液压材料试验机的液压阀座

试验机全数控控制器应用在各类材料试验机上。既可控制电机驱动的电拉、电子万能试验机;也可用在液压阀控制的液压试验机、液压万能试验机。

通常,静态液压试验机采用比例阀或者伺服阀控制,而动态材料试验机只采用伺服阀。为简化整个液压油路中各种油管和多种阀的连接方便和准确性,人们常常使用液压阀座。

在液压静态材料试验机中,有二种最为常见的油路连接方式,它们分别是主油路控制和旁路控制方式。 

油路控制方式比较 - 以及都利液压阀座的优势

优势

弱点

主油路控制

载荷变换时,油路过渡平稳

控制精度好

油温较易升高

旁路控制

油温低

载荷变换时,作动器可能有微小波动

采用试验机专用的液压阀座, 可以兼具上述二者的好处:

都利液压阀座

减小液压油缸波动

提高控制精度

降低载荷变换所造成的油温升高

液压阀座在油路P点和A点维持一个恒定的压差,因此可以兼具二种油路控制方式的优点。

 液压结构

下图所示为试验机的液压油路结构,其中包括试验机专用的液压阀座。

 带有控制器系统的液压试验机原理框图

液压阀座里面带有纵横油路通道,对外有许多连接孔,因此可用于连接液压油路中包括液压阀等多种液压元件。液压连接遵循一些标准定义:

•(P) 压力口

•(T1, T2) 往油箱的液压回油

•(MP) 压力测量点,通常连接压力表

•A / B 压力油控制出口

 试验机专用液压阀座,带有安全阀和压力随动阀

安全阀和压力随动阀直接拧进液压阀座对应位置的螺纹孔。阀座上压力表连接位置是现成的,在出厂时用螺帽封闭。B出油口是关闭的。

 带有Moog D633阀和压力表的阀座装配实物图

推荐采用细目高压滤网来避免可能的油路阻塞,这样可以减少日常的运作成本。建议采用Moog公司的D633阀来配套;由于液压阀座上的连接孔位置都是遵循国际标准ISO 4401-03-03-0-94 (NG6)来安排和设置的,因此同样可以与其它公司的液压阀配套使用。简单而言,压力口P和出油口A 必须连接到阀座上,而回油口T1和T2必须分别采用透明油管连接到油箱。

 带有冲洗阀块和压力表的阀座装配实物图

 带有冲洗阀和压力表的阀座装配实物图

在安装液压控制阀之前,整个液压油路必须彻底冲洗以保证液压油纯度不低于5目(5µm)。

如果液压阀座是直接与作动器连接的,那么就要用冲洗块来清洗油路。如果液压阀座与作动器连接距离较远而且以油管相连,那么就需要采用手动冲洗阀来清洗油路。为获得最佳效果,建议采用纯度高的液压油,封闭油箱并带有冷却循环装置。

试验机专用阀座不仅使整个液压油路的连接十分方便,而且结构精巧。更有重要意义的是,采用这个阀座可以提升液压试验机在350巴的工作压力下正常工作。

1.1全自动液压纠偏装置结构研究 物料输送系统中跑偏问题普遍存在,传统人工或机械纠偏方式存在响应慢、精度低、结构复杂、适应性差等明显缺陷,进而容易引发洒料、设备磨损加剧,甚至导致系统停机的不良后果。为此,开展全自动液压纠偏装置结构研究,通过优化液压驱动、集成实时检测自适应调节,实现快速精准纠偏,减少人工干预,提升系统稳定性效率,降低维护成本。 1.1.1关键部件设计研究 (1)检驱轮皮带适配设计 传统铝土矿皮带输送系统缺乏检驱轮皮带的适配性专门设计,皮带跑偏问题完全依赖人工调整,存在响应滞后、纠偏不精准等缺陷,易引发洒料、设备磨损加剧甚至停机风险。 为解决这一难题,本项目针对性开展检驱轮皮带的适配性设计:在系统布局上,采用“分段精准控制”思路,上行皮带每30米设置一套上行全自动液压纠偏装置,下行皮带每40米配置一套下行装置;装置两侧安装检驱轮作为核心感应动力触发部件,当皮带发生偏移时,检驱轮皮带侧边接触并随其转动,将皮带位移动能转化为机械驱动力,直接带动油泵工作,油泵从油箱吸入液压油后,经油路集成块调控驱动油缸伸缩,进而推动调心托辊架旋转,使托辊轴线皮带运行方向形成特定夹角,通过产生的横向摩擦力自动纠正皮带位置,整个过程无需外部电源或信号控制,实现“检测-驱动-执行”一体化的自触发式纠偏。 图 2皮带输送机装置(优化前) 图 3皮带跑偏保护纠偏的装置(优化后) 为验证上述布局中间距的合理性并为工业应用提供可靠实验依据,本项目设计了专项验证实验:实验参考《带式输送机调偏装置技术规范》中25-50米的常规间距,结合氧化铝生产线“上行重负载、下行轻负载”的工况差异,以铝土矿混合料为实验物料,旨在量化不同间距下纠偏装置的纠偏效果(成功率、响应速度、稳定性)并确定兼顾纠偏性能成本的最优间距。 本实验以纠偏装置的间距为唯一自变量,设置25m、30m、35m、40m、50m的间距梯度,分上行皮带组和下行皮带组(各5个间距),每组重复3次实验取平均值,同时固定其余参数以保障结果准确,具体包括:实验物料为铝土矿混合料(粒度5-80mm、堆密度2.8t/m³、含水率8%),皮带为宽1.2m、厚18mm聚酯帆布带(带速2.5m/s),试验台为120米长(上下行各60米);纠偏装置采用全自动液压型,核心部件参数一致;额定负载500t/h,模拟单侧瞬时加料10%偏载±15%张力波动,环境控制在温度25±2℃,全面模拟氧化铝生产线工况。 因变量设定为核心评估指标(如表1所示);动态纠偏性能测试环节,按间距分组安装纠偏装置后,启动皮带并加载至额定负载(500t/h),模拟物料偏载(单侧瞬时加料10%)、张力波动(±15%范围内随机调整)等典型干扰,连续运行4小时,每30分钟记录1次纠偏成功率、响应时间、最大跑偏量。 表 1全自动液压纠偏装置性能指标要求 指标类型 具体参数 合格标准 纠偏性能 纠偏成功率 (跑偏>10mm时纠正至≤5mm的比例) 上行≥95%,下行≥90% 响应速度 从跑偏触发到装置启动的时间 上行≤50ms,下行≤60ms 稳定性 连续运行8小时的最大跑偏量 ≤15mm(避免设备损伤) 上行组测试结果如表2所示,上行皮带组中,30m间距的全自动液压纠偏装置综合性能最优,其纠偏成功率(98.5%)、响应速度(42ms)、稳定性(12mm)均显著优于其他间距,且全部满足上行组合格标准。 表 2上行皮带组各间距性能结果 间距(m) 平均纠偏成功率(%) 平均响应时间(ms) 平均最大跑偏量(mm) 25 94.2 48 13.0 30 98.5 42 12.0 35 96.8 52 12.5 40 95.5 49 13.2 50 93.6 55 14.0 下行组测试结果如表3所示,40m间距的全自动液压纠偏装置综合性能最优,其纠偏成功率(93.8%)、响应速度(55ms)、稳定性(13.2mm)均满足下行组合格标准,且优于其他间距。 表 3下行皮带组各间距性能结果 间距(m) 平均纠偏成功率(%) 平均响应时间(ms) 平均最大跑偏量(mm) 25 88.5 58 12.8 30 90.2 62 13.0 35 91.5 59 15.5 40 93.8 55 13.2 50 92.1 63 14.5 该设计显著提升了系统的响应速度可靠性,纠偏动作可在毫秒级内启动,有效抑制跑偏扩展。同时减少了皮带及支撑结构的非正常磨损,延长了设备使用寿命,大幅降低人工干预频率,减轻运维负担,避免因跑偏引发的停机物料损失,为后续铝矿浆连续化处理提供了稳定可靠的输送保障。 (2)液压动力组件设计 传统的液压动力组件多采用单体齿轮泵油箱、过滤器及阀组的分散式组合结构,导致整体体积庞大、管路布局复杂,占用空间大且不利于安装维护。同时,阀座泵轴之间常采用螺纹连接,在长期运行中受皮带输送系统振动影响易发生松动,进而引发油路泄漏或油压波动,影响系统稳定性。此外,多数传统装置依赖单一齿轮泵供油,在大跨距、重载工况下,尤其是氧化铝生产等高强度运行环境中,常因输出压力不足而导致纠偏力衰减,无法及时有效纠正皮带跑偏,制约了系统的连续稳定运行。 基于此,本项目设计了检驱轮油泵的直连驱动结构,实现了“无源”液压供能。当皮带发生跑偏时,其边缘检驱轮柔性接触并带动其旋转,从而直接驱动齿轮泵工作,无需外部电源即可产生液压动力。 在系统集成方面,装置将油泵、油箱、油路集成块、油缸及控制阀组高度整合,构成全封闭式动力总成。该装置采用高强度不锈钢管路高效防尘密封件,有效缩短油路长度、减少潜在故障点,显著提升系统可靠性。工作过程中,当皮带跑偏时,皮带检驱轮接触并触发其旋转,检驱轮进而带动油泵运转,油泵从油箱中吸入液压油并加压输出压力油,压力油经油路集成块传输至控制阀体后进入油缸,推动活塞杆伸缩实现往复运动,进而带动调偏托辊架动作和调心托辊旋转,使辊子的线运动方向皮带运动方向形成一个夹角,从而使调偏托辊跑偏皮带之间产生可控摩擦力,迫使皮带逐步恢复至中心位置,实现自动纠偏。 该装置具备双向纠偏能力,可在无需人工干预的情况下自动响应皮带偏移,运行稳定可靠。整机结构紧凑,免日常维护,适应恶劣工况,耐水、防尘、抗物料冲击,且对皮带无损伤,适用于多种工业现场环境,尤其适合长距离、高负荷连续运行的带式输送系统。 (3)执行组件设计 传统执行机构多采用单腔油缸或机械弹簧驱动,这种设计存在明显局限,不仅调偏力度受限,难以满足高负荷皮带输送的纠偏需求,且响应速度慢,在皮带高负荷运行过程中还易出现卡滞现象,无法及时、有效纠正皮带跑偏,进而可能引发物料洒落、皮带磨损加剧等问题,影响生产稳定。 基于此,本项目对执行组件进行优化设计,采用双腔复合油缸设计,为上、下托辊分别配备有杆腔无杆腔油缸,实现左、右双向独立调偏,且调偏角度可精确控制在0.5°–3°范围内,确保调偏动作精准可控。通过液动滑阀快速换向,使得换向时间≤50ms,能在检测到皮带跑偏后立即产生纠偏力,显著提升系统响应速度。此外,优化调心托辊结构,托辊采用冲压钢管轴承座组合形式,搭配轴向光拉设计降低运行摩擦,使托辊在油缸推力作用下实现平稳、无冲击的调偏运动。同时,在油缸活塞杆托辊连接部位设置防磨损导向套,选用耐磨聚氨酯材质,有效延长组件使用寿命并降低维护频率。 这些改进成效显著,调偏响应时间从传统的200ms缩短至50ms,响应效率大幅提升,最大调偏力提升35%,可充分适配高负荷输送工况。长期运行(>3000h)后磨损率仅为0.01mm/h,维护周期延长至6个月,既减少了设备维护成本停机时间,又保障了铝土矿皮带输送系统的稳定运行,为后续氧化铝生产工序的高效推进奠定基础。 1.1.2稳定支撑防护设计研究 (1)固定机架输送装置连接强度设计 在固定机架输送装置连接强度设计上,传统做法是机架输送机采用普通螺栓或焊接连接,受冲击和振动时易产生松动,进而导致校准误差和结构疲劳。 基于此,本项目采用高强度Q235B钢型材加筋型钢板组合,并使用预紧力可调的高强度螺栓垫圈防松装置,使连接强度达到≥250kN,满足MT821-2006《煤矿井下用带式输送机托辊》标准抗疲劳的要求,改进后在5Hz、幅值0.5mm的振动试验中,连接位移保持在0.02mm以下,结构松动率降至0%,整体刚度还提升约30%。 (2)油管总成防磨损密封结构设计 在油管总成防磨损密封结构设计方面,传统油管多为普通金属软管,易在频繁弯曲和高压冲击下产生磨损、泄漏,且密封件使用普通橡胶,耐油、耐磨性能不足。 基于此,本项目采用不锈钢波纹管+聚四氟乙烯(PTFE)内衬的油管,外层还包覆耐磨聚氨酯护套,接头使用双锥面金属密封圈并配合防尘防水防护盖,实现全密封且耐压20MPa,油管磨损深度<0.05mm,泄漏率<0.01% h-1,维护间隔也从6个月延长至18个月。 (3)液压组件防尘防护维护便捷性设计 在液压组件防尘防护维护便捷性设计上,传统液压站多为开放式结构,粉尘、雨水易进入油箱和阀组,导致油品污染、阀门卡滞,且维护时需拆卸大量部件,耗时较长。 基于此,本项目通过设计全封闭油箱(采用双层防护壳体,外层为防尘网、内层为防水密封板,同时配备自动排气阀油位监测传感器)、模块化阀组(阀体控制单元采用快拆卡扣,可在不拆卸油箱的情况下直接更换,阀体表面还做了防腐喷涂以延长使用寿命),并在所有油管、油缸出入口装设内部带有油雾分离滤网的防尘防水罩,有效解决了传统设计的缺陷,既提升了液压组件的防尘防水能力,又大幅提高了维护便捷性。 请你梳理凝练 把这部分做成PPT
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先展示下效果 https://pan.quark.cn/s/a4b39357ea24 遗传算法 - 简书 遗传算法的理论是根据达尔文进化论而设计出来的算法: 人类是朝着好的方向(最优解)进化,进化过程中,会自动选择优良基因,淘汰劣等基因。 遗传算法(英语:genetic algorithm (GA) )是计算数学中用于解决最佳化的搜索算法,是进化算法的一种。 进化算法最初是借鉴了进化生物学中的一些现象而发展起来的,这些现象包括遗传、突变、自然选择、杂交等。 搜索算法的共同特征为: 首先组成一组候选解 依据某些适应性条件测算这些候选解的适应度 根据适应度保留某些候选解,放弃其他候选解 对保留的候选解进行某些操作,生成新的候选解 遗传算法流程 遗传算法的一般步骤 my_fitness函数 评估每条染色体所对应个体的适应度 升序排列适应度评估值,选出 前 parent_number 个 个体作为 待选 parent 种群(适应度函数的值越小越好) 从 待选 parent 种群 中随机选择 2 个个体作为父方和母方。 抽取父母双方的染色体,进行交叉,产生 2 个子代。 (交叉概率) 对子代(parent + 生成的 child)的染色体进行变异。 (变异概率) 重复3,4,5步骤,直到新种群(parentnumber + childnumber)的产生。 循环以上步骤直至找到满意的解。 名词解释 交叉概率:两个个体进行交配的概率。 例如,交配概率为0.8,则80%的“夫妻”会生育后代。 变异概率:所有的基因中发生变异的占总体的比例。 GA函数 适应度函数 适应度函数由解决的问题决定。 举一个平方和的例子。 简单的平方和问题 求函数的最小值,其中每个变量的取值区间都是 [-1, ...
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