重锤或弹簧生产,因此蓄电池分为气体类型、锤式和弹簧。气体和液体气体蓄电池直接接触,称为接触,其结构简单,容量大,但容易在气液混合,通常用于液压机。气体和液体接触不叫隔离类型,常用的皮和隔膜隔离,皮的大量的体积变化,隔膜体积变化量很小,通常用于吸收压力脉动。重锤式容量较大,常用于轧机等系统,能源存储。4.3分类功能蓄能器的种类主要分为：弹簧式和充气式。蓄能器的功用（1）短期大量供油（2）系统保压（3）应急能源（4）缓和冲击压力（5）吸收脉动压力蓄能器的功能主要分为存储能量、吸收液压冲击、消除脉动和回收能量四大类。第一类:储存能量。这种功能在实际使用,可以分为:1)作为辅助电源,减少装机容量;(2)补偿泄漏;(3)热膨胀补偿;(4)对应急电源;(5)恒压油源。第二类:吸收液压冲击。换向阀换向突然突然停止,执行机构运动将在液压系统冲击压力,系统压力在短时间内迅速增加,造成仪器的损坏,组件和密封装置,并产生振动和噪声。为了确保吸收的影响,蓄电池应设置在碰撞点附近,所以蓄电池通常是安装在控制阀和液压缸的影响源之前,是一个很好的方式来吸收和缓冲液压冲击。第三类:消除脉动,降低噪音。柱塞泵和液压系统,少量的柱塞泵流量周期变化使系统产生振动。可以提供蓄电池,大量吸收脉动压力和流量的能量,在流量脉动的一个周期。瞬时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电池,它吸收的能量脉冲,降低纹波,减少损伤敏感的仪器和设备常规精液。第四类:回收能量。与回收能源蓄电池是目前更多的研究领域。能量回收可以提高能源的利用率是节能的重要途径。蓄电池可以储存能量,因为它已经结束,所以可以用来回收多种功能,位置势能。该领域的主要研究有:(1)回收车辆制动能量;(2)回收工程机械动臂机构的人;(3)复苏的液压挖掘机转台制动能量;(4)回收石油修井机和钻机的下落的重力势能;(5)回收电梯向下的重力势能。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 液压系统性能的验算第五章 液压系统性能的验算5.1 系统冲击问题系统在动态试验的过程中 ,从蓄能器和泵源获 得的峰值流量为 1 704 L /min,如果按此指标来设计 整个系统 ,显然不经济也没有必要。但如果仅仅按照 油泵的流量来选择管道、过滤器和冷却器等 ,则峰值 流量将会对系统产生冲击和破坏。为此 ,在系统的回 油路增设了蓄能器组。 蓄能器组的最高工作压力为 回油路管道和元件能耐受的最高压力。设冷却器进油管通径为 50 mm ,油流速度按 2 m /s计算 ,则 5 s内通过的流量为 19. 6 L,作动器在 5 s内排出的最大流量为V =1704 0. 64 /60 5 =90. 88 （5-1）需要蓄能器的有效容积为V = 90. 88 - 19. 6=71. 28 （5-2）选用气囊式折合型蓄能器。 出口的压力不超过0. 63 M Pa,即蓄能器的最高工作压力为 P1 = 0. 63 M Pa,最低工作压力为油液回油过程中克服管道、冷 却器、过滤器等需要的压力 ,其中过滤器的阻力为最 主要的部分 ,取 P3= 0. 35 M Pa,则蓄能器充气压力为：P1=（0.80.85）P3=0.28*106 （5-3）则蓄能器的总容积为： = （5-4）选取 3个容积为 100 L的蓄能器可以满足要求。 这样可以避免回油管路中流量过大而造成的对低压 元器件的破坏。5.2 主机设计主机安装阻尼器和测试样本,结构原理如图2所示。主机为卧式结构,主要部件包括前轴承、轴承、移动横梁后,指导的帖子,和夹紧缸体执行机构,等。试验过程中,阻尼器安装在连接法兰