【導讀】地震體驗系統(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（?擬，讓地震體驗的人們體驗地震發(fā)生時所獲得的感受和感應。的相關(guān)設計還可以用來驗證不同抗振材料或結(jié)構(gòu)對地震的抗震效果。地震體驗系統(tǒng)讓人們通過體驗各震級地震，讓體驗者消除地震恐懼，學會震時自救。可以防止體驗者摔倒。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)。驗系統(tǒng)可以真實再現(xiàn)某一個振動方向上的地震波,創(chuàng)造真實地震體驗的氛圍。希望大家能夠了解我的設計研究。

　　

【正文】 制驅(qū)動方式， 該閥具有頻響高、線性度好、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高 以及 重復精度等優(yōu)點 .2D湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 25 數(shù)字換向閥 特性指標參考 : 滯環(huán) :無明顯滯環(huán)現(xiàn)象 。 重復精度 :重復精度 %。 線性度 :線性度 %。 響應時間 t/ms (100%信號變化 ):20ms。 2D 數(shù)字換向閥結(jié)構(gòu)如圖 ： 2D 數(shù)字換向閥在閥的左腔壓力是進油壓力的 40%時 ， 那么 螺旋槽 與 高低壓孔之間 的 微小弓形面積 會 相等。當步進電機驅(qū)動閥芯反方向轉(zhuǎn)動 時 ， 導致 當步進電機驅(qū)動閥芯反方向轉(zhuǎn)動，則閥芯左移、左敏感腔的壓力下降。 當步進 電機驅(qū)動閥芯轉(zhuǎn)動使得高壓孔與螺旋槽之間形成的弓形面積增大、低壓孔與螺旋槽之間形成的弓形面積減小，則左敏感腔的壓力升高，閥芯所受的軸向力失去平衡，閥芯向右移動直到高低壓孔又回到靜止時與螺旋槽之間所處的相對位置。 由上面簡單的分析 ， 說明 2D 數(shù)字換向閥是一個雙級流量控制閥。 而這種閥的作用 從工程 的 控制 方向來看 ， 2D 數(shù)字換向閥 是一個螺旋伺服 結(jié)構(gòu) ，輸出 為 閥芯的線性位移 ， 輸入 為 閥芯的角位移。 由于要分析 響應頻率 和 控制精度 的數(shù)值 ， 得到轉(zhuǎn)子的輸入角位移的實值 ， 2D 數(shù)字換向閥 運 了電動機輸 入 角位移 和輸出線性唯一的 控制方法。 步進電機角位移控制方法是 :1個 步進周期內(nèi) 利用 2個相鄰的步進相序通電時間的長短， 利用 步進驅(qū)動器接收到 的 脈沖信號，就驅(qū)動步進電機 所， 控制脈沖個數(shù)來控制角位移量設定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度 ，還可以 通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的 。 湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 26 2D 數(shù)字換向閥具有以下 下特點 :精度高 抗干擾能力強 可以直接由脈沖信號控制 。 除此之外， 步進電機具有對電源要才低、抗干擾能力強、可以直接用于開環(huán)位置控制、受摩擦力等非線性因素影響小等優(yōu)點 。由于一些其他原因 響應 了它的速度 的表現(xiàn)力 ， 故 閥的響應速 度 也受到 了 影響。 2D 數(shù)字 換向閥 控制 有 著量化誤差 較大 的弱點。 2D 數(shù)字換向 閥左右兩端 都是 敏感腔 部位 ， 它的 左右兩側(cè) 由 伺服螺旋機構(gòu)的阻力半橋控制， 受到伺服系統(tǒng)控制， 其壓力變化 的調(diào)節(jié) ，即當閥芯順時針轉(zhuǎn)時，左敏感腔壓力升高，右敏感腔壓力降低，閥芯左移。 對單作用和雙作用的伺服螺旋機構(gòu)，閥芯的軸向角位移與位移成正比關(guān)系。在靜態(tài)的工作情況下 ， 伺服螺旋機構(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? 。 一般 要求 零位泄漏 保持最小 ， 故 有 : drh0 1 即表示重疊面積可為 : hrhA d20 ? 即 ? ? hWhrAA d ??? 000 , dhrW 223? 湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 27 其他類型閥的選用配置 根據(jù)流量和壓力，查液壓手冊得到如下選用表 : 類型 型號 數(shù)量 二位 四通換向閥 6WE8EA/AW230 1 先導式電磁溢流閥 BJ12 1 B 型單向閥 BRG104540 1 三位四通換向閥 4WE6C/AW230 1 在集成塊內(nèi)開設有一系列通油孔道，液壓控制元件之間的油路聯(lián)系就通過這些通油孔道來實現(xiàn) .塊式無管集成方式是將液壓控制元件固定在依照相應液壓系統(tǒng)設計的六面體集成塊上。本系統(tǒng)采用塊式的無管集成的液壓控制裝置。其特點為 :(1)油路通道短，壓力損失較小，不易泄漏； (2)液壓控制裝置結(jié)構(gòu)緊湊，組裝方便，外形整齊美觀，安裝位置靈活，可 以直接放在油箱 頂部。 （ 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。 液壓系統(tǒng)輔件 液壓系統(tǒng)輔件的設計選取，只選取主要的部件來介紹，其他的不是很重要的部件不舉列出來。 （ 1）蓄能器 在液壓系統(tǒng)正常工作，可以選擇氣體加載式蓄能器，它是一種隔離式可撓型的蓄能器，用了金屬波紋管式。該種蓄能器的工作情況很好，其響應良好，在運行時無噪聲，無漏氣，且最大承受的壓力為 22 MPa，可用于吸收脈動沖擊和蓄能。 ? ?? 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 湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 28 K1 一為油液損失系數(shù)，一般取 t 一動作時間。 蓄能器 NXQ 110/，該蓄能器產(chǎn)于上海立新液壓。其容量為 10L，壓力為 。 根據(jù)蓄能器的查表，選取 XJF30/ 10 型蓄能器截止閥，其壓力為 ，公稱流量為 150 L/min，公稱通徑為 30mm，排放口通徑為 l0mm，重量為 l0kg 。 (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。 考慮到使用問題是所選擇的型號必須在工作的環(huán)境中，有好的發(fā)揮，并且保持液壓系統(tǒng)清潔，結(jié)構(gòu)以及價格等等要求，一般的過濾器的通油能力可以大于實際通過流量的 2 倍以上甚至更多。我選擇了箱外自封式吸油過濾器。 (3)熱交換機 液壓介質(zhì)一般使用溫度范圍在 20~650℃ 之間 。要想油箱可以散熱散熱以及采用冷卻器來強制降低溫度， 應該安裝一個熱交換器。 冷卻器的用途是，當液壓系統(tǒng)工作時，因液壓泵、液壓馬達等的容積損失 和機械損失，控制元件及管路的壓力損失和液體摩擦等消耗的能量，這些能量幾乎全部轉(zhuǎn)化為熱量。選用時一般應考慮以下幾個方面 :(1)散熱效率高 (2)有足夠的散熱面積(3)結(jié)構(gòu)力求緊湊、重量輕、堅固、體積小 (4)油液通過時壓力損失小 考慮上述幾個方面，查表選用 ，該交換機的散熱面積為 ，預設溫度 95 ℃ ，介質(zhì)壓 力 ，冷卻時介質(zhì)的壓力 MPa。 (4)油箱 油箱 具有很重要的作用 ，主要 功能 是散熱 和 儲油，也 具有 分離油液中的 少量 氣體及 雜質(zhì) 的作用。 我設計的液壓 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 。 依照液壓 系統(tǒng)的具體條件，油箱的形式、容積和附件 的選用 ，以使油箱發(fā)揮作用。在同時 滿足系統(tǒng)供油 和 保證執(zhí)行元件全部排油 的條件時 ，油箱 中的油 不能溢出， 且 油箱的油位 處于最低時不能低于最低限度 。 vAQV? 其中 :A 一經(jīng)驗系數(shù)； 湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 29 Qv 一每分鐘液壓泵排壓力油的容積 (m3 )。 液壓介質(zhì) 由于本地震體驗系統(tǒng)放置在室內(nèi)，并且在油源設計中安裝了冷卻器和加熱器等設備，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到 11MPa，因此可選用 LHM 型抗磨液壓油。另外，由于浙江紹興地處我國東部，地理環(huán)境溫度變化不大，因此選用粘度等級為 VG46。再則，考慮 到選用的是柱塞泵，最佳工作粘度為 3515? 2mm /s。 本章小結(jié) 地震體驗裝置液壓系統(tǒng)的設計，從壓力和流量來考察，要選擇合適的液壓 泵 ， 液壓泵的轉(zhuǎn)速和功率。參考實際的需求，自己設計了激振液壓缸。然后在伺服閥的選取時，選用線性度、重復精度，無明顯滯環(huán)現(xiàn)象與響應時間各個方面都比較優(yōu)異的 2D數(shù)字換向閥。最后介紹了油液介質(zhì)的選用與蓄能器、過濾器、熱交換機、油箱 等液壓輔件的選取。 湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 30 第四章總結(jié)與展望 論文總結(jié) 該地震體驗系統(tǒng)主要由激振系統(tǒng)，臺面及支撐系統(tǒng)，液壓油源系統(tǒng)和控制系統(tǒng)四大模塊組成，組成的地震體驗裝置可以用來模擬體驗地震所帶來的感受，在一系列的參數(shù)輸入之后，該裝置輸出的波形和頻率，多以位移控制為基礎進行地震波形的模擬。 論文根據(jù)設計的要求作出了合理的原理設計方案，地震體驗裝置利用了以 2D 數(shù)字換向閥為控制閥的電液伺服系統(tǒng)。考慮到伺服閥是非線性的，于是該系統(tǒng)某些方面不會很穩(wěn)定，即便了解了內(nèi)部的各部分之間的關(guān)系，也不一定能有完美的設計思路，事實是殘酷的，只 能盡量避免不足。但我認為基本上設計是合情合理的?？偨Y(jié)如下 : 采用模塊化分析建模的方法，分別對 2D 數(shù)字換向閥和液壓激振缸建立數(shù)學模型。 在設計制造地震體驗裝置液壓系統(tǒng)的主要技術(shù)指標基礎上，并了解了功能要求，以及對元件的運動和受力分析，對其主要元件進行了比較完善的設計和選擇，進行了最重要部分一液壓系統(tǒng)原理設計。 地震體驗裝置模擬實驗，加載真實地震數(shù)據(jù)實驗數(shù)據(jù)。 以后此課題研究的思路和方向 本研究只設計了地震體驗系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)這部分內(nèi)容，而且有很多不足的地方，這些不足都是在以后研 究中重要的一部分?？偨Y(jié)主要有兩點 : (1)利用地震數(shù)據(jù)參數(shù)可以考慮增加對減震系統(tǒng)的研究。 (2)要對裝置的設計要能更加簡便，能簡則簡化，盡量做到環(huán)保設計。 湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 31 參考文獻 [1]宮向東 .壓力機電液比例位置控制系統(tǒng) .北京工業(yè)大學碩士論文， 20xx [2]何乃錕 .液壓與氣動 ,液壓泵變量控制兩則 .期刊論文 ,20xx [3]章宏甲，黃誼 .液壓傳動 .北京 :機械工業(yè)出版社， 20xx [4]阮健 .電液 (氣 )直接數(shù)字控制技術(shù) .浙江大學出版社， 20xx(1) [5] DeGang CHEN， Brad for Step Adaptive Torque一 rippleProceedings of the 29th Conference on Decision and Control .Honolulu， Hawall，December 1990 [6]王占林 .近代液壓控制 .機械工業(yè)出版社， 1997: [7]劉長年 .液壓伺服系統(tǒng)優(yōu)化設計理論 .冶金工業(yè)出版社， 1989. 8 [8]王萬花 .液壓機控制系統(tǒng)研究與開發(fā) .南京理工大學學位論文 ,20xx [9]Saeid Habibi， Andrew of a New High Performance ElectroHydraulic Actuator .Proceedings ofthe1999 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics .1999， September 19 一 23 [15]晏祖根 .無閥電液伺服系統(tǒng)理論分析及實驗研究 .哈爾濱工業(yè)大學碩士論文， 20xx. 7 [10]王世明，李天石 .交流變頻容積調(diào)速伺服系統(tǒng)的特性與油度控制 .機床與液壓， 1999 [11]李紅強 .電動振動臺動圈的有限元分析與優(yōu)化設計 ,蘇州大學學位論文 ,20xx [12]機械設計手冊編委會 .液壓傳動與控制 (液壓輔件和介質(zhì) ).56100 [13] Ioannis Davliakos .Evangelos Papadopoulos Model 一 Based Position Tracking Control for a 6 一 dof Electrohydraulic Stewart Platform .Proceedings of the 15th Mediterranean Conference on C ontro 1amp。Automation， July 2729. 20xx. 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