基于Visual Basic的液压系统计算与选型CAD软件开发.pdf

2 0 1 0年 9月 第 3 8卷 第 1 8期 机床与液压 MACHI NE T OOL ＆ HYDRAUL I CS S e p．2 0 1 0 Vo 1 ． 3 8 No ． 1 8 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． f O O l一3 8 8 1 ． 2 0 1 0 ． 1 8 ． O 1 i 基于 V i s u a l B a s i c 的液压系统计算与选型 C A D软件开发 姚静 ，孟赵一 ，艾超 ，孔祥 东 1 ． 燕山大学，河北秦皇岛0 6 6 0 0 4 ； 2 ． 河北省重型机械流体动力传输与控制实验室，河北秦皇岛0 6 6 0 0 4 摘要液压系统一般采用经验设计法，主要是凭借局部经验、零星资料 ，靠手工进行粗略的计算，费时、费力、费资 源。针对这一问题，以液压系统参数计算和元件型号选择为主要内容 ，以V i s u a l B a s i c 为平台开发液压系统计算与迭型 C A D 软件 ，实现参数的自动计算和型号的自动选择。该软件界面简单 、形象，人机交互性较好，使用方便，而且可以根据用户 需要进行进一步的开发，使设计时间大大缩短，提高液压系统设计的工作效率和灵活度。 关键词V i s u a l B a s i c ；液压系统 C A D软件 ；型号选择；参数计算 中图分类号T P 3 9 1 ． 7 2 文献标识码B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 0 1 8 0 3 0 3 Th e CAD S o f t wa r e De v e l o p me nt o f Co mp ut a t i o n a n d Ty p e S e l e c t i o n f o r Hv dr a u l i c S y s t e m Ba s e d o n VB YA 0 J i n g ，ME NG Z h a o y i ，AI C h a p ，KO NG X i a n g d o n g 1 ． Y a n s h a n U n i v e r s i t y ．Q i n h u a n g d a o He b e i 0 6 6 0 0 4 ，C h i n a 2 ． He b e i P r o v i n c e K e y L a b o f F l u i d P o w e r T r a n s m i s s i o n a n d C o n t r o l F o r H e a v y Ma c h i n e r y ， Q i n h u a n g d a o H e b e i 0 6 6 0 0 4，C h i n a Ab s t r a c t T h e e mp i r i c a l d e s i g n l a w i s g e n e r a l l y u s e d t o d e s i gn h y d r a u l i c s y s t e m．I t ’ S t i me c o n s u mi n g， h a r d s l e d d i n g a n d r e s o u r c e w a s t e d b e c a u s e i t ma i n l y r e l i e s o n p a r t i a l e x p e r i e n c e ，f r a g me n t a r y ma t e r i a l a n d s k e t c h y ma n u a l c o mp u t a t i o n ． T o s o l v e t h e s e p r o b l e ms ， t a k i n g t h e c o mp u t a t i o n o f h y d r a u l i c s y s t e m p a r a me t e r s a n d t h e s e l e c t i o n o f t h e h y d r a u l i c c o mp o n e n t s t y p e a s t h e p r i ma r y r e s e a r c h c o n t e n t s ，t h e C AD s o f t w a r e wa s d e v e l o p e d b y v i s u a l i z a t i o n t o o l s Vi s u a l B a s i c t o r e ali z e a u t o ma t i c p a r a me t e r c o mp u t a t i o n a n d t y p e s e l e c t i o n ． T h i s s o f t w a r e i n t e r f a c e i s s i mp l e a n d v i v i d ，t h e ma n ma c h i n e i n t e r a c t i o n i s e a s y ．T h e f u r t h e r d e v e l o p me n t c a n b e c a r r i e d o n a c c o r d i n g t o u s e r s n e e d ．T h e d e s i g n t i me i s r e d u c e d g r e a t l y ．T h e e ffic i e n c y a n d fl e x i b i l i t y o f h y d r a u l i c s y s t e m d e s i gn a r e i mp r o v e d ． Ke y wor d sVi s u a l Ba s i c；Hy dr a ul i c s y s t e m CAD s o ftwa r e；Ty pe s e l e c t i o n；P a r a me t e r c omp u t a t i on 液压传动因其功率大 、运动平稳 、调速方便 、范 围大等突 出优点 ，应用越来越广泛 ，现在几乎涉及到 国民经济的各个领域 一 。但是液压系统至今仍沿用 经 验设计法 ，主要凭借局部经验 、零星资料 ，靠手工进 行粗略的计算 和绘 图，费时 、费力 、费资源 ，在一定 程度上制约了液压 系统 的发展 。尤其是随着 机电一体 化技术在现代机械中的应用 ，液压系统越来越复杂， 对其设计 和分析 的困难也越来越大。 C A D技术作为电子信息技术的重要组成部分， 是提高设计效率的有效工具，是实现设计 自动化、增 强企业竞争力的一项高新技术 。基于 V B可视化工 具开发的液 压系统计 算和选 型 C A D软件 ，不 仅提 高 设计人员 的设计质量和设计效 率 ，且 可以大大缩短产 品开发周 期 ，加 速液 压工 程建 设进 度 ，降低设 计 成 本 ，提高产品性能，满足现代液压系统设计要求。 1 设计任务 在液压系统设计过程 中 ，需要处理许多数据 ，如 液压元件的系列 、规格 和性能参数 ，有关的国标 、部 标以及设计计算图表等 。这些数据的查找、计算及 验算基本都是采用手工操作 ，查标准翻手册 ，占用 了 设计者的大量时 间和精力 。因此 ，液压 C A D软件 首 先应解决 的便是参数计算和元件选型的问题 。 该设计的主要任务是实现参数计算和元件选型， 是目前包含信息最广的液压 C A D软件。作者选用了 可视化开发工具 V i s u a l B a s i c 进行程序设计 ，编写了 液压系统计算与选型的 C A D辅助计算程序。程序具 有类似 Wi n d o w s 图形界面风格，人机交互性较好 ，使 用方便 。主要按照执行元件 、动力元件 、控制元件 和 液压辅件分 为 液压 缸 和 马达 、泵 、液 压 控制 阀 、油 箱 、冷却器 、加热器 、蓄能器 、过滤器和管路 9大模 块。每个模块都可以按照公式进行相应参数的分析和 计算，程序的运行按照菜单或按钮提示执行操作。软 件 9大模块及登 陆界 面见图 1 。 图 1 磴陆界面 收稿 日期 2 0 0 9 0 91 6 作者简介姚静 1 9 7 8 ～ ， 女， 工学博士，讲师，研究方向为机电液控制系统。Em a i l j y a p y s u ． e d u ． e n 。 第 1 8期 姚静 等基于 V i s u a l B a s i c的液压系统计算与选型 C A D软件开发 3 1- 2功能实现 液压 系统 的参 数计 算是 液 压系 统设 计 的重 要部 分，通常情况下利用液压传动的基本原理，拟定出合 理的液压系统原理 图后 ，通过计算来确定液压 系统的 参数 ，然后按照这些参数来选用 液压元 件的规格 和进 行系统 的结构设计 。具体计算 步骤为 明确设计要 求，绘制液压系统工况图；确定液压执行元件及其主 要尺寸和所需压力流量 ；选择液压泵 的工作压力 和流 量 ，确定泵和 电机 的 型号 ；选 择 液 压控 制 元 件 ；选 择、计算液压辅件 ；验算液压系统的性能。 利用该 软件按 照上述 步骤 ，首先选定液压缸 的基 本形 式 ，再根据公称力 、供油压力 、回油压力 、速率 比、速度及行程 由经验公式算出有杆腔和无杆腔直径 并按国家标准进行圆整 、系统流量以及系统功率 ， 如图 2所示。进 一步查 阅产 品样本就可得 出液压缸 的 具体型号 ，液压马达的选取也是如此 。 垫 盘 签 盐 簋 型 按 速度 } 计算 。麓 曼 ■、 糍 j 盛称力F 1 h o c ⋯ ⋯抽 盐鞯南n r ⋯⋯ ⋯ 供袖压力Pl 1 2 ～5⋯ 船a 固j 瞪湖F 喜 r ～ ⋯ 球 囤袖蓝力P 2 -- 一肥 供酾糕 P l 厂⋯一 r 照举比 一 圈糟糕力P 2 r～ 活塞蛾枉攀坤出墟度噼 一 ， 。 活塞或牲鸯幡出遣廛 r～ 机 蕺 救 率 n 橇 栈 般翠 q 、 觎； 一 符舭 r～⋯一 r 档摹 l 错幂流睡缸 r 蕾 拽 却 g 动 - - - 科 r 摊力驱动 稿 推尚驰动 f 差琦逮按 单活塞 杆渡压 缸的 无杆腔 童径为8 0 m m ,有杆 腔爵积为 6 8 m 系统流 壁为2 4 1 ． 液压泵分为齿轮泵 、叶片泵和柱塞泵。因其型 号 、规格较多 ，以在重工业 中应用广泛 的柱塞泵为重 点 ，以力士乐产品样本为主要依据 ，以系统压力和流 量为主要筛选准则，可得出泵的具体型号和详细技术 参数 。图 3为轴 向柱塞泵 的选型界面 。 磐 力l 一 』 苎 量 鼍高 转 墟 b ”】 i 龋 法 兰 芜一 RI 承 电 机 转 遘 萄 ～ 颓 黼 I怍橱口 ‘ PI 】 口 女 一 _ 驴 } _勰 至 塞 蔓 曼 堕 ； 如 f L 埘 A。 ；∞％ t T扁 艘 扭矩 取 0 h 躲 懂 擤艟 把许 扫 矩 一 谨油量 口 i B b ■ 。 。 簿 { S 嘞 轴持* 嵝 _ 2 博 P 川 ∞ ／ 6 iR 断勰 蔫曩蛾爨 重量一 嚣斟唐 图 3 轴 向柱塞泵选型界面 液压 控制阀种类繁 多 、形式复杂多样 ，选型是 否 正 确 、参数 匹配是否 合理是 系统设 计成败 的关键 。 作者立足 于工程实 际应用 ，按照方 向阀 、压 力阀、流 量阀、二通插装阀和普通阀、比例阀、伺服阀两套标 准对液压控制阀进行分类 ，以压力 和流量为 主要筛选 。 依据 ，使用户的查找更 加方便 、快捷 ，如 图4 6所 图 4 比例减压 阀选型界面 3 2 机床与液压 第 3 8卷 图 6 单向阀选型界面 液压辅件从工作原理上看，起辅助作用，但它们 对保证液压系统可靠和稳定地工作具有非常重要的作 用 。如果选择或使用不当 ，会严重影 响整个液压系统 的工作性能，甚至使液压系统无法正常工作。因此， 必须给予足够的重视。该软件几乎包括 了液压辅件的 各个部分 ，每一 部分都做 了深入 、细致的研 究 ，力求 完美 。如图 7 9 所示 。 罐 辑L 褂 工艺饕术 梃 毽 坤 蒜 一 H 器 嚣 蒋罄 舞 释 豁 i 勰 1 0 商 艟m j 0 ∞ 目 目 i 霹豳 -I睦塑 自灏黼r一～ 一 }气罔 般啦 籀确 “焉 * t 谳≮ f蕾拄 瓤⋯ n 目 件j 盘 耕 } 端 鼙 接 ∞ ≈ 1 图 7 箱选型界面 图 8 过滤器选型界面 图 9 蓄能器选 型界 面 3结论 该软件以V i s u a l B a s i c 作为设计平台，以液压系 统参数计算和元件型号选择为研究对象 ，运用最基本 的控件 ，通过用户一步 步地选择完成繁琐的计算 ，确 定元件的型号 和技术参数 。系统界面简单 、形象 ，具 有很好的交互性。得出的结果正确无误，使设计时间 大大缩短 ，提高了液压系统设计的工作效率和灵活 度 。 参考文献 【 1 】郑晓芳 ， 吴林峰． 可扩展式液压系统 C A D与仿真研究 [ J ] ． 液压与气动 ， 2 0 0 7 4 3 5 3 7 ． 【 2 】 姚海． 液压系统 C A D设计方法的开发[ J ] ． 钢管， 1 9 9 9 3 3 53 8 ． 【 3 】雷成旺， 徐福玲， 钱祥生． 液压系统 C A D的研究方向 [ J ] ． 液压与气动 ， 1 9 9 1 3 25 ． 【 4 】杨培元， 朱福元． 液压系统设计简明手册[ M] ． 北京 机 械工业 出版社 ， 1 9 9 9 ． 【 5 】刘广华 ， 张 日 华， 孙旭光， 等． 液压控制阀智能选型系统 研制[ J ] ． 机床与液压， 1 9 9 6 4 91 1 ． ～ 一 滴 一 一 一一 ⋯ 一