【正文】 在此，向黃磊老師表示衷心地感謝。老師的諄諄教誨使我受益非淺，老師淵博的知識(shí)、開闊的視野、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、敏捷的思維讓我敬佩。Automation，July 2729. 2007. AthensGreece[14] Grasty， electro一magnetic shaker technology .S V Sound and Vibration[J].March，2002:p6878[15]—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,2002[16][M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，198032致謝 本論文是在導(dǎo)師黃磊老師的指導(dǎo)下完成的。(2)要對(duì)裝置的設(shè)計(jì)要能更加簡(jiǎn)便，能簡(jiǎn)則簡(jiǎn)化，盡量做到環(huán)保設(shè)計(jì)。 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。在設(shè)計(jì)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(duì)元件的運(yùn)動(dòng)和受力分析，對(duì)其主要元件進(jìn)行了比較完善的設(shè)計(jì)和選擇，進(jìn)行了最重要部分一液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)。但我認(rèn)為基本上設(shè)計(jì)是合情合理的。論文根據(jù)設(shè)計(jì)的要求作出了合理的原理設(shè)計(jì)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)。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。參考實(shí)際的需求，自己設(shè)計(jì)了激振液壓缸。再則，考慮到選用的是柱塞泵，最佳工作粘度為/s。 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(jì)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℃，在激振液壓缸工作時(shí)，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。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。我設(shè)計(jì)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。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，預(yù)設(shè)溫度95℃， MPa。要想油箱可以散熱散熱以及采用冷卻器來(lái)強(qiáng)制降低溫度，應(yīng)該安裝一個(gè)熱交換器。我選擇了箱外自封式吸油過(guò)濾器。 (2)過(guò)濾器過(guò)濾器的主要功能是過(guò)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(zhǎng)元器件的使用壽命。其容量為10L。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 ) 一液壓泵的流量 K1一為油液損失系數(shù)， t一動(dòng)作時(shí)間。（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。 （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。本系統(tǒng)采用塊式的無(wú)管集成的液壓控制裝置。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: 其中 β一螺旋槽升角 θ一閥芯的轉(zhuǎn)動(dòng)角位移 r一閥芯臺(tái)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:公式必須滿足(0h2rd)，若h≥2rd，得到弓形的重疊面積為。 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。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。 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(dòng)機(jī)輸入角位移和輸出線性唯一的控制方法。 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。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)閥芯反方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)致當(dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)閥芯反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，則閥芯左移、左敏感腔的壓力下降。 響應(yīng)時(shí)間t/ms (100%信號(hào)變化):20ms。重復(fù)精度:重復(fù)精度%。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。在不同的情況下，不同的液壓缸的型號(hào)會(huì)帶來(lái)誤差，所以在選擇液壓缸時(shí)一定要考慮它的工作符合度。 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。D2一焊縫底直徑。D1一液壓缸外直徑。取為15mm。 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。 由于 PPL一缸體塑性變形的壓力 此外，缸體徑向變形△D滿足: 式中 。根據(jù)當(dāng)時(shí)的測(cè)量數(shù)據(jù)，其額定工作的壓力為MPa。 不妨取液壓缸安全系數(shù)n為5，無(wú)縫鋼管材料采用45鋼，缸體端部采用焊接式，其。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。利用它進(jìn)行往復(fù)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，無(wú)需獨(dú)立的減速裝置，就可以式的設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)平穩(wěn)高效的工作。 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。 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。 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。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。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。第三章 液壓泵和電機(jī)，液壓缸和閥的選取 液壓泵在這個(gè)設(shè)計(jì)中的作用的重要性是不言而喻的。 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)，給了設(shè)計(jì)中該液壓系統(tǒng)運(yùn)用的加速度值和頻率。驅(qū)動(dòng)伺服油缸的活塞和驅(qū)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)剛性連接的臺(tái)架根據(jù)地震波形和頻率進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，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(tái)架的運(yùn)動(dòng)波形與地震波形一致, 驅(qū)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)。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)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。它們各自都有各自的特點(diǎn)和用途，在這里我就不一一說(shuō)明了。 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：、降低噪聲。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(dòng)，之后大約10秒左右自動(dòng)關(guān)閉，從而達(dá)到延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命的效果。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。這種控制被稱為恒壓變量的控制。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。當(dāng)系統(tǒng)壓力略高于順序閥1的設(shè)定壓力時(shí)，打開順序閥1，同時(shí)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。2. 。順序閥和換向閥操縱柱塞缸對(duì)復(fù)位彈簧的控制。總體比較來(lái)說(shuō)開式容積調(diào)速回路更加有優(yōu)勢(shì)，所以選擇開式的容積調(diào)速回路。主要表現(xiàn)在負(fù)載變化與速度沒(méi)什么相關(guān)性。 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。還有2D換向閥被作為電液伺服閥對(duì)液壓激振缸的控制。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。 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)主要通過(guò)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(lì)分析的功能需求所產(chǎn)生的設(shè)計(jì)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。(5)這樣不但便于選擇，也便于維護(hù)。 (4)按照液壓傳動(dòng)原理和所安裝的液壓元件不同，在各個(gè)面上加工出相應(yīng)的通油孔道以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)傳動(dòng)要求。閥塊設(shè)計(jì)的總體思路為： ，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。對(duì)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。(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。通過(guò)上面算得數(shù)據(jù)的比較得出的結(jié)果符合設(shè)計(jì)的要求，故上述數(shù)據(jù)可以采用。 因?yàn)樗椒较蛏系能壍篮芄饣⑶以谄涫褂貌牧蠟殍T鋼的情況下，不妨設(shè)他們之間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)μd = ，重力加速度g = /s2，機(jī)械效率ηm = ，容積效率 ηv =1。液壓油缸按照數(shù)據(jù)計(jì)算出最大輸出力為:Fpm=PLA=10MPa ≈59kN 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。 對(duì)活塞桿外徑d和液壓缸內(nèi)徑D近似處理，可以得到，由 計(jì)算得D = ，又由GB /T 2348 94在圓整之后的D =100mm , d = 50mm。背壓在此特殊情況下可以不予考