U型管压力实验台的研究与开发

摘要

U型管压力实验台是根据某企业的实际生产需要研究开发的，是用来检测使用在U型管换热器的U型管，在尚未装配使用前，模拟U型管的工作压力来检测是否有破裂或泄露现象的实验设备。该研究是针对U型管式换热器中的U型管在5～30MPa压力下的工况下设计的实验方案，其中包括对该实验台部分加压系统和高压水路密封腔的设计、夹紧机构和封口机构的设计、液压系统、控制系统的设计。 首先对加压系统进行了设计，对加压系统中涉及到的主要元件进行了设计计算，确定了丝杠的直径和加压水缸的最大行程，校核了丝杠螺母，然后确定了加压系统中电动机和减速器的型号，最后对高压水路密封腔进行了设计并绘制了高压水路密封腔图。 在封口机构和夹紧机构中，设计了夹紧机构和封口机构，应用ANSYS软件对U型管与夹具接触部分进行了应力分析，仿真结果表明夹具设计是可行的，并对其中使用到的密封圈和橡胶进行了讨论。 液压系统设计中，首先分析实验台的实验方法，并在此基础上，进行了液压系统原理图的设计，确定了液压系统的执行元件，然后计算了整个液压系统的流量，并根据流量和压力进行了液压阀的选型和油箱的设计，计算了整个油压回路系统的功率，选择了电动机的型号。最后绘制了实验台液压系统的原理图。 控制系统采用了可编程控制器(PLC)作为实验台的控制器，并对PLC的工作过程进行了介绍，对PLC及相关元件进行了选型，同时绘制了PLC控制系统的输入、输出点分配图，并采用梯形图编程，实现实验台的自动化。 本设计正在调试安装阶段，将很快投入使用。

目录

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论文说明：图表目录

声明

第1章绪论

1.1 U型管压力实验台设计的背景

1.2国内外发展现状

1.3实验台的工艺要求

1.4课题的主要研究内容及解决方案

1.4.1课题的主要研究内容

1.4.2课题研究内容的解决方案

第2章加压系统和高压水路密封腔的设计

2.1加压系统的设计

2.1.1加压系统的方案设计

2.1.2加压系统中液压缸的设计

2.1.3丝杠的计算

2.1.4加压系统中电机的选择

2.1.5加压系统变速器的选择

2.2高压水路密封腔的设计

2.2.1高压水路密封腔的设计原理

2.2.2高压水路密封腔的设计

2.3本章小结

第3章封口和夹紧油压回路机械部分的设计

3.1封口机构的设计

3.1.1封口机构的设计原理

3.1.2橡胶密封圈的选取

3.2 U型管夹紧机构的设计原理

3.2.1夹具的设计

3.2.2天然橡胶性能介绍

3.2.3橡胶与金属的粘接

3.3 U型管在实验状态下与夹具接触部分的力学分析

3.3.1分析软件介绍

3.3.2应力分析

3.4本章小结

第4章液压系统的设计

4.1液压系统的组成

4.2液压传动的主要优缺点

4.3液压系统设计

4.3.1明确液压系统设计要求

4.3.2液压系统工况分析

4.3.3液压系统方案的确定

4.4液压系统主要技术参数计算与选择

4.4.1液压缸的参数设计及计算选择

4.4.2液压泵的选择

4.4.3液压阀的选择

4.4.4液压辅件的选择

4.4.5油箱的设计

4.4.6冷却器的选择

4.5本章小结

第5章控制系统设计

5.1编程序控制器简介

5.1.1 PLC的产生和发展

5.1.2 PLC的定义

5.1.3 PLC的特点

5.1.4 PLC的分类

5.1.5 PLC的主要性能指标

5.2 PLC总体设计

5.2.1系统控制设计要求

5.2.2系统控制方案

5.2.3系统控制流程图

5.3 PLC硬件设计

5.3.1输入/输出点数确定

5.3.2 PLC产品选择

5.3.3系统资源分配

5.3.4 PLC系统抗干扰措施

5.4 PLC软件设计

5.4.1系统功能模块介绍

5.4.2控制系统梯形图

5.5触摸屏在控制系统中的应用

5.5.1触摸屏简介

5.5.2触摸屏在U型管压力实验台控制系统中的应用

5.6本章小结

结论

参考文献

致谢

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