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吸入特性測試裝置的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計
吸入特性測試裝置的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計【1】
【摘 要】吸入特性測試裝置在工業(yè)生產(chǎn)過程中具有較大的應(yīng)用價值，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求，需要合理的設(shè)計吸入特性測試裝置，根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)原理，將吸入特性測試裝置的組成部分進(jìn)行功能設(shè)計，最終滿足生產(chǎn)的需求。
本文對于1：2徑活塞泵的吸入特性測試裝置的設(shè)計進(jìn)行探討，并且結(jié)合實際應(yīng)用探討吸入特性測試裝置的應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】吸入特性測試裝置;機(jī)械系統(tǒng);優(yōu)化設(shè)計
0 引言
吸入特性測試裝置對于工業(yè)生產(chǎn)中的廢棄物的處理、輸送以及處理具有重要的意義，高濃度粘稠物料輸送系統(tǒng)中，大口徑活塞泵是系統(tǒng)的核心設(shè)備，運(yùn)行效率對于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義。
傳統(tǒng)的大口徑活塞的理論研究中，主要是采用100%的的吸入效率進(jìn)行計算，這樣與實際工作狀態(tài)不相符合，從而影響了實驗數(shù)據(jù)的真實性，對于參數(shù)控制的參考真實性不足。
采用吸入特性測試裝置，能夠有效的對大口徑活塞的工作參數(shù)進(jìn)行測試，對于物料的吸入容積進(jìn)行實時在線測量，從而為吸入控制提供真實可信的參數(shù)，也能夠為大口徑活塞的優(yōu)化設(shè)計提供參考。
1 結(jié)構(gòu)組成與工作原理
1.1 結(jié)構(gòu)組成
吸入特性測試裝置的機(jī)械系統(tǒng)主要是為了完成吸料以及排料的動作，通過不同結(jié)構(gòu)的構(gòu)成而對高濃度粘稠物料輸送系統(tǒng)提供結(jié)構(gòu)支持，吸入特性測試裝置的結(jié)構(gòu)組成以及參數(shù)主要為：吸料速度為0.0.23m/s，料缸行程0-1m，料缸直徑0.16m，電機(jī)功率7.5kw，系統(tǒng)壓力6.3MPa。
1.2 工作原理
吸入特性測試裝置的機(jī)械系統(tǒng)工作原理主要為：當(dāng)進(jìn)料閘板開啟的過程下，物料缸內(nèi)行程負(fù)壓，并且在系統(tǒng)壓力以及空氣壓力的共同作用下，物料進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)，當(dāng)達(dá)到設(shè)定行程時，完成吸料過程，料缸活塞停止運(yùn)行;當(dāng)完成吸料后，料缸活塞前進(jìn)，并且將物料從出料閘板閥排除。
從而完成一個工作循環(huán)。
吸入特性測試裝置主要是對大口徑活塞的吸入容積效率進(jìn)行計算，計算的依據(jù)為在料缸的一次吸料行程中，所吸入的物料體積與活塞行程的容積之比，表達(dá)式為η=V1/V2×100%，其中η為容積吸入效率，V1、V2分別為實際吸入體積與理論吸入體積。
2 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計
2.1 物料缸與液動閘板閥的設(shè)計
吸入特性測試裝置主要是針對工業(yè)應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計的，因此物料缸以及活塞的設(shè)計必須滿足工業(yè)應(yīng)用的需求，當(dāng)前普遍采用的為ψ160mm的無縫鋼管制備的物料缸，并且將物料缸與活塞系統(tǒng)相接，能夠滿足工業(yè)應(yīng)用的需求。
在吸入特性測試裝置的使用中，可能需要面臨腐蝕性的物質(zhì)，為了保證系統(tǒng)運(yùn)行，需要在物料缸內(nèi)鍍一層硬鉻層，保證物料缸具備較強(qiáng)的耐水性、抗腐蝕以及耐磨性能。
液動閘板閥主要是對物料缸內(nèi)的物料進(jìn)行有效的合理，從而確保機(jī)械系統(tǒng)的正常運(yùn)行，為了確保機(jī)械系統(tǒng)正常運(yùn)行，液動閘板閥需要具備快速開關(guān)、結(jié)構(gòu)緊湊以及密封效果好的特點(diǎn)。
機(jī)械系統(tǒng)中的液動閘板閥主要是由上端蓋、下端蓋、閥板以及密封壓板構(gòu)成，并且以螺栓螺釘聯(lián)接而成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
為了確保液動閘板閥系統(tǒng)緊固，需要采用沉頭螺釘將密封壓板固定，將閘板閥組裝為一體，而且為了避免泄露，應(yīng)該采用橡膠密封圈進(jìn)行密封，確保液動閘板閥具有較強(qiáng)的密封能力。
2.2 活塞與液壓缸的設(shè)計
活塞是保證吸入特性測試裝置動力裝置，主要由活塞體、導(dǎo)向環(huán)、活塞頭芯、密封體等結(jié)構(gòu)組成，其中密封體主要由耐磨的聚氨酯制備而成，具有較強(qiáng)的耐腐蝕能力，對于無聊起著導(dǎo)向、密封以及輸送的作用。
液壓缸的直徑、活塞桿直徑需要根據(jù)液壓缸的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整，確保液壓缸的設(shè)計符合生產(chǎn)的需求。
而主要采用頭部法蘭型安裝液壓缸，閘板閥油缸的選型和設(shè)計安裝與主液壓缸相一致。
2.3 料倉的設(shè)計
機(jī)械裝置的料倉可以用作加壓時的壓力容器，也可以用作儲料容器進(jìn)行使用，在使用的過程中，需要根據(jù)生產(chǎn)的需求合理選擇物料缸。
而且在試驗中，物料可以循環(huán)使用，物料倉的最小體積應(yīng)為0.1m3，采用圓柱體設(shè)計，確保體積計算準(zhǔn)確合理。
在加壓的情況進(jìn)行測試時，需要密封物料倉，確保物料倉能夠存儲的物料越多越好，因此可以選擇0.28m3左右體積的物料倉，除了體積之外，物料倉的高度、直徑、壁厚均需要符合生產(chǎn)的需求。
2.4 支架以及聯(lián)接件的設(shè)計
為了確保機(jī)械能夠安全可靠的運(yùn)行，需要采用合理的底架與支架系統(tǒng)，具體如下：(1)底架設(shè)計，選擇槽鋼作為測試機(jī)械的底架材料，并且采用焊接進(jìn)行聯(lián)接，而底架與物料缸、液壓缸之間采用螺栓聯(lián)接，為檢修以及拆卸提供結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
(2)液壓缸的支撐系統(tǒng)主要有物料缸支撐板、液壓缸支撐板構(gòu)成，為了確保穩(wěn)定，需要將液壓缸與物料缸的中心線處于同一條軸線上，并且與底架以螺栓聯(lián)接。
支架系統(tǒng)能夠?qū)σ簤焊谆钊倪\(yùn)用提供支撐與保護(hù)作用，為了便于物料缸活塞的裝配，可以設(shè)計30°的坡口。
(3)液動閘的支撐座，液動閘支撐座主要是將液壓缸與閘板閥聯(lián)接起來，對于液壓缸起著支撐與聯(lián)接的作用，采用焊接加強(qiáng)版增強(qiáng)支撐座的強(qiáng)度，并且將設(shè)計與信號采集板相聯(lián)接，用于控制閘板閥的開關(guān)。
(4)感應(yīng)器的設(shè)計，在聯(lián)接卡箍、感應(yīng)環(huán)、活塞桿聯(lián)接桿的設(shè)計測試裝置還要設(shè)計一些聯(lián)接件和采集信號用的感應(yīng)器等，對于機(jī)械裝置進(jìn)行合理控制。
3 吸入特性測試裝置應(yīng)用情況
在對實物的試驗中，測試結(jié)果表明，吸入特性測試裝置設(shè)計能夠滿足試驗的要求，其中測試裝置的關(guān)鍵部位密封性能良好，能夠滿足物料吸入的要求，而且能夠有效的控制吸料速度，避免泵的泄露與吸空。
吸入特性測試裝置機(jī)械設(shè)計的吸入容積的不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)、不同吸料速度以及不同料缸長徑比的結(jié)果顯示，測試結(jié)果準(zhǔn)確，對于機(jī)械裝置的控制具有較好的參考性。
4 結(jié)論
為了滿足生產(chǎn)的需求，需要合理的設(shè)計吸入特性測試裝置，從而確保機(jī)械裝置的穩(wěn)定性與測試準(zhǔn)確性，滿足工程實際需求。
在本文的研究中，依照吸入特性測試裝置的工作原理以及組成結(jié)構(gòu)，采用合適的部件設(shè)計與聯(lián)接方式，能夠滿足實驗以及實際生產(chǎn)的需求。
【參考文獻(xiàn)】
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機(jī)械工程測試裝置設(shè)計的創(chuàng)新【2】
摘要：機(jī)械工程測試裝置是對系統(tǒng)測試參數(shù)進(jìn)行測量與分析的平臺，本文設(shè)計了一個可以同時測試機(jī)構(gòu)、液壓、動壓滑動軸承等系統(tǒng)的綜合測試平臺，能夠測試并分析壓力、噪音、溫度等參數(shù)，使測試儀器與系統(tǒng)的信號獲取、數(shù)據(jù)處理、分析計算、結(jié)果評定輸出等融為一體。
文章在介紹機(jī)械工程測試裝置總體結(jié)果設(shè)計的基礎(chǔ)上，對機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計、加載液壓系統(tǒng)設(shè)計等進(jìn)行了分析闡述，并對測試裝置的功能進(jìn)行分析，以創(chuàng)新機(jī)械工程測試裝置的設(shè)計理念和方法。
關(guān)鍵詞：機(jī)械工程 測試裝置 設(shè)計 創(chuàng)新
目前常見的機(jī)械工程測試裝置僅僅能夠?qū)C(jī)構(gòu)系統(tǒng)或是加載液壓系統(tǒng)等單一系統(tǒng)進(jìn)行測試和分析，還很難對多個系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行綜合性、系統(tǒng)性的測量和分析，因此在實際應(yīng)用中的效果和價值難以令人滿意。
創(chuàng)新機(jī)械工程測試裝置的設(shè)計，目的在于將多領(lǐng)域多學(xué)科知識進(jìn)行綜合性、系統(tǒng)化的實踐運(yùn)用，使各領(lǐng)域知識之間產(chǎn)生更為深刻而緊密的聯(lián)系，并更好的服務(wù)于實際應(yīng)用。
本文中的機(jī)械工程測試裝置，創(chuàng)新性的集合了機(jī)構(gòu)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等多個系統(tǒng)，能夠?qū)Χ喾N參數(shù)實現(xiàn)高效的測試與準(zhǔn)確的分析，在獲得數(shù)據(jù)變化情況的同時獲得分布曲線，以供論證和分析。
1、機(jī)械工程測試裝置的創(chuàng)新設(shè)計
1.1總體結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計
文中所引的機(jī)械工程測試裝置設(shè)計原理為：在啟動變速電機(jī)開關(guān)后，變速電機(jī)立刻開始轉(zhuǎn)動進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)，該變速電機(jī)可調(diào)速范圍在120轉(zhuǎn)/分到1200轉(zhuǎn)/分之間，可借助變速電機(jī)調(diào)速控制按鈕對變速電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，通過光電轉(zhuǎn)速傳感器實時測量變速電機(jī)的轉(zhuǎn)速，由數(shù)據(jù)輸出接口將采集到的數(shù)據(jù)傳送到計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲、處理、評定以及描述;按下急停開關(guān)后系統(tǒng)退出工作狀態(tài)。
以確保工作人員安全;電動機(jī)帶動機(jī)構(gòu)變速箱和軸承變速箱，機(jī)構(gòu)變速箱為二級變速，由直齒和圓錐齒組成，借助皮帶帶動機(jī)構(gòu)搖桿轉(zhuǎn)動，手柄右傾時是空擋，左傾時機(jī)構(gòu)搖桿轉(zhuǎn)速保持電機(jī)轉(zhuǎn)速的1/12，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速可間接控制機(jī)構(gòu)搖桿轉(zhuǎn)速在0-600轉(zhuǎn)/分之間，軸承變速箱為三級變速，借助聯(lián)軸器連接軸承箱，手柄右傾時是空擋，處于中間時軸承與電機(jī)保持相同轉(zhuǎn)速，左傾時軸承轉(zhuǎn)速保持電機(jī)轉(zhuǎn)速的1/6，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速可間接控制機(jī)構(gòu)搖桿轉(zhuǎn)速在0-1200轉(zhuǎn)/分之間;軸承施壓加載依靠可視液壓回路系統(tǒng)實現(xiàn)，加載壓力顯示由加載壓力表實現(xiàn)，按下液壓泵電機(jī)開關(guān)后。
從液壓箱油箱中吸油，通過調(diào)節(jié)先導(dǎo)溢流閥來控制系統(tǒng)壓力，或借助遠(yuǎn)程調(diào)壓來調(diào)整系統(tǒng)壓力，由調(diào)壓閥壓力表顯示調(diào)壓閥壓力，對電磁鐵2DT開關(guān)通電后可借助遠(yuǎn)程調(diào)壓閥控制系統(tǒng)壓力，對電磁鐵1DT開關(guān)通電后可保持卸荷狀態(tài)。
整套機(jī)械工程測試裝置既可以進(jìn)行綜合性測試，也可以單獨(dú)測量，或是相互測量。
單獨(dú)對機(jī)構(gòu)系統(tǒng)測量時將滑動軸承變速箱保持空擋，使液壓泵電機(jī)開關(guān)斷開，并使機(jī)構(gòu)變速箱手柄左傾即可實現(xiàn);單獨(dú)對液壓系統(tǒng)測量時將液壓泵電機(jī)開關(guān)閉合，并斷開變速電機(jī)開關(guān)即可;如果需要同時對液壓系統(tǒng)和動壓滑動軸承測量，只需閉合變速電機(jī)開關(guān)和液壓泵電機(jī)開關(guān)，使機(jī)構(gòu)變速箱保持空擋，并調(diào)整軸承變速箱手柄即可實現(xiàn);如果需要同時對機(jī)構(gòu)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)測量，只需閉合變速電機(jī)開關(guān)和液壓泵電機(jī)開關(guān)，使動壓滑動軸承變速箱保持空擋即可;如果需要同時對液壓系統(tǒng)、機(jī)構(gòu)系統(tǒng)以及動壓滑動軸承測量，只需閉合變速電機(jī)開關(guān)和液壓泵電機(jī)開關(guān)，軸承變速箱和機(jī)構(gòu)變速箱不處于空擋即可實現(xiàn)。
①軸承箱;②軸承變速箱;③機(jī)構(gòu)變速箱;④機(jī)構(gòu);⑤信號輸出接口;⑥變速電機(jī)開關(guān);⑦液壓泵電機(jī)開關(guān);⑧變速電機(jī)調(diào)速控制按扭;⑨急停開關(guān);⑩變速電機(jī);以下按次序為液壓箱、液壓泵電機(jī)、可視液壓回路、電磁鐵2DT開關(guān)、電磁鐵 IDT開關(guān)、調(diào)壓閥、先導(dǎo)溢流閥、加載壓力表、調(diào)壓閥壓力表。
1.2 機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計
機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計的目的在于對機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)進(jìn)行深層次的解讀，本文引用的機(jī)械工程測試裝置中的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)選擇的是可組可卸式。
以四桿機(jī)構(gòu)向六桿機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)化為例，原四桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成較為簡單，其中連桿的輸出軌跡構(gòu)成軌跡曲線，最終組成新的六桿機(jī)構(gòu)，分析六桿機(jī)構(gòu)的輸出軌跡可以得知六桿機(jī)構(gòu)輸出構(gòu)建上點(diǎn)的軌跡與對應(yīng)的原四桿機(jī)構(gòu)連桿上點(diǎn)的軌跡相同，是通過曲線移動來實現(xiàn)四桿機(jī)構(gòu)向六桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化的。
在這一過程中，機(jī)構(gòu)連桿的位移、角速度等參數(shù)可以借助傳感器進(jìn)行測量。
1.3 液壓系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計
文中所用的機(jī)械工程測試裝置中的液壓系統(tǒng)設(shè)計為：液壓系統(tǒng)與軸承箱連接，通過先導(dǎo)溢流閥對液壓系統(tǒng)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，由動壓滑動軸承為液壓系統(tǒng)提供所需強(qiáng)度的壓力，旋轉(zhuǎn)動壓滑動軸承即可使壓力彈簧發(fā)生一定程度的形變，從而產(chǎn)生適合的壓力。
與此同時，先導(dǎo)溢流閥與遠(yuǎn)程調(diào)壓閥借助遙控口實現(xiàn)連接，可以借助遠(yuǎn)程調(diào)壓閥對液壓系統(tǒng)壓力進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)控，使壓力保持在合適的壓力范圍內(nèi)。
如果將先導(dǎo)溢流閥壓力加到最大，對電磁鐵1DT開關(guān)通電，連接遠(yuǎn)程調(diào)壓閥與先導(dǎo)溢流閥，即可通過調(diào)節(jié)手柄來控制液壓系統(tǒng)壓力;如果斷開電磁鐵1DT開關(guān)，對電磁鐵2DT開關(guān)通電，那么液壓系統(tǒng)將處于卸荷狀態(tài)，壓力近乎為零。
另外，為了對有關(guān)參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確實施的采集和監(jiān)測，在該液壓系統(tǒng)的設(shè)計中對先導(dǎo)溢流閥出口處設(shè)有紅外測溫儀以及流量傳感器，而且軸承系統(tǒng)的載荷根據(jù)液壓系統(tǒng)壓力進(jìn)行調(diào)整。
1.4 動壓滑動軸承的創(chuàng)新設(shè)計
整個機(jī)械工程測試裝置共配備有若干個傳感器對外載荷、油膜壓力等實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測和采集工作，直接將計算機(jī)系統(tǒng)連接到實驗臺測試控制系統(tǒng)上，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總、處理、顯示等操作。
動壓滑動軸承的設(shè)計，將軸承空套在主軸上，軸中間橫剖面均勻分布測壓孔，每個測壓孔分別與壓力傳感器連接，油液溫度數(shù)據(jù)選用紅外測溫儀監(jiān)測采集，摩擦力數(shù)據(jù)選用摩擦力傳感器監(jiān)測采集，由液壓系統(tǒng)對軸承加載壓力進(jìn)行調(diào)控，軸承載荷隨液壓油壓力提高而增加，通過外載荷傳感器對軸承加載壓力進(jìn)行測量和顯示，因而十分穩(wěn)定和方便。
利用接口技術(shù)將壓力傳感器與計算機(jī)系統(tǒng)連接，利用計算機(jī)軟件對采集到的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后可得到壓力分布曲線，從而計算出動壓滑動軸承的壓力分布情況和平均壓強(qiáng)。
2、機(jī)械工程測試裝置的功能分析
從上文介紹可知，該機(jī)械工程測試裝置可以對機(jī)構(gòu)、液壓等系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)測量或相互測量，或是進(jìn)行多系統(tǒng)的綜合測量，是一個綜合性很強(qiáng)的測試平臺，能夠?qū)Ω飨到y(tǒng)參數(shù)進(jìn)行實時測量和準(zhǔn)確分析，功能十分強(qiáng)大。
為了更好的保證該機(jī)械工程測試裝置的測量精確性，需要避免裝置工作狀態(tài)下的振動和噪聲。
因此，在該機(jī)械工程測試裝置設(shè)計時，對工作臺和傳動裝置等部位設(shè)有專門監(jiān)測振動和噪聲的傳感器，借助傳感器對振動與聲波的測量來準(zhǔn)確的掌握振動、噪聲情況，從而對其進(jìn)行有效控制。
在壓力傳感器等其他傳感器的配合下，該裝置能夠?qū)毫�、摩擦力、流量、位移、轉(zhuǎn)速、溫度等測試內(nèi)容進(jìn)行實施準(zhǔn)確的測量，為測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析提供信息，能夠滿足測試人員對參數(shù)數(shù)據(jù)的需求。
3、結(jié)語
綜上所述，本文借助傳感器、虛擬平臺、機(jī)構(gòu)、測試等多方面技術(shù)和理論知識，創(chuàng)新性的設(shè)計了一個綜合性的機(jī)械工程測試裝置，與以往的測試裝置相比可以對多個系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行測量和分析，很好的體現(xiàn)了現(xiàn)代測試技術(shù)的智能性、信息化和經(jīng)濟(jì)性特征，滿足了測試儀器與系統(tǒng)測量分析工作融為一體的需求。
參考文獻(xiàn)：
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