吸入特性測試裝置的機械系統設計
吸入特性測試裝置的機械系統設計【1】
【摘 要】吸入特性測試裝置在工業生產過程中具有較大的應用價值，為了滿足工業生產的需求，需要合理的設計吸入特性測試裝置，根據機械系統原理，將吸入特性測試裝置的組成部分進行功能設計，最終滿足生產的需求。
本文對于1：2徑活塞泵的吸入特性測試裝置的設計進行探討，并且結合實際應用探討吸入特性測試裝置的應用價值。
【關鍵詞】吸入特性測試裝置;機械系統;優化設計
0 引言
吸入特性測試裝置對于工業生產中的廢棄物的處理、輸送以及處理具有重要的意義，高濃度粘稠物料輸送系統中，大口徑活塞泵是系統的核心設備，運行效率對于系統的穩定運行具有重要的意義。
傳統的大口徑活塞的理論研究中，主要是采用100%的的吸入效率進行計算，這樣與實際工作狀態不相符合，從而影響了實驗數據的真實性，對于參數控制的參考真實性不足。
采用吸入特性測試裝置，能夠有效的對大口徑活塞的工作參數進行測試，對于物料的吸入容積進行實時在線測量，從而為吸入控制提供真實可信的參數，也能夠為大口徑活塞的優化設計提供參考。
1 結構組成與工作原理
1.1 結構組成
吸入特性測試裝置的機械系統主要是為了完成吸料以及排料的動作，通過不同結構的構成而對高濃度粘稠物料輸送系統提供結構支持，吸入特性測試裝置的結構組成以及參數主要為：吸料速度為0.0.23m/s，料缸行程0-1m，料缸直徑0.16m，電機功率7.5kw，系統壓力6.3MPa。
1.2 工作原理
吸入特性測試裝置的機械系統工作原理主要為：當進料閘板開啟的過程下，物料缸內行程負壓，并且在系統壓力以及空氣壓力的共同作用下，物料進入系統內，當達到設定行程時，完成吸料過程，料缸活塞停止運行;當完成吸料后，料缸活塞前進，并且將物料從出料閘板閥排除。
從而完成一個工作循環。
吸入特性測試裝置主要是對大口徑活塞的吸入容積效率進行計算，計算的依據為在料缸的一次吸料行程中，所吸入的物料體積與活塞行程的容積之比，表達式為η=V1/V2×100%，其中η為容積吸入效率，V1、V2分別為實際吸入體積與理論吸入體積。
2 機械系統設計
2.1 物料缸與液動閘板閥的設計
吸入特性測試裝置主要是針對工業應用進行設計的，因此物料缸以及活塞的設計必須滿足工業應用的需求，當前普遍采用的為ψ160mm的無縫鋼管制備的物料缸，并且將物料缸與活塞系統相接，能夠滿足工業應用的需求。
在吸入特性測試裝置的使用中，可能需要面臨腐蝕性的物質，為了保證系統運行，需要在物料缸內鍍一層硬鉻層，保證物料缸具備較強的耐水性、抗腐蝕以及耐磨性能。
液動閘板閥主要是對物料缸內的物料進行有效的合理，從而確保機械系統的正常運行，為了確保機械系統正常運行，液動閘板閥需要具備快速開關、結構緊湊以及密封效果好的特點。
機械系統中的液動閘板閥主要是由上端蓋、下端蓋、閥板以及密封壓板構成，并且以螺栓螺釘聯接而成系統結構。
為了確保液動閘板閥系統緊固，需要采用沉頭螺釘將密封壓板固定，將閘板閥組裝為一體，而且為了避免泄露，應該采用橡膠密封圈進行密封，確保液動閘板閥具有較強的密封能力。
2.2 活塞與液壓缸的設計
活塞是保證吸入特性測試裝置動力裝置，主要由活塞體、導向環、活塞頭芯、密封體等結構組成，其中密封體主要由耐磨的聚氨酯制備而成，具有較強的耐腐蝕能力，對于無聊起著導向、密封以及輸送的作用。
液壓缸的直徑、活塞桿直徑需要根據液壓缸的標準進行圓整，確保液壓缸的設計符合生產的需求。
而主要采用頭部法蘭型安裝液壓缸，閘板閥油缸的選型和設計安裝與主液壓缸相一致。
2.3 料倉的設計
機械裝置的料倉可以用作加壓時的壓力容器，也可以用作儲料容器進行使用，在使用的過程中，需要根據生產的需求合理選擇物料缸。
而且在試驗中，物料可以循環使用，物料倉的最小體積應為0.1m3，采用圓柱體設計，確保體積計算準確合理。
在加壓的情況進行測試時，需要密封物料倉，確保物料倉能夠存儲的物料越多越好，因此可以選擇0.28m3左右體積的物料倉，除了體積之外，物料倉的高度、直徑、壁厚均需要符合生產的需求。
2.4 支架以及聯接件的設計
為了確保機械能夠安全可靠的運行，需要采用合理的底架與支架系統，具體如下：(1)底架設計，選擇槽鋼作為測試機械的底架材料，并且采用焊接進行聯接，而底架與物料缸、液壓缸之間采用螺栓聯接，為檢修以及拆卸提供結構基礎。
(2)液壓缸的支撐系統主要有物料缸支撐板、液壓缸支撐板構成，為了確保穩定，需要將液壓缸與物料缸的中心線處于同一條軸線上，并且與底架以螺栓聯接。
支架系統能夠對液壓缸活塞的運用提供支撐與保護作用，為了便于物料缸活塞的裝配，可以設計30°的坡口。
(3)液動閘的支撐座，液動閘支撐座主要是將液壓缸與閘板閥聯接起來，對于液壓缸起著支撐與聯接的作用，采用焊接加強版增強支撐座的強度，并且將設計與信號采集板相聯接，用于控制閘板閥的開關。
(4)感應器的設計，在聯接卡箍、感應環、活塞桿聯接桿的設計測試裝置還要設計一些聯接件和采集信號用的感應器等，對于機械裝置進行合理控制。
3 吸入特性測試裝置應用情況
在對實物的試驗中，測試結果表明，吸入特性測試裝置設計能夠滿足試驗的要求，其中測試裝置的關鍵部位密封性能良好，能夠滿足物料吸入的要求，而且能夠有效的控制吸料速度，避免泵的泄露與吸空。
吸入特性測試裝置機械設計的吸入容積的不同質量分數、不同吸料速度以及不同料缸長徑比的結果顯示，測試結果準確，對于機械裝置的控制具有較好的參考性。
4 結論
為了滿足生產的需求，需要合理的設計吸入特性測試裝置，從而確保機械裝置的穩定性與測試準確性，滿足工程實際需求。
在本文的研究中，依照吸入特性測試裝置的工作原理以及組成結構，采用合適的部件設計與聯接方式，能夠滿足實驗以及實際生產的需求。
【參考文獻】
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機械工程測試裝置設計的創新【2】
摘要：機械工程測試裝置是對系統測試參數進行測量與分析的平臺，本文設計了一個可以同時測試機構、液壓、動壓滑動軸承等系統的綜合測試平臺，能夠測試并分析壓力、噪音、溫度等參數，使測試儀器與系統的信號獲取、數據處理、分析計算、結果評定輸出等融為一體。
文章在介紹機械工程測試裝置總體結果設計的基礎上，對機構系統設計、加載液壓系統設計等進行了分析闡述，并對測試裝置的功能進行分析，以創新機械工程測試裝置的設計理念和方法。
關鍵詞：機械工程 測試裝置 設計 創新
目前常見的機械工程測試裝置僅僅能夠對機構系統或是加載液壓系統等單一系統進行測試和分析，還很難對多個系統的參數進行綜合性、系統性的測量和分析，因此在實際應用中的效果和價值難以令人滿意。
創新機械工程測試裝置的設計，目的在于將多領域多學科知識進行綜合性、系統化的實踐運用，使各領域知識之間產生更為深刻而緊密的聯系，并更好的服務于實際應用。
本文中的機械工程測試裝置，創新性的集合了機構系統、液壓系統等多個系統，能夠對多種參數實現高效的測試與準確的分析，在獲得數據變化情況的同時獲得分布曲線，以供論證和分析。
1、機械工程測試裝置的創新設計
1.1總體結構的創新設計
文中所引的機械工程測試裝置設計原理為：在啟動變速電機開關后，變速電機立刻開始轉動進入正常運行狀態，該變速電機可調速范圍在120轉/分到1200轉/分之間，可借助變速電機調速控制按鈕對變速電機進行調速控制，通過光電轉速傳感器實時測量變速電機的轉速，由數據輸出接口將采集到的數據傳送到計算機進行數據存儲、處理、評定以及描述;按下急停開關后系統退出工作狀態。
以確保工作人員安全;電動機帶動機構變速箱和軸承變速箱，機構變速箱為二級變速，由直齒和圓錐齒組成，借助皮帶帶動機構搖桿轉動，手柄右傾時是空擋，左傾時機構搖桿轉速保持電機轉速的1/12，調節電機轉速可間接控制機構搖桿轉速在0-600轉/分之間，軸承變速箱為三級變速，借助聯軸器連接軸承箱，手柄右傾時是空擋，處于中間時軸承與電機保持相同轉速，左傾時軸承轉速保持電機轉速的1/6，調節電機轉速可間接控制機構搖桿轉速在0-1200轉/分之間;軸承施壓加載依靠可視液壓回路系統實現，加載壓力顯示由加載壓力表實現，按下液壓泵電機開關后。
從液壓箱油箱中吸油，通過調節先導溢流閥來控制系統壓力，或借助遠程調壓來調整系統壓力，由調壓閥壓力表顯示調壓閥壓力，對電磁鐵2DT開關通電后可借助遠程調壓閥控制系統壓力，對電磁鐵1DT開關通電后可保持卸荷狀態。
整套機械工程測試裝置既可以進行綜合性測試，也可以單獨測量，或是相互測量。
單獨對機構系統測量時將滑動軸承變速箱保持空擋，使液壓泵電機開關斷開，并使機構變速箱手柄左傾即可實現;單獨對液壓系統測量時將液壓泵電機開關閉合，并斷開變速電機開關即可;如果需要同時對液壓系統和動壓滑動軸承測量，只需閉合變速電機開關和液壓泵電機開關，使機構變速箱保持空擋，并調整軸承變速箱手柄即可實現;如果需要同時對機構系統和液壓系統測量，只需閉合變速電機開關和液壓泵電機開關，使動壓滑動軸承變速箱保持空擋即可;如果需要同時對液壓系統、機構系統以及動壓滑動軸承測量，只需閉合變速電機開關和液壓泵電機開關，軸承變速箱和機構變速箱不處于空擋即可實現。
①軸承箱;②軸承變速箱;③機構變速箱;④機構;⑤信號輸出接口;⑥變速電機開關;⑦液壓泵電機開關;⑧變速電機調速控制按扭;⑨急停開關;⑩變速電機;以下按次序為液壓箱、液壓泵電機、可視液壓回路、電磁鐵2DT開關、電磁鐵 IDT開關、調壓閥、先導溢流閥、加載壓力表、調壓閥壓力表。
1.2 機構系統的創新設計
機構系統設計的目的在于對機構運動學進行深層次的解讀，本文引用的機械工程測試裝置中的機構系統選擇的是可組可卸式。
以四桿機構向六桿機構的轉化為例，原四桿機構的結構組成較為簡單，其中連桿的輸出軌跡構成軌跡曲線，最終組成新的六桿機構，分析六桿機構的輸出軌跡可以得知六桿機構輸出構建上點的軌跡與對應的原四桿機構連桿上點的軌跡相同，是通過曲線移動來實現四桿機構向六桿機構轉化的。
在這一過程中，機構連桿的位移、角速度等參數可以借助傳感器進行測量。
1.3 液壓系統的創新設計
文中所用的機械工程測試裝置中的液壓系統設計為：液壓系統與軸承箱連接，通過先導溢流閥對液壓系統壓力進行調節，由動壓滑動軸承為液壓系統提供所需強度的壓力，旋轉動壓滑動軸承即可使壓力彈簧發生一定程度的形變，從而產生適合的壓力。
與此同時，先導溢流閥與遠程調壓閥借助遙控口實現連接，可以借助遠程調壓閥對液壓系統壓力進行遠程調控，使壓力保持在合適的壓力范圍內。
如果將先導溢流閥壓力加到最大，對電磁鐵1DT開關通電，連接遠程調壓閥與先導溢流閥，即可通過調節手柄來控制液壓系統壓力;如果斷開電磁鐵1DT開關，對電磁鐵2DT開關通電，那么液壓系統將處于卸荷狀態，壓力近乎為零。
另外，為了對有關參數進行準確實施的采集和監測，在該液壓系統的設計中對先導溢流閥出口處設有紅外測溫儀以及流量傳感器，而且軸承系統的載荷根據液壓系統壓力進行調整。
1.4 動壓滑動軸承的創新設計
整個機械工程測試裝置共配備有若干個傳感器對外載荷、油膜壓力等實驗數據進行監測和采集工作，直接將計算機系統連接到實驗臺測試控制系統上，從而進行數據匯總、處理、顯示等操作。
動壓滑動軸承的設計，將軸承空套在主軸上，軸中間橫剖面均勻分布測壓孔，每個測壓孔分別與壓力傳感器連接，油液溫度數據選用紅外測溫儀監測采集，摩擦力數據選用摩擦力傳感器監測采集，由液壓系統對軸承加載壓力進行調控，軸承載荷隨液壓油壓力提高而增加，通過外載荷傳感器對軸承加載壓力進行測量和顯示，因而十分穩定和方便。
利用接口技術將壓力傳感器與計算機系統連接，利用計算機軟件對采集到的壓力數據進行處理后可得到壓力分布曲線，從而計算出動壓滑動軸承的壓力分布情況和平均壓強。
2、機械工程測試裝置的功能分析
從上文介紹可知，該機械工程測試裝置可以對機構、液壓等系統進行單獨測量或相互測量，或是進行多系統的綜合測量，是一個綜合性很強的測試平臺，能夠對各系統參數進行實時測量和準確分析，功能十分強大。
為了更好的保證該機械工程測試裝置的測量精確性，需要避免裝置工作狀態下的振動和噪聲。
因此，在該機械工程測試裝置設計時，對工作臺和傳動裝置等部位設有專門監測振動和噪聲的傳感器，借助傳感器對振動與聲波的測量來準確的掌握振動、噪聲情況，從而對其進行有效控制。
在壓力傳感器等其他傳感器的配合下，該裝置能夠對壓力、摩擦力、流量、位移、轉速、溫度等測試內容進行實施準確的測量，為測試系統的數據分析提供信息，能夠滿足測試人員對參數數據的需求。
3、結語
綜上所述，本文借助傳感器、虛擬平臺、機構、測試等多方面技術和理論知識，創新性的設計了一個綜合性的機械工程測試裝置，與以往的測試裝置相比可以對多個系統的參數進行測量和分析，很好的體現了現代測試技術的智能性、信息化和經濟性特征，滿足了測試儀器與系統測量分析工作融為一體的需求。
參考文獻：
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