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液压支架纯水介质安全阀及其实验台研究

李治  
【摘要】:本文以液压支架中纯水介质安全阀作为研究对象,采用理论分析,参数设计、有限元仿真等方法,对其进行了系统、深入的研究。论文设计了纯水安全阀的结构参数,并对设计结果进行验证;研究阀口结构对发生气蚀几率的影响,对多种阀口结构进行了仿真分析,通过阀口结构优化,设计了抗气蚀能力强的液压支架纯水介质安全阀;根据液压支架安全阀性能检测要求,构建了安全阀实验台的整体方案,并设计了液压系统、测试系统的检测电路和人机交互界面。论文主要完成工作如下:(1)在分析研究了国内外纯水介质控制阀结构现状的基础上,结合液压支架安全阀实际工况,提出了设计纯水液压安全阀的技术要求与性能指标,研究确定了纯水液压安全阀的设计方案和结构参数。对设计参数进行了校核,并对其稳定性进行了分析,验证了设计的合理性。(2)针对于纯水液压安全阀中发生的气蚀问题,采用多级原则和分离原则,研究设计了 9种阀口结构;并对现有液压支架安全阀的阀口结构及新设计的9种阀口结构进行有限元分析,分析结果表明平板带倾角梯形结构具有良好的抗气蚀特性。(3)根据液压支架安全阀性能检测要求,确定了安全阀实验台的整体方案,并设计了液压系统,重点对检测系统的硬件电路进行设计,包括传感器选型、数据采集、I-V转换、MCU外围电路、通信接口、存储接口、电源等模块进行设计。(4)检测系统软件设计。下位机软件程序基于keil Vision5的ARM软件调试平台,采用STM32F103实现多路模拟量的A/D转换、SD卡存储、USART传输、SPI总线传输等。上位机采用手持式嵌入式设备作为终端显示设备,在LINUX系统中使用QT编译软件编写人机交互界面后,采用交叉编译工具,生成ARM平台下的Uboot、Kernel、System.img镜像文件,然后使用CMD控制台将镜像文件烧写到嵌入式设备中,实现程序跨平台移植。(5)完成系统的软硬件调试。采用信号发生器模拟传感器输出信号对整个测试系统进行了试验验证。


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