吸入特性测试装置的机械系统设计

吸入特性测试装置的机械系统设计

　　吸入特性测试装置的机械系统设计【1】

　　【摘 要】吸入特性测试装置在工业生产过程中具有较大的应用价值，为了满足工业生产的需求，需要合理的设计吸入特性测试装置，根据机械系统原理，将吸入特性测试装置的组成部分进行功能设计，最终满足生产的需求。

　　本文对于1：2径活塞泵的吸入特性测试装置的设计进行探讨，并且结合实际应用探讨吸入特性测试装置的应用价值。

　　【关键词】吸入特性测试装置;机械系统;优化设计

　　0 引言

　　吸入特性测试装置对于工业生产中的废弃物的处理、输送以及处理具有重要的意义，高浓度粘稠物料输送系统中，大口径活塞泵是系统的核心设备，运行效率对于系统的稳定运行具有重要的意义。

　　传统的大口径活塞的理论研究中，主要是采用100%的的吸入效率进行计算，这样与实际工作状态不相符合，从而影响了实验数据的真实性，对于参数控制的参考真实性不足。

　　采用吸入特性测试装置，能够有效的对大口径活塞的工作参数进行测试，对于物料的吸入容积进行实时在线测量，从而为吸入控制提供真实可信的参数，也能够为大口径活塞的优化设计提供参考。

　　1 结构组成与工作原理

　　1.1 结构组成

　　吸入特性测试装置的机械系统主要是为了完成吸料以及排料的动作，通过不同结构的构成而对高浓度粘稠物料输送系统提供结构支持，吸入特性测试装置的结构组成以及参数主要为：吸料速度为0.0.23m/s，料缸行程0-1m，料缸直径0.16m，电机功率7.5kw，系统压力6.3MPa。

　　1.2 工作原理

　　吸入特性测试装置的机械系统工作原理主要为：当进料闸板开启的过程下，物料缸内行程负压，并且在系统压力以及空气压力的共同作用下，物料进入系统内，当达到设定行程时，完成吸料过程，料缸活塞停止运行;当完成吸料后，料缸活塞前进，并且将物料从出料闸板阀排除。

　　从而完成一个工作循环。

　　吸入特性测试装置主要是对大口径活塞的吸入容积效率进行计算，计算的依据为在料缸的一次吸料行程中，所吸入的物料体积与活塞行程的容积之比，表达式为η=V1/V2×100%，其中η为容积吸入效率，V1、V2分别为实际吸入体积与理论吸入体积。

　　2 机械系统设计

　　2.1 物料缸与液动闸板阀的设计

　　吸入特性测试装置主要是针对工业应用进行设计的，因此物料缸以及活塞的设计必须满足工业应用的需求，当前普遍采用的为ψ160mm的无缝钢管制备的物料缸，并且将物料缸与活塞系统相接，能够满足工业应用的需求。

　　在吸入特性测试装置的使用中，可能需要面临腐蚀性的物质，为了保证系统运行，需要在物料缸内镀一层硬铬层，保证物料缸具备较强的耐水性、抗腐蚀以及耐磨性能。

　　液动闸板阀主要是对物料缸内的物料进行有效的合理，从而确保机械系统的正常运行，为了确保机械系统正常运行，液动闸板阀需要具备快速开关、结构紧凑以及密封效果好的特点。

　　机械系统中的液动闸板阀主要是由上端盖、下端盖、阀板以及密封压板构成，并且以螺栓螺钉联接而成系统结构。

　　为了确保液动闸板阀系统紧固，需要采用沉头螺钉将密封压板固定，将闸板阀组装为一体，而且为了避免泄露，应该采用橡胶密封圈进行密封，确保液动闸板阀具有较强的密封能力。

　　2.2 活塞与液压缸的设计

　　活塞是保证吸入特性测试装置动力装置，主要由活塞体、导向环、活塞头芯、密封体等结构组成，其中密封体主要由耐磨的聚氨酯制备而成，具有较强的耐腐蚀能力，对于无聊起着导向、密封以及输送的作用。

　　液压缸的直径、活塞杆直径需要根据液压缸的标准进行圆整，确保液压缸的设计符合生产的需求。

　　而主要采用头部法兰型安装液压缸，闸板阀油缸的选型和设计安装与主液压缸相一致。

　　2.3 料仓的设计

　　机械装置的料仓可以用作加压时的压力容器，也可以用作储料容器进行使用，在使用的过程中，需要根据生产的需求合理选择物料缸。

　　而且在试验中，物料可以循环使用，物料仓的最小体积应为0.1m3，采用圆柱体设计，确保体积计算准确合理。

　　在加压的情况进行测试时，需要密封物料仓，确保物料仓能够存储的物料越多越好，因此可以选择0.28m3左右体积的物料仓，除了体积之外，物料仓的高度、直径、壁厚均需要符合生产的需求。

　　2.4 支架以及联接件的设计

　　为了确保机械能够安全可靠的运行，需要采用合理的底架与支架系统，具体如下：(1)底架设计，选择槽钢作为测试机械的底架材料，并且采用焊接进行联接，而底架与物料缸、液压缸之间采用螺栓联接，为检修以及拆卸提供结构基础。

　　(2)液压缸的支撑系统主要有物料缸支撑板、液压缸支撑板构成，为了确保稳定，需要将液压缸与物料缸的中心线处于同一条轴线上，并且与底架以螺栓联接。

　　支架系统能够对液压缸活塞的运用提供支撑与保护作用，为了便于物料缸活塞的装配，可以设计30°的坡口。

　　(3)液动闸的支撑座，液动闸支撑座主要是将液压缸与闸板阀联接起来，对于液压缸起着支撑与联接的作用，采用焊接加强版增强支撑座的强度，并且将设计与信号采集板相联接，用于控制闸板阀的开关。

　　(4)感应器的设计，在联接卡箍、感应环、活塞杆联接杆的设计测试装置还要设计一些联接件和采集信号用的感应器等，对于机械装置进行合理控制。

　　3 吸入特性测试装置应用情况

　　在对实物的试验中，测试结果表明，吸入特性测试装置设计能够满足试验的要求，其中测试装置的关键部位密封性能良好，能够满足物料吸入的要求，而且能够有效的控制吸料速度，避免泵的泄露与吸空。

　　吸入特性测试装置机械设计的吸入容积的不同质量分数、不同吸料速度以及不同料缸长径比的结果显示，测试结果准确，对于机械装置的控制具有较好的参考性。

　　4 结论

　　为了满足生产的需求，需要合理的设计吸入特性测试装置，从而确保机械装置的稳定性与测试准确性，满足工程实际需求。

　　在本文的研究中，依照吸入特性测试装置的工作原理以及组成结构，采用合适的部件设计与联接方式，能够满足实验以及实际生产的需求。

　　【参考文献】

　　[1]赵学义，付建卓，崔玉江，等.煤泥的流变特性实验研究[J].中国矿业大学学报，2006，35(1)：75-78.

　　[2]赵学义.高质量分数粘稠物料的分类与管道输送特性的实验研究[D].北京：中国矿业大学，2006.

　　机械工程测试装置设计的创新【2】

　　摘要：机械工程测试装置是对系统测试参数进行测量与分析的平台，本文设计了一个可以同时测试机构、液压、动压滑动轴承等系统的综合测试平台，能够测试并分析压力、噪音、温度等参数，使测试仪器与系统的信号获取、数据处理、分析计算、结果评定输出等融为一体。

　　文章在介绍机械工程测试装置总体结果设计的基础上，对机构系统设计、加载液压系统设计等进行了分析阐述，并对测试装置的功能进行分析，以创新机械工程测试装置的设计理念和方法。

　　关键词：机械工程 测试装置 设计 创新

　　目前常见的机械工程测试装置仅仅能够对机构系统或是加载液压系统等单一系统进行测试和分析，还很难对多个系统的参数进行综合性、系统性的测量和分析，因此在实际应用中的效果和价值难以令人满意。

　　创新机械工程测试装置的设计，目的在于将多领域多学科知识进行综合性、系统化的实践运用，使各领域知识之间产生更为深刻而紧密的联系，并更好的服务于实际应用。

　　本文中的机械工程测试装置，创新性的集合了机构系统、液压系统等多个系统，能够对多种参数实现高效的测试与准确的分析，在获得数据变化情况的同时获得分布曲线，以供论证和分析。

　　1、机械工程测试装置的创新设计

　　1.1总体结构的创新设计

　　文中所引的机械工程测试装置设计原理为：在启动变速电机开关后，变速电机立刻开始转动进入正常运行状态，该变速电机可调速范围在120转/分到1200转/分之间，可借助变速电机调速控制按钮对变速电机进行调速控制，通过光电转速传感器实时测量变速电机的转速，由数据输出接口将采集到的数据传送到计算机进行数据存储、处理、评定以及描述;按下急停开关后系统退出工作状态。

　　以确保工作人员安全;电动机带动机构变速箱和轴承变速箱，机构变速箱为二级变速，由直齿和圆锥齿组成，借助皮带带动机构摇杆转动，手柄右倾时是空挡，左倾时机构摇杆转速保持电机转速的1/12，调节电机转速可间接控制机构摇杆转速在0-600转/分之间，轴承变速箱为三级变速，借助联轴器连接轴承箱，手柄右倾时是空挡，处于中间时轴承与电机保持相同转速，左倾时轴承转速保持电机转速的1/6，调节电机转速可间接控制机构摇杆转速在0-1200转/分之间;轴承施压加载依靠可视液压回路系统实现，加载压力显示由加载压力表实现，按下液压泵电机开关后。

　　从液压箱油箱中吸油，通过调节先导溢流阀来控制系统压力，或借助远程调压来调整系统压力，由调压阀压力表显示调压阀压力，对电磁铁2DT开关通电后可借助远程调压阀控制系统压力，对电磁铁1DT开关通电后可保持卸荷状态。

　　整套机械工程测试装置既可以进行综合性测试，也可以单独测量，或是相互测量。

　　单独对机构系统测量时将滑动轴承变速箱保持空挡，使液压泵电机开关断开，并使机构变速箱手柄左倾即可实现;单独对液压系统测量时将液压泵电机开关闭合，并断开变速电机开关即可;如果需要同时对液压系统和动压滑动轴承测量，只需闭合变速电机开关和液压泵电机开关，使机构变速箱保持空挡，并调整轴承变速箱手柄即可实现;如果需要同时对机构系统和液压系统测量，只需闭合变速电机开关和液压泵电机开关，使动压滑动轴承变速箱保持空挡即可;如果需要同时对液压系统、机构系统以及动压滑动轴承测量，只需闭合变速电机开关和液压泵电机开关，轴承变速箱和机构变速箱不处于空挡即可实现。

　　①轴承箱;②轴承变速箱;③机构变速箱;④机构;⑤信号输出接口;⑥变速电机开关;⑦液压泵电机开关;⑧变速电机调速控制按扭;⑨急停开关;⑩变速电机;以下按次序为液压箱、液压泵电机、可视液压回路、电磁铁2DT开关、电磁铁 IDT开关、调压阀、先导溢流阀、加载压力表、调压阀压力表。

　　1.2 机构系统的创新设计

　　机构系统设计的目的在于对机构运动学进行深层次的解读，本文引用的机械工程测试装置中的机构系统选择的是可组可卸式。

　　以四杆机构向六杆机构的转化为例，原四杆机构的结构组成较为简单，其中连杆的输出轨迹构成轨迹曲线，最终组成新的六杆机构，分析六杆机构的输出轨迹可以得知六杆机构输出构建上点的轨迹与对应的原四杆机构连杆上点的轨迹相同，是通过曲线移动来实现四杆机构向六杆机构转化的。

　　在这一过程中，机构连杆的位移、角速度等参数可以借助传感器进行测量。

　　1.3 液压系统的创新设计

　　文中所用的机械工程测试装置中的液压系统设计为：液压系统与轴承箱连接，通过先导溢流阀对液压系统压力进行调节，由动压滑动轴承为液压系统提供所需强度的压力，旋转动压滑动轴承即可使压力弹簧发生一定程度的形变，从而产生适合的压力。

　　与此同时，先导溢流阀与远程调压阀借助遥控口实现连接，可以借助远程调压阀对液压系统压力进行远程调控，使压力保持在合适的压力范围内。

　　如果将先导溢流阀压力加到最大，对电磁铁1DT开关通电，连接远程调压阀与先导溢流阀，即可通过调节手柄来控制液压系统压力;如果断开电磁铁1DT开关，对电磁铁2DT开关通电，那么液压系统将处于卸荷状态，压力近乎为零。

　　另外，为了对有关参数进行准确实施的采集和监测，在该液压系统的设计中对先导溢流阀出口处设有红外测温仪以及流量传感器，而且轴承系统的载荷根据液压系统压力进行调整。

　　1.4 动压滑动轴承的创新设计

　　整个机械工程测试装置共配备有若干个传感器对外载荷、油膜压力等实验数据进行监测和采集工作，直接将计算机系统连接到实验台测试控制系统上，从而进行数据汇总、处理、显示等操作。

　　动压滑动轴承的设计，将轴承空套在主轴上，轴中间横剖面均匀分布测压孔，每个测压孔分别与压力传感器连接，油液温度数据选用红外测温仪监测采集，摩擦力数据选用摩擦力传感器监测采集，由液压系统对轴承加载压力进行调控，轴承载荷随液压油压力提高而增加，通过外载荷传感器对轴承加载压力进行测量和显示，因而十分稳定和方便。

　　利用接口技术将压力传感器与计算机系统连接，利用计算机软件对采集到的压力数据进行处理后可得到压力分布曲线，从而计算出动压滑动轴承的压力分布情况和平均压强。

　　2、机械工程测试装置的功能分析

　　从上文介绍可知，该机械工程测试装置可以对机构、液压等系统进行单独测量或相互测量，或是进行多系统的综合测量，是一个综合性很强的测试平台，能够对各系统参数进行实时测量和准确分析，功能十分强大。

　　为了更好的保证该机械工程测试装置的测量精确性，需要避免装置工作状态下的振动和噪声。

　　因此，在该机械工程测试装置设计时，对工作台和传动装置等部位设有专门监测振动和噪声的传感器，借助传感器对振动与声波的测量来准确的掌握振动、噪声情况，从而对其进行有效控制。

　　在压力传感器等其他传感器的配合下，该装置能够对压力、摩擦力、流量、位移、转速、温度等测试内容进行实施准确的测量，为测试系统的数据分析提供信息，能够满足测试人员对参数数据的需求。

　　3、结语

　　综上所述，本文借助传感器、虚拟平台、机构、测试等多方面技术和理论知识，创新性的设计了一个综合性的机械工程测试装置，与以往的测试装置相比可以对多个系统的参数进行测量和分析，很好的体现了现代测试技术的智能性、信息化和经济性特征，满足了测试仪器与系统测量分析工作融为一体的需求。

　　参考文献：

　　[1]封士彩.测试技术实验教程[M].北京：北京大学出版社，2008.

　　[2]江正风.测试技术基础[M].北京：北京大学出版社，2007.

　　[3]丁继斌、封士彩.机械系统设计及控制[M].北京：化学工业出版杜，2007.

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