【正文】 .......... 12 本課題研究方法 和 內(nèi)容 ......................................................................................... 13 本章小結(jié) ................................................................................................................. 14 第二章液壓系統(tǒng)功能原理設(shè)計 ............................................................ 錯誤 !未定義書簽。 地震體驗(yàn)系統(tǒng) 也可以 采用伺服螺旋機(jī)構(gòu)的電液伺服閥作為激振器核心 , 利用電液伺服制器進(jìn)行全數(shù)字制 , 振動臺架結(jié)構(gòu)選擇非減震 以及 減震兩種體驗(yàn)?zāi)Ｊ?,能夠 實(shí)時顯示采集的地震波形 和頻率 , 并 依靠 地震 震感程度 選 取 合適的地震 參數(shù)。湖北理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 地震體驗(yàn)裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計研究 摘要 地震體驗(yàn)系統(tǒng) 是利用 一套激振系統(tǒng) 來模擬地震的裝置 ， 憑借 地震 的 波形 （ ? ） 和頻率 （ Hz ）以及其他的 相關(guān)參數(shù)，在一維方向上把地震 的模擬效果 進(jìn)行 比較 精確模擬， 讓地震 體驗(yàn) 的人們體驗(yàn)地震發(fā)生時所獲得的感受和感應(yīng) 。為了 考慮到體驗(yàn)者的安全， 提振體驗(yàn)系統(tǒng) 的水平加速度比真正的地震要小得多，這樣可以防止體驗(yàn)者摔倒。 希望大家能夠了解我的設(shè)計研究。也是地殼運(yùn)動的一種特殊表現(xiàn)形式。地殼內(nèi)部在不停地變化，由此而產(chǎn)生力的作用（即內(nèi)力作用）， 讓 地殼 的 巖層 產(chǎn)生 變形、斷裂、變形、錯動，便發(fā)生 了 地震 現(xiàn)象 。地面的劇烈 振動，古代稱 之 為地動。地震 會 造成 相當(dāng) 嚴(yán)重人員傷亡， 我們要及時體驗(yàn)到地震的到來保護(hù)自身的生命財產(chǎn)安全，其次，地震 能 夠 引起水災(zāi)、火災(zāi)、細(xì)菌、有毒氣體泄漏及放射性物質(zhì)擴(kuò)散， 不僅如此，地震還會造成其他多種次生災(zāi)害 。 湖北理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 中國地質(zhì)學(xué)院專家提出：石油是地球母親的血液，對地球內(nèi)部板塊與板 塊之間起到了緩沖、粘附和減壓的作用。雖然目前對地震的理論研究 有很多 ， 如果要真真去體驗(yàn)地震，一般 需要到 體驗(yàn)裝 置 臺上對模型進(jìn)行 體驗(yàn)驗(yàn)證感受 。在其他領(lǐng)域，電液伺服液壓系統(tǒng)也在廣泛的被應(yīng)用著。 所以 ， 各個國家對地震的研究都非常的重視，都花了很多錢在研究地震上面。 所以 普及地震 的相關(guān) 知識 和 掌握避震抗震技巧是預(yù)防地震災(zāi)害的重要手段 我們都要掌握這些求生手段。 對于 液壓裝置 來說 ，它 能夠 實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，易于實(shí)現(xiàn)自動化、過載保護(hù)和直線運(yùn)動，輸出力大 ， 制動和換向、執(zhí)行頻繁啟動等動作。 這就為這套地震體驗(yàn)系統(tǒng)的提出奠定了應(yīng)用基礎(chǔ)。 60 年代， 702 所的振動臺可以 滿足航天產(chǎn)品振動 區(qū)域 的 需求 ， 它對 振動 臺 系統(tǒng)的研制 研發(fā) ，包括推力 20N 至 80kN 的振動臺 以 及各種傳感器和振動測量儀表。從振動臺 系統(tǒng) 的功能 上 來分，可分為單一的正弦振動試驗(yàn) 臺和可完成正弦、隨機(jī)、正弦加隨機(jī)等振動試湖北理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)的振動臺系統(tǒng)。 本身開關(guān)放大器發(fā)熱量就少 ， 所以基本上無需考慮它的散熱 ，幾十千伏安的輸出功率 的 放大器 只需非常 小的 軸流風(fēng)機(jī)就 能將其 冷卻，使 得 設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡單 并且十分 可靠。 頻率范圍 :~40Hz 最大速度 在 水平 方向上 ? 600 mm/s，豎 直方向上 ? 300 mm/s 最大位移 在 水平 方向上 ? 80 mm，豎 直方向上 ? 50 mm。 該振動臺全部機(jī)械和液壓系統(tǒng)由國內(nèi)制造 ,由工程力學(xué)研究所依靠國內(nèi)技術(shù)力量建設(shè)完成， 其中 控制系統(tǒng) 是 工程力學(xué)研究所 自己研發(fā)的 ?？刂葡到y(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的升級等。 最大位移 :X 向 ： ? 100mm, Y 向 ； ? 50mm， Z 向 ： ? 50mm 最大重心高度 :臺面以上 3000mm。 Y 向 ： (空載 )/(負(fù)載 15t)。 國外主要研究及應(yīng)用現(xiàn)狀 ： 國外 一般都是 電磁振動臺 來進(jìn)行研究的， 由于電磁 振動 臺功能齊全、性能 相較 穩(wěn)定、使用 比較 方便、場地整潔、安全可靠、失真度 較小 小等優(yōu)點(diǎn) 。該類型設(shè)備用于發(fā)現(xiàn)早期故障，模擬實(shí)際工況考核和結(jié)構(gòu)強(qiáng) 度試驗(yàn)，產(chǎn)品應(yīng)用范圍廣泛、適用面寬、試驗(yàn)效果顯著、可靠。 相對來說 液壓系統(tǒng) 設(shè)計 的發(fā)展有下 面 兩 大 趨勢 : (1)從單個作動器發(fā)展 向 多個作動器 保持 同步作用 的趨勢 。國內(nèi) 外液壓機(jī)系統(tǒng)雖 然 種類 很多 ， 涵蓋很廣， 但技術(shù) 還是比較 低 的 ， 還沒有 技術(shù)高的高檔 液壓機(jī)。 （ 1）繼電器是一種自動電器 ,它適用于遠(yuǎn)距離接通和分?jǐn)嘟?、直流小容量控制電?,并在電力驅(qū)動系統(tǒng)中供控制、保護(hù)及信號轉(zhuǎn)換用。 （ 3）工業(yè)控制機(jī)控制方式 體現(xiàn) 在計算機(jī)控制技術(shù)成熟發(fā)展的基礎(chǔ) 之 上 ，還 采用一種高技術(shù)含量的控制方式 進(jìn)行精密控制 。 國內(nèi)外的控制機(jī)小比較 ，國內(nèi)極少有采用工業(yè)控制機(jī)控制方式的產(chǎn)品， 而還是利用繼電器控制和可編程邏輯控制來生產(chǎn)產(chǎn)品，所以國內(nèi)要想走在領(lǐng)域的前沿，必須利用工業(yè)控制機(jī)控制方式來進(jìn)行生產(chǎn)產(chǎn)品。 通過液壓機(jī)系統(tǒng)的性能的提高，和液壓控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，在各個不同的機(jī)械領(lǐng)域都在發(fā)揮著自己的力量，為建設(shè)祖國的繁榮而努力，現(xiàn)在在液壓伺服系統(tǒng)的研究上，國內(nèi)與國外還有著較大的差距，在自動化的領(lǐng)域上，它能夠具有 大功率、快速、精確反應(yīng)的 優(yōu)勢 ，采用液壓伺服控制 ， 是必要的 。 根據(jù)地震體驗(yàn) 裝置的 使用環(huán)境和參數(shù)輸入 ，在實(shí)現(xiàn) 模擬地震振動 功能 之外 ， 還要求該地震體驗(yàn)裝 置 液壓系統(tǒng) 的 輕污染、低噪聲 等環(huán)保功能 。特別是有關(guān) 2D 數(shù)字換向閥在該液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用。 湖北理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 第二章液壓系統(tǒng)功能原理設(shè)計 系統(tǒng) 的 性能指標(biāo) 的確立 作 為地震體驗(yàn)系統(tǒng)是通過一套激振系統(tǒng)， 來 輸入 不同 地震 頻率和 波形 等 相關(guān)的地震參數(shù)， 通過這些參數(shù)的輸入，可以 在一維方向上 精確的模擬真實(shí)地震發(fā)生時的情形 ，讓體驗(yàn)的人感受到在 地震發(fā)生 時是怎樣的感覺 。 最大 運(yùn)動 速度 。 溫度控制 :自動 控制（當(dāng)溫度達(dá)到一定的數(shù)值時便會自動控制溫度并且保持最高溫度，一般設(shè)置為 65 度 ）， 裝置 冷卻方式 為冷水； 規(guī)定 壓力波動 必須 ?? Mpa。 湖北理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 大地震部分參數(shù) 系統(tǒng)功能設(shè)計 地震 體驗(yàn)裝置液壓 系統(tǒng)主要由臺面及支撐架系統(tǒng)、激振器系統(tǒng)、控制 機(jī) 系統(tǒng)、液壓源系統(tǒng) 組成 。臺式結(jié)構(gòu)，使用操作簡單，適合于 實(shí)驗(yàn)室 及有市電的現(xiàn)場高壓 壓力表 檢定使用。 激振器是附加在某 些機(jī)械和設(shè)備上用以產(chǎn)生激勵力的裝置，是利用機(jī)械振動的重要部件。激振器可產(chǎn)生單向的或多向的，簡諧的或非簡諧的激勵力。 在設(shè)計結(jié)構(gòu)下可以表示 ，地震體驗(yàn)系統(tǒng)整套裝置是閉環(huán)控制的電液伺服系統(tǒng)。 背壓在此特殊情況下可以不予考慮。 液壓油缸按照數(shù)據(jù)計算出最大輸出力為 : Fpm=PLA=10MPa ≈59kN 動力和運(yùn)動分析 液壓 機(jī)工作 的負(fù)載 是 工作負(fù)載和摩擦負(fù)載兩 各組成部分 。 通過上面算得數(shù)據(jù)的比較得出的結(jié)果符合設(shè)計的要求，故上述數(shù)據(jù)可以采用。對于高壓大流量的液壓系統(tǒng)，應(yīng)該用液壓換向閥替代電磁換向閥，從而減慢換向的速度 。 (4)按照液壓傳動原理和所安裝的液壓元件不同，在各個面 上加工出相應(yīng)的通油孔道以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)傳動要求。 系統(tǒng)功能設(shè)計主要通過引入系統(tǒng)功能分析的方法，并綜合考慮功能和結(jié)構(gòu)兩方面因素的作用，提出一種度角度進(jìn)行的激勵分析的功能需求所產(chǎn)生的設(shè)計方法，達(dá)到功能擴(kuò)展，功能裁剪，功能分割，功能替代的水平。還有 2D換向閥被作為電液伺服閥對液壓激振缸的控制 。 主要表現(xiàn)在 負(fù)載變化與速度沒什么相關(guān)性 。順序閥和換向閥操縱柱塞缸對復(fù)位彈簧的控制。當(dāng)系統(tǒng)壓力略高于順序閥 1 的設(shè)定壓力時，打開順序閥 1，同時使換向閥 7 換向，系統(tǒng)的壓力油進(jìn)入柱塞缸 6，變量柱塞 8 克服復(fù)位彈簧 5 的作用力，改變斜盤傾角 Y，使液壓泵實(shí)現(xiàn)變量供油。這種控制 被稱為 恒壓變量 的 控制。從成本控制等各方面進(jìn)行綜合考慮，使用液壓源，其中二位四通換向閥可以實(shí)現(xiàn)油泵的空載啟動，之后大約 10 秒左右自動關(guān)閉，從而達(dá)到延長電機(jī)的使用壽命的效果。 它們各自都有各自的特點(diǎn)和用途，在這里我就不一一說明了。 驅(qū)動伺服油缸的活塞 和 驅(qū)動連接機(jī)構(gòu)剛性連接的臺架 根據(jù)地震波形和頻率進(jìn)行運(yùn)動 ，仿波形 與實(shí)際地震波形進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn) ，經(jīng)電液伺服閥修正輸出流量以保證活塞及臺架的運(yùn)動波形與地震波形一致 , 驅(qū)動連接機(jī)構(gòu)。 湖北理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 第三章 液壓 泵 和電機(jī)，液壓缸和閥的 選 取 液壓泵 和 電機(jī) 液壓 泵 在這個設(shè)計中的作用的重要性是不言而喻的。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。 再由 系統(tǒng)的液壓泵的最大排量 和 工作壓力， 選取的液壓 泵額定功率為 100KW。 利用它進(jìn)行 往復(fù) 的 運(yùn)動時， 無需獨(dú)立的 減速裝置， 就可以式的設(shè)計的液壓系統(tǒng)平穩(wěn)高效的工作 。 不妨取 液壓缸安全系數(shù) n為 5，無縫鋼管材料采用 45 鋼，缸體端部采用焊接式，其 MPab 500?? ， MPas 400?? 。 由于 M P apP pLL ?? PPL一缸 體 塑性變形的壓力 此外，缸 體 徑向變形 △ D 滿足 : ???????? ?????? ?221221DD DDEPDD T DDP bE ?? EP 式中 ? 一缸筒材料泊桑系數(shù)取 。取 1? 為 15mm。 D2 一焊縫底 直 徑 。 在不同的情況下，不同的液壓缸的型號會帶來誤差，所以在選擇液壓缸時一定要考慮它的工作符合度。 重復(fù)精度 :重復(fù)精度 %。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動閥芯反方向轉(zhuǎn)動 時 ， 導(dǎo)致 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動閥芯反方向轉(zhuǎn)動，則閥芯左移、左敏感腔的壓力下降。 由于要分析 響應(yīng)頻率 和 控制精度 的數(shù)值 ， 得到轉(zhuǎn)子的輸入角位移的實(shí)值 ， 2D 數(shù)字換向閥 運(yùn) 了電動機(jī)輸 入 角位移 和輸出線性唯一的 控制方法。由于一些其他原因 響應(yīng) 了它的速度 的表現(xiàn)力 ， 故 閥的響應(yīng)速 度 也受到 了 影響。在靜態(tài)的工作情況下 ， 伺服螺旋機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)角位移與直線位移 有如下關(guān)系 : ??tanrxv? ??? c oss i n0 vxrhh ??? 其中 β 一螺旋槽升角 θ 一閥芯的轉(zhuǎn)動角位移 r 一閥芯臺階半徑 h0 一初始重疊面積的弓高 h一重疊面積的弓高 弓形重疊面積 公式 為 : ? ? 2220 211a r c c o s, ????????????????? ?????????? ??dddddd rhr hrhrrhrhrAd 公式必須 滿足 (0h2rd)，若 h≥2rd， 得到 弓形 的 重疊面積為 2dr? 。 （ 3）油路直接做在輔助元件或液壓閥閥體之上，這樣就省去了大量管件。 ? ?? tqALKV VP1 其中 V 一容量 L 一液壓缸行程 (m) A 一液壓缸的有效工作面積 (m3 ) VPq 一液壓泵的流量 湖北理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 K1 一為油液損失系數(shù)，一般取 t 一動作時間。 (2)過濾器 過濾器的主要功能是過濾液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)中的雜質(zhì)，使工作介質(zhì)保持清潔，液壓系統(tǒng)中的元件更加可靠，延長元器件的使用壽命。要想油箱可以散熱散熱以及采用冷卻器來強(qiáng)制降低溫度， 應(yīng)該安裝一個熱交換器。 我設(shè)計的液壓 系統(tǒng)采用閉式油箱，閉式油箱 是 指 油 箱內(nèi)液面 間接與外面相通 ， 通氣 壓力 為 。 液壓介質(zhì) 由于本地震體驗(yàn)系統(tǒng)放置在室內(nèi)，并且在油源設(shè)計中安裝了冷卻器和加熱器等設(shè)備，這樣可以使液壓系統(tǒng)的工作溫度處于 82~10? ℃ ，在激振液壓缸工作時，其最高工作壓力可以達(dá)到 11MPa，因此可選用 LHM 型抗磨液壓油。參考實(shí)際的需求，自己設(shè)計了激振液壓缸。 論文根據(jù)設(shè)計的要求作出了合理的原理設(shè)計方案，地震體驗(yàn)裝置利用了以 2D 數(shù)字換向閥為控制閥的電液伺服系統(tǒng)。 在設(shè)計制造地震體驗(yàn)裝置液壓系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)基礎(chǔ)上，并了解了功能要求，以及對元件的運(yùn)動和受力分析，對其主要元件進(jìn)行了比較完善的設(shè)計和選擇，進(jìn)行了最重要部分一液壓系統(tǒng)原理設(shè)計。 (2)要對裝置的設(shè)計要能更加簡便，能簡則簡化，盡量做到環(huán)保設(shè)計。老師 的諄諄教誨使我受益非淺，老師淵博的知識、開闊的視野、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、敏捷的思維讓我敬