【正文】 在此，向黃磊老師表示衷心地感謝。Automation， July 2729. 20xx. AthensGreece [14] Grasty， electro 一 magic shaker technology .S V Sound and Vibration[J].March， 20xx:p6878 [15]管成 .液壓機(jī)的機(jī)械 — 液壓復(fù)合式節(jié)能液壓系統(tǒng)的研究及應(yīng)用 ,浙江大學(xué)學(xué)位論文 ,20xx [16]奚德昌 .振動(dòng)臺(tái)及 振動(dòng)試驗(yàn) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 1980 湖北理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 致謝 本論文是在導(dǎo)師黃磊老師的指導(dǎo)下完成的。 以后此課題研究的思路和方向 本研究只設(shè)計(jì)了地震體驗(yàn)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。但我認(rèn)為基本上設(shè)計(jì)是合情合理的。最后介紹了油液介質(zhì)的選用與蓄能器、過(guò)濾器、熱交換機(jī)、油箱 等液壓輔件的選取。再則，考慮 到選用的是柱塞泵，最佳工作粘度為 3515? 2mm /s。在同時(shí) 滿足系統(tǒng)供油 和 保證執(zhí)行元件全部排油 的條件時(shí) ，油箱 中的油 不能溢出， 且 油箱的油位 處于最低時(shí)不能低于最低限度 。選用時(shí)一般應(yīng)考慮以下幾個(gè)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(jiān)固、體積小 (4)油液通過(guò)時(shí)壓力損失小 考慮上述幾個(gè)方面，查表選用 ，該交換機(jī)的散熱面積為 ，預(yù)設(shè)溫度 95 ℃ ，介質(zhì)壓 力 ，冷卻時(shí)介質(zhì)的壓力 MPa。我選擇了箱外自封式吸油過(guò)濾器。其容量為 10L，壓力為 。 （ 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。本系統(tǒng)采用塊式的無(wú)管集成的液壓控制裝置。 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(jī)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(dāng)閥芯順時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí)，左敏感腔壓力升高，右敏感腔壓力降低，閥芯左移。 湖北理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 2D 數(shù)字換向閥具有以下 下特點(diǎn) :精度高 抗干擾能力強(qiáng) 可以直接由脈沖信號(hào)控制 。 由上面簡(jiǎn)單的分析 ， 說(shuō)明 2D 數(shù)字換向閥是一個(gè)雙級(jí)流量控制閥。 響應(yīng)時(shí)間 t/ms (100%信號(hào)變化 ):20ms。 最好所選取的 液壓缸為雙作用單桿活塞式液壓缸，其額定工作壓力為 16MPa，在額定工作壓力下的拉力為 95KN，足夠滿足一般的應(yīng)用及以后升級(jí)的需要。 傳感器 所 選 取為 伸縮式位移傳感器， 磁致伸縮位移傳感器是利用磁致伸縮原理 來(lái)進(jìn)行位移測(cè)量的新型位移 高效 傳感器 ， 型號(hào)為 MHR021 ODM611 S411010，精度。 D1 一液壓缸外 直 徑 。 查表可得 ，工作壓力下 在 △ D 沒(méi)有 超過(guò)密封圈 的 允許范圍 內(nèi) ， 可以省去驗(yàn)算步驟。 根據(jù)當(dāng)時(shí)的測(cè)量數(shù)據(jù) ， 其 額定工作 的 壓力 為 10?LP MPa。 在該地震體驗(yàn)裝置中，激振液壓缸 在 激振缸支架 之 上，利 用特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ， 使得連接部分隨著臺(tái)架等部位的位移而發(fā)生變化 。 液壓缸 的選取 液壓缸三維圖 液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的、做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的液壓執(zhí)行元件。 底部的機(jī)械限位用來(lái)調(diào)整流量大小，緊固螺栓可以 減少流量 。液壓泵的工作原理是運(yùn)動(dòng)帶來(lái)泵腔容積的變化，從而壓縮流體使流體具有壓力能。 本章小結(jié) 該章節(jié) 首先設(shè)計(jì) 了 地震體驗(yàn) 裝置液壓 系統(tǒng)的振動(dòng) 最大位移 、振動(dòng)的有效質(zhì)量、最大速度、控制測(cè)量精度、溫度控制、控制方式、冷卻方式、壓力波動(dòng)等 重要的 技術(shù) 性指標(biāo)， 根據(jù) 大 地震 的 參考 數(shù)據(jù) ， 給 了設(shè)計(jì)中該液壓系統(tǒng) 運(yùn)用的加速度值和頻率 。 它安裝在主測(cè)控模塊與其他模塊之間，產(chǎn)生軸向激振力，將震動(dòng)立場(chǎng)加入到體驗(yàn)裝置中，實(shí)湖北理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 現(xiàn)一系列的激振運(yùn)動(dòng)，是進(jìn)行廣義流變學(xué)研究的功能模塊。 蓄能器在液壓系統(tǒng) 作用是將 液壓系統(tǒng) 中的壓力油儲(chǔ)存起來(lái)， 當(dāng) 需要 壓力 時(shí)又 重新放出 ，蓄能器的 作用表現(xiàn)在 如下五 個(gè)方面 ： 和保持恒壓 、降低噪聲 。 BC 的 變量段的壓力 工作 范圍很小， 在壓力狀態(tài)下的 90%之內(nèi)提供全排量的供油狀態(tài)，并且可以十多個(gè)執(zhí)行器同時(shí)啟動(dòng)，具有很高的效率。 原理 圖 的 換向閥 7 在對(duì)系統(tǒng)大量用油時(shí) ， 可以 提高變量柱塞 8 復(fù)位的響應(yīng)速度。 。 總體比較來(lái)說(shuō)開(kāi)式容積調(diào)速回路更加有優(yōu)勢(shì)，所以選擇湖北理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 開(kāi)式的容積調(diào)速回路。 因?yàn)槲宜O(shè)計(jì)的地震體驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)置是室內(nèi)裝置，需要有很大的空間進(jìn)行拜訪，需要特別的線路進(jìn)行簡(jiǎn)化處理。包括由三位四通換向閥控制的鎖緊缸，主要實(shí)現(xiàn)減振模式和非減振模式的控制 。 (5)這樣不但便于選擇，也便于維護(hù)。 閥塊設(shè)計(jì)的總體思路為 ： 模型以后，按照閥的實(shí)際尺寸及位置關(guān)系，初步確定集成塊的總體尺寸。 (1)在組合基本回路時(shí)，要保證不會(huì)相互干擾彼此的工作，其工作能正常進(jìn)行不會(huì)出現(xiàn)故障。 因?yàn)樗椒较蛏系能壍篮芄饣?， 并且在其使用材料為 鑄鋼 的情況下 ， 不妨設(shè)他們之間的 滾動(dòng)摩擦系數(shù) μ d = ，重力加速度 g = /s2， 機(jī)械效率 η m = ，容積 效率 η v =1。 對(duì)活塞桿外徑 d 和液壓缸內(nèi)徑 D 近似處理， 可以得到 Dd ? ， 由 ? ?224 dDA ?? ? 計(jì)算得 D = ， 又由 GB /T 2348 94 在 圓整 之 后的 D =100mm , d = 50mm?？刂?部分 流程結(jié)構(gòu)圖 如下： 液壓系統(tǒng)的重要參數(shù) 由 以前的數(shù)據(jù) 可以 設(shè)置 油源 的 壓力 PS=15MPa， 不妨令 工作 的 壓力 PL=10MPa。控制系統(tǒng)有幾種分類(lèi)方法 ： 開(kāi)閉環(huán)控制系統(tǒng)，恒值 和隨動(dòng)控制系統(tǒng)。激振器還可作為激勵(lì)部件組成振動(dòng)機(jī)械，用以實(shí)現(xiàn)物料或物件的輸送、篩分、密實(shí)、成型和土壤砂石的搗固等工作。液壓動(dòng)力源采用恒壓變量泵，對(duì) 該 系統(tǒng)提供 大量的 動(dòng)力。臺(tái)架包括上臺(tái)架 和 下臺(tái)架，下臺(tái)架 依靠 滾輪組與地面軌道 相連 ，上臺(tái)架 的 下端 從 滾輪組 和 固定于下臺(tái)架上的軌道相 連 ， 臺(tái)面 設(shè) 計(jì)了 體驗(yàn) 倉(cāng)的 地腳螺栓 結(jié)構(gòu) ，用于固定體驗(yàn) 倉(cāng) 。我們從水平振動(dòng)波形的分析可以看出， 大 地震過(guò)程 當(dāng) 中，其振動(dòng)的能量主要 在 0~5Hz的頻率區(qū)間，加速度最大值為 個(gè)重力加速度。 控制方式 是 數(shù)字式電液伺服控制 。 為 了能夠有以上的功能 ，給出如下要求。最后 通過(guò)課題要求 ， 大致道出 了 對(duì)地震體驗(yàn)裝置的 研究 形式 與研究?jī)?nèi)容 ，以及具體的研究工作應(yīng)該有哪些。地震體驗(yàn)系統(tǒng)的基本構(gòu)成 如圖 。 本課題研究方法 和 內(nèi)容 地震體驗(yàn)裝置 根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境和功能要求 等內(nèi)容 ，在 直線維像 上，輸入地震波信號(hào)， 通 過(guò) 液壓 控制 該 系統(tǒng)產(chǎn)生 波的信息 ， 跟振動(dòng)臺(tái) 面 反映出來(lái) 的 波信息同時(shí) 進(jìn)入伺服控制器 所 產(chǎn)生控制信號(hào) 中 ， 再通過(guò) 閥在高壓液流的推動(dòng)下，推動(dòng)活塞 桿 運(yùn)動(dòng)， 來(lái) 帶動(dòng)振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面 的模擬地震的 運(yùn)動(dòng)，形成 液壓系統(tǒng) 控制，從而實(shí)現(xiàn)波形 整體控制 。 但是微小的差別是在 加工工藝和安裝 技術(shù) 方面。 現(xiàn)在，國(guó) 內(nèi)外很多 液壓機(jī) 的生產(chǎn) 廠家生產(chǎn) 各種 高性能的工業(yè)控制機(jī)控制方式的液壓機(jī)產(chǎn)品，如美國(guó) MULTIPRESS，丹麥 STENHQJ 及加拿大的 BROWN BOGGS 等公司。 （ 2） 可編程邏輯控制器實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于工業(yè)控制的 計(jì)算機(jī) ，硬件結(jié)構(gòu)基本 上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成為： 5.功能模塊 。 這三類(lèi)各有異同 ，應(yīng)用范圍也 不會(huì)相同 。 湖北理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 液壓系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 因?yàn)樵?液壓機(jī) 的液壓系統(tǒng)和整機(jī)結(jié)構(gòu)方面，已經(jīng) 相對(duì)以前 成熟， 可是 國(guó)內(nèi)外液壓機(jī)的發(fā)展主要體現(xiàn)在控制系統(tǒng) 這 方面 上 。設(shè)備通過(guò)連續(xù)無(wú)故障運(yùn)轉(zhuǎn) 3 個(gè)月測(cè)試，性能穩(wěn)定，質(zhì)量可靠 。 國(guó)外的振動(dòng)臺(tái)具有 精密型設(shè)計(jì)制造、體積小、超靜音工作； 特別是 機(jī)臺(tái)底座采用優(yōu)質(zhì)材料，安裝方便，運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)需安裝地腳螺絲；控制電路數(shù)字化控制與顯示頻率， PID 調(diào)節(jié)功能，使設(shè)備工作更為穩(wěn)定、可靠；掃頻及定頻操作方式，適應(yīng)不同行業(yè)測(cè)試要求；增加抗干攏電路，解決因強(qiáng)電磁場(chǎng)對(duì)控制電路干擾；增加工作時(shí)間設(shè)定器，使測(cè)試產(chǎn)品達(dá)到準(zhǔn)確測(cè)試時(shí)間。 該振動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)室是土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的一部分，技術(shù)負(fù)責(zé)人為 呂西林教授，目前已經(jīng)完成試驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)量近 500 項(xiàng)。 Y 向和 Z 向 ： 600 mm/s。 最大模型質(zhì)量 :25t。 （ 2） 同濟(jì)大學(xué) 的 地震模擬振動(dòng)臺(tái) ，該設(shè)備預(yù)設(shè) 為 X, Y 兩向振動(dòng)臺(tái)， 但是 90 年代進(jìn)行了多次改造，主要改造內(nèi)容 ： 雙向振動(dòng)臺(tái)升級(jí)至三向六自由度 。 最大加速度 :水平 :士 ，豎向 :上 。 國(guó)內(nèi)目前主要研究及應(yīng)用現(xiàn)狀 : 舉如下兩例： （ 1） 中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所 1986 年采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備自行研制了雙向振動(dòng) 臺(tái)， 1997 年升級(jí)成三向振動(dòng)臺(tái)。發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)歷了三代 的 功率放大器， 由 電子管放大器到晶體管線性放大器再到數(shù)字式開(kāi)關(guān)放大器。用于振動(dòng) 的 試驗(yàn)的振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)從其激振方式上可分為 下面 三類(lèi)： 。 國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)外振動(dòng)臺(tái)的發(fā)展 振 動(dòng)臺(tái) 試驗(yàn)的目的是在于確定所設(shè)計(jì)、制造的機(jī)器、構(gòu)件在運(yùn)輸和使用過(guò)程中承受外來(lái)振動(dòng)或者自身產(chǎn)生的振動(dòng)而不至破壞，并發(fā)揮其性能、達(dá)到預(yù)定壽命的可靠性。在多電機(jī) 的驅(qū)動(dòng) 情況下 ， 其 能夠通過(guò)液壓缸中液體的自身彈性達(dá)到同步控制的目的 ，所以可以看出該 液壓驅(qū)動(dòng)屬于力封閉控制 。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)?再現(xiàn) 不同 形式的地震波形，能 在 體驗(yàn)裝置上 直接觀測(cè) 體驗(yàn)地震裝置對(duì)各個(gè)試體的影響 。地震體驗(yàn)提高全民防震抗震意識(shí)。地震 體驗(yàn)裝置 作為 地震 試驗(yàn)的主要 設(shè)備，其性能 的程度都 直接影響到試驗(yàn)的結(jié)果，對(duì)地震防范工作的展開(kāi)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有 很 重要的 位置 。 地震 體驗(yàn)裝置 是包括土 木建設(shè) 、振動(dòng)、電子、機(jī)械液壓傳動(dòng)、自動(dòng)控制和計(jì) 算機(jī)技術(shù)等在內(nèi)的多學(xué)科綜合 的體驗(yàn)裝置設(shè)計(jì) 。 地球上每天都會(huì)發(fā)生地震，地震的出現(xiàn)有它的偶然性和必然性，基本上目前地震是無(wú)法提前預(yù)測(cè)的。 地幔的長(zhǎng)期沉淀、析出、分層，在地球深處形成較純凈的核裂變（如鈾等）物質(zhì)圈，同時(shí)由于地幔的長(zhǎng)期析出或內(nèi)部物質(zhì)的生成析出或地幔對(duì)地表的液態(tài)、氣態(tài)物質(zhì)（如海水、石油、空氣等）的吸入、熱解，在地幔的上層（地幔、地殼之間）聚集了較為純凈的核聚變物質(zhì)（如氫等）。在海底或?yàn)I海地區(qū)發(fā)生的強(qiáng)烈地震，能引起巨大的波浪，稱(chēng)為海嘯。 可是地震的發(fā)生率大概在 10%~20%之間 ，其 程度是原子彈 破壞 的數(shù) 十 倍， 因此大 地震影響 相當(dāng) 廣泛，是十分具有破壞力的 。中心層是地核，地核主要是由鐵元素組成；中間是地幔；外層是地殼。 系統(tǒng)的性能指標(biāo)的確立 ......................................................................................... 15 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) ......................................................................................................... 16 液壓系統(tǒng)的重要參數(shù) ................................................................................... 17 動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)分析 ........................................................................................... 18 液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì) ................................................................................................. 19 本章小結(jié) ................................................................................................................. 21 第三章 液壓 泵 和電機(jī)，液壓缸和閥的選取 .................................................................. 22 液壓泵 和 電機(jī) ..................................................................