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錄 面向液壓系統(tǒng)的分析研究 摘要 ：本文介紹了面向對象的分析方法，并給出了一種面向對象的分析模型的表達方法。以液壓系統(tǒng)設計為工程應用背景，探討了面向對象的分析方法在工程系統(tǒng)分析中的應用。按照類別對象層、結構層、主題層、屬性層和服務層五個層次分析了液壓系統(tǒng)的類層次構成及其連接與通信。 關鍵詞 ：對象；面向對象的分析；液壓系統(tǒng) 問題描述 液壓系統(tǒng)分為液壓傳動系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)兩種類型，本文的研究對象是液壓傳動系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)是能實現(xiàn)系統(tǒng)功能的液壓回路的總和。液壓回路又是能實現(xiàn)某種規(guī)定功能的液壓元件的 組合。液壓元件是組成液壓系統(tǒng)的基本單元。主要的液壓元件有液壓泵、執(zhí)行元件 (液壓缸、液壓馬達 )、液壓控制閥 (壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥等 )、液壓輔件 (密封圈、濾油器、蓄能器、油箱及其附件：、管件、熱交換器等 )。液壓控制閥按照其安裝形式的不同又可分為普通閥、疊加閥、插裝閥。液壓回路是液壓元件組成的功能單元。液壓回路主要有壓力控制回路、流量 (速度 )控制回路、方向控制回路、安全回路、定位回路、同步回路、 上分類只是粗略分類，限于篇幅，詳細分類此處不一一列出。液壓系統(tǒng)設計就是根據機械師提出的 主機的動作循環(huán)要求、靜、動態(tài)性能及液壓系統(tǒng)工作環(huán)境等方面的要求，進行系統(tǒng)的工況分析，確定主要參數 (包括系統(tǒng)壓力、系統(tǒng)流量、液壓執(zhí)行元件類型及主要參數等 )，選擇合理的液壓回路和液壓元件，設計工作的最終形式是液壓系統(tǒng)原理圖和各種技術文件。 類和對象是對應用論域中的概念的標識，是系統(tǒng)分析的基礎。這一過程要考慮許多情況，以形成軟件復用的基礎。類和對象的標識是從對問題描述的分析開始的。在液壓系統(tǒng)中抽取出如下的對象 (本文的類和對象都是以大寫字母表示 )：液壓系統(tǒng)(執(zhí)行元件 (液壓缸 (液壓馬達(液壓回路 (壓力控制回路 (流量 (速度 )控制回路 (方向控制回路 (安全回路(定位回路 (同步回路 (順序動作回路 (液壓泵 (閥 (壓力控 2 制閥 (流量控制閥 (方向控制閥 (液壓輔件 (…普通閥 (插裝閥(疊加閥 (…。因為液壓系統(tǒng)是一個很復雜的系統(tǒng)，在此不可能將所有的對象都列出，本文只列出了部分對象，為下文繼續(xù)分析提供依據。 結構層反映了對象之間的組裝及繼承關系。整體一部分結構標識了組裝結構，泛化 —— 特化關系反映了繼承關系。如果父對象，泛化對象的屬性或特征可為其所有 的子對象，或特化對象共享，就建立起了泛化 —— 特化關系。父對象和子對象的這種屬性共享就稱之為繼承性。父對象是由若干子對象以某種方式組裝而成的，就構成了整體一部分關系。這種關系一般建立在物理組裝的基礎上。雖然整體一部分關系不像泛化 —— 特化關系那樣具有繼承性，但它們也同樣有重復度和參與度的特征。重復度是指組成一個父對象的子對象的數量。 (例如，一個液壓系統(tǒng)中有若干個調速回路。 )參與度是指父對象或子對象是否都必須在整體一部分關系中出現(xiàn)。 (例如，一個液壓系統(tǒng)有若干個調速回路，而一個調速回路并不一定是一個液壓系統(tǒng) 的一部分。 )在液壓系統(tǒng)中由液壓回路組成了液壓系統(tǒng)，液壓元件組成了液壓回路，所以整體一部分結構較容易標識。泛化 —— 特化關系在液壓系統(tǒng)中也是廣泛存在的。 液壓元件簡介 摘要 本篇論文主要研究了一個壓力控制變量泵的模型，它的研究將為復雜液壓系統(tǒng)的元件選擇提供依據。它是由實際的液壓泵提供的數據做成了，再現(xiàn)了液壓泵的靜態(tài)性能很動態(tài)性能。同時本文也列舉了不同類型的液壓泵和液壓閥以及它們的定義。 關鍵詞：泵；閥 復雜液壓系統(tǒng)的設計就像是商用飛機上的液壓系統(tǒng)，它的設計尤其要考慮系統(tǒng)的重量、能量消耗和成本。從這個角度來講，就 要求助于液壓系統(tǒng)的整體模型而不能僅僅依靠單個的液壓元件的供應商提供的數據。所以液壓系統(tǒng)的設計者很需要一個模型數據庫。不幸的是，現(xiàn)在的水泵建模主要集中在設備和元件設計，現(xiàn)有的模型庫是非常貧瘠的。 為此，準確的建模預測，建立詳細的成分分析就需要大量的參數來衡量和確認。這個要求就發(fā)起了水泵的建模工作。 液壓系統(tǒng)當中最重要的一個元件就是液壓泵，它能夠提供不斷的壓力油。 舵 、 活塞 、 徑向或軸向柱塞泵 的 位移 和 驅動 、 內部驅動 來實現(xiàn)的， 以保持預期 的 出口壓力 。 這樣變量泵就產生了。下圖是一個活塞泵的圖示 圖 1：壓 力泵圖示 (軸向活塞 ,可變排量 ,壓力調節(jié) ) 供應數據和和認證過程中給予的典型情節(jié)，將被視為唯一的建模材料。有關泵模式、穩(wěn)態(tài)水力特性的液態(tài)動力（出口壓力，出口流量，泄露流量）由于軸角速度－機械效率與交付流的瞬態(tài)響應增加或減少流量的需求，而壓力脈動也可以觀察到。 液壓系統(tǒng)中常使用三種類型的液壓泵。即旋轉式液壓泵，往復式液壓泵，離心式液壓泵。簡單的液壓系統(tǒng)會用到不只是一種泵。趨勢是特定的任務使用最佳性能的泵。在一臺機器中，根據液壓系統(tǒng)的要求，泵的特征為兩種類型系列的情況并不罕見。例如，離心泵用來對增加壓力旋轉泵用來為控制運動的可變位移增壓泵提供壓力油 2回轉泵 這種泵在現(xiàn)代液壓系統(tǒng)中應用為極其流行。被廣泛用于各種不同的設計中。當今最普遍使用的回轉泵為正齒輪泵，內嚙合齒輪泵，滑片泵，螺桿泵。每種類型都有其優(yōu)點以滿足生產需要。 正齒輪泵這種泵有一對相互嚙合的齒輪，安置在一個尺寸合適的殼體中。旋轉其中一個齒輪，主動齒輪帶動第二個齒輪，或者從動輪，第二個齒輪帶動第一輪齒。通常，驅動軸與泵的上面的齒輪相連。 當齒輪泵第一次運轉，齒輪旋轉使得泵中的氣體被擠入出口管?？諝庠跉んw中得這種運動，在泵的壓腔形成一 個特殊的真空。油箱的油液在大氣的作用下，把油液帶入壓油腔。油液被攔截在上下齒輪的間隙以及泵的殼體之間。齒輪連續(xù)的旋轉運動，齒間槽中的油液被擠出，通過泵的出口輸出。 4 液體與油從兩嚙合齒輪輪齒與殼體間流出一樣。當齒輪泵對液體運動時，泵中液體的壓力升高。氣穴，形成于不嚙合的齒輪輪齒間。使得更多的油被吸入油腔中，外嚙合齒輪液壓泵是恒定排量單元，在主軸轉速恒定的情況下，壓力排量一定，唯一種可以控制液體流量的外嚙合齒輪如圖 以通過控制多種主軸轉速來改變排量。液壓系統(tǒng)使用的可調制的齒輪泵發(fā)展到壓力可達大約 3000 滑片泵 這種泵含有許多可以在泵的轉子槽的內部和外部自由進出，滑行的滑片，當泵帶動轉子旋轉，葉片由離心力，彈簧力作為壓力使其頂部和定子內表面產生可靠接觸。當轉子旋轉時，油流通過吸油口吸入，在葉片間流動，油液從泵壁中流動直到到達出口為止。工作腔的油液經配油盤在吸油口和壓油口輸送到出口管中。 控制閥 壓力控制閥在液壓循環(huán)系統(tǒng)中，用來保持在循環(huán)系統(tǒng)中各部分所需要的壓力。壓力控制閥通過將液體由高壓區(qū)域轉向低壓區(qū)域，使得獲得所需得壓力，從而限制高壓區(qū)域的壓力，或者阻止液體流向其他區(qū)域，用溢流閥、平衡閥、 減壓閥、順序閥、卸荷閥來實現(xiàn)液體的流動。流向和換向都是安全的。調節(jié)流量到另一區(qū)域內的閥類可能是減壓型的。 壓力閥也可以定義為常閉式或常開式二通閥。順序閥、溢流閥、卸荷閥和平衡閥都屬于常閉式二通閥。當需要用到他們設計所需功能時，二通閥才會部分或者全部開啟。減壓閥為常開式二通閥，它的作用是限制和阻礙液體流到其他區(qū)域?？梢哉f，不論是哪種操作方式，閥類元件為所需的壓力控制提供了固定的流動口。當閥類用于引導循環(huán)時，一般不設立孔，卸荷閥就是這個種類的閥。它本身不起調節(jié)作用，完全取決與外部的循環(huán)信號。溢流閥、平衡閥、減壓 閥、順序閥在操作中可以認為是全自動控制，是靠內部的循環(huán)信號來控制的。 1、 壓力控制閥的類型 常見的壓力控制元件是： 安全閥。該閥通常是提開類型的二通閥。當液體壓力達到設定的出口壓力時，該閥將其他的液體導入另外的一個區(qū)域。這種類型的閥可以起到保護管道和設備免受過大的壓力。 溢流閥。回路中該閥所連接的區(qū)域內限制可以施加的最大壓力值的閥被稱為溢流閥。 平衡閥。該閥使液體只能從一個方向流出，而限制其不能從另一個方向流出。 順序閥。該閥是用來控制多個元件的順序動作。 卸荷閥。該閥允許壓力升到某一可調的設定值，然后控制油源 力。如果壓力升高，他就使油液流向旁路。 減壓閥。該閥的作用是保持出口壓力的恒定，不受進口壓力的大小影響。 2、 控制閥 容積或流量控制閥用來調節(jié)速度。正如前面章節(jié)介紹過的，執(zhí)行元件的速度取決于泵一次向每個執(zhí)行元件提供多少油。用變量泵控制流量是可以實現(xiàn)的，但是在許多回路中采用固定泵提供動力，用容積控制閥來控制流量的設計更為實際。 3、速度控制方法 應用流量控制閥控制執(zhí)行元件的速度主要有三種方法。它們是進油控制，出油控制和分流控制。 在進油控制回路中，流量控制閥安在液壓泵和執(zhí)行元件之間，這樣 的話，它就直接控制了進入執(zhí)行元件的流量。泵抽出的多余的油液通過安全閥流回油箱。如上所說，流量控制閥安在液壓缸之前，它只能控制一個方向的流量。在油液回路上必須與流量控制閥平行安裝一個安全溢流閥。如果想控制兩個方向的流量就要在液壓泵的出油路上方向控制閥之前安裝一個流量控制閥。進油控制有很高的精度。它適用于執(zhí)行元件的負載持續(xù)受力的場合，例如在負載下垂直提升液壓缸或者以某一個速度持續(xù)承受負載。 出油控制適用在負載將要卸載的時候。此時流量控制閥用來減緩執(zhí)行元件中的油液回流。為了調節(jié)兩個方向的速度，流量控制閥安裝在油 箱和方向控制閥之間。此時又在回路上安裝一個背壓閥用來減緩系統(tǒng)的振動。 分流控制回路。流量控制閥減少了泵向執(zhí)行元件的供油量，并通過調節(jié)泵中泄油的大小來決定執(zhí)行元件的速度。這種回路的優(yōu)點是它能隨著系統(tǒng)的工作壓力調節(jié)泵的供油壓力。因為它可以把泵中多余的油液通過流量控制閥分流而不是通過溢流閥泄流。它的缺點是精確度不高，因為流量經過分流而不是進入液壓缸。這就使得進入液壓缸的流量隨負載變化而變化。分流控制不能用在負載即將卸載的時候。 4、流量控制閥的類型 流量控制閥分為兩種類型：壓力補償型和無壓力補償型。后者常用在負載 壓力相對穩(wěn)定，進給率要求不太嚴格的地方。有些復雜的單元可能甚至包含一個檢查閥，用來檢查液流是否從相反方向自由流出。但其實這如同一個固定的孔或可調整的針。閥那樣簡單使用無壓力補償型閥有些限制。因為液流由孔通過后壓力被損失為通過孔前壓力的平方根。這意味著工作載荷的細微改變將會是影響進給率的。 6 液壓動力的應用 對于兩點之間較遠的傳動，不適合傳動帶和傳動鏈傳動的系統(tǒng)，可優(yōu)先考慮采用液壓傳動，液壓傳動的優(yōu)點是：低速大轉矩、結構緊密、傳動平穩(wěn)、無振動的平穩(wěn)滑動，速度和方向能靈活控制，輸出速度可以實現(xiàn)無極快速變化。 由電 力驅動的油泵提供有傳遞能量作用的油液，并可供給液壓馬達或油缸，從而將液壓能轉化成機械能。液壓油流動是通過控制閥進行控制的，壓力油的作用產生線性或螺旋性的機械運動，此時油液產生的動能相對低。因此，有時候使用靜壓傳動。液壓馬達與液壓泵的結構幾乎是相同的，任何液壓泵都可以當成馬達應用，一定時間的流量可由調節(jié)閥或使用變量泵來控制。 一般說來靜壓傳動可分為直線式的和旋轉式的，旋轉式傳動產生旋轉運動，而由活塞及缸體部件產生往返的運動是線性運動。 所有液壓馬達的功能基于同一原理，壓力油被交替的擠入、擠出到油腔中，進油循環(huán)由最小的腔體注油開始，當油腔達到最大容積時，油腔和油路隔開，停止進油，然后通過回油路油液返回到油箱中，同時另一個油腔開始進油。 液壓像現(xiàn)在這樣廣泛的使用還是近兩年的事情。事實上，正是現(xiàn)在整體泵的出現(xiàn)，促進了這種機床操作形式的發(fā)展。液壓動力機床有許多的優(yōu)點。其中優(yōu)點之一就是可以在整個使用范圍內實現(xiàn)無級變速控制。另外，可以輕易地改變動力方向，實現(xiàn)多種變速。液壓系統(tǒng)用于多種機器中使許多復雜的聯(lián)結變得簡單，甚至通過液壓系統(tǒng)可以消除這些聯(lián)結。 液壓驅動的另外一大優(yōu)點是它具有良好的柔性及恢復力，除了良好的潤滑功能之外， 液壓驅動另一改進在于此種方式不會損失機床表面，可以加厚切削厚度，持續(xù)工作的時間更長而不需要進行重磨。 到目前為止，大多數液壓機床僅能做直線運動，旋轉泵的使用促使一種或更多的直線運動成為雙程形式，通常人們使用活塞來達到這一要求。有些情況下，像車床加工時刀具做直線運動而工件做旋轉運動就是用液壓系統(tǒng)驅動或者控制的，這樣的旋轉運動可以通過液壓馬達來實現(xiàn) 液壓系統(tǒng)都很受歡迎 ,在許多類型的農機設備 ,因為它們減少了需要復雜機械的聯(lián)系和允許遠程控制的諸多行動。 液壓系統(tǒng)是用于提升農具 ,如犁 ;為了改變這一立場的執(zhí)行元件 ,例如聯(lián)合收割機頭或推土機推土 ;操作遙控液壓馬達等 ,并協(xié)助策劃和剎車。 要做好自己 工作 ,液壓系統(tǒng)必須儲存流體高壓下 ,一般是 2000磅或更多 。有釋壓的時候，移動元件。液壓油在高壓下也是很熱的。工 人暴露在這些缺點下的時候就會發(fā)生燙傷等一些傷害皮膚的事情。許多液壓系統(tǒng)都會在蓄能器中存儲許多能量。這些蓄能器存儲一定壓力的能量，當系統(tǒng)不能滿足機械要求時，蓄能器就會釋放能量。 或當液壓泵故障。 即使泵可停止或執(zhí)行 中斷 時 ,系統(tǒng)仍 存在 壓力 。為了系統(tǒng)的安全工作，在工作之前一定要釋放系統(tǒng)壓力。 在 液壓系統(tǒng) 中 大概是最常見的 損傷是由于針孔泄漏 引起的 。 這些漏 油 都難以找到。 一個人可能會發(fā)現(xiàn)潮濕 、 油膩 、 骯臟的地 、但是卻很難發(fā)現(xiàn)泄露的地方。當他沿著痕跡找到時，就會用手去觸碰。這時液壓油就會向一個注射器一樣噴濺到手上或者胳膊上。剛開始的時候人會有一種蚊蟲叮咬的感覺，所以就不會很在意。但是幾個小時之后你就會感到疼痛。這時候再去就醫(yī)，就會犧牲一個手指頭或者胳膊。很幸運的是這種事故不是經常發(fā)生。為了 防止事故的發(fā)生，我們常常在油管上包上一層保護層以防止泄露。 另外一個危險之處就是高低壓元件的不適當匹配。不要把一個高壓泵連接到一個低壓系統(tǒng) 上。一些低壓元件也不適合安裝到高壓系統(tǒng)上。如果你這樣做了那么危險就會發(fā)生。將減壓閥安裝到系統(tǒng)上將會避免由于不適當的安裝引發(fā)的危險。經常清洗并檢修這些閥，才能保證系統(tǒng)的正常操作。 系統(tǒng)維護 一個維修保養(yǎng)不當 的 液壓系統(tǒng) ， 可導致元件 損壞 。 安全液壓系統(tǒng)性能要求一般保養(yǎng)。 ?定期檢查漏油 ， 軟管磨損。 ?保持 油液清潔，并定期更換過濾器。 。 ?外殼缸桿防護潤滑劑 ,以避免生銹。 安全操作 遵守以下規(guī)則以保證系統(tǒng)安全操作： ?離開以前一定要把機器停止。 ?機器一定要擺放在小孩子夠不到的地方。 ?當你工作的時候一定要把 機器用木塊或其他東西墊高，不要用千斤頂墊著。 ?當機器運轉的時候一定不要修理機器系統(tǒng)，除非是萬不得已。 ?在機器工作時不要隨意移動液壓缸。 8 數控與自動化 迄今所敘述的機床自動化的主要不利條件是這項技術的經濟性。裝備一臺進行自動化生產的機床是很費錢的。因此除非零件的生產量非常大，否則，機床自動化就會因為成本過高而變得不可行。非常需要一種在單批量生產中既快速又經濟的自動化生產方法。這種方法已經有了，這就是數控機床技術。采用數控機床技術時，零件的圖紙先被轉換成穿孔紙帶型的指令，經計算機改變后用來控制專業(yè)機床生 產。這樣，前面所介紹的通用機床就是按照存儲在磁帶上的信息去加工零件。磁帶可以反復用來重復加工相同的零件，業(yè)可以儲存起來以后備用。而且，可以用其他磁帶來命令同一部機床加工另外的零件。數控和自動裝置很多性能是一樣的。然而，數控技術更靈活，裝備機床的花費更少，更換更快，而且停機維修時間更短。 在加工外型輪廓時，數控能夠用數學方法將確定的曲線轉換成成品，既節(jié)省時間又無需樣板，還可提高加工精度。另一個優(yōu)點看來是能大大節(jié)省時間，也就是說不增添設備就能提高生產效率。 自動化并不是什么新鮮事。半自動化及其已在紡織業(yè)和工程中 使用多年。這些機器僅需在工作前安裝調試好，加上負荷啟動起來就行了。然后，在一段有限的時間內，它們就會自行工作，只需一個操作工人照看它們就夠了。人們由這類機器研制了傳輸機，它們多數用在汽車制造業(yè)中。在使用這些機器阿生產廠家，工件加工中的各個階段都是在一條機器作業(yè)線上的某臺自動機器上完成的。待加工工件是自動裝上機器的，從一臺機器傳送到下一臺機器也是自動的。 目前使用的大多數傳輸機采用電動、啟動或者液壓技術。 雖然利用氣動和液壓方法進行自動控制已經達到很高的效率，但是，進來發(fā)展起來的更多的電子技術比起它們來卻有很 多優(yōu)點。采用電子控制方法能使控制系統(tǒng)的操作更迅速、更精確而且更靈活。它們還使信息處理成為了可能。無論是控制系統(tǒng)本身的內部信息還是來自外部的信息，都可以利用電子技術進行處理。這樣，就可以對及其復雜的工序進行自動控制。 錄 B 外文文獻 is a OA is in is as to OA to is we of he is of of of is a in of of to is it of of to up in , is it to to of a is a It is is as is by it is to 10 of to on , of is of of is to of of in is of a of in to is of to in of : , of , , , ...... , ....... is a in of of is it to of If is it of or to is it is it to up of of s in a by of is up on is is it in of to is it up of of to (is in or in in (a )In up up so of ne of of is by OA is is in of or In in up a of be as a of is of to or to So as it is to to to is in to to of up of it up in a of up as 12 n a of in to be in of is in to at On of he of in a on a it is to be to to of at of a on on or is of a of to be or to of of in is at a is or is by an in to In is 1 an of an 1 be as to be － in － or on be 1. of s in 1). 2). ). of is to In of to of it is to of or a be to a 2. in in it a in a of or to 14 is to of is of of a on of an is by is of of of in a is by on as it is A is in as to be A is a is at a of by a of be is by in up to 000 p/s. 3. a of to