毕业设计论文高压液压实验台设计.docx

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1、高压液压实验台设计DESIGNOFHIGHPRESSUREHYDRAU1ICTESTBENCH摘要液压支架安全阀作为一种安全保护用阀，用于控制立柱内的压力不超过规定值。当设备内的乳化液压力超过规定值时，安全阀自动开启向系统外排放乳化液来降低压力，对人身安全和设备运行起重要保护作用。因此，开展此类安全阀性能试验台的研究具有极其重要的意义。本文的这个课题高压液压实验台设计就是围绕液压支架，按照国家标准进行高压实验台设计，确定了以油泵站为动力源的快速加载方式，设计了实验台液压系统，对主要液压元件进行了设计及选型，并设计了电气控制系统，采用基于虚拟仪器的数据采集系统，编制1abVIEW数据采集程序，以

2、完成对安全阀前压力、流量的检测，实现了数据的采集、实时显示、存储及数据分析。该实验台主要应用于高压的液压元件实验，最大的压力达到50MPa,可以进行矿山顶板来压的模拟实验。该论文有图12幅，表8个，参考文献20篇。关键词液压支架；被试安全阀；虚拟仪器；高压实验台AbstractHydrau1icsupportsafetyva1veasasafetyprotectionva1ve,usedtocontro1thepressureinsidetheco1umndoesnotexceedthespecifiedva1ue.Whentheemu1sionpressurewithinthedevicee

3、xceedsthespecifiedva1ue,thesafetyva1veautomatica11yopentothesystemoutsidethedischargeofemu1siontoreducethepressureonpersona1safetyandequipmentp1ayanimportantro1eintheprotection.Therefore,thedeve1opmentofsuchsafetyva1veperformancetestbenchisofgreatsignificance.Inthispaper,thedesignofhigh-pressurehydr

4、au1ictestbedisdesignedaroundthehydrau1icsupport,accordingtothenationa1standardforhigh-pressuretest-beddesigntodeterminethepumpstationasthepowersourceoftherapid1oadingmethod,thedesignofthehydrau1icsystem,themainhydrau1iccomponentsweredesignedAndthedesignofthee1ectrica1contro1system,basedonthevirtua1i

5、nstrumentdataacquisitionsystem,thepreparationof1abVIEWdataacquisitionprocesstocomp1etethesafetyva1vebeforethepressure,f1owdetection,toachievethedataco11ection,rea1-timedisp1ay,storageanddataana1ysis.Theexperimenta1benchismain1yusedinhigh-pressurehydrau1iccomponentsexperiment,themaximumpressureof50MP

6、a,canbecarriedoutbytherooftosimu1atethesimu1ation.Thepaperhas12,tab1e8,reference20.Keywordshydrau1icsupportsafetyva1vevirtua1instrumenthighpressuretestbed目录摘要IAbstractII1绪论111选题背景与意义11. 2液压实验台研究现状及发展趋势21.3 课题研究的主要内容31.4 本章小结32高压液压实验台液压系统设计42. 1引言43. 2高压液压实验台的设计目标及总体要求42.2.1设计目标42.2.2被试阀动态试验相关标准42.3

7、实验台液压系统总体设计52.4 实验台关键元部件设计计算72. 4.1增压缸72.5实验台其他元部件的设计及选型112.5.1油泵站112.5.2乳化液泵站112.5.3液压系统的管道设计112.5.4油箱的设计与选择122.6高压液压实验台电气控制系统152.6.1电气控制系统设计152.6.2试验动作152. 6.3控制方式152.7本章小结163高压液压实验台测试系统设计173. 1引言173.2 试验台测试系统总体设计173.3 基于虚拟仪器技术的数据采集系统183.3.1虚拟仪器183.3.21abVIEW软件介绍183.3.3基于1abVIEW的数据采集193.4测试系统硬件193

8、.5数据采集系统1abVIEW编程设计223.5.1数据采集243.5.2信号标定243.5.3数据保存253.5.4数据的后处理263.5.5试验动作的控制273.6本章小结27结论28致谢29参考文献301绪论11选题背景与意义我国拥有丰硕的煤炭贮藏资源，如今由于技术水平有限，对风能、太阳能、核能等的利用方式并没有完全掌握，所以近几十年内我国的煤炭行业将仍会占据主导地位。因此煤炭开采技术的发展走向一直是我国政府和国民的关注重点。政府结合我国目前的经济状况以可持续发展为原则，积极创新扩大内需，因此，煤炭行业仍会持续积极的发展。而此时则要求煤炭行业把握机遇，寻求突破，进一步使我国资源短缺的压力

9、得以缓解。而此时煤炭开采技术的发展将变得尤为重要。现综合机械化采煤技术发展越来越成熟，它拥有安全高效率高产量的煤炭开采方法。综合机械化采煤技术大约出现在20世纪50年代中期，它的出现极大的改善了煤炭行业的生产能力，在短期时间里不断改进、发展飞快。综合机械化采煤技术由以下最重要的三个部分组成：采集煤矿装置、运输装置和支撑防护（液压支架）装置。为了实现采煤综合机械化，保障煤矿工人的生命安全，减轻煤矿工人们的劳动负担，提高采煤的工作效率，则需要通过这三种综采装置的相互协作和配合。液压支架是采煤设备的关键设备，同时是采场顶板的重要设施，它是由相关结构件与液压元件组成的。液压支架安装在综采工作面上，它能

10、撑起保护操作面顶板从而方便旷工更大限度地进行作业，同时推动采煤设备和刮板机。由于液压支架规模大、系统元件种类多、结构复杂的特点，再加上其工作环境的不可预知性，因此其支撑性能和保护能力则是综合机械化采煤技术的关键所在，由于液压支架的特殊性与重要性，其重量占综采设备总重量的相当一部分比重，同时其费用也非常昂贵，所以说液压支架的技术水平是决定煤矿机械装备水平发展的关键因素。因此，全世界各主要煤炭资源国都在不断提高和完善液压支架的质量，不断改善采煤技术，降低采煤损耗，提高经济收入，改善工人工作条件。图IT液压支架简化液压系统原理图1-泵站；2-电磁阀；3-安全阀；4-单向阀；5-立柱；6-压力计；7-

11、顶梁；8-底座图1-1为液压支架液压系统简化原理图。当换向阀2中位工作时，油箱与立柱5上腔的乳化液相通，通过立柱上腔和液控单向阀4的工作原理，控制油路的压力为零，液控单向阀反方向锁定，在立柱下腔的压力值还没有达到安全阀3的开启工作压力时，安全阀不开启，同时下腔维持相对的压力，为顶板7提供必要的的支撑力。当换向阀调到左位工作时，此时高压乳化液进入上腔，高压力使得液控单向阀工作，立柱下腔的液体经过液控单向阀和换向阀回到油箱里，从而液压支架便开始下降。当换向阀切换到右位工作时，在高压乳化液经过换向阀、液控单向阀进入立柱的下腔之后，支架会升起，上腔的乳化液经过换向阀回到油箱内，最后液压支架升起。开采煤

12、矿时，由于采煤的特殊过程引起了地质状况的变化，会使得顶板往下降而导致作用在支架顶梁上的压力猛然剧增，此时液控单向阀立马反向锁死，立柱下腔的压力会迅速增大，当压力如果超过安全阀的调定压力时，立柱下腔的高压乳化液就会顶开安全阀的阀芯达到溢流的目的，使得支架下降到之前的位置，支架系统安全得到保护。本次的这个课题高压液压实验台设计就是围绕液压支架，通过对目前现有相关设备的研究，结合实验室现有的实验台，按照国家标准进行高压实验台设计，主要应用于高压的液压元件实验，要求最大压力达到50MPa,可以进行矿山顶板来压的模拟实验。1.2 液压实验台研究现状及发展趋势液压实验台是测试各类液压元件与研发液压系统的关

13、键设备。由于这类研究设备的特殊性和开放性，能一定程度的培养学生创新能力。现学校大多使用的液压实验台的缺点有:（1）大多数的实验台，其工作介质是矿物油，清洁难度较高，会使得实验台运行不稳定,实验结果难免会存在一定的误差；（2）为了保证电气装置和相关设备较好运行，需要对试验台的泄露和温升等问题进行及时的监测，然而这样需要消耗一定的财力和劳动力。（3）由于液压系统的故障不容易监测且变化性强，维修起来相当困难，因此会直接更换一些标准化液压元件。随着科学技术的的进步，液压实验台的设计也要高标准。其总体发展前景概括为以下三点：（1）分布式控制的方式是如今几乎所有液压系统的选择，其对系统的控制精度有一定的提

14、高，数据的采集和转换也更加容易控制，因此分布式控制系统将会得到更加广泛的应用。（2）现在传统的继电器系统操作过于落后和复杂，不利于非技术人员操作，目前更普遍的是用液控单向阀、电磁换向阀等各种元件来达到控制的目的，这样便于系统保养，同时操作也更加简单。因此，改善实验台的操作方便性和可维护性将是未来的发展趋势。（3）自从美国国家仪器公司（NI）提出了虚拟仪器，随后便逐渐得以应用在相关领域。这种技术是一种具有可视化界面的试验设备系统，它是计算机基础上通过增加相应的软件和硬件构建而成的。对于工业监测来说是一种新技术。普及虚拟仪器，将会完善近年来发展速度较慢的元件测试技术，形成了高档次、低价格、功能强大

15、的新型仪器。因此，虚拟仪器在实验设备中将被得到广泛应用。1.3 课题研究的主要内容本文拟研制能够对各种液压元件进行试验的高压液压实验台。该实验台采用以油泵站为动力源的快速加载方式，能够给被试安全阀提供一定的压力，要求最大压力达到50MPa,可以进行矿山顶板来压的模拟实验，以检测被试安全阀能否达到设计的压力及动态响应性能。主要研究内容如下：（1）依据现有的被试安全阀动态性能测试方法，确定高压液压实验台的设计方向；（2）根据被试安全阀各项性能特点，据此设计画出高压液压实验台的液压系统原理图，对主要的液压元件进行设计及选型，设计电气控制系统；（3）设计基于虚拟仪器的试验台数据采集系统，可以对主要试验参数（压力）进行检测。根据试验系统要求选择合适性能的传感器和数据采集元件，搭建试验台数据采集硬件系统。编制试验台数据采集处理程序，以实现数据的采集、实时显示、存储及数据分析;1.4本章小结本章介绍了设计研究液压支架承受压力载荷时的重要性，概述了液压实验台的研究现状及发展趋势。最后，明确了本文的主要研究内容和设计目标。2高压液压实验台液压系统设计2.1 引言目前支架安全阀基本需要具备高压大流量的特点，而如今高压液压实验台发展缓慢，跟不上安全阀的研发速度，无法对新开发的安全阀的性能做出充分的试验，导致被试安全阀的质量无法得到保障，如果直接将其应用于设备中，将严重影响煤矿液压支架的可靠性,