液压冲击试验台设计

本科毕业设计（论文）中文题目液压冲击试验台设计外文题目HYDRAULICIMPACTTESTRIGDESIGN毕业设计（论文）共58页（其中外文文献及译文8页）图纸共7张完成日期2015年6月答辩日期2015年6月摘要在我国大发展、快发展的大背景下,我们的国民经济也处于不断上升的过程中,工业的发展成为带动经济发展的重要力量。在这过程中,液压技术也得到了较大的发展空间,液压技术渗透在我国工业的各项领域中,其中,液压传动是一门较新的技术,虽然仅短短几十年的发展历程,可是如今却被大规模地应用在矿山、冶金机械、工程机械、机床等多种机械以及相关的武器装备里。抗冲击性能作为产品可靠性的重要组成部分,现在已备受产品生产者和使用者的关注。冲击试验则是测试产品抗冲击性能约一个重要手段。为了提高检测产品的抗冲击性能的试验水平,改进和完善冲击试验机性能则是一个重要的研究方向。本论文主要设计了一种对被试件进行冲击性能试验的试验台。介绍了该试验台液压系统和测控系统的设计及工作原理，确定了元件的主要参数。验算液压系统的性能，以及液压控制系统的设计步骤，以及设计液压系统时应注意的问题。在综合国内外文献的基础上介绍了液压冲击试验机的发展历史,研究与应用现状,并介绍了液压冲击试验与冲击波形的运用状况。关键词液压系统；测试；性能ABSTRACTINOURCOUNTRYUNDERTHEBACKGROUNDOFGREATDEVELOPMENT,FASTDEVELOPMENT,OURNATIONALECONOMYISRISINGINTHEPROCESS,THEDEVELOPMENTOFINDUSTRYBECOMETHEIMPORTANTFORCEINDRIVINGTHEDEVELOPMENTOFECONOMYHYDRAULICTECHNOLOGYINTHEPROCESS,ALSOGETTHELARGERDEVELOPMENTSPACE,HYDRAULICTECHNOLOGYINTHEDOMAINOFINDUSTRYINCHINA,AMONGTHEM,THEHYDRAULICTRANSMISSIONISARELATIVELYNEWTECHNOLOGY,ALTHOUGHONLYASHORTSPANOFDECADESOFDEVELOPMENT,BUTNOWHASBEENLARGELYUSEDINMINING,METALLURGICALMACHINERY,ENGINEERINGMACHINERY,MACHINETOOLSANDVARIOUSMACHINERYANDRELATEDEQUIPMENTSHOCKRESISTANCEASANIMPORTANTPARTOFPRODUCTRELIABILITY,PRODUCTPRODUCERSANDUSERSOFTHEWATCHESNOWIMPACTTESTISATESTPRODUCTSHOCKRESISTANCEABOUTANIMPORTANTMEANSINORDERTOIMPROVETHELEVELOFDETECTIONPRODUCTSSHOCKRESISTANCEOFTHETEST,TOIMPROVEANDPERFECTTHEIMPACTTESTINGMACHINEPERFORMANCEISANIMPORTANTRESEARCHDIRECTIONTHISPAPERMAINLYDESIGNSASHOCKPERFORMANCETESTINGOFTHESPECIMENSTESTRIGTHETESTRIGOFHYDRAULICSYSTEMAREINTRODUCEDANDTHEDESIGNANDWORKINGPRINCIPLEOFMEASUREMENTANDCONTROLSYSTEM,DETERMINETHEMAINPARAMETERSOFTHEELEMENTCHECKINGTHEPERFORMANCEOFHYDRAULICSYSTEMANDHYDRAULICCONTROLSYSTEMDESIGNSTEPS,ANDTHEPROBLEMSSHOULDBEPAIDATTENTIONTOWHENDESIGNTHEHYDRAULICSYSTEMONTHEBASISOFCOMPREHENSIVELITERATUREATHOMEANDABROADTOINTRODUCETHEDEVELOPMENTHISTORYOFHYDRAULICIMPACTTESTINGMACHINE,RESEARCHANDAPPLICATIONSTATUSQUO,ANDINTRODUCESTHEHYDRAULICIMPACTTESTANDTHEAPPLICATIONOFSHOCKWAVEKEYWORDSHYDRAULICSYSTEMTESTPERFORMANCE目录前言11绪论211课题研究的社会背景、目的和意义2111课题研究的社会背景2112课题研究的目的和意义312国内外相关领域的研究现状3121液压冲击试验台的发展现状32冲击试验台整体方案设计821液压冲击试验台的工作原理8211冲击动力学基本概念8212液压冲击试验台的数学模型822液压冲击试验台设计预期成果1023液压冲击试验台主体设计与实现10231系统要求10232冲击头与立柱的导向设计11233导向立柱的设计12234试验台整体模型的建立与实现133冲击试验台液压系统设计1531冲击试验台液压系统的设计要求15311冲击试验台的组成15312本设计实例的设计参数和技术要求1532工况分析1533液压缸的典型结构1834确定液压系统的主要参数19341初选工作压力19342确定液压缸的主要尺寸设计及校核19343计算最大流量2235导向环的设计计算23351导向环的主要优点23352导向环的型式23353导向环的尺寸不同2436活塞杆导向套25361结构式25362材料25363尺寸配置25364加工要求2637拟定液压系统原理图26371设计思想26372试验台工作原理2738液压元件的选择27381液压执行元件的选择28382液压泵的选择28383原动机的选型29384液压控制阀的选择29385管路的选择30386确定油箱容积31387蓄能器的选择31388过滤器的选择31389液压油的选择3139液压系统性能验算32391系统压力损失计算32392液压系统发热温升计算334测试数据采集系统的研究3641数据采集方案原理设计36411信号及数据采集36412A/D基本概念37413瞬态冲击力测量系统38414测试系统方案3842信号采集硬件39421加速度传感器的选择39422数据采集卡的选择40423信号调理及采集触发电路415数据处理及分析系统的实现4251信号预处理42511信号直流分量的消除42512信号的平滑4252滤波器436产品经济分析467总结47致谢48参考文献49附录A译文50附录B外文文献54前言冲击试验台是指对试样施加冲击试验力，进行冲击试验的材料试验机。联工生产冲击试验机分为手动摆锤式冲击试验机、半自动冲击试验机、数显冲击试验机、微机控制冲击试验机、非金属冲击试验机等。可以通过替换摆锤体和试件基座，来实现简支梁和悬臂梁两种不同形式的试验。在电子、机械等制造行业,样品的制造、运输、搬运及其运行过程中无到处存在着各种各样类型、不同程度的碰撞冲击,因此检测产品的抗冲击性能成为反映其质量的重要因素,同时也是产品可靠性的重要组成部分。随着人们对产品的高精度,高可靠性的要求,以及航空航天等行业发展的需要,越来越受到人们的重视。与之相应的冲击试验机也在不断发展。本章首先在综合国内外文献的基础上详细说明了冲击试验台的历史发展、研究和应用现状,并介绍了冲击试验的运用情况,然后根据参数进行液压系统设计，机械方面设计，并且对其进行验算。本次液压冲击试验台的设计完成，有利于冲击试验的进行。1绪论11课题研究的社会背景、目的和意义111课题研究的社会背景冲击是一种非周期性的瞬态振动,可以看作是一个结构系统受到瞬态载荷的作用,也可以看成能量从外界传递到一个结构系统的短暂过程冲击可以看作是振动环境的一种特例冲击一般分为简单冲击和复杂冲击,简单冲击,其冲击幅值随时间变化的曲线按国际标准可以近似为简单的几何图形,如半正弦矩形波和锯齿波等复杂冲击,其冲击幅值随时间变化的曲线呈复杂的衰减振荡形状。冲击往往会使设备激起强迫振动和固有频率响应,使产品性能和结构强度受到不同程度的损害甚至失效飞机船舶车辆及各种工程机械,在其运行时经常受到冲击的作用,对各自的结构性能以及安装设备都将产生有害影响。液压冲击试验台用于实验室模拟产品在实际使用中，需要承受的冲击破坏的能力，以此来评定产品结构的抗冲击能力，并通过试验数据，优化产品结构强度。根据正确评定产品的抗冲击能力，可有效地提高产品使用的可靠性。用实验室试验的方式来模拟包装运输件在运输、装卸过程中可能受到的冲击破坏，由此来评定包装件在运输过程中受到冲击时，包装的缓冲、减振能否达到对产品的保护能力冲击试验台。现有国内冲击试验机主要有摆锤式冲击试验机、落锤式冲击试验机和霍普金森压杆冲击试验机。其中，摆锤冲击试验机主要是进行材料的冲击性能检测，能级较小，一般只有几百焦耳；金属落锤冲击试验机测试范围比较广，最大的湖南大学工程结构综合防护研究所的重型超高落锤冲击试验机，能级可达到十万焦耳，速度可达17M/S；霍普金森压杆冲击试验机主要进行小试件的高速冲击测试，子弹冲击速度较大，但能级较小。国外比较先进的冲击试验机当属英国的INSTRON高速冲击试验机以及日本岛津SHIMADZU冲击试验机，两者都是采用高速电液伺服控制系统，其特点是利用储能器积蓄高压液体，然后通过作动器快速释放来使冲头短程内达到极高冲击速度，能够保持持续较高的冲击力和作用速率，但目前两种冲击试验机能级都比较小，最大的INSTRONVHS160/10020型高速冲击试验机只有160KN的动态冲击力，能量只有48KJ，并且价格昂贵。而冲击地压发生所释放的能量作用于单个支护体结构上就高达几百万焦耳，现有的冲击试验机均无法满足煤矿支护重型设备和材料的冲击实验需求，同时还存在一个问题是这些冲击试验机都不能对试件施加静动结合加载，与煤矿支护体所受冲击地压的破坏情况有所不同。112课题研究的目的和意义液压冲击试验台是指对试样施加冲击试验力，进行冲击试验的材料试验机。在机械、电子等制造行业,产品的生产、运输、搬运及其运行过程中无处不存在各种不同类型、不同程度的冲击,因而检测产品的抗冲击性能成为反映其质量的重要方面,同时也是产品可靠性的重要部分。随着人们对产品的高精度,高可靠性的要求,以及航空航天等行业发展的需要,越来越受到人们的重视。与之相应的液压冲击试验机也在不断发展。本课题旨在通过搭建一种液压冲击试验台，对被冲击件进行冲击试验，最终得出这些被冲击件在时间范围内的变形量、冲击能量、冲击速度之间的关系，另外，本课题的研究还有如下几方面的意义首先，本课题在充分考虑功能要求和经济成本的基础上，搭建了具有大冲击能量范围、高测试精度、数据采集分析一体化等诸多优点的液压冲击试验台。虽然这种变形的试验台还有一定的局限性，但是由于液压冲击试验台在我国甚至是国际上也属于刚刚起步，试验成本极高，且数据处于保密状态，因而本试验台具有很高的实用价值及现实意义。本试验台在测试功能上也具有较大的优势，价格方面更是如此。本课题搭建的液压冲击试验台在做一定的扩展之后，完全可以进行材料学方面的试验。因此，从现实需求与经济角度考虑，本课题的研究都具有重要的意义。同时本试验台的研究，具有一定的社会效益和经济效益。12国内外相关领域的研究现状121液压冲击试验台的发展现状随着国外计算机技术、信息技术和测试技术的迅猛发展,许多外国液压件研发单位都在积极研发和检验。液压泵试验台开展工作较早的国家有德国、美国、英国、日本等,如SUNDSTRON公司、力士乐公司和日本制钢所的柱塞泵效率试验台等都有用于液压泵等测试的试验平台。近几年,新型液压测试平台的发展特点为高速化、高效率、多样化、自动化的计算机辅助测试技术,其中,液压泵试验台测试技术的发展更是突飞猛进,计算机辅助测试技术在液压领域中应用越来越广泛,并且有更大的发展潜质。以机电液技术为基础的液压泵试验台是综合运用计算机技术、传感器技术、比例控制技术、集成插装技术等高新技术研制开发而成的一种综合试验检测装置。测试平台按照中华人民共和国机械工业相关标准,对各种型号和排量的液压泵进行模拟工况条件下的各种测试,计算机自动采集各种工况条件下的测试数据,并且打印报表和特性曲线。液压泵试验台液压系统主要组成部分有液压系统油路、传感器、采集卡、计算机等。其中,液压系统部分根据有关国家标准进行设计,由于该部分基本已成型,最近几年,主要在系统的自动化和比例控制方面进行研究。液压技术经过几十年的发展,目前主要靠现有的技术来改进和不断扩大其应用领域,为了满足今后对液压技术的要求,主要的研究方向集中在,高效节能、减少污染和机电一体化与计算机技术相结合的相关技术,因此在未来的一段时间内,试验台的研究主要的集中在运用各种技术不断提高试验台的测试系统的性能,节约能源,减少污染,展开综合应用研究等方面。在机械、电子等制造行业,产品的生产、运输、搬运及其运行过程中无处不存在各种不同类型、不同程度的冲击,因而检测产品的抗冲击性能成为反映其质量的重要方面,同时也是产品可靠性的重要部分。随着人们对产品的高精度,高可靠性的要求,以及航空航天等行业发展的需要,越来越受到人们的重视。与之相应的冲击试验机也在不断发展。以试验机力脉冲发生器的发展为标志,冲击试验机的发展大致经历了三个阶段。第一阶段是早期以橡胶、毡垫、弹簧等作为力脉冲成形器的机械式冲击机。这类冲击试验机的自动化程度往往较低,只能产生单一波形类型。第二阶段则是以自动控制理论的发展,自动化设备的兴起,新材料的发展为基础,以使用特制材料与液压或气动控制结合为特征的力脉冲发生器作为缓冲器,不同的脉冲发生器对应不同波形,这种力脉冲发生器精确度比较高,性能也比较稳定。第三阶段是上个世纪八十年代末以来,随着计算机应用与集成电子技术的快速发展,以能在一台缓冲器上产生多种力脉冲波形的智能化力脉冲发生器为特征,并辅以高度自动化的控制以及数据分析设备的新型冲击试验机。这种冲击试验机现在正逐步替代第二代冲击台,并广泛流行。这些产品主要有美国MTS公司生产的886系列冲击试验机、美国AVCO公司生产的SM系列冲击试验机、日本吉田精机株式会社生产的ASQ系列冲击试验机LANSMONT公司机械式,跌落式冲击台、美国TEAM公司的振动冲击台等。总的来看,由于美国、日本、欧洲等国家和地区在冲击试验方面的研究以及在冲击试验台的研制上都比我国开展的早,所以他们的研发水平都高于我国的现有水平。如图11A美国LANSMONT公司的机械式冲击台系列因其工作台面有较高的共振频率而确保了冲击脉冲的清晰度,而且它的较大的导柱、端面轴承,、刚性工作台面、整块式的钢制台基都是以满足最大的硬度要求和使用寿命来设计的。它精密的冲击波形发生器结构能保证准确的冲击波形,光学位移传感器使试验的跌落高度和冲击触发的位置得到保证该系列的冲击机不是按通常的方式用毛毡作缓冲垫,而是使用了特别的缓冲垫材料,这大大减少了导致冲击脉冲响应谱低频区域歪曲的脉冲毛刺,由这些脉冲变形导致的高频噪声也被减少了二到五成,然而这些缓冲垫材料需要选择和配置一致,并定期更换。日本吉田精机株式会社是典型的日本为数不多的试验机专业生产厂家之一,（A）B图11冲击试验台（A）机械式冲击台；（B）冲击试验机FIG11IMPACTTESTINGRIGAMECHANICALIMPACTTESTRIGBIMPACTTESTINGMACHINE它的冲击试验机在日本是最具代表性的,如图11B为其中MDST系列能产生两种波形梯形波与半正弦波脉冲。可作包装货物的等效跌落实验。试验条件的设定与自动控制都是利用计算机与控制装置自动化操作。可作多频的加速度测量与各种分析合成,SRS,SR,损伤边界线图等。采取控制策略来防止再次冲击,它具有高刚性的试品安装台。该系列是其公司产品中较先进的一款冲击机而它的锯齿形发生器则是由传统的方法产生,用带有锥形顶端的圆柱形错垫来作力脉冲发生器,半正弦波和梯形波则是采用特制专利材料作为力脉冲成形器,并用高压气缸控制波形的变化,使之达到冲击试验标准的要求。图12西北机器厂的Y52系列冲击台FIG12Y52IMPACTTESTINGRIGFROMNORTHWESTMANUFACTURINGCOMPANY我国国内也有不少企业和研究机构在生产和研制各种类型的冲击试验机。虽然这些冲击试验机在某些结构形式、局部装备方面不尽相同,但多数厂家和研究机构的产品和成果是第二代的冲击台,能产生的波形比较单一,即以橡胶、液压气动来提供缓冲波形。这些厂家和研究机构如苏州试验仪器厂,苏州新区东菱振动试验仪器有限公司,无锡市苏威试验设备有限公司,沈阳水利工程研究所等。苏州试验仪器总厂的CP系列冲击台虽然能对不同质量大小的产品进行试验,而其缓冲器只能产生半正弦波形。苏州新区东菱振动试验仪器有限公司生产的SH一200型冲击台可产生半正弦波和梯形波。但目前我国也有少数厂家仿造研制了能产生多种波形的力脉冲发生器以及用它装备的冲击试验机。西北机器厂的Y52系列冲击台能产生满足国标、国军标、以及美军标的电工电子产品冲击标准的波形,如图12,是目前我国国产试验机中较先进的一个系列。其提升系统在液压缸的作用下使工作台提升到设定跌落高度。导向系统能保证冲击系统有足够的横向自由度,限制横向加速度在规定的范田内。支承系统主要起缓冲作用,以取代需要用户建造的专用地基。多种脉冲波形发生器能够产生用户需要的半正弦波、后峰锯齿波和梯形波三种冲击波形,是冲击试验机的关键部件。增压制动系统控制工作台的提升和回跳。电气测量控制系统采用微电子技术,控制冲击台的动作顺序,并测量分析冲击台的冲击信号,可打印冲击台面的加速度波形等实验数据及参量。该产品由于在关键部件冲击脉冲触发器方面实现了在一台机器上试验多种波形,设计目标是达到国际上第三代冲击试验机的水平。正弦波力脉冲是靠闭式橡胶作为成形器来产生,锯齿波是用的铅块作冲击垫来产生,梯形波的产生也是用橡胶垫结合高压气缸来触发和控制。从现有的国内文献来看,国内许多研究机构都在冲击机的基本原理、力学模型、设计方法等方面作了探索与实践,所设计的冲击机在正弦波形上能产生满足国标、IEC、国军标或美军标的冲击试验机,但是在冲击机的核心部件力脉冲发生器梯形波、后峰锯齿波方面的解决方法虽然也曾探索过采用液压小孔节流,并采取气液结合的控制方式,但是现有的研究成果显示其还存在以下不足一、波形超差严重、调节不便二、只能产生一种峰值、脉宽的波形,不能按照需求任意选择三、调节不便。因此要解决现有冲击波形成形器存在的问题,并降低冲击试验机的成本,需要研制性能更好、价格较低的新型冲击脉冲成形器。122冲击试验的研究普通冲击试验能够测出的冲击功，在材料生产和加工工艺过程及机器零部件的检验上总结了许多经验，它成功地被应用在以下几个方面1冲击功对被试材料的宏观缺陷、显微组织上的差别等异常敏感，一直以来有效的利用在检定钢材的质量和鉴定冶金、加工和热处理步骤的正确性，由此来控制和稳定产品的质量；2因为冲击功对随温度变化的钢材产生的韧脆转变相对敏感，所以被用来测定钢材韧脆转变的趋势和转变温度。3冲击试验对被试件的缺口异常的敏感，所以经常用来评定金属受到大能量冲击的缺口敏感性；4近些年常用冲击试验来评测钢材的冲击功，确定钢材的时效敏感性；5由于冲击试验台设备较简易，试样加工容易，试验时间较短等优点，所以在配合其它试验方法使用也引起了人们的注重。例如，断裂韧性与冲击功的关系上，建立了许多经验公式。随着科学和技术的快速发展，特别是自动化、计算机和光电技术的迅猛发展，促进了数字化冲击试验台的发展。不仅提高了力和位移测量的精确度，使冲击试验技术从落后状态迅速进入了先进技术行列。从只能定性测定物理意义不是太明确的冲击功，走向了定量测量而且具有使用价值的裂纹形成功和裂纹扩展在冲击过程中各项指标变化的许多参数。这些反映材质抗冲击性能的指标将成为以后的冲击性能指标，为冲击试验台的发展开创美好的发展前景。新标准的实施和深刻理解，必然会在许多方面取得更大的研究成果。冲击试验是材料学领域内比较广泛使用的一种分析手段。在航天、航空、兵器、电子、动力、车辆、包装等行业都具有重要的地位。市场上目前所存在的冲击试验设备主要是服务于包装产品的测试，钢铁产品的测试。就类型上来讲，其主要又分为两大类一类是摆锤型冲击试验机，利用摆锤在一定高度下落过程中所具有的能量去冲击目标试件；另一类是落锤式冲击试验机，利用锤体自由落体的能量去冲击目标试件。在冲击能量方面，市场现有产品都主要集中于几百焦耳至几千焦耳的小能量范围，个别达到万焦以上能量的设备也是需要定制的。在本课题研究的过程中，曾对国内材料试验机做过市场考察，目前威海试验机厂以及深圳新三思集团可以生产能量在30000J左右的冲击试验机。市场上的试验台架多数采用气动式，加载精确平稳，缺点是占地大，成本较高，且由于有庞大的动力装置与气体管道，造成日常维护不便。其一般的落锤下落都有立柱定位，圆形立柱导套精度高，刚度大，但质量太大，结构笨重。2冲击试验台整体方案设计21液压冲击试验台的工作原理211冲击动力学基本概念冲击是系统受到了瞬时冲击时，它的力、位移、速度或加速度会发生突然变化的现象。冲击是振动的一种特殊状态，它与一般状态的振动不同，具有自己独特的特点1冲击过程是瞬态的，持续时间较短暂；2冲击是骤然的、剧烈的能量释放、能量传递和转换过程；3冲击激励往往是非周期的，其频谱是连续的，冲击过程一次性完成，不呈现周期性；4系统在冲击作用下所产生的运动为瞬态运动，运动状态与冲击持续时间及系统的固有周期有关。从理论分析角度看，冲击运动就是系统受到一种短暂的脉冲、阶跃或其它瞬态的非周期激励下的响应。冲击响应引起的系统振动能够很快消失，但它引起的最大应力或位移却可能使系统损坏。冲击动力学过程是一系列随时间变化的动态过程。理想的规则冲击载荷波形主要有矩形、半正弦、梯形、三角形、锯齿波等。但在工程实践中，冲击激励的时域波形可能是非规则的，但是可以用理想的规则形状来表示某些特定的冲击。针对不同的冲击载荷波形冲击形式，系统的动态响应也不同，系统的响应主要取决于冲击载荷脉冲的峰值、持续时间及波形形状。212液压冲击试验台的数学模型根据方案的功能要求，最终对试验结果的分析涉及到的物理量有瞬态冲击力、瞬态速度、瞬态位移以及冲击能。由于冲击试验属于破坏性较强的试验过程，所以测量方式必须为非接触式。综合考虑各个方面的因素，选定以加速度量为基本测量目标。由加速度信号，可以得到瞬态冲击载荷（21）TAGMTP式中瞬态压缩载荷N；TP重锤质量KG；M测得的瞬态加速度；TASM2/G重力加速度（。/当不考虑重物与导轨之间的摩擦时，落锤冲击试件的瞬间接触速度可按自由落体来计算。例如国外有人设计的落锤动态试验系统采用了每秒20002500帧的高速摄像机，发现测得的落锤与试件接触速度同自由落体计算得到的速度非常的相近，误差小于5，这说明在下落过程中落锤与导轨之间的摩擦和小的撞击的能量损失可以忽略不计。因此在以上瞬态力的计算过程中将这一部分忽略。对加速度进行一次和二次积分，可获得相应的瞬态速度和瞬态位移（22）TDAVT0（23）TSTS0式中初始冲击速度M/S；0V初始压缩位移M；S瞬态速度M/S；TV瞬态位移M。S结合式32和式33，可得到载荷位移历程。对载荷位移曲线进行积SPSP分可得试件吸收的冲击能（24）LDSPE0对于不同材料、不同结构的薄壁梁，能量吸收能力可以由破坏单位质量材料或结构压碎破坏部分所吸收的能量来度量，称为“比吸能”（25）/LAES式中，A为薄壁梁的横截面积，为材料的平均密度。22液压冲击试验台设计预期成果（1）理论冲击力输出值35200吨，冲击行程500MM，满行程冲击力衰减50工作压力/MPA2300VRE537油在管路中呈紊流流动状态，其沿程阻力系数为250164按式求得沿程压力损失为21VPDLMPA008MPA10629284508316P2局部压力损失局部压力损失包括通过管路中弯管和管接头等处的管路局部压力损失，以及通P2过控制阀的局部压力损失。其中管路局部压力损失相对来说小的多，故主要计算通P3过控制阀的局部压力损失。MPA072MPA2304507423由以上计算结果可求得快速冲击时泵到液压缸之间总的压力损失为（008072）MPA080MPAP泵的出口压力为P10508MPA113MPA由计算结果看，大小泵的实际出口压力距泵的额定压力还有一定的裕度，所选泵合适。392液压系统发热温升计算1）计算发热功率液压系统的功率损失全部转化为热量。按下式计算其发热功率。（320）PCRH对本系统来说，是整个工作循环中泵的输入功率。即PR（321）ZIIIIRTQT1计算得泵的输入功率为15KW系统输出功率按下式求系统的输出功率为（322）11MJJWIINIWICTTSFPT计算得泵的输出功率为4KW总的发热功率为（154）KW11KWHR2）计算散热功率前面初步求得油箱的有效容积为22，按V08ABH求得油箱各边M3之积275ABH38023取A275M,B、H分别为1M。根据下式求得油箱散热面积为181（2751）15275109ABAT51822油箱的散热功率为（223）TATKPHC式中油箱散热系数，查表，取16KTT2/MW油箱与环境温度之差，取35。T表37油箱散热系数TTAB26TANKOFCOEFFICIENTOFHEATTRANSFER冷却条件KT通风条件很差89通风条件良好1517用风扇冷却23循环水强制冷却110170KW61KW1为阻带。与巴特沃兹逼近特性相比，这种特性虽然在CC通带内有起伏，但对同样的N值在进行阻带以后衰减陡峭，更接近理想情况；2在截至频率点处，其衰减不一定是下降3DB，而是按来计算C21图52滤波子程序FIG52SIGNALSMOOTHINGSUBROUTINE（3）值越小，通带起伏越小，截至频率点衰减的分贝值也越小，但进入阻带后衰减特性变化缓慢。利用LABVIEW实现这一功能的框图程序如图52所示。在该程序中，LOWCUTOFFFREQVI模块是滤波器的截至频率，截至频率的选择需要在滤波的过程中调试，根据不同的截至频率得到的图像，判断出最佳的截至频率，进而更好的进行滤波，得到最优的数据。6产品经济分析产品设计即是对产品造型，结构和功能等方面进行综合性的设计，以便生产制造出符合人们需要的实用，经济，美观的产品。产品设计是与生产方式紧密联系的设计，是达成最合目的的，实用的具有美感的系统化设计。本文设计的液压冲击试验台具有结构稳定，成本低，安全性高等优势，虽然成本不高，但是产品的功能却大大的提高。物美价廉，使用寿命长，安全性能好，是保证产品具有良好市场竞争力的关键。7总结本文主要是提出并研究了新型的液压冲击试验台。论文在查阅和分析国内外现在广泛应用的跌落式冲击试验机的文献基础上,针对目前主流冲击试验机产品存在的局限,提出了由蓄能器一阀一液压缸构成的电液控制冲击试验机系统的新型结构。在分析了冲击试验中力脉冲产生的过程和特点的基础上,推导了阀控缸系统工作过程中活塞运动的速度、位移、加速度、最高极限速度的计算公式。建立了大流量控制阀、蓄能器一阀一液压缸系统的数学模型。根据所建立的数学模型,总结出结构参数和工作条件参数对系统性能的影响规律,优化了系统结构。并对影响大流量控制阀动态特性的重要因素液动力从其产生机理、计算方法、对系统的干扰作用方面进行了分析,探讨了一种液动力的补偿结构归纳起来本论文的主要研究工作和成果有以一下儿点1、充分查阅和归纳了目前国内外在冲击试验机研制,冲击试验研究方面的研究成果和研究动态。分析了目前常用冲击试验台的成功经验和缺陷。在此基础上综合本所的技术优势。2、优化了结构设计,对冲击试验台进行整体方案设计3、冲击试验台的液压系统设计。4、测试数据采集系统的研究。5、数据处理及分析系统的实现致谢本论文是在导师翟建华老师悉心指导下完成的。老师以他正直的为人,渊阵的知识、富有创造力的思维和丰富的工程实践经硷给予我深刻的启迪,在毕业设计期间的学习、科研和生活中都受益非浅,使我在实践中得到了极大的锻炼,并将对我影响终生。导师严谨踏实的治学作风、扎实勤勉的工作态度和诲人不倦的高尚品德,时刻激励着我刻苦学习、认真完成科研工作在此向翟老师致以深深的感谢和崇高的敬意。谨向在百忙之中抽出宝贵时间评审我论文的专家、学者致以由衷的敬意。在本课题研究过程中得到了老师及同学的大力帮助。在此深表感谢学习,科研,生活中帮助和支持我的同学和朋友们。参考文献1编辑委员会振动与冲击手册,第二卷国防工业出版社199262液压传动与控制设计秦大同谢里阳主编化学工业出版社3液压传动系统及设计张利平化学工业出版社4吕平华100KG冲击试验机的设计分析与计算试验技术与试验机19955仇雪琴,一种新颖的冲击试验设备环境技术19976何清华行程可调式液压冲击机构的研究凿岩机械气动7唐思鹤液压缸缓冲装置设计的探讨液压与气动8路雨样等液压气动技术手册机械工业出版社,200219曹培起液压缸北京科学技术出版社1987,610王运敏主编中国采矿设备手册下科学出版社,2007911成大先机械设计手册第五版M化学工业出版社2008412李壮云液压元件与系统M机械工业出版社,2012613毛君,吴常田,谢苗浅谈采煤机的发展及趋势J中国工程机械学报，2007，5224024214STRINGER,JOHNHYDRAULICSYSTEMANALYSISJTHEMACMILLANPRLTD197615DUQIANGWUMODELINGANDEXPERIMENTALEVALUATIONOFALOADSENSINGANDPRESSURECOMPENSATEDHYDRAULICSYSTEMPHDTHESISJ，UNIVERSITY0FSASKATCHEWAN,CANADA,2003,616黄宗益,李兴华,陈明液压传动的负载敏感和压力补偿J专题综述,20045256附录A译文液压系统一般仅有以下三种基本方法传递动力电气、机械和液压。大多数应用系统实际上是将三种方法组合起来而得到最有效的最全面的系统。为了合理地确定采取哪种方法，重要的是了解各种方法的显著特征。例如液压系统在长距离上比机械系统更能经济地传递动力。然而液压系统与电气系相比，传递动力的距离较短。液压传动有许多突出的优点，它被广泛的应用，如一般工业用的塑料加工机械，压力机械，机床等；应用机械设备工程机械，建筑机械，农业机械，汽车等；钢铁行业的冶金机械，起重机械，还有轧辊调整装置等；水利工程中的控制闸门装置，河床升降装置，桥梁和其他操作机构；发电厂高速涡轮装置，核电站等；船舶甲板用的起重机械（绞车），船头门，舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。特殊技术的天线控制装置，测量浮标，升降旋转舞台；军用的火炮操纵装置，船舶减摇装置，飞行器仿真，飞机起落架收放装置和方向舵控制装置和其他设备。液压系统的作用为通过改变压强增大作用力。一个液压系统的好坏取决于系统设计的合理性、系统元件性能的优劣，系统的污染防护和处理，而最后一点尤为重要。近年来我国国内液压技术有很大的提高，不再单纯地使用国外的液压技术进行加工。一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。执行元件如液压缸和液压马达的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。控制元件即各种液压阀在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为益流阀安全阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、快换接头、高压球阀、胶管总成、测压接头、压力表、油位油温计等。液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。液压系统的作用是帮助人类工作，主要通过执行元件将压力转换为旋转或往复运动。液压原理它由两个不同大小的缸体充满了水或油。充满水的称为“水压机”，充满油的称为“液压机”。两个液缸每个都有一个可动的活塞，如果在小活塞上加点压力，根据帕斯卡定律，小活塞的压力通过液体的压力传递到大活塞，顶端的活塞将前进很长的距离。基本小活塞的横截面积为S1，外加一个小活塞上一个向下的力F1。因此，小活塞对液体的压强PF1/S1的，可以在所有方向上传输同样大小。通过大活塞的压力也为P。如果大活塞的横截面积为S2，活塞的压强P向上的压力F2PS2，横截面积是小活塞的几倍，加给小活塞小的力，活塞会有大的压力，由此用液压机压制胶合板，油，提起重物，锻造炼钢。液压系统成功而又广泛使用的秘密在于它的通用性和易操作性。液压动力传递不会像机械系统那样受到机器几何形体的制约，另外，液压系统不会像电气系统那样受到材料物理性能的制约，它对传递功率几乎没有量的限制。例如，一个电磁体的性能受到钢的磁饱和极限的限制，相反，液压系统的功率仅仅受材料强度的限制。企业为了提高生产率将越来越依靠自动化，这包括远程和直接控制生产操作加工过程和材料处理等。液压动力之所以成为自动化的重要组成部分，是因为它有如下主要的四种优点1控制方便，精确通过操作一个简单的操纵杆和按钮，液压系统的操作者便能立即起动、停止、加减速和能提供任意功率、位置精度为万分之一英寸的位置控制力。一个使飞机驾驶员升起和落下起落架的液压系统，当飞行员向某方向移动控制阀，压力油流入液压缸的某一腔从而降下起落架。飞行员向相反方向移动控制阀，允许油液进入液压缸的另一腔来收起落架。2增力，一个液压系统没有使用笨重的齿轮、滑轮杠杆就能简单有效地将不到一盎司的力放大产生儿上百吨力的输出。3恒力或恒扭矩，只有液压系统能提供不随速度变化而变化的恒力或恒扭矩，它可以驱动对象从每小时移动几英寸到每分钟几百英寸从每小时几转到每分钟几千转。4简便、安全、经济，总的来说，液压系统比机械或电气系统使用更少的运动部件，因此，它们运行与维护简便。这使得系统结构紧凑，安全可靠。例如一种用于车辆上的新型动力转向控制装置己淘汰其他类型的转向动力装置，该转向部件中包含有人力操纵方向控制阀和分配器。因为转向部件是全液压的，没有万向节、轴承、减速齿轮等机械连接，这使得系统简单紧凑。另外，只需输入很小的扭矩就能产生满足极恶劣工作条件所需的控制力这对操作空间限制而需要小方向盘的场合很重要，这也是减轻操作者疲劳所必需的。液压系统的其他优点包括双向运动、过载保护和无级变速控制，在已有的任何动力系统中液压系统亦具有最大的单位质量功率比。液压系统也有三个弱点1由于传动介质（液压油）流动的过程中部分位置流速不同，导致液体内部出现摩擦，同时液体与管道内壁也有摩擦，这都是液压油温度升高的原因。温度过高会导致更多的内部和外部的泄漏，减少其机械效率。同时由于较高的温度，液压油会膨胀。导致可压缩增大，使操作不能很好的控制传输。解决方法高温是液压系统的自身问题，只能最大减轻不能根除。使用质量更好的液压油，液压管的布局尽量避免出现弯曲，使用高品质的管材和管件，液压阀等。2液压系统的震动也是弱点之一。由于液压油在管道中流动的高速冲击和控制阀的打开关闭的过程中的影响是系统振动的原因。强烈震动会导致系统的控制动作错误，也会使系统中一些更复杂精密设备出现错误，从而导致系统故障。解决方案液压管应该是固定的，以避免急弯。为了避免频繁流动方向的变化，无法避免时应将减震措施应该做到最好。整个液压系统应具有良好的减振措施，同时避免在系统外部振荡器的影响。3液压系统有内泄露和外泄露，内泄漏是指发生在系统中的泄露过程，如液压活塞缸的泄漏，控制阀滑阀与阀体之间的泄漏，如两侧。内泄漏虽然没有液压油的损失，但是由于泄露，已经确定的控制动作会受到影响，直至系统故障。外泄露是指发生在系统与外部环境之间的泄露。液压油直接泄露到环境中，除了会影响工作环境，没有足够的动力将导致系统故障。液压油泄露到环境中也有火灾的危险。解决方案使用质量更好的密封件，以提高设备的加工精度。在液压系统及其系统中，密封装置用来防止工作介质的泄漏及外界灰尘和异物的侵入。其中起密封作用的元件，即密封件。外漏会造成工作介质的浪费，污染机器和环境，甚至引起机械操作失灵及设备人身事故。内漏会引起液压系统容积效率急剧下降，达不到所需要的工作压力，甚至不能进行工作。侵入系统中的微小灰尘颗粒，会引起或加剧液压元件摩擦副的磨损，进一步导致泄漏。因此，密封件和密封装置是液压设备的一个重要组成部分。它的工作的可靠性和使用寿命，是衡量液压系统好坏的一个重要指标。除间隙密封外，都是利用密封件，使相邻两个偶合表面间的间隙控制在需要密封的液体能通过的最小间隙以下。在接触式密封中，分为自封式压紧型密封和自封式自紧型密封（即唇形密封）两种。附录B外文文献HYDRAULICSYSTEMTHEREAREONLYTHREEBASICMETHODSOFTRANSMITTINGPOWERELECTRICAL，MECHANICALANDFLUIDPOWERMOSTAPPLICATIONSACTUALLYUSEACOMBINATIONOFTHETHREEMETHODSTOOBTAINTHEMOSTEFFICIENTOVERALLSYSTEMTOPROPERLYDETERMINEWHICHPRINCIPLEMETHODTOUSE。ITISIMPORTANTTOKNOWTHESALIENTFEATURESOFEACHTYPEFOREXAMPLE，FLUIDSYSTEMSCALLTRANSMITPOWERMOREECONOMICALLYOVERGREATERDISTANCESTHANCANMECHANICALTYPESHOWEVER。FLUIDSYSTEMSARERESTRICTEDTOSHORTERDISTANCESTHANAREELECTRICALSYSTEMSHYDRAULICTRANSMISSIONTHEREAREMANYOUTSTANDINGADVANTAGES,ITISWIDELYUSED,SUCHASGENERALINDUSTRIALUSEOFPLASTICSPROCESSINGMACHINERY,THEPRESSUREOFMACHINERY,MACHINETOOLS,ETCOPERATINGMACHINERYENGINEERINGMACHINERY,CONSTRUCTIONMACHINERY,AGRICULTURALMACHINERY,AUTOMOBILES,ETCIRONANDSTEELINDUSTRYMETALLURGICALMACHINERY,LIFTINGEQUIPMENT,SUCHASROLLERADJUSTMENTDEVICECIVILWATERPROJECTSWITHFLOODCONTROLANDDAMGATEDEVICES,BEDLIFTSINSTALLATIONS,BRIDGESANDOTHERMANIPULATIONOFINSTITUTIONSSPEEDTURBINEPOWERPLANTINSTALLATIONS,NUCLEARPOWERPLANTS,ETCSHIPFROMTHEDECKHEAVYMACHINERYWINCH,THEBOWDOORS,BULKHEADVALVE,STERNTHRUSTER,ETCSPECIALANTENNATECHNOLOGYGIANTWITHCONTROLDEVICES,MEASUREMENTBUOYS,MOVEMENTSSUCHASROTATINGSTAGEMILITARYINDUSTRIALCONTROLDEVICESUSEDINARTILLERY,SHIPANTIROLLINGDEVICES,AIRCRAFTSIMULATION,AIRCRAFTRETRACTABLELANDINGGEARANDRUDDERCONTROLDEVICESANDOTHERDEVICESTHEROLEOFTHEHYDRAULICSYSTEMTOINCREASETHEFORCEBYCHANGINGTHEPRESSUREAHYDRAULICSYSTEMISGOODORBADDEPENDSONTHESYSTEMDESIGNISREASONABLE,THEMERITSOFTHEPERFORMANCESYSTEMCOMPONENTS,SYSTEM,POLLUTIONPREVENTIONANDTREATMENT,WHILETHELASTPOINTISPARTICULARLYIMPORTANTINRECENTYEARS,CHINASDOMESTICHYDRAULICTECHNOLOGYHASGREATLYIMPROVED,NOTSIMPLYUSINGHYDRAULICTECHNOLOGYFROMABROADFORPROCESSINGACOMPLETEHYDRAULICSYSTEMCONSISTSOFFIVEPARTS,NAMELY,POWERCOMPONENTS,THEIMPLEMENTATIONOFCOMPONENTS,CONTROLCOMPONENTS,AUXILIARYCOMPONENTSANNEXANDTHEHYDRAULICOILTHEROLEOFDYNAMICCOMPONENTSISTHEORIGINALMOTIVATIONOFTHEMECHANICALENERGYINTOFLUIDPRESSUREENERGY,THEHYDRAULICSYSTEMOFPUMPS,WHICHPROVIDEPOWERTOTHEENTIREHYDRAULICSYSTEMSTRUCTURESOFHYDRAULICPUMPSGENERALLYHAVEGEARPUMPS,VANEPUMPSANDPISTONPUMPSIMPLEMENTATIONOFCOMPONENTSSUCHASHYDRAULICCYLINDERSANDHYDRAULICMOTORSISTOPRESSURETHELIQUIDCANBECONVERTEDTOMECHANICALENERGYTODRIVETHELOADFORALINEARRECIPROCATINGMOVEMENTORROTATIONALMOVEMENTCONTROLCOMPONENTSINTHEHYDRAULICSYSTEMCONTROLANDREGULATIO