矿用掘进机截割部液压系统设计开题报告
毕 业 设 计 开 题 报 告文 献 综 述1、前言 随着近50年的科学技术的进步与发展，液压技术已经成为了一门影响现代机械装备技术的重要基础学科和基础技术，液压机是一种利用液体压力来传递能量，以实现各种压力加工工艺的机床。随着新工艺及新技术的应用，液压机在金属加工及非金属成形方面的应用越来越广泛，在机床行业中的占有份额正在大幅度攀升。目前，我国的液压件已从低压到高压形成系列，并生产出许多新型元件，如插装式锥阀、电液比例阀、电液伺服阀、电业数字控制阀等。我国机械工业在认真消化、推广国外引进的先进液压技术的同时，大力研制、开发国产液压件新产品，加强产品质量可靠性和新技术应用的研究，积极采用国际标准，合理调整产品结构，对一些性能差而且不符合国家标准的液压件产品，采用逐步淘汰的措施。 压力机液压系统，具有独立的动力机构和电气系统。采用按钮集中控制，可实现调整、手动及半自动三种操作方式。本机器的工作压力、压制速度、空载快速下行和减速的行程范围均可根据工艺需要进行调整，并能完成一般压制工艺。此工艺又分定压、定程两种工艺动作供选择。定压成型之工艺动作在压制后具有保压、延时、自动回程、延时自动退回等动作。本机器主机呈长方形，外形新颖美观，动力系统采用液压系统，结构简单、紧凑、动作 灵敏可靠。该机并设有脚踏开关，可实现半自动工艺动作的循环。2、 研究现状 液压系统在机床行业运用的越来越广泛，对技术的掌握也越来越成熟，在国内已经拥有了独特的行业经验和技术，但对于现代信息化及机械自动化的时代，在国内液压系统的发展还有很大的发展空间。液压元件是机械工程运作的核心，在国内每年有350亿以上的行业需求，目前液压元件的进口比率已超过了65%，介于高端产品对技术的要求，目前国内与国外技术的差距，所使用的液压元件基本还是进口，但各国液压工业产值约占机械工程总产值的3.5%，而我国仅占0.2%左右，但社会快速发展的过程中，进口的取代，市场存量之大，维修市场的增长是行业增长的驱动力，所以相对来讲我国的液压行业仍然有很大的发展空间，特别机械工程近几年的迅猛发展，液压元件故障几乎占到了所有机械工程故障的50%，可预见在未来几年，液压元件的维修市场将出现爆发式增长，在比较巨大的机械主机配套市场，国产占的比率并不高，主要还是依靠国外的产品，进口的取代空间巨大。目前在国际市场上机械工程两级方向的发展已倾向于微型化及小型化，但在国内产品的寿命与进口产品还有很大差距，要缩短与进口产品的差距，因此在材料和产品表面处理工艺的技术需求还要进一步的提高和提炼，才能有效提高液压产品的使用寿命，缩短与进口产品之间的差距，快速实现国内液压产品的主导化和独立化。 液压传动系统在整个机械传动行业中有着很重要的作用，并且因为它优越的使用性能，使它的使用范围更广泛，这也就要求我们要更大程度的提升液压传动系统的新能，然而我国在液压传动系统设计方面缺少与外国同行业的技术交流，并且我国的制造工艺要落后于发达国家，这就要求我们更努力的为发展我国的技术事业奋发图强。3、发展趋势 目前，不论是国内还是国外，液压传动系统的发展趋势都是趋向于两个大方面，节能、机电一体化。1 减少能耗，充分利用能量 液压技术在将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。如果全部压力能都能得到充分利用，则将使能量转换过程的效率得到显著提高。为减少压力能的损失，必须解决下面几个问题： 减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损失。主要表现在改进元件内部流道的压力损失，采用集成化回路和铸造流道，可减少管道损失，同时还可减少漏油损失； 减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量，避免采用节流系统来调节流量和压力；采用静压技术，新型密封材料，减少磨擦损失； 发展小型化、轻量化、复合化、广泛发展3通径、4通径电磁阀以及低功率电磁阀； 改善液压系统性能，采用负荷传感系统，二次调节系统和采用蓄能器回路； 为及时维护液压系统，防止污染对系统寿命和可靠性造成影响，必须发展新的污染检测方法，对污染进行在线测量，要及时调整，不允许滞后，以免由于处理不及时而造成损失。 2.机电一体化 电子技术和液压传动技术相结合，使传统的液压传协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,其主要发展动向如下： (1)电液伺服比例技术的应用将不断扩大。液压系统将由过去的电气液压on-oE系统和开环比例控制系统转向闭环比例伺服系统，为适应上述发展,压力、流量、位置、温度、速度、加速度等传感器应实现标准化。计算机接口也应实现统一和兼容。 (2)发展和计算机直接接口的功耗为5mA以下电磁阀，以及用于脉宽调制系统的高频电磁阀(小于3mS)等。 (3)液压系统的流量、压力、温度、油的污染等数值将实现自动测量和诊断，由于计算机的价格降低，监控系统，包括集中监控和自动调节系统将得到发展。 (4)计算机仿真标准化，特别对高精度、“高级”系统更有此要求。 (5)由电子直接控制元件将得到广泛采用，如电子直接控制液压泵，采用通用化控制机构也是今后需要探讨的问题，液压产品机电一体化现状及发展。参考文献1陈大先.机械设计手册M.北京：化学工业出版社，19932张人杰.液压缸的设计制造和维修M.北京：机械工业出版社，19933冀宏，唐铃凤.液压气压传动与控制M.北京：华中科技大学出版社.4苏尔皇.液压流体力学M.北京：国防工业出版社，1979.5范存德.液压技术手册M.沈阳：辽宁科学技术出版社，2004.6张利平.液压传动与控制M.西安：西北工业大学出版社，20047林建亚，何存兴.液压元件M.北京：机械工业出版社，19888雷天觉.液压工程手册M.北京：机械工业出版社，19909李壮云.液压元件与系统M.北京机械工业出版社，200510孟延军，陈敏. 液压传动M. 冶金工业出版社, 2008.0912张永茂.AutoCAD机械绘图基础与实例M.北京：海洋出版社，200613付永领，齐海涛.LMS Imagine.Lab AMESim系统建模与仿真M.北京：北京航空航天大学出版社，201114王宇亮.基于AMESim的工程机械液压系统故障仿真研究J.201115Tian Junying.Research on extension element model in hydraulic system.Mechatronics and Automation, 2009. J.ICMA 2009. 16Shu-han Wang, Xiang-yang Xu, Yan-fang Liu, Zhen-kun Dai, P. Tenberge, Wei Qu .Design and dynamic simulation of hydraulic system of a new automatic transmission J.Journal of Central South University of Technology, 2009, Vol.16 (4), pp.697-70117 Progettazione strutturale con lalluminio, Edimet (Brescia) vol.IeII;2001.18 Davis JR. Aluminum and aluminum alloys. ASM specialty handbook;1996. 19 Bloom F,Coffin D.Handbook of thin plate buckling and postbuckling. Chapman & Hall;2001.1.课题的提出 随着科学技术的发展和现代化生产的需要,技术创新是目前矿山机械所面临的新挑战。面对新世纪煤矿生产的新需要，矿山机械将向大型化、智能化、无人化方向发展。目前，悬臂式部分断面掘进机在我国得到广泛的应用。但是随着社会的不断发展，要求巷道施工向更加安全、优质、省力、高效、舒适的方向发展，传统的截割部的液压系统虽然可以实现机械化施工，一定程度上满足了上述要求， 但仍然是手工操作，司机劳动强度较大，舒适性较差，劳动生产率也较低，同时由于系统压力保持不当。 截割断面高度和面积都达不到设计要求，从而从整体上影响了掘进工作的速度和质量。 另外矿井的施工质量、施工安全很大程度上取决于人为因素，采堀业仍然属于苦、险、脏行业，因事故而伤亡的人数也较多。从根本上实现采掘的智能化是一项长期而艰难的任务。 由于液压系统承载力大，所以液压系统是煤矿机械中最为重要的驱动系统之一。悬臂式掘进机的截割煤的工作均由液压系统来驱动完成。因此，对液压系统的设计是悬臂式掘进机设计工作中重要的一项内容。本课题要求首先根据掘进机液压系统设计要求，对其工况和结构进行分析，建立牵引速度流量特征方程，确定液压系统各元件参数，绘制液压系统原理图。 综合上述得出，优化悬臂式掘进机截割部的液压系统功能，实现预期的截割高度和截割断面。完成液压的系统的高精度控制，是为将来截割断面的自动成型打下坚实基础的保证。 基于以上原因，本论文提出了“矿用式掘进机截割部液压系统的设计与分析”这一课题。2主要工作和研究手段 本论文主要完成悬臂式掘进机截割部的液压系统的设计与分析，具体的说就是：(l) 掘进机截割部机械部分三整建模及液压缸受力分析: 利用Pro/E 三维软件对掘进机截割部进行三维建模，并进行建模装配，同时根据运动曲线，模拟截割部动态工作过程，得出液压系统执行机构液压缸的受力曲线图。(2) 掘进机截割部液压系统的设计; 根据掘机截割部工作原理。设计截割部的液压系统原理图，同时根据液压缸受力曲线图，得出执行机构的最大受力，并以此为依据对液压系统的多个元件进行选型。(3)掘进机截割部液压系统的数学建模: 根据液压系统原理及受力情况，对液圧系统进行数学建模。(4)用MATLAB对掘进机截割部的液压系统进行仿真: 根据液压系统的数学模型，利用MATLAB仿真软件，对所设计的液压系统进行仿真，得到较为理想的动态特性曲线，从而进行仿真结果的分析，并通过改变系统参数，研究各参数对部分断面掘进机液压系统动态特性的影响，为整个掘进机液压系统的设计改进奠定基础。(5) PID模拟控制; 运用模拟PID控制，提高了系统响应的快速性、准确性、稳定性，使整个系统控制灵活、自适应性强、控制精度高、稳定性好，进一步实现了系统的优化。 毕 业 设 计 开 题 报 告指导教师意见： 指导教师： 年 月 日所在系审查意见： 系主任：
