采用单向顺序阀的平衡回路实验装置设计开题报告.doc

毕业设计（论文）开题报告题目：采用单向顺序阀的平衡回路实验装置设计系别机电信息系专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号导师2012年12月26日11.毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）1.1题目背景：液压传动由于其具有传动功率大、易于实现无级调速等优点，使得其在各类机械设备中得到了广泛的应用。液压传动与控制是现代机械工程的基础技术，由于其在功率质量比、无级调速、自动控制、过载保护等方面的独特技术优势，使其成为国民经济中各行业、各类机械装备实现机械传动与控制的重要技术手段。特别是20世纪90年代以来，新兴产业不断涌现，并与现代电子与信息相结合，进一步刺激和推动了液压技术的发展，使其在国民经济各行业获得广泛应用1。液压传动技术应用领域几乎遍及国民经济各工业部门。正确合理地设计和使用液压系统，对于提高各类液压机械设备及装置的工作品质和技术经济性能具有重要意义。在液压系统中，压力控制阀是用来控制和调节系统压力的，它是基于阀心上液压力和弹簧力相平衡的原理来进行工作的2。顺序阀就属于压力控制阀中的一种，其主要作用是以压力作为控制信号，在一定的控制压力作用下自动接通或切断某一油路。顺序阀的结构和工作原理并不复杂，但却是液压系统中应用较为广泛的元件之一，正确选择、合理应用顺序阀，不仅可以满足液压系统不同应用场合的多种功能要求，而且还将使液压系统设计变得简单、可靠3。1.2研究意义：本次毕业设计是机械设计制造及其自动化专业学生在完成机械设计、液压与气压传动等课程理论教学以后所进行的重要的实践教学环节。本课题的学习目的在于学生综合使用液压与气压传动等专业课程的理论知识和生产实践知识，进行液压基本回路实验装置的设计，使理论知识和生产实际知识紧密结合起来，从而使这些知识得到进一步的巩固、加深和扩展。通过该题目原理图的设计，可以使学生熟悉液压传动系统设计的一般程序，了解并掌握液压传动这门技术。通过液压传动装置的设计，可以使学生掌握机械设计的一般程序和基本方法。总之，通过本题目的设计，可以使机械设计制造及其自动化专业的学生对四年所学课程得到一次较为全面的实践锻炼。1.3国内外相关研究情况：由于液压技术广泛应用了高技术成果，如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新材料，使传统技术有了新的发展，也使液压系统和元件的质量、水平有了一定的提高。尽管如此，走向二十一世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求4。综合国内外专家的意见，其主要的发展趋势将集中在以下几个方面：1）减少能耗，充分利用能量2液压技术在机械能转换成压力能及反转换方面，已取得很大进展，但一直存在能量损耗，主要反映在系统的容积损失和机械损失上。如果全部压力都能得到充分利用，则将使能量转换过程的效率得到显著提高。2）主动维护液压系统维护已从过去简单的故障拆修，发展到故障预测，即发现故障苗头时，预先进行维修，清除故障隐患，避免设备恶性事故的发生。要实现主动维护技术必须要加强液压系统故障诊断方法的研究，当前凭有经验的维修技术人员的感官和经验，通过看、听、触、测等判断找故障已不适于现代工业向大型化、连续化和现代化方向发展，必须使液压系统故障诊断现代化，加强专家系统的研究，要总结专家的知识，建立完整的、具有学习功能的专家知识库，并利用计算机，根据输入的现象和知识库中知识，用推理机中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高维修方案和预防措施。要进一步引发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件，对于不同的液压系统只需修改和增减少量的规则5。另外，还应开发液压系统自补偿系统，包括自调整、自润滑、自校正，在故障发生之前，进市补偿，这是液压行业努力的方向。3）机电一体化电子技术和液压传动技术相结合，使传统的液压传动与控制技术增加了活力，扩大了应用领域。实现机电一体化可以提高工作可靠性，实现液压系统柔性化、智能化，改变液压系统效率低，漏油、维修性差等缺点，充分发挥液压传动出力大、惯性小、响应快等优点。a.液压行业：液压元件将向高性能、高质量、高可靠性、系统成套方向发展；向低能耗、低噪声、低振动、无泄漏以及污染控制、应用水基介质等适应环保要求方向发展；开发高集成化高功率密度、智能化、机电一体化以及轻小型微型液压元件；积极采用新工艺、新材料和电子、传感器等高新技术6。液力耦合器向高速大功率和集成化的液力传动装置发展，开发水介质调速型液力耦合器和向汽车应用领域发展，开发液力减速器，提高产品可靠性和平均无故障工作时间；液力变矩器要开发大功率的产品，提高零部件的制造工艺技术，提高可靠性，推广计算机辅助技术，开发液力变矩器与动力换档变速箱配套使用技术；液粘调速离合器应提高产品质量，形成批量，向大功率和高转速方向发展。b.气动行业：产品向体积小、重量轻、功耗低、组合集成化方向发展，执行元件向种类多、结构紧凑、定位精度高方向发展；气动元件与电子技术相结合，向智能化方向发展；元件性能向高速、高频、高响应、高寿命、耐高温、耐高压方向发展，普遍采用无油润3滑，应用新工艺、新技术、新材料7。2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施2.1设计的主要内容：（1）研究采用单向顺序阀的平衡回路的原理；（2）设计出合理的、能满足使用要求的平衡回路实验装置；（3）采用液压缸加载；（4）绘制主要零件图；（5）选择液压元件型号；（6）对系统进行温升校核。2.2研究方案、研究方法或措施：液压系统的设计可分为两大步骤：一、液压系统的原理及性能设计。二、液压系统的技术设计(液压装置的结构设计即液压站的设计)。液压站具有外形整齐、美观大方，便于装配维护和电液信号的采集，隔离了振动、发热对主机的影响等诸多突出优点，在现代机床及其它工业生产设备中被广泛采用。液压站按照动力源与控制装置是否安装在一起，可分为整体式液压站和分离式液压站。一个液压系统能否可靠有效地运行，在很大程度上取决于液压站结构选型是否合理及设计质量的优劣，设计时必须给予足够重视8。2.2.1平衡回路的概述为了防止立式放置的液压缸活塞，因为垂直运动工作部件的重力而自行下滑，或在工作部件下行时速度失控这种现象发生，往往在液压系统中设置能产生一定背压的液压元件，以保证活塞在任意位置上被锁定，并且可以控制工作部件的下落速度，这样的液压回路称为平衡回路。平衡回路在工程机械、起重机械以及一些具有垂直运动部件的场合得到广泛应用。其作用就是防止立式安装的液压缸受负载力或重力的作用自行下落,或者下落时出现超速失控现象等,它对于保证液压系统的安全性等方面起到了重要作用9。2.2.1顺序阀与单向阀组合成单向顺序阀起到平衡阀的作用顺序阀和平衡阀都属于压力阀，用于控制和调节系统的压力，是基于阀芯上液压力和弹簧力相平衡的原理进行工作的。顺序阀的主要作用是以压力作为控制信号，在一定的控制压力作用下自动接通或切断油路；平衡阀是为了防止重物自由下落（即通常所说的负负载）时超速而保持一定背压的压力控制阀。顺序阀与单向阀组合起来用于平衡重物下行，即起平衡阀的作用10。由于顺序阀有内控与外控两种，如图1（a）和（b）为采用内控和外控单向顺序阀控制的平衡回路11。这种回路的主要缺点是：由于顺序阀和换向阀不可避免地产生泄漏,活塞和与之相连的工作部件会因为顺序阀和换向阀的泄漏而缓慢下落。它主要4是根据普通顺序阀的特点进行分析的。这样的顺序阀平衡回路不宜使用在保证重物准确停止并保持的系统中，一般可用在停止要求不严格，保持时间不长，或者在运动时需要有一定背压使下降运动平稳的场合。（a）内控（b）外控图1内、外控单向顺序阀组成的平衡回路2.2.3采用单向顺序阀设计的平衡回路平衡回路的功用就是在于防止垂直或倾斜放置的液压缸和与之相连的工作部件因自重而自行下落，使执行元件的回油路上保持一定的背压值来平衡工作的稳定12。为了使活塞平稳运行并且考虑到此回路实验装置设计实现的实际性，可将重物（实现工作的部件）换成利用水平放置的液压缸，形成负负载来实现。最终修改确定的单向顺序阀设计的平衡回路原理图如下图2所示。当1YA得电，活塞右移时，回油路上就存在一定的背压，只要将这个背压调得与右边调压阀压力相当，活塞就可以平稳运行，系统速度不会过大或过小，不会影响工作的平稳性。当换向阀处于中位时，活塞就停止运动，不在继续右移。图2单向顺序阀的平衡回路原理图