海蛇波浪能發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)設計-含21%PT報告
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畢 業(yè) 設 計(論 文)開 題 報 告
設計(論文)題目: 海蛇波浪能發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)設計
學生姓名: 學 號:
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年 月 日
開題報告填寫要求
1.開題報告(含“文獻綜述”)作為畢業(yè)設計(論文)答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下,由學生在畢業(yè)設計(論文)工作前期內(nèi)完成,經(jīng)指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效;
2.開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式打印,禁止打印在其它紙上后剪貼,完成后應及時交給指導教師簽署意見;
3.“文獻綜述”應按論文的框架成文,并直接書寫(或打印)在本開題報告第一欄目內(nèi),學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于15篇(不包括辭典、手冊);
4.有關年月日等日期的填寫,應當按照國標GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求,一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。
5.開題報告(文獻綜述)字體請按宋體、小四號書寫,行間距1.5倍。
畢 業(yè) 設 計(論 文)開 題 報 告
1.結(jié)合畢業(yè)設計(論文)課題情況,根據(jù)所查閱的文獻資料,每人撰寫不少于1000字的文獻綜述:
1.l課題研究背景
在能源危機和環(huán)境問題的雙重壓力下,人類采取了制定《京都議定書》、《聯(lián)合國氣候變化框架公約》等一系列措施來節(jié)制由于傳統(tǒng)能源的不合理利用而造成的環(huán)境危害,同時隨著傳統(tǒng)資源的不斷減少,開采難度的不斷增加,開采的費用愈來愈昂貴,各國的政府、科學研究機構(gòu)和學者也開始積極的去尋找清潔可再生能源來改變目前的能源利用結(jié)構(gòu),走可持續(xù)的能源發(fā)展道路。歐盟于2007年初提出了可再生能源的發(fā)展目標,到2020年可再生能源發(fā)電量需達到一次能源全部發(fā)電量的30%,可再生能源消費需占到一次能源總消費的20%。世界其它國家也相繼采取政府補貼電價、稅收優(yōu)惠、強制分配市場配額等手段鼓勵、支持和引導可再生能源的健康發(fā)展2我國人均能源擁有量仍處于較低水平,其中煤炭、水力資源約為世界人均擁有量的一半,而天然氣、石油僅約占世界人均資源量的1/153。我國人口眾多,人均能源消費水平低,能源需求增長壓力大,能源供應與經(jīng)濟發(fā)展的矛盾十分突出。環(huán)境污染也是我國一個突出問題,生態(tài)系統(tǒng)脆弱,大量開采和使用化石能源對環(huán)境影響很大,特別是我國能源消費結(jié)構(gòu)中煤炭比例偏高,二氧化碳排放增長較快,對氣候變化影響較大??稍偕茉辞鍧嵀h(huán)保,開發(fā)利用.過程不增加溫室氣體排放。大力開發(fā)利用可再生能源,對于我國優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保護環(huán)境、減排溫室氣體、應對氣候變化具有十分重要的作用。我國《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》明確提出:“實行優(yōu)惠的財稅、投資政策和強制性市場份額政策,鼓勵生產(chǎn)與消費可再生能源,提高在一次能源消費中的比重?!睘榱思涌炜稍偕茉窗l(fā)展,促進節(jié)能減排,積極應對氣候變化,更好地滿足經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的需要,在總結(jié)我國可再生能源資源、技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況,借鑒國際可再生能源發(fā)展經(jīng)驗基礎上.
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
波浪發(fā)電是指利用海面波浪的垂直運動、水平運動和海浪中水的壓力變化產(chǎn)生的能量發(fā)電,波浪能通過波浪能發(fā)電裝置首先被轉(zhuǎn)換為往復機械能,然后再通過能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成需要的動力或電能。盡管早在18世紀晚期,就已公布利用波浪的能量發(fā)電的相關專利,但對波浪能發(fā)電的真正重視和研究開始于19世紀70年代的石油危機的出現(xiàn)。隨著波浪能發(fā)電愈來愈被重視,世界各國相繼提出了許多波浪發(fā)電的設想和技術(shù)方案,至今大約有340余種不同的方案,發(fā)明專利超過千項。1910年,法國的波契克斯一普萊西克,建造了一套氣動式波浪能發(fā)電裝置,供應其住宅Ikw的電力。1965年,日本的益田善雄發(fā)明了導航燈浮標用氣輪機波浪能發(fā)電裝置,獲得推廣,成為首次商品化的波浪能發(fā)電裝置。1978年日本建造了“海明號”波浪發(fā)電船,其額定輸出功率為1250kw,最大輸出功率為20O0kW,隨后又對其進行過改造。受1973年石油危機的刺激,從20世紀70年代中期起,英國、日本、挪威等波浪能資源豐富的國家,把波浪能發(fā)電的開發(fā)作為應對未來能源危機的重要措施。1979年國際能源機構(gòu)組織與日本、美國、英國、加拿大等國,進行波浪發(fā)電的聯(lián)合研究。1983年英國在蘇格蘭的路易斯,進行400OkW防波堤式波浪發(fā)電裝置的研究。1995年8月世界上首臺大型商用波浪能發(fā)電機組在英國克萊德河口海灣開始發(fā)電,裝機容量達ZOOOKW。2000年月1月,世界上第一個波浪發(fā)電廠在蘇格蘭lslay島附近建成并開始運行。目前,波浪能發(fā)電作為海上航標燈、觀測浮標及燈塔的電源被廣泛應用。但總體來看,波浪能發(fā)電的實際商用價值還遠遠沒有體現(xiàn)出來,這也說明波浪能發(fā)電的研究前景是無限光明的。波浪能發(fā)電雖然起步早,但進展十分緩慢,其原因大致可以歸結(jié)為技術(shù)的不成熟、海洋環(huán)境的惡劣、缺乏自信心等導致的許多國家在波浪能發(fā)電上投入的資金少。然而,近年來由于能源危機的日益嚴重,各個國家也開始重視可再生能源的開發(fā)利用,特別是在英國、日本和挪威,政府和私有企業(yè)均投入了大量的資金來研究和發(fā)展波浪能發(fā)電裝置,并致力于其商用價值的推廣。
目前波浪能發(fā)電技術(shù)種類繁多,按照國際上最新的分類方式,波浪能發(fā)電技術(shù)分為振蕩水柱技術(shù)(Theoseillatingwatereolumn(OWC))、越浪技術(shù)(Overtoppingeonverters)和振蕩浮子技術(shù)(oseillatingbodysystems)三種。
1.2.1振蕩水柱式波浪能發(fā)電技術(shù)發(fā)展及研究現(xiàn)狀
振蕩水柱技術(shù)利用一個水下開口的氣室吸收波浪能。波浪驅(qū)動氣室內(nèi)的水柱往復運動,再通過水柱驅(qū)動氣室內(nèi)的空氣,進而由空氣驅(qū)動葉輪,得到旋轉(zhuǎn)機械能,或進一步驅(qū)動發(fā)電裝置,得到電能。其優(yōu)點是轉(zhuǎn)換裝置不與海水接觸,可靠性較高;工作于水面,便于研究,容易實施;缺點是效率低。
(一)固定式振蕩水柱裝置(Fixed一struetureOwC)
至今,基于各種原理的波浪能發(fā)電裝置方案被廣泛提出,但真正被制造并部署于海域的裝置卻很少,而部署于海岸的又大部分是被放置于近海岸的試驗樣機。通常,這些裝備被安裝于海底或巖石基上,近岸式裝備的優(yōu)點是易于安裝和維護。振蕩水柱裝置就是典型的第一代樣機。如圖1.1所示的固定式振蕩水柱裝置由一個部分淹沒于海底的混凝土或鋼結(jié)構(gòu)與自由水平面共同構(gòu)成一個氣室。波浪造成自由水平面的波動,從而使氣室內(nèi)的空氣波動,空氣流過渦輪機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。1999年,英國(LIMPET波浪能發(fā)電裝置在蘇格蘭,2000年'“)等地成功建造。所有這些裝置,均被固定在海底,且其主體結(jié)構(gòu)是通過空氣渦輪機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。
(二)漂浮式振蕩水柱裝置(Floating一struetureOWC)
相較于固定式振蕩水柱裝置來說,漂浮式振蕩水柱裝置的氣室是一個浮動的,該裝置通過鎖鏈鉸接于海底,1940年,振蕩水柱裝置創(chuàng)始人YoshioMasuda設計的世界上首臺漂浮式振蕩水柱裝置Kaimei在日本海域進行實驗。隨后,YoshioMasuda發(fā)現(xiàn)Kalmei的能量轉(zhuǎn)換效率較低,對其進行了改造。1987年,另一個漂浮式振蕩水柱裝置MightyWhale(如圖1.3)開始研發(fā),于1998年由石力1島播磨重工業(yè)公司完成制造,投放于三重縣外海,安裝了1臺10KW、2臺soKw和2臺3oKw的發(fā)電機組。裝置寬30m,長SOm,,其形似巨鯨。裝置的氣室設計在裝置的前部,不同于大多數(shù)波浪能發(fā)電裝置的單一發(fā)電功能,該裝置是一個包括波浪發(fā)電、海上養(yǎng)殖和旅游的綜合系統(tǒng)'日。除此之外,英國布里斯維爾大學研制漂浮式振蕩水柱裝置Sperboy如圖1.4所示。該裝置放置于距岸13~20knl的地方,波浪情況很好。研究人員在延長裝置壽命、裝置抗浪能力、降低傳輸成本等方面將進行深入研究,以期降低發(fā)電成本。
中國的波浪能研究開始于1980。到2001年,開發(fā)了一系列振蕩水柱(OWC)波能裝置,
裝機容量分別為10w、6OW、100w?,F(xiàn)在,大約700臺10w振蕩水柱裝置用于為導航
浮標供電,其它振蕩水柱裝置均處于實驗階段劊。由于我國的波浪能流小,導致振蕩水柱裝置全年運行時間較短,效率偏低。而在歐洲波浪能流很大,波浪周期在105左右,波高3~sm,振蕩水柱式波浪能發(fā)電裝置承受的波浪力大,全年運行的時間長,所以,其總體發(fā)電效率高。
1.2.2越浪式波浪能發(fā)電技術(shù)發(fā)展及研究現(xiàn)狀
越浪技術(shù)是利用水道將波浪升至高水位水庫形成水位差,利用水位差產(chǎn)生的勢能直接驅(qū)動水輪發(fā)電機發(fā)電。其優(yōu)點是具有較高的可靠性、穩(wěn)定的輸出以及較高的效率;缺點是尺寸大,建造困難。收縮波道式波浪能發(fā)電裝置屬于越浪技術(shù)的應用之一,它是基于波聚理論的一種波能發(fā)電裝置,波聚理論最早由挪威特隆姆大學的Falnes和Budal提出。收縮波道式波浪能發(fā)電裝置具有一個比海平面高的高位水庫和一個漸收的波道。收縮波道其買就是兩道鋼筋混凝土做成的對數(shù)螺旋正交曲面,從海里一直延伸到高位水庫里,兩道墻在高位水庫內(nèi)相接。當海浪進入收縮波道時,由于收縮波道的波聚作用,使波浪的波高增大,從而使水越過鋼筋混凝土墻進入高位水庫,然后水庫里的水通過一個低水頭的水輪發(fā)電機組用來發(fā)電。挪威波能公司(NorwaveA.S)于1986年建造了一座裝機容量為35OKW的收縮波道式波浪能電站幾pChan(如圖1.5所示)。電站的技術(shù)關鍵是它的開口約60m的喇叭形聚波器和長約3Om的逐漸變窄的楔形導槽。當波浪進入導槽寬闊的一端向里傳播時,波高不斷地放大,直至波峰溢過邊墻,將波浪能轉(zhuǎn)換成勢能。楔形槽具有聚波器和轉(zhuǎn)換器的作用。與導槽相通的是面積約8500mZ,與海平面落差約3一sm的水庫。發(fā)電采用的是常
規(guī)水輪機組。這種轉(zhuǎn)換方法的優(yōu)點在于波浪能的轉(zhuǎn)換沒有活動部件,可靠性好,維護費用低且輸出穩(wěn)定。建造者稱其轉(zhuǎn)換效率在65%一75%之間,幾乎不受波高和周期的影響。電站自建成以來一直工作正常。不足之處是,建造這種電站對地形要求嚴格,不易推采用越浪技術(shù)的波浪能發(fā)電裝置還有丹麥的M值VeDragon(見圖1.6)州、挪威的SSG槽式裝置,均處于示范或試驗階段。
1.2.3振蕩浮子式波浪能發(fā)電技術(shù)發(fā)展及研究現(xiàn)狀
振蕩浮子技術(shù)包括了筏式、符子式、鴨式、、蛙式等諸多形式。振蕩浮子技術(shù)是利用波浪的運動推動波浪能發(fā)電裝置的活動部分(筏體、浮子、鴨體、擺等)產(chǎn)生往復運動,驅(qū)動機械系統(tǒng)或液壓系統(tǒng),最后驅(qū)動發(fā)電裝置發(fā)電。
(一)筏式波浪能發(fā)電裝置
筏式波浪能技術(shù)通過漂浮在水面的、端部鉸接的若干筏浮體俘獲波浪能,再通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。這些筏浮體通過鉸鏈相互鉸接在一起,能量轉(zhuǎn)換裝置置于每一鉸鏈處,波浪的運動引起波面筏浮體產(chǎn)生沿鉸接的彎曲,從而反復壓縮液壓活塞并輸出機械能。研究人員對該類裝置作了較廣泛的理論和試驗研究,研究表明當系統(tǒng)固有頻率與波頻相一致時,其輸出效率最高。英國oPD(OeeanpowerDelive巧)公司設計的750kw的海蛇號(pelamis),是筏式波浪能發(fā)電裝置的改良形式,它漂浮在海上呈蛇形,酷似一條海蛇,是世界上第一臺商業(yè)規(guī)模的近海波浪能源示范項目。其工作原理是將金屬海蛇的嘴垂直于海浪方向,其關節(jié)依靠海浪推動相互鉸接的金屬圓筒,像海蛇一樣隨著海浪上下起伏;接處的上下運動與側(cè)向運動的勢能將推動金屬圓筒內(nèi)的液壓活塞。“海蛇號”于2004年8月進行海試實驗,在1000多個小時的運行中沒有出現(xiàn)重大技術(shù)問題,運行狀況良好。最近,OPD公司和英國政府準備建立一個可以提供20000個家庭用電、由40套“海蛇號發(fā)電裝置組成的30Mw波浪能發(fā)電。
(二)海蛇式式波浪能發(fā)電裝置
海蛇式式裝置是一種經(jīng)過填密推理設計出來的、具有特殊外形的波浪能發(fā)電裝置。該裝置具有一個垂直于來波方向安裝的轉(zhuǎn)動軸。裝置的橫截面輪廓呈鴨蛋形,其前端(迎浪面)較小,形狀可根據(jù)需要隨意設計;其后部(背浪面)較大,水下部分為圓弧形,圓心在轉(zhuǎn)動軸心處28。裝置在波浪作用下繞轉(zhuǎn)動軸往復轉(zhuǎn)動時,裝置的后部因為圓弧形,不造出向后行進的波;又由于海蛇式式裝置吃水較深,海水中靠近表面的波浪難以從裝置下方越過,跑到裝置的后面,故海蛇式式裝置的背后往往為無浪區(qū)一一這使得鴨式裝置可以將所有的短波攔截下來,所以它具有較高的一次能量捕獲效
(三) 波浪能發(fā)電裝置波浪能發(fā)電裝置是如今三大商業(yè)應用波浪能發(fā)電裝置之一,其發(fā)電原理為利用擺在波浪力的作用下作往復擺動從而捕獲波浪能量,通過與擺相連的機械結(jié)構(gòu)或液壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)換將擺的動能和勢能轉(zhuǎn)換為機械能或液壓能,進而轉(zhuǎn)換為電能32,33。波浪能發(fā)電裝置的優(yōu)點在于,擺的運動可以很好的適應波浪大推力和低頻的特性,因此,波浪能發(fā)電裝置的轉(zhuǎn)換效率較高。它的另一優(yōu)點是可以與相位控制技術(shù)很好的結(jié)合。利用相位控制技術(shù)可以使波浪能發(fā)電裝置吸收在迎波面寬度以外的波浪能量,從而大大提高裝置的效率波能裝置也可分為浮力和懸掛兩種。日本的度部富治教授最早提出了波浪能發(fā)電技術(shù)的概念。日本室蘭工業(yè)大學于1983年建造了世界上首臺懸掛波浪能發(fā)電裝置,其裝機容量為SKW。該波浪能發(fā)電裝置的擺寬為Zm,擺角范圍為一30-+30。,如圖1.12所示。在波高1.5m,周期4s的波況下,裝置的正常輸出功率約為5KW,總效率約為40%,屬日本電站中效率較高水平:46。隨后,日本室蘭工業(yè)大學在燒屁島的西浦港建造了一座同樣的裝置,用來向島上漁民的公寓供電。另一座由三個水槽組成的裝機容量為80KW電站也已完成設計。現(xiàn)在日本室蘭工業(yè)大學又在研究300一600kw波浪能發(fā)電裝置,建于50m長的防波堤上,它包括4塊sm寬的擺板。同時,日本打算與斯里蘭卡合作,在斯里蘭卡海岸建一座150一250kw電站芬蘭AW~Energy公司研制的波浪能發(fā)電裝置—認伯veRoller:j7:在波浪的推動下,浮力擺來回擺動產(chǎn)生動能,經(jīng)液壓缸加以收集后,再由設置在岸上的發(fā)電機轉(zhuǎn)換為電力。浮力波浪能發(fā)電裝置環(huán)厄veRoller設置于海底,不僅無礙景觀、無噪音污染,而且比較不受暴風雨的影響。AW.Energy公司也聲稱,用于制造海浪發(fā)電機的零件與材料皆不會對環(huán)境構(gòu)成危害,例如,這項創(chuàng)新的潮汐能發(fā)電系統(tǒng),其液壓零件所使用的油,是由植物煉制的。另一項優(yōu)點則是,發(fā)電機組的葉片可以輕易增加,安裝成本也相對較為低廉。WaveRoller的第一臺樣機2007年在葡萄牙裝機。
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畢 業(yè) 設 計(論 文)開 題 報 告
2.本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段(途徑):
本課題要研究或解決的問題:
波浪能具有非常好的開發(fā)意義和開發(fā)前景,如果開發(fā)得當,將成為一種可以提供人類生活生產(chǎn)需要的綠色能源。從數(shù)據(jù)上可知,我國的波浪能資源非常豐富,這樣得天獨厚的天然條件,使我國研究波浪能發(fā)電技術(shù)具有重要的意義,既可以緩解能源危機的壓力,同時也具有現(xiàn)實的經(jīng)濟效益和長遠的戰(zhàn)略意義。波浪能發(fā)電裝置的基礎研究是一個多學科交叉的前沿領域,是機械、電氣和流體力學等多個學科的綜合應用。在波浪能發(fā)電裝置的設計過程中,由于海洋環(huán)境的復雜性,對于波浪力的模擬和波浪對于波浪能發(fā)電裝置的一次能量捕獲機構(gòu)的作用是一個研究難點。現(xiàn)有的波浪理論多研究波浪力對建筑物的破壞作用,鮮有從能量利用的角度去研究波浪力對捕能裝置(如擺、浮子等)的作用。因此,本課題在現(xiàn)有波浪理論的基礎上,對浮力擺的水動力學性能進行解析研究,并以此波浪力作為波浪能發(fā)電裝置的輸入進行仿真研究,分析系統(tǒng)的發(fā)電效率和功率頻率穩(wěn)定性。同時,進行場地實驗,以驗證仿真結(jié)果。
第一章簡述了海洋能資源背景和國內(nèi)外海洋波浪能發(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀,介紹了幾種典型的波浪能發(fā)電裝置的技術(shù)原理。并對與本文提及的波浪能發(fā)電裝置進行了調(diào)查和分析。
第二章介紹了海蛇式式波能發(fā)電裝置發(fā)電裝置的機械結(jié)構(gòu)和原理。
第三章針對海蛇式式波能發(fā)電裝置發(fā)電裝置進行機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設計
進行詳細的設計計算過程,書寫說明書。
擬采用的研究手段(途徑):
本課題的研究需要查閱大量的資料,我要先到學校圖書館查閱與本課題有關的書籍和資料本,同時上網(wǎng)瀏覽最新的有關課題的文獻資料在本次設計中,我們不僅僅能提高專業(yè)知識,還提高了查閱專業(yè)設計手冊、圖冊的能力,并熟悉相關的國家標準,鍛煉獨立解決實際問題的能力,提高操作繪圖軟件繪制工程圖的熟練度等。重要的是能讓我們將理論知識運用到實踐中去,提高實踐能力。 提出了一種新型海蛇式式波能發(fā)電裝置發(fā)電裝置,裝置機箱部分通過支柱支撐位于海以上,提高裝置的抗腐蝕性,采用海蛇式式波能發(fā)電裝置能量和配套的液壓系統(tǒng)提高的裝置整體的波浪能轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。
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指導教師意見:
1.對“文獻綜述”的評語:
2.對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計(論文)結(jié)果的預測:
3.是否同意開題:□ 同意 □ 不同意
指導教師:
年 月 日
所在專業(yè)審查意見:
負責人:
年 月 日
畢 業(yè) 設 計(論 文)
設計(論文)題目:海蛇波浪能發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)設計
學生姓名: 指導教師:
二級學院: ?! I(yè):
班 級: 學 號:
提交日期: 年 月 日 答辯日期: 年 月 日
IV
金陵科技學院學士學位論文 目錄
目 錄
摘 要 IV
Abstract V
第1章 緒論 1
1.l課題研究背景 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1
1.2.1振蕩水柱式波浪能發(fā)電技術(shù)發(fā)展及研究現(xiàn)狀 2
1.2.2越浪式波浪能發(fā)電技術(shù)發(fā)展及研究現(xiàn)狀 3
1.3本論文研究的主要內(nèi)容 4
第2章 海蛇波浪能發(fā)電裝置整體方案的擬定 5
2.1 設計思路 5
2.2 波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)組成(截圖打字出來,也可以復制PDF2.2) 5
2.2擬定液壓原理圖 6
第3章 海蛇波浪能發(fā)電裝置計算 8
3.1 設計主要技術(shù)參數(shù) 8
3.2 液壓缸的設計 10
3.2.1繪制液壓缸速度循環(huán)圖、負載圖 10
3.2.2 液壓缸的效率 10
3.2.3 液壓缸缸徑的計算 10
3.2.4活塞寬度的確定 11
3.2.5 缸體長度的確定 11
3.2.6缸筒壁厚的計算 11
3.2.7 活塞桿強度和液壓缸穩(wěn)定性計算 12
3.2.8缸筒壁厚的驗算 14
3.2.9 缸筒的加工要求 15
3.2.10法蘭設計 16
3.2.11 (缸筒端部)法蘭連接螺栓的強度計算 16
3.2.12密封件的選用 18
第4章 液壓系統(tǒng)液壓元件的選擇 20
4.1油泵的選擇 20
4.1.1 油泵工作壓力的確定 20
4.1.2 油泵流量的確定 20
4.2 液壓元件的選擇 20
4.3 油管的選擇 22
第5章 驗算液壓系統(tǒng)性能 23
5.1 壓力損失的驗算及泵壓力的調(diào)整 23
5.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗算 25
第6章 液壓站的設計 26
6.1液壓站簡介 26
6.2 油箱設計 26
6.2.1油箱有效容積的確定 26
6.2.2 油箱容積的驗算 26
6.3 聯(lián)軸器的類型 28
6.4 調(diào)速過程 29
6.5 泵和馬達的控制原理 29
第7章 電控系統(tǒng)設計 31
7.1 硬件的總體設計 31
7.2 軟件總體設計 31
7.3 程序設計 31
結(jié)論 34
致謝 35
參考文獻 36
金陵科技學院學士學位論文 摘要
海蛇波浪能發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)設計
摘 要
工在各種監(jiān)控設備,如海洋浮標的海洋環(huán)境中的工作,基于海床設備仍然依賴傳統(tǒng)的能源供應如電池模式。海床底座可以用來進行一個多維度的開發(fā)和利用海洋資源的監(jiān)控平臺,為中國的沿海地區(qū),如環(huán)渤海地區(qū)的全面,長期監(jiān)測??紤]到周圍的海洋監(jiān)測設備包含無盡的海浪,如果直接用海浪能量將有利于作為海洋監(jiān)測驅(qū)動能源大規(guī)模開發(fā)利用。對于目前的問題為導向,關鍵在研究探討技術(shù)應該重點關注,如光波理論和可變性由于海浪帶來最大的性能捕捉技術(shù)。由此對整個系統(tǒng),即,通過吸收雙轉(zhuǎn)子意味著海浪能量成旋轉(zhuǎn)機械能,能量轉(zhuǎn)換用于進一步使用,或者可以是連接到電力的發(fā)電機的方便,如可直接用于轉(zhuǎn)子軸的能量轉(zhuǎn)換裝置。但是,進一步的研究表明,該吸收裝置是仍然不能避免的主要瓶頸海洋能利用,能源的供應是不連續(xù)的不穩(wěn)定性。為了解決這個問題,實現(xiàn)從旋轉(zhuǎn)機械能輸出使用兩個選擇的能量穩(wěn)定的目的。雙轉(zhuǎn)子的設計被連接到液壓系統(tǒng)作為一個第二開關裝置,并且最后連接到電力的發(fā)電機。然后介紹了工作原理和整個發(fā)電。
我學到的知識體系液壓系統(tǒng)的技術(shù),獲得了相關文獻的一部分,在此基礎上,與我的想法,并且是解決任務的需要,特別是對以下任務的設計相結(jié)合::
(1)擬定裝置液壓原理圖。
(2)完成裝置油缸的設計。
(3)完成裝置的設計。
(4)對液壓系統(tǒng)進行校核設計
(5)完成對裝置整體建模設計
關鍵詞:海蛇波浪能發(fā)電裝置,油缸,液壓系統(tǒng)
金陵科技學院學士學位論文 Abstract
Pelamis Wave Energy Device Structure Design
Abstract
A variety of monitoring equipment in marine environment, such as ocean buoy, seabed based equipment still rely on traditional batteries as energy supply mode. Can be used as a multi-dimensional seabed based monitoring platform for the development and utilization of marine resources, long-term monitoring and comprehensive on the coastal regions of China such as Bohai environment. Considering the surrounding marine monitoring equipment includes ocean wave energy endless, if the direct use of ocean wave energy as driving energy for marine monitoring equipment operation will provide great convenience. The research in this topic oriented field, and discusses the key technology in the research should focus on, such as micro amplitude wave theory and the maximum power caused by time-varying ocean wave capture technology. Thus gives the whole system design ideas, namely the bilobed wheel absorption device as a level of energy conversion device, the device can be the ocean wave energy is transformed into rotating mechanical energy, for the subsequent energy transformed or has provided the convenience, such as can be directly with the impeller rotating shaft is connected with the generator to generate electricity. But after further research, found that the absorption device will not be able to avoid a major bottleneck in ocean wave energy utilization, the input energy is discontinuous and unstable. To solve this problem, we choose two stage energy conversion to achieve the purpose of stable rotating mechanical energy output. The design of double wheel system connected to the hydraulic system as the two level conversion device, finally connecting the generator to generate electricity. And then introduces the working principle and process of the whole power system.
I have learning the knowledge of hydraulic system, access to some of the relevant literature, on this basis, combined with the task need to be solved in my ideas and design work, mainly for the following work:
(1) develop sea wave power generation device of hydraulic principle diagram.
(2) completed the design of sea wave power generation device of cylinder.
(3) completed the design of sea wave energy power generation device.
(4) check the design of the hydraulic system
(5) the completion of the sea wave energy power generation device design modeling
Keywords: sea wave power generation device, hydraulic cylinder, hydraulic system
25
25
金陵科技學院學士學位論文 第1章 緒論
第1章 緒論
1.l課題研究背景
在能源危機和環(huán)境問題的雙重壓力,不合理使用的人文環(huán)境,“京都議定書”,一系列措施的發(fā)展成果,“氣候氣候變化框架公約關于”與傳統(tǒng)能源意想不到的抓地力等危害,減少資源和傳統(tǒng),增加恢復,經(jīng)營成本和更昂貴,更困難的政府,研究機構(gòu)和科學家,科學開始積極尋找清潔可再生能源,以改變現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu),走可再生能源和可持續(xù)發(fā)展。功率由歐盟提出的金額已經(jīng)在2007年一次能源的由所需的可再生能源的2020年可再生能源的期望的總消費量的30%的發(fā)展涉及可再生能源應占的總的20%能源消耗實現(xiàn)。其他國家的政府價格補貼,稅收優(yōu)惠,需要配額的市場化配置,鼓勵,支持和引導可再生能源在中國的人均能源的健康發(fā)展采取其他手段有2個成交量依舊在一個較低的水平,包括煤,在世界各地的水供應。人均量的一半,而天然氣,油僅占人均資源在世界的量為約一百五十三分之一。.
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
在18世紀后期,利用波能專利公開的,但波的真正意義,并在19世紀就開始研究了。在20世紀70年代的石油危機,越來越多的關注和波浪能有很多的想法, 1910年,法國Pozzi的鳳凰喜希克,內(nèi)置壓力波能裝置,居民用電IKW。 1965年,日本的田雄毅發(fā)明了一種導航燈浮標燃氣輪機發(fā)電裝置可以提高擺手,第一個商業(yè)波浪能裝置。 1978年,日本在“海明碼”波浪發(fā)電機1250千瓦的額定功率。根據(jù)1973年的石油危機,從1970年代中期,富裕的英國,日本,挪威等國,以應對未來能源危機的發(fā)展。 1983年留學英國的劉易斯在蘇格蘭400OkW防波堤波能裝置。雖然起步較早,但它是一個緩慢的,其原因可能是由于窮而不是技術(shù)不成熟,缺乏信心,許多國家投入較少的波的海洋環(huán)境。然而,由于不斷增長的能源危機近年來,國家已開始重視開發(fā)和利用可再生能源,尤其是在英國,日本和挪威,政府和私營公司有多少錢投資研究和波能裝置的發(fā)展,并致力于推廣商業(yè)價值。
波浪能技術(shù),現(xiàn)以振蕩水柱技術(shù)、越浪技術(shù)和振蕩浮子三種為主流。
1.2.1振蕩水柱式波浪能發(fā)電技術(shù)發(fā)展及研究現(xiàn)狀
它的優(yōu)點是不與海水轉(zhuǎn)換裝置,可靠性高;在水面上,容易學習工作,缺點是效率比較低。
(A)振蕩水柱裝置
到目前為止,基于波浪能裝置的各項方針一般方案,但真正的設備制造和部署在部署很少在沿海水域,大部分位于測試樣機海邊。在圖1.1示出剛性振蕩水柱包括在混凝土或鋼,并沿著一個水平腔室中的自由的海部分淹沒。
(B)浮振蕩水柱裝置
固定式振蕩水柱裝置與氣室浮動振蕩水柱裝置是一個浮動的。房間裝飾設計在設備前面,不像大多數(shù)波浪能發(fā)電功能的設備,該設備包括一個波浪發(fā)電集成系統(tǒng)海水養(yǎng)殖和旅游節(jié)。中國的浪潮研究開始于1980年。
圖1.1 海蛇型波浪能裝置圖
1.2.2越浪式波浪能發(fā)電技術(shù)發(fā)展及研究現(xiàn)狀
越浪波技術(shù)是利用水道,收縮型溝道波浪動力單元具有高于海平面,以及水庫渠道逐漸關閉。買兩個鋼筋混凝土的收縮通道被形成為對數(shù)螺旋正交平面,海,在與貯存器中的高膨脹貯存器接觸的兩個壁。當由于輸入信道的高爾夫球二聚的收縮波,使波的增加和關閉波高在蓄水池和高的鋼筋混凝土墻通道收縮的容器中的水液壓裝置的裝置。當側(cè)壁持續(xù)增加轉(zhuǎn)換峰值電流是波能量轉(zhuǎn)換成在導向槽的寬端的波傳播的波勢能。與導槽連通約為8500mZ區(qū),約三平方米的海平貯存器的壓降。渦輪發(fā)電機的常規(guī)手段。自建廠以來是建立在正常工作。缺點是地形的這個電站嚴格要求施工,使用方便,推動技術(shù)越浪功率器件,以及丹麥,男VeDragon的值(見圖1.6)是挪威指SSG低谷,還是在示范試點階段。
1.3本論文研究的主要內(nèi)容
我學到的知識體系液壓系統(tǒng)的技術(shù),獲得了相關文獻的一部分,在此基礎上,與我的想法,并且是解決任務所需的設計相結(jié)合,特別是對下列工作進行了分析講述:
(1)擬定液壓原理圖。
(2)完成裝置油缸的設計。
(3)完成裝置液壓站的設計。
(4)對液壓系統(tǒng)進行校核設計
金陵科技學院學士學位論文 第2章 海蛇波浪能發(fā)電裝置整體方案的擬定
第2章 海蛇波浪能發(fā)電裝置整體方案的擬定
2.1 設計思路
用于波浪能發(fā)電設備溝槽測試在不同波狀態(tài),原則和測試設備的設計的結(jié)構(gòu)模擬是合理的,液壓的,能量轉(zhuǎn)換效率,功率傳輸?shù)燃夹g(shù)成果的基礎上,上述測試箱索引校正和優(yōu)化。三個在東灣的位置,初步海試,才能得到實際的數(shù)據(jù)和信息,與理論數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)相比下沉。
圖2.1 海床基海洋能供電系統(tǒng)總體設計路線圖
2.2 波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)組成
確定浮子上的部分海洋葉輪的基礎上,所提出的設備能夠是最初確定海洋波浪能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)機械能,吸收,或提供能量轉(zhuǎn)換購買使用方便,可直接使用作為連接到發(fā)電機的電力向葉輪軸產(chǎn)生。然而,吸濕裝置的再其余不能防止使用輸入能量在海浪能量的主要瓶頸是不連續(xù)的不穩(wěn)定性[12]。為了解決這個問題,我們考慮實現(xiàn)兩個現(xiàn)有的能量轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)機械能輸出穩(wěn)定的目的。此時,由于穩(wěn)定??性和變速器的液壓系統(tǒng),在同一時間的可靠性,由于能量吸收裝置旋轉(zhuǎn)機械能的輸出,避免了限制和裝置只的一個液壓缸的演技原因的單個行程現(xiàn)象,可以在兩個轉(zhuǎn)換裝置的液壓泵應用等旋轉(zhuǎn),并且,因此,與液壓系統(tǒng)選擇作為二次能量轉(zhuǎn)換裝置。
圖2.2 波浪能轉(zhuǎn)換裝置和發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)圖
小模塊波浪浮標+雙葉輪下鋪風機葉輪能吸收兩雙范圍+水力學,結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和發(fā)電設備,大致可以分為三個部分。第一波減震器裝置可以分為三個浮子下方。能量吸收裝置的第一波浮現(xiàn)+雙轉(zhuǎn)子機構(gòu),所述雙輪機構(gòu)的這一部分,進入該結(jié)構(gòu)的這一部分可被轉(zhuǎn)換波到轉(zhuǎn)子吸收的機械旋轉(zhuǎn)。第二件是一液壓系統(tǒng),它能夠吸收全部結(jié)構(gòu)搖擺它在葉輪旋轉(zhuǎn)機械。第二件是一液壓系統(tǒng),它能夠吸收全部結(jié)構(gòu)搖擺它在葉輪旋轉(zhuǎn)機械。第二件是一液壓系統(tǒng),其特征在于,吸收波能機械旋轉(zhuǎn)能轉(zhuǎn)換為葉輪的完整結(jié)構(gòu)被發(fā)送到穩(wěn)定的液壓回路的任務。的發(fā)電設備,第三部分由液壓馬達回路液壓能量直接進行成電能,整個裝置,如圖。
2.2擬定液壓原理圖
討論基于上述,整個系統(tǒng)的示意圖。然后游覽整個系統(tǒng)的工作。洋流由波浪在浮子導向管驅(qū)動時,引導管流為誘餌的作用,同時作為海引流管進入室內(nèi)對靜壓創(chuàng)建。因為浮子靜水速度差之間的區(qū)域從其被發(fā)送到圍繞轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的轉(zhuǎn)子,完成了波浪能量浮標的吸收。這里應強調(diào)的是,吸入管的較長的長度,彼此,較小之間的螺旋形轉(zhuǎn)子磁干擾,更多的能量被吸收。
當螺旋轉(zhuǎn)子在水中旋轉(zhuǎn),是由一個液壓泵通過一個旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的葉輪的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。梭口的通道后,通過細過濾器和逆止閥,減壓閥引入液壓回路的液壓缸英寸在這種情況下,在液壓油太多的油(海浪能量就足夠了)或太少(海浪能量小于)可能仍然存在的情況下,設置累加器電路中的裝置,和電控閥的設計,從而確保在這兩種情況下,電池可從油中吸油或釋放液壓油,油控制分開。最后,液壓油在液壓馬達的穩(wěn)??流驅(qū)動的液壓馬達轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)驅(qū)動發(fā)電機。
圖2.3 液壓原理圖
金陵科技學院學士學位論文 第3章 海蛇波浪能發(fā)電裝置計算
第3章 海蛇波浪能發(fā)電裝置計算
3.1 設計主要技術(shù)參數(shù)
葉輪模型可以捕獲時,首先要在兩流風扇的電流要被分析的能量吸收裝置,可以在圖3-1中可以看出,引入引流管中流動的后,將被移動一個恒定的橫截面面積S.在引流管傳出的流速V1,沒有轉(zhuǎn)換成海流勢能的動能的情況下,則與當前折合該方法,在流動的流速,轉(zhuǎn)子在升高的壓力下的流體的,動態(tài)從洋流海水能量轉(zhuǎn)換為壓力能量。[23]當水流過葉輪,因為刀背螺旋槳葉片從而負壓的背面的作用。當水穿過葉輪到達山頂,水壓可以恢復,并且動能完全失去。
圖3.1 雙葉輪流場示意圖
現(xiàn)假設流場中的海流滿足伯努利方程,下面來計算雙葉輪所能捕獲的能量:
(3-1)
(3-2)
(3-3)
那么:
(3-4)
用式3-2減去式3-3,得:
(3-5)
再將式3-1帶入到式3-4中,得:
(3-6)
由式3-5及式3-6可得:
(3-7)
接下來可以得到葉輪捕獲的功率為
(3-8)
現(xiàn)在定義葉輪的軸向速度變化誘導系數(shù)為,則,則葉輪捕獲的功率表達式可化簡為如下:- =
(3-9)
由此我們可以計算葉輪的能量捕獲效率:
(3-10)
上面求解過程表明,葉輪能夠捕獲的海洋波浪能的大小同海流的流速、葉輪輪彀直徑有明顯的聯(lián)系,且由于能量捕獲系數(shù)的原因,葉輪捕獲的海洋波浪能的能量存在一個最大的效率。
3.2 液壓缸的設計
3.2.1繪制液壓缸速度循環(huán)圖、負載圖
圖3.2 液壓缸速度循環(huán)圖、負載圖
1、設定參數(shù)
設定動摩擦系數(shù)fd=0.1 ,設定靜摩擦系數(shù)fj=0.2 ,設定η缸=0.95,
V快=100mm/s , V工=10mm/s,令起動時間不超過0.2秒,
3.2.2 液壓缸的效率
液壓缸的機械效率
3.2.3 液壓缸缸徑的計算
內(nèi)徑D可按下列公式初步計算:
液壓缸的負載為推力
=463mm 式(3-11)
液壓缸已知系統(tǒng)壓力=25MPa;
從式子(3-11)得到內(nèi)徑:=500mm
找出缸筒內(nèi)徑系列表格3.1,設值500mm。
表3.1 液壓缸內(nèi)徑系列mm
8
10
12
16
20
25
32
40
50
63
80
100
125
160
200
250
320
400
500
活塞桿外徑:
找出相關引用書目,活塞桿直徑設得d=360mm.
表3.2 活塞桿直徑系列
活塞桿直徑系列/mm
(GB/T 2348-1993)
4、5、6、8、10、12、16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、56、63、70、80、90、100、110、125、140、160、180、200、220、250、280、320、360
3.2.4活塞寬度的確定
如沿液壓活塞滑塊的影響下,氣缸的活塞,因此,不應該太緊或太多的空間,以適應缸體。
活塞的寬度一般取=(0.6-1.0)
即=(0.6-1.0)×500=(300-500)mm
取=350mm
3.2.5 缸體長度的確定
長度的厚度的兩端通常是不是圓柱體的內(nèi)徑大于20至30倍。
3.2.6缸筒壁厚的計算
每次時,就叫它薄壁缸筒,薄壁圓筒計算式子如下:
式(3-12)
液壓缸缸筒設45鋼,抗拉強度式子為:
σb=600MPa
安全系數(shù)n根據(jù)相關引用書目,設得n=5。
許用應力公式為[δ]==120MPa
每次的時候,從式子(3-3)計算出:
(該設計采用45鋼管) 式(3-13)
缸徑預取=50
此時 =0.1
最高允許壓力一般是額定壓力的1.5倍,根據(jù)給定參數(shù),所以:
=251.5=37.5MP
=115
滿足要求,就取壁厚為120mm。
3.2.7 活塞桿強度和液壓缸穩(wěn)定性計算
A.活塞桿強度計算
活塞桿的直徑按下面式子來驗算:
(3-14)
=63.69mm
d取360 mm大于63 mm 滿足要求.
B.液壓缸穩(wěn)定性計算
活塞桿穩(wěn)定性的校核依下式進行
式子里,是指安全系數(shù),往往設值=2~4。
a.當活塞桿的細長比時
b.當活塞桿的細長比時
具體數(shù)值見表3-3。
表3-3液壓缸支承方式和末端系數(shù)的值
支承方式
支承說明
末端系數(shù)
一端自由一端固定
1/4
兩端鉸接
1
一端鉸接一端固定
2
兩端固定
4
表3-3 、、的值
材料
鑄鐵
5.6
1/1600
80
鍛鐵
2.5
1/9000
110
鋼
4.9
1/5000
85
c.每次的時候,缸就很穩(wěn)定了,不需要來驗算了。
此設計安裝方式子里,間固定的方式,此缸已經(jīng)足夠穩(wěn)定,不需要進行穩(wěn)定性校核。
3.2.8缸筒壁厚的驗算
缸筒壁厚的驗算:
A液壓缸的額定壓力值要小于額定得極限值,以確保運行安全:
式(3-15)
從式子(3-15)算出:
一目了解,額定油壓25MP滿足條件;
B為使避免缸筒不變形,它的額定壓力值應與塑性變形壓力在比例范圍內(nèi):
式(3-16)
式(3-17)
從式子(3-17)算出:
=41.21
再代到入(3-16)算出:
顯然,滿足條件;
C耐壓試驗壓力,液壓缸在耐壓試驗壓力下,所有的零件不能有破壞或永久變形等非常規(guī)現(xiàn)象。
各國規(guī)范多數(shù)規(guī)定:
每次額定壓力的時候
(MPa)
D為使液壓缸運行正常,缸筒的爆裂壓力要比耐壓試驗壓力值大:
(MPa) 式(3-18)
從表格知道=596MPa,從式子(3-18)設得:
至于耐壓試驗壓力應為:
因為爆裂壓力遠大于耐壓試驗壓力,所以完全滿足條件。
以上所用公式子里,各量的意義解釋如下:
鋼材:=0.3
3.2.9 缸筒的加工要求
汽缸直徑D H7被設置為0.16的表面粗糙度,需要進行破碎;
熱處理:調(diào)制,HB240;
氣缸,圓錐形的內(nèi)徑D,不超過公差的一半圓筒內(nèi)徑的圓度;
剛剛過去的不超過0.03毫米直線度;
油口和出口口岸開放必須有一個倒角,不能飛邊,毛刺;
在鍍鉻氣缸,抗腐蝕層流蘇的外表面。
3.2.10法蘭設計
液壓缸的端蓋以法蘭式端蓋最常規(guī)。本次設計就選它了。
(缸筒端部)法蘭厚度式子如下:
式(3-19)
所以
3.2.11 (缸筒端部)法蘭連接螺栓的強度計算
連接圖如下:
圖3-3 缸體端部法蘭用螺栓連接
1-前端蓋;2-缸筒
螺栓強度計算式子為:
螺紋處的拉應力公式:
(MPa) 式(3-20)
螺紋處的剪應力公式
(MPa) 式(3-21)
合成應力公式
(MPa) 式(3-22)
最大推力公式:
使用4個螺栓緊固缸蓋,設:=4
螺紋外徑和底徑的選擇:
=10mm =8mm
系數(shù)選擇:設=1.3=0.12
從式子(3-20)可算出螺紋處的拉應力為:
=
從式子(3-21)可算出螺紋處的剪應力為:
從式子(3-22)可算出合成應力為:
==367.6MPa
從計算結(jié)果選螺栓12.9級;
從表格看出,抗拉強度極限=1220MP;屈服極限強度=1100MP;
不妨取安全系數(shù)n=2
得到許用應力值:[]=/n=1100/2=550MP
證明選用螺栓等級合適。
3.2.12密封件的選用
A.密封件的要求
液壓元件,液壓缸的密封相對高的,尤其是在一些特殊的液壓缸,如旋轉(zhuǎn)致動器等。液壓缸不僅靜密封,該網(wǎng)站的動態(tài)密封和高壓,這需要接頭的一個更好的密封,耐磨,耐高溫調(diào)整其彈性好,小的永久變形,機械強度,摩擦小,制造和組裝容易和拆機,可以隨壓力增加密封性能和磨損利于自動補償?shù)玫礁纳?。密封圈一般的橫截面形狀分類,O-形,Y形,U形,V形和YX形狀。除了O型,另一種是屬于唇形密封。
B. O形圈的選擇
液壓缸膛的活塞頭和活塞桿,汽缸筒的圓柱形孔的支承面,氣缸蓋和端面等的靜態(tài)密封件..密封靜密封部其中,原則上,將O形環(huán)。
A減少摩擦,無粘滑現(xiàn)象;
B有良好的動,靜密封,耐磨損,使用壽命長;
C安裝溝槽簡單,易于拆卸。
這個組合是在公園的活塞和汽缸壁具有大狹縫的那以外獨特的,因為組合密封環(huán)可以防止壓縮在該孔的,以使活塞和氣缸的加工要求,密封是下述方法:
圖3-4 密封方式圖
金陵科技學院學士學位論文 第4章 液壓系統(tǒng)液壓元件的選擇
第4章 液壓系統(tǒng)液壓元件的選擇
4.1油泵的選擇
4.1.1 油泵工作壓力的確定
油泵工作壓力式子:
=P+∑△P 式(4-1)
發(fā)現(xiàn)在階段氣缸壓力工作為最大,如在液壓系統(tǒng)中的海蛇波能量裝置,通過閥門少量的壓力,因此,壓力損失Σ△還沒有P找到相關文獻的引用表1-10選擇Σ△P =0.5MP。氣缸最大工作壓力P可按照表3-17.1MP所以氣缸壓力采取的:
=25+0.5=25.5MPA
所選油泵的額定工作壓力應為:
=1.25=1.25×25.5=31.875MPA
按壓力和流量的計算結(jié)果,來選用申液SV2010-4P9P1020(29L+13.1/r)泵,它的額定轉(zhuǎn)速1500r/min。
圖4.1 油泵
4.1.2 油泵流量的確定
油泵流量式子:
≥K(∑Q)=1.1×150=165L/min (4-2)
油泵選設YYB-BC165/48B雙聯(lián)葉片油泵
4.2 液壓元件的選擇
本文所有閥的額定壓力均設,額定流量分別設得10L/min,25L/min和63L/min,規(guī)格型號見表5-1,選取吸油用線隙式過濾器。
表4-1 液壓元件明細表
電動機1
Y160ML-4-B5 15KW
臺
2
躍進廠
液壓泵1
SV2010-4P9P1020(29L+13.1/r)
臺
2
申液
聯(lián)軸器1
臺
2
鐘形罩1
160ML-B5-SV2010-P4P9P020定制
2
鐘形罩2
Y100L-4-CBE
1
回油壓力表
YN-60 I 1.6MPa
徑向普通耐振
2
上海宜川
閥箱壓力表
YN-60 I 16MPa
徑向普通耐振
10
上海宜川
吸油過濾器
WU160-100J
1
溫州黎明
回油過濾器
RFA-160*20LY
濾芯 FAX-160*20#
1
溫州黎明
濾芯
FAX-160*20#
1
溫州黎明
壓力過濾器1
ZUI-H160*10DFP
濾芯 HDX-160*10#
1
壓力過濾器2
ZUI-H63*5DFP
濾芯 HDX-63*5#
1
溫州黎明
濾芯
HDX-160*10Q2
2
溫州黎明
空氣濾清器
EF5-65
EF4-50是94.5元
1
溫州黎明
液位計
YWZ-
2
溫州黎明
清洗蓋
YG-400F
含法蘭
2
溫州黎明
液位傳感器
YKJD24-500-300
1
溫州黎明
壓力傳感器
A-10;0...250Bar,4…20
3
威卡
高壓球閥1
YJZQ-J15N(G1/2")
24
MHA
高壓球閥2
YJZQ-J20N(G1")
4
奉化朝日
板式冷卻器
BL50C-40D
1
江陰保德
分流馬達
FD219+19-G-N
1
麥塔雷斯
蓄能器
NXQ-L2.5-10H
含安全開關
1
朝日
蓄能器
NXQ-L16-20H
含回油開關
1
朝日
換向閥1
4WE10E3X/AG24NZ5L
1
立新力士樂
換向閥2
4WE10J3X/AG24NZ5L
1
立新力士樂
換向閥3
4WE10EA3X/AG24NZ5L
4WE10EB3X/AG24NZ5L
1
立新力士樂
換向閥4
4WE6EB6X/AG24NZ5L
2
立新力士樂
換向閥5
4WE6E6X/AG24NZ5L
4
立新力士樂
換向閥6
4WE6C6X/EG24NZ5L
4
立新力士樂
換向閥7
4WE6Y6X/EG24NZ5L
1
立新力士樂
疊加式減壓閥
ZDR6DB2-30/15Y
2
立新力士樂
疊加式減壓閥
ZDR6DA2-30/15Y
1
立新力士樂
疊加式減壓閥
ZDR6DP2-30/15YM
3
立新力士樂
疊加式單向節(jié)流閥
Z2FS6-3X/
2
溢流閥1
DBW10B-5X/20G24Z5L
1
立新力士樂
溢流閥2
DB10-5X/20
1
外泄式液控單向閥
SV10PB1-30/
3
單向節(jié)流閥1
NDRV-12-P-B
更改過
12
西德福
單向節(jié)流閥2
DRVP-10-10
5
立新力士樂
單向節(jié)流閥3
Z1S6P1-30/
3
單向閥2
RVP12-10/
5
立新力士樂
比例壓力閥1
RZGO-A-033/210-31
2
ATOS
放大器
EMI-01F-AC/RR
2
ATOS
4.3 油管的選擇
根據(jù)選定的液壓閥的連接油口尺寸確定管道尺寸。液壓缸的進、出油管按輸入、排出的最大流量來計算。
金陵科技學院學士學位論文 第5章 驗算液壓系統(tǒng)性能
第5章 驗算液壓系統(tǒng)性能
5.1 壓力損失的驗算及泵壓力的調(diào)整
1.工進時的壓力損失的驗算及泵壓力的調(diào)整
工進時管路中的流量是0.24L/min,因流速小,所以損失都非常小,可忽略。僅考慮調(diào)速閥的壓力損失,還有背壓閥的壓力損失,小流量泵的調(diào)整壓力式子為:
2.快退時的壓力損失驗算及大流量泵卸載壓力的調(diào)整
得知:快退時進油管和回油管長度均為l=1.8m,油管直徑d=25m,通過的流量為進油路=22.5L/min=,
回油路=45L/min=。液壓系統(tǒng)選N32號液壓油,考慮最低工作溫度為15攝氏度,油的運動粘度v=1.5st=1.5,油的密度,液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。
(1)設定油流的流動狀態(tài) 從式子經(jīng)單位換算公式是:
(5-1)
式子里, v—平均流速(m/s)
d—油管內(nèi)徑(m)
—油的運動粘度()
q—通過的流量()
則進油路中液流的雷諾數(shù)式子為:
回油路中液流的雷諾數(shù)式子為:
由上可知,進回油路中的流動都是層流。
(2)沿程壓力損失的計算: (5-2)
在進油路上,流速,壓力損失算出:
在回油路上,流速為進油路流速的兩倍即v=4.24m/s,壓力損失算出:
(3)局部壓力損失 通過各閥的局部損失按式計算,結(jié)果列于下表:
部分閥類元件局部壓力損失
元件名稱
額定流量
實際通過流量
額定壓力損失
實際壓力損失
單向閥2
25
16
2
0.82
三位五通電磁閥
63
16/32
4
0.26/1.03
二位二通電磁閥
63
32
4
1.03
單向閥
25
12
2
0.46
若取集成塊進油路的壓力損失,回油路壓力損失為,則進油路和回油路總的壓力損失為:
從表格找出液壓缸負載F=521N;那么快退時液壓缸的工作壓力計算式為:
計算快退時泵的工作壓力式子是: (5-3)
而
因此,大流量泵卸載閥10的調(diào)整壓力應大于。
從以上驗算可以看出,油路結(jié)構(gòu)、元件的參數(shù)滿足要求。
5.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗算
整個工作周期中由最長占據(jù)的階段工作,所以在加熱的主要原因是分階段的工作,它的工作原理是第一系統(tǒng)的溫度條件。
工進時的液壓泵輸入功率為:
工進時的液壓缸輸出功率為:
系統(tǒng)總的發(fā)熱功率算得:
已經(jīng)知曉,油箱容積為V=315L=,那么油箱近似散熱面積A算得:
(5-4)
假如通風狀態(tài)可以,設定油箱散熱系數(shù),式子為:
℃≈17.4℃ (5-5)
設環(huán)境溫度,那么熱平衡溫度計算得出:
=25℃+17.4℃=42.4℃[T]=55℃
所以油箱散熱基本可達要求。
金陵科技學院學士學位論文 第6章 液壓站的設計
第6章 液壓站的設計
6.1液壓站簡介
結(jié)構(gòu)型液壓站的分布式和集中式兩種類型。
(1)被劃分像散落在機器周圍機油液壓系統(tǒng),監(jiān)視和控制設備。
(2)這種類型的集中式燃料輸送系統(tǒng)的裝置,該機器被壓下時,調(diào)整控制裝置獨立于機器,一個獨立的液壓驅(qū)動的設立的。優(yōu)點是簡單的安裝和維護;退稅增加液壓站區(qū)。
6.2 油箱設計
6.2.1油箱有效容積的確定
(一)油箱的有效容積
油箱的有效容積可以用經(jīng)驗公式確定:
( 6-1)
式子里,,—油箱的有效容積;
Q —油泵額定流量;
K —系數(shù);
設K=7,油泵額定流量為41.76 L/min,代到6-1式子算出:
=6×41.76=292.32 L
油箱有效容積確定后,還需要根據(jù)油溫升高的允許植,進行油箱容積的驗算。
6.2.2 油箱容積的驗算
液壓系統(tǒng)的壓力,體積和機械損失形式被轉(zhuǎn)換,總能量損耗,能量的熱損失,從而使油上升,由此產(chǎn)生了一系列的副作用。要做到這一點,該系統(tǒng)需要計算的熱量,使溫度控制系統(tǒng)。
1 系統(tǒng)總的發(fā)熱公率
總的發(fā)熱公率H估算式子為:
(6-2)
式子里,,N—液壓泵輸入功率;
—執(zhí)行元件的有效功率;
若一個工作循環(huán)中有幾種工況,那么應算出總平均有效功率,
系統(tǒng)總的發(fā)熱公率:H=N(1-η) (6-3)
式子里, η——系統(tǒng)總效率。
找出相關引用書目,液壓泵輸入功率式子是:
N=Nd×η1 (6-4)
式子里,Nd——電動機功率;
η1——聯(lián)軸器傳動效率。
找出相關引用書目P7,設η=0.99,代到式子6-4算出:
N=0.99×7.5KW=7.425KW
因此,液壓泵輸入功率N=7.425KW。
把N=7.425KW代到式子6-3,算得:
H= N(1-η)=7.425×(1-0.695)KW=2.265KW。
2 散熱功率及溫升
油箱的散熱功率估算如下:
=KA (KW) (6-5)
式子里,, K—油箱的散熱系數(shù);
A—油箱散熱面積;
—系統(tǒng)溫升植。
油箱的散熱面積可以用下式估算
A=0.065 () (6-6)
式子里,,—油箱的有效容積。
液壓系統(tǒng)的熱平衡條件:
熱平衡式子是:
H-=0, (6-7)
H-KA=0, (6-8)
(6-9)
找到相關引用書目,P40,設定K=0.025 KW/℃,把K=0.025代到式子6-9,算出:
==29.7℃
找到相關引用書目表格3-32所給的允許值為:一般工作機械≤35℃,故系統(tǒng)溫升驗算合格。
6.3 聯(lián)軸器的類型
聯(lián)軸器剛性接頭,柔性聯(lián)接搪瓷兩類,其中所述柔性聯(lián)接釉料可以細分為可彈性彎曲元件連接搪瓷釉料和柔性連接元件包括兩個彈性的類別??紤]以下幾點:
(1)程度和所需的扭矩傳遞的性質(zhì)和降低的緩沖懷孕的功能要求。
(2)操作速度水平和離心力的大小的耦合引起的。
(二)計算聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩
式子如下:
TCa=KAT (6-10)
式子里, T—公稱轉(zhuǎn)矩N·m;
KA——工作情況系數(shù)。
找到相關引用書目表格14-1,轉(zhuǎn)矩變化小,原動機為電動機,設出KA=1.3。KA=1.3代到式子6.10,計算得:
=49.74N·m。
TCa= KAT=64.66N·m。
(三)確定聯(lián)軸器的型號
找出相關引用書目表格17-5,選ML3型梅花形彈性聯(lián)軸器,該型號聯(lián)軸器公稱扭矩為[T]=90N·m>Tca,許用轉(zhuǎn)速[n]=6700r/min,滿足要求。
(四)安裝聯(lián)軸器的技術(shù)要求
(1)半聯(lián)軸器Ⅰ做主動件。
(2)聯(lián)軸器與電動機軸配合時采用H7/H6配合,與泵軸則采用H8/H7的配合
(3)最大同軸度偏差不大于0.1mm,軸線傾角不大于40′
6.4 調(diào)速過程
發(fā)送功率的速度和轉(zhuǎn)矩的變化在兩個階段:液壓馬達傾轉(zhuǎn)qm的第一階段中,通過改變液壓的發(fā)動機轉(zhuǎn)速處的A4V調(diào)整泵的最大排量。在這個過程中,液壓泵A4V的位移從零改變到最大值,逐漸增加液壓馬達的旋轉(zhuǎn)速度,以保持最大的壓力,所述液壓馬達的最大輸出轉(zhuǎn)矩。當泵繼續(xù)上升,最大位移,液壓馬達的旋轉(zhuǎn)速度繼續(xù)增加,該方法因為泵輸出壓力逐漸降低,使得輸出轉(zhuǎn)矩逐漸地從液壓馬達降低時,摩擦逐漸減小。為了第二階段A4V排量液壓泵保持最大限度的利用降低排量液壓馬達的速度。這里,液壓馬達的排出量逐漸減小到最大值的最小值,最大速度增大,輸出扭矩下降。
6.5 泵和馬達的控制原理
1.A4V 泵的 EL 控制原理
解除管制兩個比例螺線管裝置的R,所述泵由具有在相對于當前壓力調(diào)節(jié)器壓力的預選變量,由此容量斜板式無級調(diào)整的圓柱體。對應于流動方向A比例電磁。EL 控制功能符號圖:
圖6.1 EL 控制功能符號圖
2.A6V 泵的 EL 控制原理
解除管制兩個比例螺線管裝置的R,所述泵由具有在相對于當前壓力調(diào)節(jié)器壓力的預選變量,由此容量斜板式無級調(diào)整的圓柱體。一個比例電磁鐵對應于流動的方向。EL 控制功能符號圖:
圖6.2 EL 控制功能符號圖
泵的控制原理3.A7V泵的電磁控制閥。電磁鐵的壓力控制閥的控制下,電
大的力,閥芯位移的大小,即控制,該電流正比于泵和電磁線圈的位移。 EL 控制功能符號圖:
圖6.3 EL 控制功能符號圖
金陵科技學院學士學位論文 第7章 電控系統(tǒng)設計
第7章 電控系統(tǒng)設計
7.1 硬件的總體設計
隨著數(shù)字信息技術(shù)和計算機技術(shù),導致計算機,尤其是微電腦控制領域的快速發(fā)展更為常見,傳統(tǒng)的模擬信息處理和控制裝置被逐漸由數(shù)字計算機取代。目前機電產(chǎn)品的主要部分,形成微電腦控制裝置。微機控制系統(tǒng)可以是,如果有兩個主要的硬件和軟件組件。在一般情況下,包括計算機硬件,外圍設備,輸入和輸出通道和控制臺等,和微機控制的對象的輸入和輸出通道,包括在兩部分的數(shù)字和模擬信道,一個微計算機的控制系統(tǒng)和其他重要的微系統(tǒng)差之間的地方。點擊主要硬件。
基本上由硬件組件的數(shù)控系統(tǒng):一個數(shù)控系統(tǒng)包括硬件和軟件的分為兩部分。硬件是系統(tǒng),硬件和軟件的有效操作的組合物的基礎。硬件可靠性直接影響到數(shù)控系統(tǒng)的性能。
7.2 軟件總體設計
支持軟件正在運行,系統(tǒng)程序和控制系統(tǒng),包括系統(tǒng)軟件和應用軟件。軟件指編程系統(tǒng),診斷程序,操作系統(tǒng)和計算機相關的一般程序。
1.系統(tǒng)控制軟件程序員主要內(nèi)容管理系統(tǒng)軟件,實現(xiàn)了主控軟件系統(tǒng)的工作。管理程序功能(1)以接受駕駛員的命令,(2)運行,(3)從命令處理程序返回到管理程序接受命令,(4)的系統(tǒng)中的等待狀態(tài)。
2.診斷程序包括界治療,經(jīng)濟關機處理,系統(tǒng)診斷,故障診斷等功能的移動部件。
3.鍵盤功能鍵盤操作和實用程序和實際處理程序包括監(jiān)測鍵盤,顯示處理程序,機器操作,命令和其它信息。
4.根據(jù)系統(tǒng)的功能要求程序設計系統(tǒng)的軟件來實現(xiàn)一個可靠的系統(tǒng),用于各種功能,特征和功能應要求在系統(tǒng)軟件的設計系統(tǒng)對象的詳細和仔細的分析。在確定好控制,計算,控制序列后,畫出程序框圖。
7.3 程序設計
1. 8155、鍵盤、顯示器接口程序設計 ORG 8000H
ST: MOV DPTP #7F00H MOV A, #03H MOVX @DPTP A
DIR: MOV R0, #30H
MOV
R3,
#01H
MOV
A,
R3
LD0:
MOV
DPTP,
#7F0H
MOVX
@DPTP,
A
INC
DPTP
MOV
A,
@R0
ADD
A,
#0CH
MOVC
A,
@A+PC
MOVX
@DPTP
A
ACALL
DIMS
INC
R0
MOV
A,
R3
JB
ACC.7
LD1
RL
A
MOV
R3
A
LD1:
RET
ORG
8020H
DB
3F3H,06H,5BH
DB
4FH,66H,6DH
DB
7DH,07H,7FH
DB
6FH,77H,7CH
DB
39H,5EH,79H
DB
71H,40H,00H
DIMS:
MOV
R7,
#02H
DL:
MOV
R6,
#0FFH
DL1: DJNZ R6, DL1
DJNZ R7 DL RET鍵盤掃描程序:ORG 8040H
KEY: LCALL KS
JNZ K1
LCALL DIR SJMP KEY
K1: LCALL DIR LCALL DIR LCALL KS JNZ K2
LCALL DIR SJMP KEY
K2: MOV R2, #0FEH MOV R4, #00H
K4: MOV DPTP #7F01H MOV A, R2
MOVX @DPTP, A INC DP
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