【正文】 力低于先導(dǎo)閥的調(diào)定壓力時，先導(dǎo)閥關(guān)閉，主閥心上下兩腔壓力相等；當(dāng)出口油壓力高于先導(dǎo)閥的調(diào)定壓力時，先導(dǎo)閥心移動，先導(dǎo)閥打開，主閥心的油液便從外泄口流回油箱。 改造圖及說明 改造圖： （圖 ） 如圖 所示： 局部圖： 北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 11 (圖 ) 如圖 所示 如 圖 ，此圖為 YG13H 型高靈敏度 先導(dǎo)式 減壓閥 改造成數(shù)字液壓閥的機(jī)械部分的改造圖。%FS/℃ 突出 特 點(diǎn)： 高溫、高壓 ； 高精度、高穩(wěn)定性精度優(yōu)于 %/年 ； 抗振動、沖擊、耐腐蝕 ， 全不銹鋼結(jié)構(gòu) ； 體積小、重量輕 、 直接過程安裝 。 177。由于不用傳統(tǒng)的膠粘工藝 ,顯著改善了應(yīng)變式傳感器的長期穩(wěn)定性及抗蠕變特性 ，使產(chǎn)品使用的溫度范圍大為擴(kuò)展。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為 。 步進(jìn)電機(jī)的選擇 步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電控制中一種常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的用途是將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移，通俗地說：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（及步進(jìn)角）。 改善了流線分布，降低了噪聲。主閥主要由閥座、主閥盤、活塞、彈簧等零件組成。由于壓力傳感器反饋的信號是一個電信號，所以還需要把電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，這就需要一個 A/D 轉(zhuǎn)換芯片在壓力傳感器與 89C51 之間進(jìn)行工作。在本次畢業(yè)設(shè)計中， 89C51 單片機(jī)將作為一個控制芯片，對其編輯程序，便可以讓 它對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行一定的控制，不如控制轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動方向等。而且，在我的設(shè)計中，步進(jìn)電機(jī)軸將與液壓閥的軸同軸連接，這樣 可以得到一個穩(wěn)定的傳動比，也就是 1： 1的傳動比，易于設(shè)計和計算。而這其中就包括了三個重要部分：傳動部分、控制部分、反饋部分。 北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容 本次畢業(yè)設(shè)計，我采用實驗法，選擇在 KEILC51 單片機(jī)實驗臺上，進(jìn)行模擬實驗，以確定實際中所需要的參數(shù)，再使用這些參數(shù)完成相關(guān)的設(shè)計計算，最終確定設(shè)計方案。 目前，國內(nèi)的企業(yè)正從設(shè)備等硬件設(shè)施與管理等軟件設(shè)施各方面追趕世界先進(jìn)水平，并取得了明顯的成績，他們的產(chǎn)品在 2021 年的 PTC ASIA 展覽會上大家有目共睹。建議稱為總線控制型液壓閥（或簡稱線控或網(wǎng)控液壓閥）。由材料技術(shù)與電控技術(shù)的發(fā)展，加上計算機(jī)技術(shù)的需要，催生出液壓高速開關(guān)閥即液壓數(shù) 字閥。 順便提及的 DFplus 是派克漢尼汾公司為更好地適應(yīng)現(xiàn)代控制技術(shù)而開發(fā)的新型液壓元件。目前， Atos 數(shù)字電液技術(shù)主要應(yīng)用于注塑 機(jī)行業(yè)的壓力 /流量控制，北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 4 吹塑機(jī)的壁厚控制。 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 經(jīng)過長期不懈的研究開發(fā)， Atos 公司在新型數(shù)字化電液技術(shù)上取得了長足的發(fā)展，并不斷在不同的領(lǐng)域成功應(yīng)用。此外各個公司的加工手段、加工工藝的好壞，先進(jìn)與否也很大程度上影響到閥的性能和節(jié)能問題。如果同樣功能的控制閥，其中某種閥的抗污染能力強(qiáng)，工作可靠性好，則其可避免高額的過濾成本，更可降低因故障 而造成停產(chǎn)損失等風(fēng)險，這也可以說是具有很好的節(jié)能效應(yīng)。 但從總體的工況、性能、多重負(fù)載以及成本等各個方面綜合考慮，閥控的液壓系統(tǒng)還是處于主導(dǎo)的位置。多路閥還可以做成比例閥型、負(fù)載敏感型、 LS 反饋型等多種特殊功能的類型。多路閥本身并不需要用戶自己加工閥板，這樣多路閥在使用過程中，對用戶就沒有過高的工藝要求，基本杜絕了常見液壓系統(tǒng)泄漏的通病。多路 閥有純電控、氣控、電液控等多種換向方式。那么有沒有一種不需要加工閥板，又能任意組合的能形成特定控制功能的閥組呢？這就是多路閥。我國的液壓工業(yè)經(jīng)過不到五十年發(fā)展，已跨入世界前列。液壓數(shù)字閥是未來與比例閥、伺服閥相輔相爭的一個全新的新閥種。因此它不僅為液壓閥的發(fā)展帶來更大的可塑性，也給系統(tǒng)的形成帶來更多的專有性。盡管板式閥在今后幾年中仍然是市場的主體，但已不占有絕對優(yōu)勢。目前這種理念更發(fā)展為液壓銷售商提供給用戶的是增值服務(wù)，而不只是傳統(tǒng)的產(chǎn)品本身。這方面的發(fā)展以工程機(jī)械液壓產(chǎn)品領(lǐng)先，如已用于攤鋪機(jī)的液壓控制上， 這方面的跨國企業(yè)有 SauerDanfoss 的 PLUS1 系列產(chǎn)品； Rexroth 也在致力于發(fā)展這方面的產(chǎn)品與技術(shù)。s market! Keyboard： hydraulic valve； stepper motor； SCM Control； Pressure sensor feedback 北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 目錄 第一章 緒論 1 目的和意義 1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 3 畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容 5 第二章 機(jī)械部分設(shè)計 液壓閥的選擇 6 7 步進(jìn)電機(jī)的選擇 7 壓力傳感器的選擇 改造圖及說明 第三章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 9 10 13 89C51 單片機(jī)的介紹 引腳簡要說明 14 14 P3 口的第二功能 步進(jìn)電機(jī)工作原理的介紹 15 15 硬件部分設(shè)計 單片機(jī)電路 反饋電路 電路圖 第四章 控制系統(tǒng)軟件部分設(shè)計 環(huán)形脈沖分配 步進(jìn)電機(jī)的頻率設(shè)定 89C51 單片機(jī)源程序 第五章 實驗 16 16 16 17 19 20 21 21 25 北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 實際實驗 實驗步驟 實際誤差 實驗圖片 參考文獻(xiàn) 附錄 25 26 30 30 32 33 北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 1 數(shù)字液壓閥的系統(tǒng)設(shè)計 第一章 緒論 目的和意義 液壓閥的發(fā)展應(yīng)從技術(shù)與市場相結(jié)合來看，它分成三個層次和三種發(fā)展方向。s optimized promotion needs the hydraulic valve to enhance the performance correspondingly。隨著液壓系統(tǒng)與電子技術(shù)、 IT 技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合，液壓閥進(jìn)入了數(shù)字化時代。北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 摘 要 液壓閥是流體傳動中不可或缺的功能單元。液壓數(shù)字閥是未來與比例閥、伺服閥相輔相爭的一個全新的新閥種。 On the other hand, hydraulic valve39。首先是以技術(shù)占領(lǐng)市場制高點(diǎn)，高端市場需要高層次、高水平的技術(shù)。這些跨國企業(yè)在這方面已經(jīng)走在前列。第三個層面是市場因素占主導(dǎo)，液壓閥的發(fā)展在于集成度 的提高，以及大批量、低成本的生產(chǎn)模式。今后插裝閥會逐步取代板式閥成為閥類的主體。近年來有些國外液壓系統(tǒng)專利正是應(yīng)用螺紋插裝閥而獲得的。它具有價格更低、更易與計算機(jī)相接、放大驅(qū)動裝置更簡單，而且體積更小 的特點(diǎn)。液壓工業(yè)應(yīng)抓住改革開放大發(fā)展的機(jī)遇，企業(yè)家與技術(shù)人員要更新產(chǎn)品和理念，從為用戶增值的理念體現(xiàn)出市場競爭意識，站在市場的高 峰和前列。多路閥有手柄凸輪、拉桿、遙控軟軸、旋轉(zhuǎn)手柄等控制方式。常規(guī)的板式安裝閥幾乎不能做到既帶手柄又帶電、氣液聯(lián)合控制方式。再加上多路閥結(jié)構(gòu)緊湊，所以在工程 機(jī)械、專用車輛等各種移動設(shè)備上使用相當(dāng)廣泛。 節(jié)能是持續(xù)的挑戰(zhàn) ： 液壓控制閥的工作總是伴隨著壓力損失，即能量損失。因此，一方面在設(shè)計系統(tǒng)的時候，北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 3 應(yīng)盡可能地考慮節(jié)能措施，如采用變量泵、負(fù)載傳感控制或三通型調(diào)速等。一種液壓閥只能實現(xiàn)一種功能，這樣容易使系統(tǒng)閥塊體積過大。 數(shù)字化控制漸成趨勢 ： 在更小的空間實現(xiàn)更多功能組件的設(shè)置 ,以滿足應(yīng)用中的特殊要求，是目前液壓產(chǎn)品設(shè)計中突出的問題。相關(guān)的產(chǎn)品信息包括形成具有高動態(tài)響應(yīng)的比例插裝閥；形成具有 P/Q組合比例控制功能的閥、插件、變量泵及伺服執(zhí)行 器；形成具有便捷的參數(shù)設(shè)置和強(qiáng)大診斷功能可實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作的閥件；形成具有比例控制的防爆閥及不銹鋼閥；可在高強(qiáng)度振動和沖擊等苛刻工況下， “ 粗獷 ” 地操作運(yùn)行；數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用簡化了控制系統(tǒng)的接線，同時提高了系統(tǒng)的使用效率。液壓軸向同步控制主要應(yīng)用在 CNC 折彎機(jī)的折彎階段，陶瓷壓機(jī)取料功能，大型工業(yè)提升器的平臺控制，還可應(yīng)用于航天工業(yè)的高精度仿真模擬試驗設(shè)備、娛樂及訓(xùn)練系統(tǒng)。此外，派克公司同時開發(fā)了一系列配套的數(shù)字式電子控制器，能直接與計算機(jī)或程序控制器連接，用以作為主機(jī)控制系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)之間信息傳遞和處理的橋梁，為主機(jī)的總體控制提供了極為方便、準(zhǔn)確和有效的工具。它目前已嶄露頭角，但應(yīng)用仍不為注目，然而它將是伺服閥與比例閥的更新?lián)Q代產(chǎn)品。這種系列產(chǎn)品目前在液壓閥的技術(shù)發(fā)展中是最高端技術(shù)的產(chǎn)品。總的來說，國產(chǎn)閥優(yōu)勢在價格，差距在質(zhì)量。 主要是對于數(shù)字液壓閥這個新領(lǐng)域的一個探索，這是一個機(jī)電一體化的產(chǎn)品，體現(xiàn)了機(jī)械產(chǎn)品一個未來的走勢。 在傳動部分中，本次畢業(yè)設(shè)計采用了 步進(jìn)電機(jī)來帶動液壓閥的轉(zhuǎn)動。雖然用齒輪傳遞動力可以得到不錯的扭矩，但是精確度不能保證，對于空間的占用也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于直接連接的方式，與本次設(shè)計思想不符， 所以本次畢業(yè)設(shè)計還是采用步進(jìn)電機(jī)軸將與液壓閥的軸同軸連接的方式的理念進(jìn)行設(shè)計。由于 89C51 輸出的信號比較弱，所以必要的時候 會連接一個放大芯片，以放大信號，這樣可以更好的對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制。 以上就是這次畢業(yè)設(shè)計中，對于機(jī)械部分的一些構(gòu)思，基于以上構(gòu)思，我將進(jìn)行進(jìn)一步設(shè)計，以達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)和這次畢業(yè)設(shè)計中應(yīng)達(dá)到的要求。導(dǎo)閥主要由閥座、閥瓣、膜片、彈簧、調(diào)節(jié)彈簧等零件組成。 改進(jìn)了密封面結(jié)構(gòu)，延長了密封面壽命 。通過控制脈沖個數(shù)即可以控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位 的目的；同時通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛 。由于沒有活動部件 ,抗振動和抗沖的能力很強(qiáng) ， 可用于惡劣的環(huán)境。%FS 輸 出 : ~環(huán)境溫度 : － 40～＋ 125℃ 介質(zhì)溫度 : － 40～＋ 400（ ℃ ） 溫度可選 輸出阻抗 : 3177。 型號 步距角 電機(jī)長度 保持轉(zhuǎn)矩 相電阻 相電感 轉(zhuǎn)子慣量 電機(jī)重量 Model Step Angle （ 176。圖中所示，編號 2 部分為閥體，編號 5 部分為步進(jìn)電機(jī)，編號 7 部分為壓力傳感器，編號 6 部分為連軸器。 根據(jù)這次畢業(yè)設(shè)計的需要，我的改造部分主要是在編號 7 所示部分。隔板主要由兩塊鋼板組成，一塊與步進(jìn)電機(jī)后部安裝孔相連，另一塊與閥體相連，在安裝過程中，要保證與閥體相連的鋼板與閥體中心軸的平行度公差和垂直度公差，還要保證于步進(jìn)電機(jī)相連的鋼板的平行度公差，這樣才能保證步進(jìn)電機(jī)與液壓閥兩軸之間的同軸度，從而保 證正常的工作需要！ 最后，編號 7 部分為壓力傳感器。當(dāng)采用單片機(jī)進(jìn)行控制時 ,需要在單片機(jī)和步進(jìn)電機(jī)之間設(shè) 驅(qū)動 電 路， 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電流相對較大 ,需要驅(qū)動電路放大信號 來提供步進(jìn)電機(jī)的工作電流 ，這樣才能使步進(jìn)電機(jī)正常旋轉(zhuǎn) 。 （圖 ） 89C51 單片機(jī)的介紹 8051單片機(jī) 驅(qū)動電 路 步進(jìn)電 機(jī) 負(fù) 載 壓力傳感器 ADC 0809 輸出信號 放 大 驅(qū)動 做功 檢測信號 A/D 輸入信號 北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 14 引腳簡要說明 主電源引腳 Vcc 和 Vss Vcc（ 40 腳）：主電源接＋ 5V Vss（ 20 腳）：接地 時鐘電路引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL2（ 18 腳）：接外部晶體振蕩器的一端。 3 、控制信號 RST/Vpd 、ALE/(/PROG) 、 / PSEN和 (/EA)/Vpp RST/Vpd（ 9 腳）：復(fù)位端。訪問片外存貯器時， ALE 作低八位地址的鎖存控制信號。 /PSEN（ 29 腳）：片外程序存貯器讀選通信號端。該引腳有復(fù)用功能， Vpp 為片內(nèi)程序存貯器編程時的編程電壓。負(fù)載能力為 3 個 LSTTL 門。另外還有專門的第二功能。若按 A→ B→ C→ A?規(guī)律循環(huán)順序通電 ,則步進(jìn)電機(jī)按一定方向轉(zhuǎn)動。無論采用哪種控制方式 ,在一個通電循環(huán)內(nèi) ,步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角恒為一個齒距角。 北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 16 （圖 ） 硬件部分設(shè)計 單片機(jī)電路 本系統(tǒng)采用 89C51單片機(jī)產(chǎn)生控制信號。本設(shè)計采用成本低、電路簡單且可靠性高的直流固態(tài)繼電器 ULN2803AP 芯片 ， 主要技術(shù)參數(shù) :工作電壓 12～ 150VDC,額定電流 1～ 5 A,隔離電壓≥ 1500 V,絕緣電壓≥ 2021 V,控制電壓 3～ 32 V,開啟電流 5mA,通態(tài)壓降 (1. 3 V,通態(tài)電流 (1mA,開關(guān)時間≤ 0. 1 ms,