液压传动实验台设计【文献综述】

毕业设计开题报告

机械设计制造及其自动化

液压传动实验台设计

1液压传动实验台设计的背景和意义

1.1液压传动实验台设计背景

随着科学技术的进步，液压传动技术的发展非常迅速，其应用范围愈来愈广，对液压元件和系统的性能要求也就愈来愈高。为了确定和考核液压系统及其元件的性能参数、品质指标等所进行的测试、实验工作，也就需要满足更高的要求。液压教学要与液压技术发展同步，需要引进先进技术设备，让学生了解不断发展的液压技术状况，并通过教学实验掌握它们，以培养能够适应社会发展的液压技术人才[1]。

现代社会日趋激烈的竞争要求从学校走出来的学生能尽快满足社会工作岗位的要求，对教育的要求越来越高。教学实验与实践结合最紧密，因而其重要性越来越高，如何充分发挥学校教学实验的作用也就成了教育工作努力的目标。实验教学作为高等学校教学体系的重要组成部分，对培养大学生的创新意识、动手能力、分析和解决问题的能力有着不可替代的作用。尤其是在知识经济时代，培养基础扎实，知识面宽，具有创新能力，实践能力的高素质人才的过程中，实验教学就显得更加重要[2]。

1.2液压传动实验台设计的意义

液压与气压传动技术是机械设计、机械制造和机电一体化等机械类人才知识结构的重要组成部分。“液压与气压传动”课程是工科院校机械类及机电专业的一门重要的必修课程。该课程的任务是使学生掌握液压与气压传动的基础知识，掌握各种液压、气动元件的工作原理、结构特点、应用和选用方法，熟悉常用液压与气压基本回路的功用、组成和应用场合，了解国内外先进技术成果。由于该课程的理论性和实践性都很强，为了提高教学效果，在学习理论知识的同时，必须利用实验教学来加强实践能力的培养，让学生接触实际的回路和元件，了解液压技术的具体应用，培养适合社会需求的人才。

1.2.1实验可以培养学生的开拓性思维、创新能力和探索性

实验能把理论知识与实践操作有机结合起来，有效的提高学生思维的开拓性。教育家赞可夫说过：“教会学生思考，这对学生来说是一生最有价值的本钱”。他所指的“教会思考”就是教给学生科学的思维方法。使学生掌握科学的思维方法，是进行思维训练，培养和提高学生思维能力的重要手段。学生在实验实施过程中必定会遇到多方面的困难和挫折，而浓厚的兴趣和强烈的责任感促使他们想方设法去战胜困难，尽量寻找解决问题的新途径，‘这无疑是在锻炼和培养他们的意志和毅力，拓展他们的思路，增强其自信心，提高学生创新实践能力。因此在实验教学中，教师必须通过对实验的改进或设计，发挥实验的探究功能，培养学生思维的探索性。

1.2.2实验可以促进学生非智力因素的培养及提高

实验是进行科学探究的主要方式，是论证猜想和假设的实质性过程，是知识的发源地和素质提高的有效手段。引导学生积极参与实验，自主地进行实验探究，使每个学生都获得丰富的、初级的、创新的新体验，新感知，学生亲身经历和体验科学探究活动，激发了学生学习的兴趣，学会了科学探究的方法，条件允许的情况下，就应多设计一些。

1.2.3实验可以充分调动学生的积极性，培养学生动手实践能力

教学中，凡是学生能做的实验，教师都应安排学生动手去做，充分调动他们参与的积极性。在实验过程中，教师应起主导作用，不仅仅给学生提供仪器，还要检验学生实验方案的可行性，对学生实验方案中较大的涉及安全的错误进行纠正，对学生合理的建议及新颖的实验方案给予肯定和支持，尽可能提供学生实验方案中所需的仪器，并指导使用。在实验过程中，学生参与了问题提出、猜想假设、制定计划、设计实验、探究实验、获得结论和交流评价。教师要充分发挥实验室在培养学生创新精神和实践能力方面的作用，让学生带着自己的问题运用实验加以解决，培养实践能力[3.4]。

2液压传动技术及液压传动实验台设计的发展现状及发展方向液压传动课程是高校机械类学生的重要课程之一，实验教学是该课程的有机组成部分。传统的教学实验台存在实验内容固定、功能单一、管路已连接好、不易修改、实验以演示为主、学生动手机会少等缺陷。最初的实验台只是多个实验仪器的简单组合，科学技术特别是计算机技术的发展，增加了实验台的实验手段

和方法。同时，科学技术的发展是以各学科的发展为基础的，学科的发展必然要有实验的保证，这也就为实验台的建设提出了更高的要求。对于实验工作名来说，其工作中心之一就是力求探讨简单易行的高效率实验方法、设计制造先进的测试仪器和实验设备。为此，必须经常了解和吸收先进的科学技术成果，并把它们及时引进到实验工作中来，以改进或代替原有的实验装置。其目的均在于“快”而“准”的获得所需要的实验数据。

随着高校教学改革的深入和科学技术的发展，高校培养的学生不仅要有较高的理论水平，而且要有一定的实际操作能力和实验设计、分析能力以及机—电—液一体化的能力等。因此，近年来液压教学实验台在结构设计和实验方法上都发生了较大的变化。归纳起来主要有：实验内容丰富、多变；实验过程加强了动手能力和创新能力的培养；具有机—电—液一体化的功能等等。根据这种发展趋势，陈为国、丁叙生、李尧忠、杨卫平、毕晴春组织研制开发了新型的多功能液压教学实验台[5]。

液压传动技术是比较新型的工业技术，在国民经济很多领域中得到越来越广泛的应用。但是由于设计、制造和使用上多种因素，液压设备在使用过程中经常会出现这样或那样的故障，使其性能达不到设计要求甚至是不能正常工作。尤其是在最初的液压回路设计阶段，若出现设计不周将会严重影响液压设备以后的正常工作，从而导致各种故障的发生。和其它因素相比，液压回路设计缺陷是先天性的，也是最难彻底消除的。王文深、谭小红根据几个工程具体实例，针对不同的故障现象，着重分析了其液压回路设计的缺陷：

(1)因多缸相互干扰致使系统主油路压力不足；

(2)因调速元件位置不当导致油温偏高；

(3)因调速阀流量瞬间跳跃导致压力冲击；

(4)因压力冲击导致液压软管破裂。

结论：通过对以上几个实例缺陷分析可知，作为一名液压设计人员，应该根据设备的具体应用特点，多方面综合考虑各种因素，不但要保证设备能完成工作要求，而且还应充分考虑节能、环保、安全等方面的情况。设计时切忌简单照抄照搬。往往设计中的一个微小疏忽，在实际使用中都可能产生严重的后果。[6]液压回路是液压教学实验台的重要组成部分，但液压系统发生故障时不易查

明原因与迅速排除故障。液压系统故障有多种类型，常见故障有振动、爬行噪声、污染、温升、泄漏、执行机构动作不正常。前面各故障现象可从元件选择、施工设计以及现场安装中予以防止或排除，但是如果故障为最后一项，而且是由于液压回路设计不当而引起，一旦设备制造完成在试车过程中才出现故障，一方面原因不易查找延长试车周期，另一方面即使找出原因，做出相应更改也十分困难。为此，在液压系统设计阶段，就应该尽可能避免出现回路设计不合理现象，对于故障隐患从初始设计阶段予以消除。席景翠在论文中详细的阐述了如何正确设计方向控制回路、速度控制回路、力控制回路。

液压实验台是高等工科院校普遍使用的一种实验设备。由于组成液压实验台的各种液压元件和配套使用的仪器仪表大都是精密的和高价的。所以单台实验台不失为一台贵重精密设备，在高校的教学和科研中发挥着重要的作用。李桂桃就液压元件故障及处理、先导式溢流阀产生剧烈振动与尖叫噪声、电磁换向阀交流电磁铁线圈烧毁等方面提出了相应的解决方法[8]。

纯水液压传动技术具有介质来源广泛、环境友好、清洁安全的独特优势，是21世纪的新型绿色传动技术，也是国际上流体传动及控制领域最新的发展方向之一。它以自身独特的优点在各个方面有着重要应用。水介质具有粘度低、气化压力高和腐蚀性高的特性，这使得纯水液压控制阀面临着解决腐蚀、气蚀破坏以及高压下密封困难等诸多技术难题。浙江大学流体传动及控制国家重点实验室自行研制了纯水液压溢流阀、换向阀和节流阀，并加工了一系列样机。要想把这些纯控制阀成功地推向市场，正式投入使用尚需一定的时间，需要进一步了解控制阀的性能、可靠性以及寿命等一些至关重要的信息。魏春雨进一步掌握纯水液压控制阀的相关指标，从对全部控制阀样机进行性能测试，到耐久性实验系统的设计，再到耐久性实验测试研究与分析，进行了详细论述。纯水液压控制阀经实验证明，无论从性能指标上，还是从寿命可靠性上，都达到了一定的要求。作者在实验中体验到，纯水液压系统存在着噪音非常大的缺点，和油压系统相比特别显著。由于水的黏度低，相同压力下产生的流速比油液介质要高得多，冲击现象也就特别严重。这不仅对水压元件带来了冲蚀问题，更带来了严重的噪声问题。此外，锈蚀问题也很突出。实践证明，纯水液压控制阀在用后放置一段时间后，会不同程度地出现锈蚀堵塞现象，尤以阀内部零部件间的连接处，配合处尤其突出。这需

要选用更为合理的新材料来解决。总之，随着近年来纯水液压技术的迅速发展，纯水液压控制阀应用领域的不断拓展，不断提高阀的性能，不断降低阀的噪音，不断减少阕出现的故障，是今后努力的方向，是需要解决的问题。魏春雨实验后在以下几个方面取得了一定进展：

(1)再一次对控制阀样机进行了性能测试。这可以验证所研制的阀的性能是否具有可重复性。

(2)在纯水液压控制阀实验台上，加入了耐久性实验系统部分。根据国家标准对纯水溢流阀、换向阀和节流阀耐久性实验的频率要求，设计了频率可调的耐久性控制系统。

(3)对所有样机进行了耐久性实验测试。针对三类阀，做了相应的万次寿命实验。从中得出了一些结论，也发现了一些问题。对进一步完善控制阀提供了一定的依据。

(4)对部分阀进行了故障分析并提出了改进方案。对溢流阀的“压力萎缩”现象进行了分析，给出了解决方案，实验证明是完全正确的。改进后，完全正常。论文进一步掌握了纯水液压控制阀的性能以及寿命的指标，对后续课题的进展具有一定的指导意义[9]。

3总结

随着计算机、多媒体、信息和网络技术的发展，计算机作为一种高效能的信息处理和传播工具，进入教学领域已是必然趋势。自二十世纪六十年代以来的四十多年中，随着电子技术飞速发展，大规模集成电路的出现、数字化仪表的大量应用、数字计算机的推广和使用等，国外已出现了以计算机为主体的自动测试系统，由此出现了一门新的学科一计算机辅助测试。计算机辅助测试所涉及的范围除了微型计算机和测试技术外，还有数字信号处理，可靠性及现代控制理论等。液压计算机辅助测试(CAT)是利用计算机建立一套数据采集和数字控制系统，与试验台连接起来，由计算机采集试验数据，如压力、温度、流量、转速、扭矩等，处理并输出测试结果。随着液压技术、控制理论、微型计算机、测量测试技术、数字信息处理、可靠性技术的发展，液压计算机辅助测试(CAT)也J下向着高速、高效、智能化、多功能化、多样化发展。

随着科技进步对液压实验台要求的不断提高，利用先进控制技术(单片机、