【正文】 基礎(chǔ)件。本機(jī)器的傳動(dòng)主要采用了液壓傳動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)電控自動(dòng)化控制[11]?？刂朴捅媒?jīng)濾油器進(jìn)入油泵吸油口，輸出低壓油經(jīng)單向閥至控制閥組，用于電液換向閥控制油液換向。根據(jù)《氣壓與液壓傳動(dòng)》中的有關(guān)規(guī)定，選取液壓泵時(shí)，泵的額定壓力應(yīng)選的比最高工壓力高20%60%，以便留有壓力儲(chǔ)備?？爝M(jìn)，慢進(jìn)，工進(jìn)，快退。3. 液壓缸熱脹冷縮時(shí)應(yīng)不受阻礙，所以液壓缸在安裝，固定時(shí)，液壓缸只能一端定位?；钊麠U要在導(dǎo)向套中滑動(dòng)?；钊麑挾菳=（）D。 自卸油缸檔圈立體圖 這里的自卸油缸后端采用耳軸安裝，前端采用單耳環(huán)安裝。整體活塞在活塞周?chē)_(kāi)溝槽，安置密封圈，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但給活塞的加工帶來(lái)困難，密封圈安裝時(shí)容易拉傷和扭曲。活塞桿主要承受拉壓應(yīng)力的作用,起校核公式為： ( 34 )工廠(chǎng)提供的自卸油缸的活塞桿直徑符合要求, 但是已經(jīng)接近極限的直徑尺寸，在實(shí)際使用中有拉斷的危險(xiǎn)，所以需要進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，在以后的章節(jié)中將對(duì)自卸油缸的活塞桿進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。E=210Gpa活塞桿的長(zhǎng)度為L(zhǎng), 活塞桿 的直徑為d,最大工作壓力為P，規(guī)定安全系數(shù)為8。液壓閥根據(jù)用途可分為方向控制閥、流量控制閥和壓力控制閥。下面對(duì)各類(lèi)液壓閥作以簡(jiǎn)單介紹[8]。 電液操縱式換向閥4. 溢流閥的作用是在溢流的同時(shí)定閥的入口壓力，并將該壓力穩(wěn)定為常值，簡(jiǎn)稱(chēng)為定壓、穩(wěn)壓。 無(wú)縫鋼管能承受高壓,價(jià)格低廉,但是裝配時(shí)彎曲困難,通常用于高壓系統(tǒng)中。塑料管可隨意彎曲,也可與液壓元件一起運(yùn)動(dòng),裝配容易。有統(tǒng)計(jì)資料表明，液壓系統(tǒng)的故障有75%以上是由于油液污染造成的。網(wǎng)式濾油器是將銅絲網(wǎng)包在周?chē)_(kāi)有窗孔的塑料或金屬筒形骨架上，多為無(wú)殼體結(jié)構(gòu)，安裝在液壓泵吸油口。為增大過(guò)濾面積，紙芯常制成折疊式。一般按系統(tǒng)的類(lèi)型與壓力選擇。新機(jī)的液壓油在使用半年后要更換，同時(shí)清洗油箱，管道及濾油器。濾網(wǎng)如發(fā)生堵塞，會(huì)使大柱塞活動(dòng)變慢，油泵發(fā)出噪音。4) 除卻以上這些，還有系統(tǒng)內(nèi)空氣冷卻后生成的凝結(jié)水，油漆碎片等。泄漏 原因大致如下，密封蓋，密封圈選定不合適，使用方法有誤，相接面的粗糙度不合適，定位夾緊不良，震動(dòng)，壓力激蕩，異常油溫，液壓油的管理不良。如沒(méi)有底板則要注意，有的樣板中提供的是元件的俯視圖，做樣板時(shí)應(yīng)把產(chǎn)品樣板中的圖翻180186。有的液壓元件需要連接板，則樣板應(yīng)以連接板為準(zhǔn)。要避免電磁換向閥的固定螺孔與閥孔通道，集成塊固定螺孔相通。為了便于檢查和裝配集成塊，應(yīng)把單向集成回路圖和集成塊上液壓元件布置簡(jiǎn)圖繪在旁邊。而且對(duì)于泵的鍵處于低一級(jí)的傳動(dòng)中，顯然當(dāng)?shù)谝患?jí)強(qiáng)度夠，而作為選用同樣尺寸的鍵的聯(lián)接，它的強(qiáng)度明顯也是足夠的。通過(guò)選用聯(lián)接板上不同的孔或更換不同的聯(lián)接板，測(cè)試不同行程與缸徑的液壓缸。但這里的兩根梁主要起導(dǎo)向作用，力由平臺(tái)與導(dǎo)向桿共同承受，小車(chē)的重量通過(guò)滾輪由平臺(tái)承擔(dān)。端板兩側(cè)的藍(lán)色部分，是由四根熱軋槽鋼焊接而成的，它既起到聯(lián)接底座的作用，又可以作為防護(hù)板，保護(hù)測(cè)試人員的人身安全。整體式油箱是利用主機(jī)的內(nèi)腔作為油箱，結(jié)構(gòu)緊湊，易于回收漏油，但維修不方便，散熱條件不好，且會(huì)使主機(jī)產(chǎn)生變形。所謂上置式，下置式和旁置式油箱，則是就液壓泵相對(duì)于油箱的安裝位置而言的。對(duì)于不易開(kāi)蓋的油箱，要設(shè)置清洗孔，以便于油箱內(nèi)部的清理。實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板上會(huì)布置有很多的閥組，如何把它們布置得合理是本設(shè)計(jì)所要解決的一個(gè)重要問(wèn)題；另外，實(shí)驗(yàn)臺(tái)以及控制電柜的長(zhǎng)、寬、高尺寸的確定將直接影響到操作人員的舒適度。2) 繼電接觸控制系統(tǒng)體制大，PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，體制小。兩者既有相近性又有差別，主要的差別表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1) PLC輸入輸出借口比較多，中大型PLC輸入輸出借口更多，便于多路多點(diǎn)控制。在PLC中一般都在輸入輸出借口處設(shè)置濾波器，它不僅可濾除來(lái)自外界的高頻干擾，而且還可減少內(nèi)部模塊之間的信號(hào)的互相干擾。PLC中各輸出管道之間設(shè)有聯(lián)鎖功能，以防止各被控對(duì)象之間誤動(dòng)作可能造成的事故。 PLC的安裝與抗干擾措施PLC系統(tǒng)的可靠性雖然很高，但是并非是萬(wàn)無(wú)一失。2) PLC的供電線(xiàn)路應(yīng)于其他放大功率用電設(shè)備話(huà)產(chǎn)生強(qiáng)大干擾設(shè)備（比如大功率晶閘管變流裝置，弧焊機(jī)等）分開(kāi)。PLC系統(tǒng)的調(diào)試運(yùn)行：在使用現(xiàn)場(chǎng)對(duì)新的PLC系統(tǒng)試運(yùn)行，這既是使用PLC系統(tǒng)的開(kāi)始，也是維護(hù)保養(yǎng)PLC系統(tǒng)的開(kāi)始，如果不經(jīng)仔細(xì)檢查和調(diào)試運(yùn)行，就貿(mào)然使用PLC系統(tǒng)，很可能出問(wèn)題。2) 一般情況下，在現(xiàn)場(chǎng)第一次通電應(yīng)首先考慮“監(jiān)控”狀態(tài)下，用強(qiáng)制接同與短開(kāi)某些器件的手段，檢查輸出配線(xiàn)是否正確，這可利用PLC面板上輸出指示燈進(jìn)行監(jiān)視，也可利用輸入指示燈檢查輸入配線(xiàn)是否正確。2) 定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢查保養(yǎng)，兩次保養(yǎng)時(shí)間間隔通常是半年，最長(zhǎng)不要超過(guò)一年，對(duì)特殊情況還有年個(gè)個(gè)秒毫 縮短其時(shí)間間隔。PLC配有鋰電池，以保證短期停電時(shí)可保存一些必要的信息（即用電池向CMOS存儲(chǔ)器供電）。 控制流程的擬訂控制流程還是和繼電器的控制流程一樣。 PLC的編制 PLC接線(xiàn)圖 PLC軟件GX DeveloperFX的使用在設(shè)計(jì)之前，了解這個(gè)軟件的編輯界面，人機(jī)工程界面。 分析載荷根據(jù)廠(chǎng)方提供的資料，自卸油缸可以承受的最大負(fù)載為60噸，則作用在活塞桿上的力為F=600000N。 分析結(jié)果 鋼架端板受力變形圖最大變形量：，符合工廠(chǎng)的使用要求。如選擇與運(yùn)動(dòng)元件的運(yùn)行速度和制造成本密切相關(guān)的體積V作為要達(dá)到的性能指標(biāo)，它就成為我們的目標(biāo)函數(shù)。系統(tǒng)回油調(diào)壓(Y6)全松；系統(tǒng)供油量調(diào)節(jié)(L0) 全開(kāi)；加載油路接通開(kāi)關(guān)(L4) 全開(kāi)；示范油缸伸出縮回調(diào)速閥(L5，L6) 全閉；各電磁換向閥斷電,加載自卸油缸與被試自卸油缸安裝到位,桿端相聯(lián),油管與相應(yīng)孔聯(lián)接緊固并檢查無(wú)誤。注意: 加載壓力調(diào)節(jié)閥(Y7)的調(diào)節(jié)螺絲過(guò)松會(huì)引起加載自卸油缸與被試自卸油缸無(wú)法返回?？蓪⒏邏罕猛Ｖ梗咚偻Ｖ?。對(duì)于三段不同直徑的階梯軸以它們的三個(gè)，長(zhǎng)度為設(shè)計(jì)變量，以其體積作為目標(biāo)函數(shù)。 活塞桿的可靠性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)方法 活塞桿的工況分析活塞桿這種細(xì)長(zhǎng)的桿在材料力學(xué)上可以認(rèn)為是壓桿。 自卸鋼架端板受力變形的分析 分析步驟詳細(xì)的有限元分析操作步驟，已經(jīng)制作成了屏幕錄象，在附帶的光盤(pán)中可以看到。 進(jìn)行有限元分析的目的和意義通過(guò)有限元分析能夠進(jìn)一步擴(kuò)展我對(duì)UG這一軟件的深層次使用，為今后的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。很多時(shí)候的慣性思維以為直接點(diǎn)擊保存按鈕便可以，其實(shí)不然。根據(jù)使用要求和設(shè)計(jì)計(jì)算，我們可以確定出電動(dòng)機(jī)的功率，電氣控制電路的主電路的保險(xiǎn)絲盒熔斷器的選擇則是根據(jù)電路允許的最大電流來(lái)確定的。因時(shí)間有限、這里只進(jìn)行自卸油缸加載流程的PLC流程及程序設(shè)計(jì)，其它液壓件進(jìn)行檢測(cè)時(shí)的流程與其相似，不在贅述。6) 檢查市電輸入電壓是否在允許范圍之內(nèi)。如發(fā)現(xiàn)所編程序有錯(cuò)誤或不符合設(shè)計(jì)要求，應(yīng)進(jìn)行記錄，分析，修改，直到系統(tǒng)安全符合設(shè)計(jì)要求，滿(mǎn)足生產(chǎn)要求為止。4) PLC上工作方式選擇開(kāi)關(guān)的置位，各有關(guān)數(shù)據(jù)的設(shè)置是否符合要求。6) 良好的接地能較好有效地減少干擾。2) 注意防潮，防塵，防腐，防震。8) PLC中的電源具有很強(qiáng)的抗電網(wǎng)電壓波動(dòng)和高頻干擾的能力，同時(shí)還具有過(guò)電壓過(guò)電流保護(hù)措施，以防止PLC的損壞可能導(dǎo)致系統(tǒng)的混亂。屏蔽有兩類(lèi)：一類(lèi)是例如對(duì)變壓器采取磁場(chǎng)和電場(chǎng)的雙重屏蔽，這時(shí)要用既導(dǎo)磁又導(dǎo)電的材料作為屏蔽層；另一類(lèi)是例如對(duì)CPU和編程器等模塊僅作電磁場(chǎng)的屏蔽，此時(shí)可用導(dǎo)電的金屬材料作屏蔽層。5) PLC采用掃描方式進(jìn)行工作，加之其他一些原因，所以PLC輸入輸出響應(yīng)比計(jì)算機(jī)慢。6) PLC控制的自檢和監(jiān)控功能比繼電接觸控制的強(qiáng)。因此，液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)將擁有兩種控制理論和方法。液壓油油溫可由液位計(jì)讀出。4) 油箱位置必須安置得比機(jī)床低，但也不能太低，防止產(chǎn)生大量的泡沫。油箱整個(gè)密封，在頂部有一充氣管,。圖中的黃色部分為等邊角鋼，用于加強(qiáng)鋼架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。最終方案中整體采用槽鋼焊接結(jié)構(gòu)，配合等邊角鋼的加固結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是采用了滑動(dòng)摩擦。因此，如何處理兩個(gè)油缸的對(duì)頂問(wèn)題成為核心的問(wèn)題。由于是靜聯(lián)接，選用普通平鍵，圓頭。E. 集成塊零件圖的繪制集成塊的六個(gè)面都是加工面，其中三個(gè)側(cè)面要裝液壓元件，一個(gè)側(cè)面引出管道。液壓元件在水平面上若與公共油孔相通，則盡量可能的布置在同一垂直或在某直徑范圍內(nèi)，否則要鉆中心孔道。直接與液壓元件連接的液壓油孔由選定的液壓元件規(guī)格確定。現(xiàn)分析液壓系統(tǒng),確定液壓油路板數(shù)目:簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)的元件不多時(shí),要求液壓油路板上的元件布局緊湊,盡量把元件都充分合理分配空間,其長(zhǎng)度可以適當(dāng)大于集成尺寸。油溫在55℃時(shí)，油溫上升8℃則其酸化速度同時(shí)為原來(lái)的兩倍。這里描述了液壓油維護(hù)的重點(diǎn)。液壓介質(zhì)的管理：液壓油的更換。2) 液壓系統(tǒng)的工況 如液壓泵的類(lèi)型，系統(tǒng)的工作溫度和工作壓力，設(shè)備結(jié)構(gòu)或動(dòng)作的精密程度，系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，工作特點(diǎn)，元件使用的金屬，密封件和涂料的性質(zhì)等3) 液壓工作介質(zhì)方面 如質(zhì)量，理化指標(biāo)，性能，使用特點(diǎn)，適用范圍，以及對(duì)系統(tǒng)和元件材料的相容性。目前被世界各國(guó)廣泛運(yùn)用。度型濾油器深度型濾油器的濾芯為多孔可透性材料。表面濾油器，過(guò)濾是有由一個(gè)多孔的面實(shí)現(xiàn)的。管接頭按路數(shù)又分直通，直角通，三通，四通等。低壓膠管是以麻線(xiàn)或棉織品為骨架。在液壓系統(tǒng)工作時(shí)，因外界負(fù)載的變化將引起節(jié)流閥前后壓差的變化，所以負(fù)載變化將直接影響節(jié)流閥即系統(tǒng)速度的穩(wěn)定性。 普通單向閥2. 電磁換向閥，它是借助電磁鐵的吸力推動(dòng)悶芯動(dòng)作進(jìn)行換向的，電磁換向閥受到磁鐵吸力太小的限制，其流最一般在63L/min以下，故對(duì)于流量要求較大、行程較長(zhǎng)、移動(dòng)閥芯阻力較大或要求換向時(shí)間能夠調(diào)節(jié)的場(chǎng)合，宜采用液動(dòng)或電液式換向閥。(3)密封性能好。 由公式求出 ( 38 )活塞桿可簡(jiǎn)化成一端固定，一端自由， ,活塞桿截面為圓型， 柔度: ( 39 ) 所以可用歐拉公式來(lái)計(jì)算臨界壓力。下面我們將會(huì)對(duì)螺釘進(jìn)行安全校核計(jì)算：八個(gè)螺釘?shù)慕孛婷娣e：A＝8πr＝8144＝3619（mm）拉力 F=723822N該類(lèi)螺釘?shù)闹睆椒秶?6～40內(nèi)，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得Q235A的抗拉強(qiáng)度為：σ＝375～460 Mpa由σσ，方形法蘭處螺釘?shù)目估瓘?qiáng)度足夠，故即使由于意外的原因?qū)е率Э匾膊恢劣谑褂透椎涞焦ぷ髋_(tái)上而失效，使用更加安全。配合H8/f9[17]。 自卸油缸連接立體圖 由于活塞在液體壓力的作用下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此，它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，既不能過(guò)緊也不能間隙過(guò)大。在選擇密封材料時(shí)，應(yīng)考慮其性能，一般要求：在一定溫度使用范圍內(nèi)有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，不容于工作介質(zhì)，與金屬接觸時(shí)不互相起作用（如腐蝕，拈著等），不軟化或硬化，彈性好，永久變形小，有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度，耐磨性好，摩擦系數(shù)小，易于壓制成型，價(jià)格低廉等。4. 液壓缸最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H 當(dāng)活塞桿全部外伸，從活塞面的中點(diǎn)到導(dǎo)向套滑動(dòng)面的中點(diǎn)的距離稱(chēng)為液壓缸最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H，若液壓缸最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H太小，當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，這種結(jié)構(gòu)就是材料力學(xué)中見(jiàn)的懸臂梁結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)最大的缺點(diǎn)就是他的穩(wěn)定性不好，容易造成液壓缸活塞桿的晃動(dòng) ，一方面，這種懸臂梁結(jié)構(gòu)將使液壓缸活塞桿所受到的彎矩變的大， 這樣一來(lái)對(duì)液壓缸活塞桿的材料性能要求就比較高。，能承受活塞側(cè)向力和安裝的反作用力而不至于產(chǎn)生彎曲。綜上，各泵所選電動(dòng)機(jī)如下表所示： 電動(dòng)機(jī)選擇表電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速高壓泵Y 132M41440r/min低壓泵Y 160M411KW1460r/min控制油泵Y 90L41400r/min 液壓缸的選擇液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸與整個(gè)系統(tǒng)的工作機(jī)構(gòu)有直接的關(guān)系。所選擇的電機(jī)的額定功率應(yīng)等于或者稍大于工作要求的功率。因此泵的額定壓力可取該系統(tǒng)測(cè)試φ200mm的自卸油缸，如果只需要油泵來(lái)供油時(shí)需要比較大的排量。 調(diào)壓回路 進(jìn)出口節(jié)流回路 背壓回路 流量計(jì)選擇換向回路 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定根據(jù)上述分析、選擇，本液壓系統(tǒng)的原理圖如下： 液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)原理圖 液壓系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)和液壓件的選擇 泵源部分的設(shè)計(jì)根據(jù)廠(chǎng)方要求，滿(mǎn)足液壓測(cè)試系統(tǒng)的功效，在本系統(tǒng)中，高壓油泵經(jīng)濾油器進(jìn)入高壓油泵吸油口，輸出高壓油經(jīng)單向閥至控制閥組。2. 由于傳動(dòng)介質(zhì)的可壓縮性和泄漏等因素的影響，不能?chē)?yán)格保證定比傳動(dòng)。2. 可以在運(yùn)行過(guò)程中實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速，且調(diào)速范圍大。 總體配置設(shè)計(jì) 基本取決于廠(chǎng)方提出的測(cè)試項(xiàng)目，結(jié)合自動(dòng)化方案，進(jìn)行總休配置設(shè)計(jì)，把測(cè)試項(xiàng)目中各個(gè)環(huán)節(jié)所需的設(shè)備、傳感器、行程開(kāi)關(guān)進(jìn)行合理安排，力求達(dá)到精簡(jiǎn)、可靠、高效、操作安全、調(diào)核簡(jiǎn)單、拆裝維修方便等要求?？删幊绦蚩刂破鞲鶕?jù)操作者的指令，完成對(duì)換向閥等元件的控制，以控制每個(gè)執(zhí)行元件。 根據(jù)本實(shí)驗(yàn)臺(tái)所測(cè)試的液壓元件以及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，確定本系統(tǒng)的最大額定工作壓力30MP，可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，最大公稱(chēng)流量125L/min。2 總體方案的確定 設(shè)計(jì)依據(jù)本課題是對(duì)錫柴汽車(chē)廠(chǎng)自卸車(chē)上所有液壓元件進(jìn)行綜合試驗(yàn)的裝置，以滿(mǎn)足工廠(chǎng)質(zhì)量控制的要求。尤其這幾個(gè)軟件的使用對(duì)以后的研究生課程有莫大的幫助和指導(dǎo)性的方向。3．PLC全自動(dòng)控制，要有較高的工作可靠性；安全性。在設(shè)計(jì)中還須對(duì)現(xiàn)有液壓電控系統(tǒng)進(jìn)行分析，須重新設(shè)計(jì)液壓電控原理及程序，對(duì)于進(jìn)行自卸油缸試驗(yàn)的承載鋼