【正文】 缸 。 它們?cè)谙到y(tǒng)中發(fā)揮著不同的作用：定位、找正、夾持、探頭掃查、移動(dòng)工件、緩沖。這一系列動(dòng)作的配合、銜接就 能完成液壓系統(tǒng)在整個(gè)在線自動(dòng)檢測(cè)裝置中所要完成的任務(wù)。所以它們?nèi)币徊豢伞?在 以往設(shè)計(jì)過(guò)程中，碰到過(guò)一些沒有預(yù)料到的問題，為防止 碰到類似 問題， 特別提出一些解決方案。 下面是 各個(gè)液壓缸的結(jié)構(gòu)示意圖 ，碰到的問題及解決方法，如 表 27： 表 27 量輪徑缸 由于車輪在長(zhǎng)期的工作之后會(huì)出現(xiàn)不同程度的磨損，造成了輪徑的不同，使輪軸中心線的高度不一樣。給隨后的檢測(cè)帶來(lái)了困難。通過(guò)量輪徑缸測(cè)量出輪徑，將信息反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)再 控制 端面升降探頭移動(dòng)距離，這是保證檢測(cè)精確度的重要環(huán)節(jié)。由于量輪徑缸不承受壓力，所以需要較快的動(dòng)作速度，以提高系統(tǒng)檢測(cè)效率。選擇較小的缸徑為宜。 端面油缸及端面探頭升降油缸 組合 為了更好 保證在檢測(cè)過(guò)程中探頭盤和探測(cè)面的中心重合，確保檢測(cè)的準(zhǔn)確性。探頭盤中心部分裝一可轉(zhuǎn)動(dòng)的頂針桿，找好中心后端面探頭前進(jìn)。 輪對(duì)進(jìn)入緩沖塊后，是通過(guò)輪對(duì)的自重來(lái)定位的，不可避免探頭盤和探測(cè)面之間會(huì)出現(xiàn)楔縫，機(jī)械式探頭設(shè)計(jì)耦合效果不好，只有多自由度探頭能解決這個(gè)問題。 軸身探頭缸 因?yàn)檩S身探頭是 緊貼軸身作往返運(yùn)動(dòng)的 ，其水平運(yùn)動(dòng)靠連桿機(jī)構(gòu)來(lái)完成。為了防止壓壞探頭和減少探頭的磨損， 軸身探頭油缸內(nèi)側(cè)兩頭油缸的活塞桿是空心的，空心的總長(zhǎng)度以可以裝進(jìn)整個(gè)探頭桿為準(zhǔn)，活塞桿只對(duì)探頭桿起提升和下降作用，探頭靠探頭盤和探頭桿的重量來(lái)壓緊工件 。 東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 14 緩沖缸 緩沖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)采用 .液壓桿直接裝上墊塊，用液壓缸直接緩沖，該機(jī)構(gòu) 應(yīng)該 緊湊，占用空間小，可靠性高 。 推輪缸 由液壓缸、推輪座和推輪桿組成。推輪缸垂直頂上推輪桿，推輪桿再沿推輪座里面柱銷轉(zhuǎn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，液壓缸的行程大，推輪桿的受力小。為了使輪對(duì)進(jìn)入機(jī)器探傷后能保持運(yùn)轉(zhuǎn)位置基本不變，使探頭定位控制在公差范圍之內(nèi)，在兩側(cè)滾動(dòng)的軸承架上，設(shè)有內(nèi)側(cè)輪距定距軸承（ 80310），保證內(nèi)側(cè)距有 1353177。 3 mm 之內(nèi)不變，不讓輪對(duì)在滾動(dòng)時(shí)靠死一邊或是作蛇行滾動(dòng)。 液壓系統(tǒng)計(jì)算 液壓系統(tǒng)計(jì)算的目的在于對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量做出評(píng)價(jià)和評(píng)判，如果發(fā)生矛盾，則應(yīng) 對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行修正或改變液壓元件規(guī)格。計(jì)算內(nèi)容一般包括：系統(tǒng)壓力損失、系統(tǒng)效率、系統(tǒng)發(fā)熱與升溫、液壓沖擊等。 壓力損失驗(yàn)算 驗(yàn)算的目的在于了解執(zhí)行器能否得到所需的壓力。系統(tǒng)進(jìn)油路上的壓力損失p?? [包括回油路上（即從執(zhí)行器出口到油箱）的損失折算過(guò)來(lái)的部分 ]由管道的沿程壓力損失 p??? 、局部壓力損失 p??? 和閥類元件的局部壓力損失 vp?? 等三部分組成，即 vp p p p??? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? (pa) 系統(tǒng)效率 的估算 估算液壓系統(tǒng)效率 ? 時(shí)，主要應(yīng)考慮液壓泵的總效率 P? 、液壓執(zhí)行器的總效率 A? 及液壓回路的效率 C? 。 ? 可按如下公式計(jì)算： P A C? ? ? ?? 發(fā)熱溫升估算 液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生的熱量，由系統(tǒng)中各個(gè)散熱面散發(fā)至空氣中，其中油箱是主要散熱面 。當(dāng)東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 15 略去散熱面相對(duì)小管道散熱量而只計(jì)及油箱散熱時(shí)，其散熱量 0H 如下： 0H KA t?? K —— 散熱系數(shù)，計(jì)算時(shí)可選用推薦值： 通風(fēng)很差時(shí)， K =8；通風(fēng)良好時(shí)， K =14～ 20；風(fēng)扇冷卻時(shí)， K =20～ 25；用循環(huán)水冷卻時(shí)， K =110～ 175； A —— 油箱散熱面積， 2m t? —— 系統(tǒng)溫升，即系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時(shí)油溫與環(huán)境溫度之差， oC 。一般工作機(jī)械 t? ≤35oC ； 工程機(jī)械 t? ≤ 40oC ； 數(shù)控機(jī)床 t? ≤ 25oC 溫升 t? 、發(fā)熱量 H(W)、油箱有效容量 V(L)的關(guān)系式為： 320 .0 6 5Ht KV?? (oC ) 若計(jì)算結(jié)果超出允許值，并且適當(dāng)加大油箱散熱面積仍不能滿足要求時(shí)，則應(yīng)采用風(fēng)扇強(qiáng)制散熱或加設(shè)冷卻器。 液壓沖擊估算 液壓沖擊又稱水擊或油擊，常引起系統(tǒng)震動(dòng)和噪聲，過(guò)大的沖擊壓力與管道內(nèi)原壓力疊加可能破壞元件和管道。對(duì)此，可以考慮采取相關(guān)緩沖措施 。 由于影響液壓沖擊的因素很多，很難用準(zhǔn)確的方法計(jì)算，故一般是用估算或通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定的。在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，一般可以采取措施而不做計(jì)算。 小結(jié) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 的一 般步驟： （ 1）明確與液壓系統(tǒng)有關(guān)的總體參數(shù)和主機(jī)對(duì)液 壓系統(tǒng)的技術(shù)要求； （ 2）液壓系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) （ 3）液壓系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì) （ 4）擬定液壓系統(tǒng)的工作原理圖 （ 5）液壓元件的正確選擇 （ 6）液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算 （ 7）液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 8）繪制工作圖，編制文件 設(shè)計(jì)出的液壓系統(tǒng)，應(yīng)符合 技術(shù)要求，能達(dá)到規(guī)定的性能指標(biāo)。但在實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中，由于工作環(huán)境、其他機(jī)構(gòu) 形狀 的影響等，無(wú)論是整個(gè)液壓系統(tǒng)的 布局，還是個(gè)別元器件安裝方式都應(yīng)做出相應(yīng)的調(diào)整?？傊?，一切從實(shí)際出發(fā)， 一切以解決實(shí)際問題為目標(biāo) 。 因?yàn)橐簤合到y(tǒng)是自動(dòng)檢 測(cè)的動(dòng)力，也是提高檢測(cè)裝置自動(dòng)化程度的重要因素，所以液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)一步優(yōu)化將是設(shè)計(jì)工作者的重要工作。 東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 16 3 自動(dòng)檢測(cè) 過(guò)程 分析 液壓系統(tǒng)各油缸的工作與電磁閥的動(dòng)作密切相關(guān)，更確切的說(shuō)電磁閥的動(dòng)作控制著液壓缸的動(dòng)作。各油缸動(dòng)作前后順序的確定在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中是至關(guān)重要的，也就是說(shuō)電磁閥的動(dòng)作控制各動(dòng)作先后。而電磁閥并不能自行控制，那我們所研究的超聲在線自動(dòng)檢測(cè)裝置的液壓系統(tǒng)的電磁閥的動(dòng)作靠 可編程控制器 —— PLC 來(lái)實(shí)現(xiàn)。 工作油缸 功能的確定 整個(gè)液壓系統(tǒng)分別采用量輪徑缸，端面探頭升降缸，端面探頭缸， 軸身探頭缸，緩沖缸，推掄缸。 量輪 徑缸 分別配有節(jié)流閥以調(diào)整測(cè)試環(huán)節(jié)來(lái)適應(yīng)左右輪徑不同 。 端面探頭缸，端面探頭升降缸 左右端面探頭進(jìn)給、退回，左右端面探頭的升降。端面探頭升降缸 負(fù)載 配有液壓鎖及調(diào)速閥，保證端面探頭定位精度。端面探頭缸分別配有節(jié)流閥以調(diào)整端面探頭動(dòng)作視覺上同步。 軸身探頭油缸機(jī)構(gòu)是探頭進(jìn)行探傷的夾持執(zhí)行機(jī)構(gòu)。軸身探頭油缸通過(guò)探頭桿的夾持裝置將探頭夾持住，使探頭在機(jī)器上做上升，下降和在軸身上作往返運(yùn)動(dòng)。軸身探頭缸均配有節(jié)流閥以調(diào)整軸身探頭動(dòng)作視覺上同步。 為了緩沖上、下輪對(duì)機(jī)器的沖擊，主、被動(dòng)輪之間 設(shè)有緩沖機(jī)構(gòu)。在未工作狀態(tài)時(shí)，緩沖油缸的頂橫梁處在最高處，其水平高度與滾輪頂點(diǎn)齊平，因在滾動(dòng)軸承架上推輪桿的后端設(shè)有輪對(duì)到位接近開關(guān)，當(dāng)輪對(duì)通過(guò)滾輪時(shí)，內(nèi)側(cè)面接收到接近開關(guān)信號(hào)，緩沖缸便自動(dòng)下降，將輪對(duì)平穩(wěn)地放在兩滾輪中間，讓其不產(chǎn)生沖擊。緩沖缸 ， 配有節(jié)流閥調(diào)整緩沖缸的緩沖效果。 推輪機(jī)構(gòu)，作為每個(gè)輪對(duì)探測(cè)完畢后，將輪對(duì)推出之用。推輪缸配有節(jié)流閥調(diào)整推輪缸的升降速度。 探測(cè)前準(zhǔn)備工作 將需要檢測(cè)的輪對(duì)推入檢測(cè)裝置 ，此時(shí)，緩沖缸處于上位 。油泵啟動(dòng)，給液壓系統(tǒng)運(yùn)行提供一定的壓力 ，并給蓄能器蓄能，為接下來(lái) 的工作提供保壓的功能。而進(jìn)油口上的溢流閥保護(hù)系統(tǒng)安全，防止油壓過(guò)高。 緩沖缸下降： 緩沖機(jī)構(gòu)電磁閥 2YA 端通電， 緩沖缸上端進(jìn)油，油缸下移。 量輪徑缸伸出： 接著，系統(tǒng)要測(cè)量出輪對(duì)的輪軸中心的高度，為接下來(lái)的檢測(cè)工作做準(zhǔn)備， 17YA、 19YA 接通，使 、 號(hào)電磁閥處于左位，油液進(jìn)入油缸下端，左右量輪徑缸上升。 將輪徑、軸高數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)， 為保證檢測(cè)工作的精確度提供了必要的準(zhǔn)備 。 左右端面升降缸上升： 、 號(hào)電磁閥 3YA、 5YA 接通，移至右位，左右端面探頭升降缸上升，控制系統(tǒng)根據(jù)軸高數(shù)據(jù)控 制 3YA、 5YA 接通時(shí)間，進(jìn)而控制升降缸的上升高度， 以便 將探頭對(duì)準(zhǔn) 輪軸軸心。 3YA、 5YA 斷開，保持升降缸的位置。在左右端面升降缸回路上各設(shè)置了一個(gè)液壓鎖，防止油缸出現(xiàn)移位影響檢測(cè)精度。 左右端面探頭缸伸出： 探頭缸各有兩個(gè)回路，因兩回路調(diào)速閥開口度不同，所以選用不同的回路，其油缸伸出速度不同。由于該步驟需要將探頭緊貼輪軸，為了防止因油缸 運(yùn)動(dòng) 速度過(guò)快造成探頭受沖擊而損壞，所以選用慢速回路， 9YA、 13YA 接通，電磁閥均右東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 17 位。油缸慢進(jìn)。 左右量輪徑缸下降： 、 閥 18YA、 20YA 接通，電磁閥進(jìn)入左 位。 軸身探頭缸下降： 閥 21YA 接通，右位工作。油缸帶著探頭靠近軸身并緊貼軸身。 至此，液壓系統(tǒng)的檢測(cè)前準(zhǔn)備工作已經(jīng)結(jié)束，油泵停止工作。接著進(jìn)入探傷狀態(tài)。 探傷過(guò)程 進(jìn)入探測(cè)工作后，液壓系統(tǒng)停止工作。而只有軸身探頭在輪軸軸身來(lái)回移動(dòng)進(jìn)行缺陷檢測(cè) 。探頭的移動(dòng)是靠連桿機(jī)構(gòu)完成的。 在曲拐銷上裝有連桿 ， 連桿再帶動(dòng)拉桿 ， 拉桿通過(guò)固定支點(diǎn)帶動(dòng)探頭油缸移動(dòng)。 如圖 31 所示： 圖 31 探傷結(jié)束 探測(cè)結(jié)束后，油泵再次啟動(dòng)。 軸身探頭結(jié)束探測(cè)后， 電磁閥 22YA 接通， 軸身探頭缸上升 。 左右端面探頭缸 退回：探測(cè)結(jié)束后，端面探頭實(shí)現(xiàn)快速退回可以提高工作效率，所以 9YA、 13YA 端斷開。 8YA、12YA 端接通，實(shí)現(xiàn)快退的動(dòng)作。 端面探頭缸退回后，在控制系統(tǒng)的控制下， 3 YA、 5YA端斷開， 4YA、 6YA 接通，左右端面升降缸下降。為了防止輪對(duì)推出時(shí)對(duì)裝置造成沖擊，1YA 接通，電磁閥處于右位，油液進(jìn)入油缸下端， 緩沖缸上升 。最后推輪缸移至右位，推出 被檢測(cè)輪對(duì)。推出輪對(duì)后，電磁閥移至左位，推輪缸復(fù)位。至此，整個(gè)液壓系統(tǒng)完成了檢測(cè)過(guò)程中的工作。 機(jī)械單元運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)主要完成各個(gè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)單元自動(dòng)化控制， 報(bào)警系統(tǒng)的執(zhí)行。它包括運(yùn)動(dòng)單元控制和聲光報(bào)警系統(tǒng)等。 系統(tǒng)的動(dòng)作單元主要包括軸身探頭的升降掃查、輪對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)、端面探頭的前進(jìn)后，定位機(jī)構(gòu)的升降，輪對(duì)推出，緩沖機(jī)構(gòu)等， 如 圖所示就是動(dòng)作的時(shí)序圖。 東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 18 輪對(duì)到位油泵啟動(dòng)左端面升降缸上升 右端面升降缸上升左端面探頭缸伸出 右端面探頭缸伸出耦合泵啟動(dòng) 軸身探頭下降探傷結(jié)束油泵啟動(dòng)軸身探頭上升左端面探頭缸退左端面升降缸下降 右端面升降缸下降右端面探頭缸退緩沖缸上升輪對(duì)推出接近開關(guān)接通(接近開關(guān)接通(耦合泵停止一對(duì)光電對(duì)射開關(guān)接通(接近開關(guān)接通( 接近開關(guān)接通(接近開關(guān)接通( 接近開關(guān)接通(左量輪徑缸上升 右量輪徑缸上升左量輪徑缸下降 右量輪徑缸下降推輪缸復(fù)位油泵停止進(jìn)入探傷狀態(tài)（5 （5（5（5（5左端壓力傳感器接通( 右端壓力傳感器接通( （5 （5（5緩沖缸下降聲光報(bào)警工作指示燈亮工作指示燈滅綠燈亮紅燈亮輪軸有傷 輪軸無(wú)傷輪已推出 圖 32 機(jī)械動(dòng)作時(shí)序圖 東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 19 可編程控制器在 森林 鐵路輪軸系統(tǒng)中的應(yīng)用 FX2N80MR自 動(dòng)手 動(dòng)復(fù) 位手 動(dòng) 推 輪手 動(dòng) 推 桿 復(fù) 位手 動(dòng) 探 頭 移 動(dòng)手 動(dòng) 輪 正 轉(zhuǎn)手 動(dòng) 輪 反 轉(zhuǎn)手 動(dòng) 兩 端 探 頭 下 降端 面 探 頭 位 置 半 徑 變 大端 面 探 頭 位 置 半 徑 回 原泵 啟 ／ 停耦 合 泵 啟 ／ 停右 量 輪 徑 到 位左 側(cè) 中 心 到 位右 側(cè) 中 心 到 位　 左 端 探 頭 與 端 面 以 一 定壓 力 耦 合　 　 　 　 左 端 探 頭 退 到 位　 　 　 　 右 端 探 頭 退 到 位C O M 1油 泵 啟 停自 吸 泵 啟 停左 量 輪 徑 升右 量 輪 徑 升 左 端 面 探 頭 升右 端 面 探 頭 升 　左 端 面 探 頭 進(jìn)右 端 面 探 頭 進(jìn)軸 身 探 頭 下 降　 　 　 　 左 端 探 頭 變 半 徑　 　 　 　 右 端 探 頭 變 半 徑軸 身 探 頭 上 升 左 端 探 頭 后 退左 量 輪 徑 降緩 沖 升推 桿 復(fù) 位 緩 沖 降NL手 動(dòng) 兩