基于VC＋＋的液压管路过滤器参数化设计方法的研究.pdf

2 0 1 3年 1月 第 4 1 卷 第 2期 机床与液压 MACHI NE T0OL HYDRAUL I C S J a n ． 2 0 1 3 Vo 1 ． 41 No ． 2 D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 3 ． 0 2 ． 0 3 1 基于 V C 的液压管路过滤器参数化设计方法的研究 张雪粉 ，房元灿 ，段玲玲 ，欧周华 ，巴鹏 1 ． 沈阳理_T - 大学机械工程学院，辽宁沈阳 1 1 0 1 5 9 ； 2 ．沈阳远大压缩机制造有限公司，辽宁沈阳 1 1 0 1 2 7 摘要液压管路过滤器是液压设备中最重要的部件之一。利用现代设计方法 ，结合过滤器的设计理论 ，提出过滤器参 数化设计方法的思想，根据简化的过滤器二维模型的特点，使用 V C 编程技术 ，设计出过滤器参数化设计软件，提高了 过滤器的设计效率，为过滤器以及其他液压关键元件的参数化设计提供了一种新的方法和思路。 关键词液压管路；过滤器；参数化设计 中图分类号T H 1 1 7 ． 2 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 3 2- 0 8 7 4 Re s e a r c h o f Pa r a me t r i c De s i g n f o r Pi pe l i ne Fi l t e r Ba s e d O R VC ZHANG Xu e f e n ， FANG Yu a nc a n ， DUAN Li ng l i n g ， OU Z ho u h u a ， BA P e n g 1 ． C o l l e g e o f Me c h a n i c a l E n g i n e e ri n g ，U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y S h e n y a n g ， S he n y a n g Li a o n i n g l 1 01 5 9， Ch i n a； 2 ．S h e n y a n g Y u a n d a C o mp r e s s o r M a n u f a c t u ri n g C h i n a ，S h e n y a n g L i a o n i n g l 1 0 1 2 7 ，C h i n a Ab s t r a c t T h e h y d r a u l i c p i p e fi l t e r i s o n e o f t h e mo s t i mp o r t a n t c o mp o n e n t s i n h y d r a u l i c e q u i p me n t s ． A d o p t i n g mo d e r n d e s i g n me t h o d s ，a n d c o mb i n i n g w i t h t h e d e s i gn t h e o r y o f t h e fi l t e r ，t h e t h o u g h t o f fi l t e r p a r a me t ri c d e s i gn me t h o d w a s p r o p o s e d ． A c c o r d i n g t o t h e c h a r a c t e r s o f 2 D fi l t e r s i mp l i fi e d mo d e l ，u s i n g VC p r o g r a mmi n g t e c h n o l o g y，t h e s u i t a b l e p a r a me t r i c d e s i gn s o f t w a r e o f fi l t e r wa s d e s i gne d a n d t h e d e s i g n e ff i c i e n c y o f t h e f i h e r w a s i mp r o v e d ．I t p r o v i d e s a n e w me t h o d and t h o u g h t f o r t h e p a r a me t ric d e s i gn o f f i l t e r a n d o t h e r k e y h y d r a u l i c c o mp o n e n t s ． Ke y wo r d s Hy d r a u l i c p i p e l i n e ； F i l t e r ； P a r a me t r i c d e s i g n 液压管路过滤器安装在液压设备管路 中” ，用来 滤除管路流体介质中的杂质 ，保证流体的清洁度 ，滤 除润滑油中混入的机械杂质和润滑油本身化学变化所 产生的胶质、沥清质、炭渣质等，从而 防止阀芯卡 死 、节流小孔缝隙和阻尼孔的堵塞以及液压元件过快 磨损等故障的发生，减少由于杂质颗粒的堆积给液压 设备带来的的损坏。随着现代设计方法的不断进步 ， 采用参数化设计方法对液压管路过滤器进行设计无疑 是提高过设计效率的一种方法 。作者根据现有的液 压管 路过 滤器设 计理 论 ，结合 软件 开发工 具 V C 6 ． 0来对参数化设计方法进行研究。 1 参数化设计方法 1 ． 1 参数化设计原理 参数化设计技术是利用一系列参数来约定设计对 象的信息模型 ，建立如下两个关系 1 参数之间的关系； 2 参数和设计对象信息模型间的关系。 根据以上关系，对部分参数进行修改后，就可以 根据信息模型直接得到修改后的设计结果。 参数化设计主要有程序驱动法和尺寸驱动法两 种 1 程序驱动法是将设计过程的所有关系式融入 应用程序中，根据程序的定义 ，顺序执行这些设计表 达式 ，通过与用户的交互完成设计工作。此方法程序 设计复杂 ，对用户的专业技术水平要求较高 ，所以应 用并不广泛 。 2 尺寸驱动法是指在保持零件结构形状不变 的情况下，将给定尺寸或条件视为输入参数，将零件 的需求尺寸视为变量参数，通过建立输入参数和变量 参数之间的关系 ，从而获得一系列结构相同而尺寸不 同的相似零件。此方法不用重复图形的生成过程 ，程 序代码量少，便于获得系列化零件设计，所以应用较 广泛 。 这里主要采用了第二种方法，即尺寸驱动法来对 过滤器进行参数化设计。 1 ． 2参数化设计过程 根据液压管路过滤器的特点，将过滤器简化分为 如图 1 所示的3个部分。 将图 1 所示的3个部分分解后 ，得到如图2所示 的结构关系。 收稿日期2 0 1 11 2 2 6 作者简介张雪粉 1 9 7 1 一 ，女，工程师，主要从事往复式压缩机动力系统研究和结构设计、设备润滑系统分析研究和新 型油水分离设备的研制等。Em a i l z h 2 1 1 5 1 6 3 ． e o m。 第 2期 张雪粉 等 基于 V C 的液压管路过滤器参数化设计方法的研究 8 9- 一 参磷 。 j f I l _ f i f “ “一 。 一 ⋯ }， f I f I 甜 “ 一 一 一 l U l l l O 广谪一t 扣 嘶 n - 擐 I糍广商～M | 鼍 毽 脚 ≮ | x 蛐 馐 m 抽 鞋 | 一 秘m l l t I I l l l ⋯ _ l l l～ 。 滔鬣 一 u | 如 菰 确嘛 一一 一 r赣 黼 ⋯ ⋯ l ’ 话 - ≈ 脚 ； 艚鞠 。 麓叫 髑 - 。 “ 一 ⋯ 一 一 | 一霸髓 翱 一 | 匿 圈 丽 h。 一謦{0 糕l 图4 过滤器体设计界面 3 初始结构参数进出口管径 D ；过滤器体 高 D ；过滤器通径 D 。 变量参数为 1 结构参数D ， ， ，R； 2 过滤器体结构压力损失 △ p 。 。 计算后将结构参数传递到下一步，即滤芯的设计 界 面。 2 ． 2滤芯的设计界 面 将体结构计算界面传递过来的参数，作为滤芯设 计界面的部分设计输入参数，结合滤芯结构设计的其 他输入参数。滤芯设计界面如图 5 。 图5 过滤器体设计界面 同样 ，滤芯的各个部位尺寸采用编号代码表示， 部分如下过滤面厚度 ；滤丝直径 d ；滤芯高 日； 滤芯外圆直径 D；滤芯出口直径 c ；开孔率 ∞及填 充率 。 输人参数如下 1 工作环境参数 进 口流量 Q，进 口压力 p ； 2 工作介质参数密度 P ，动力黏度 ，工作 介质污染等级； 3 初始结构参数过滤面厚度 ；滤丝直径 d ；滤芯高 日；滤芯外圆直径 D；滤芯出口直径 C ； 开孔率 叫及填充率 。 变量参数为 I 结构参数滤芯上部过度圆弧 R ， ，滤 芯出口直径 C ，滤丝直径 d ，折褶数 Ⅳ，折褶高 ， 折褶角度 ； 2 过滤器体结构压力损失 卸 ； 3 滤芯使用寿命 。 在滤芯的设计过程 中，根据滤芯的设计计算模 型 ，经过计算后 ，得到滤芯的各个变量参数 ，以经 过计算得到的变量参数为筛选条件。采用建立滤芯 数据库的形式 ，由后 台程序运用 A D O控件 自动 访问滤芯数据库并从中选择合适 的滤芯产品，之后 将滤芯产 品的详细参数 以及信息在软件界面 中列 出，以供用户选择 。如图 6所示 ，通过筛选列出的 滤芯产品的数量，取决于数据库中所包含的滤芯产 品的数量 。 g 一一 一～ 巍 魄 一⋯ 一⋯ ～- 一 蔫 蒸 嫦 铷 蕊 | I I I , 一 澎 ■一 一。翻池 鼍 謦 t 矗 幅 飘 藏 h 一井囊 薯 | 挺 ■■ -- - 震 量t r i l l i I l l l t ,, r ■ 。 。 量 鲁 弹簧 l | 筒 _ ■辩 f 纛t i 曩 娜曩 奠觏 l 麓甜l -蠢 确 一 ■■一 ■ ■ 豫 纛 ． II I 8 X t l iJ , fu n -- t 1 髓 椭 麟l豢I 皇 址 麓糕鬻 曩搠弗鬃撂臻2 尊 辨 ≯ 幕 精 蠢■■ l ， 滤 ⋯ ， l 纛 曩盎避 ． ． i I 蠹 麓 i 纛瑟 莹 { 纛舞垂 事艘瓣纛 9 3 1 6 4 1 4 6 6 7 0搿簸疆 置毫 l 蔫蜜弗羹蘑卺褥 尊 2 S 1 0 0 5 8 S 1 ． ‘ 露士 上囊盘 l 搿 拳 囊 鸯 糟 愿 一 舔 { 3 壤 锚 蝻 1 巍 毂 麓 意 豢 囊 漉 嚣 { 曼 {蠛 iii ；。 _一 ．． 秘 图 6 滤芯数据库筛选界面 最后，变量参数经过汇总后作为输入参数，根据 设计理论 ，传送至软件后台进行计算，确定设计结果 考核条件 ，并以该考核条件来评价过滤器设计 的效 果。如以过滤器的总压力损失 △ p 作为考核条件，如 果最后设计效果无法符合考核条件 ，则返回调整输入 参数 ，重新执行设计过程。 2 ． 3 参 数化 设计 汇 总 完成过滤器体和滤芯的设计后，得到最终变量参 数，即设计结果。可将设计的最终结果输出，如图 7 所示 ，作为用户的最终设计依据或成果。 此外 ，也可将输出数据作为进一步的输入参数， 通过连接 C A D绘 图软件，采用二次开发的形式 ，直 接生成产品的二维或三维图形⋯] 。 9 0 机床与液压 第 4 1 卷 图7 参数化设计输出界面 3结束语 1 采用计算机辅助设计及编程软件 ，实现了 液压管路过滤器的参数化设计。能方便、准确地设计 出过滤器产品，大大减少了设计人员的工作量，提高 了设计效率；并建立了过滤系统的结构参数以及过滤 器滤芯优化模型，为液压管路过滤器的设计以及其他 液压管路产品的设计提供了一种新的方法和思路。 2 根据过滤器特征，采用过滤器壳体、滤芯 分步参数化设计，实现了模块化设计思想，提高了设 计效率。 3 根据参数化设计的结果 ，可在现有的产品 数据库中选择与之相对应的产品及生产厂家 ，实用性 较强 。 4 在理论数学模型基础上，采用计算机语言 V C 编制软件计算界面，编制出的软件界面友好， 可执行性强 。 5 实例计算结果表明提出的方法是有效的， 实现了过滤系统 的参数设计 ，并且设计方便、快捷 ， 易于结构控制。 6 这里主要研究的是过滤器参数化设计 的方 法，对于详细的设计 ，如过滤器的排污孔以及其他的 细节设计，并未做深入的研究，将作为后续的研究； 如何结合二维或三维 C A D设计软件 ，作为完善参数 化设计的一个重要阶段 ，有待进一步研究。 参考文献 【 1 】巴鹏， 房元灿 ， 谭效武． 基于 C F D技术的管道过滤器 内 部流场模拟及其结构优化设计[ J ] ． 润滑与密封， 2 0 1 1 ， 3 6 4 9 81 0 1 ． 【 2 】 李占君， 王霞． 半轴齿轮专用夹具 C A D系统的研究与开 发[ J ] ． 机床与液压， 2 0 1 1 ， 3 9 8 2 9 3 1 ． 【 3 】 戴天翼． 过滤器 设计制造和使用[ M] ． j E 京 化学工业 出版社 ， 2 0 0 9 ． 【 4 】 谢士强． 液压过滤器选用问题的探讨[ J ] ． 液压与气动， 2 0 0 3 1 1 4 9 5 1 ． 【 5 】常玉连 ， 边城， 赵明泉， 等． 基于 V B的 S o l i d Wo r k s 标准 件库的二次开发[ J ] ． 大庆石油学院学报， 2 0 0 6 ， 3 0 4 6 66 7 ． 【 6 】张明勇， 杨波． 基于A u t o C A D二次开发的齿轮工程图自 动生成技术研究 [ J ] ． 机床与液压， 2 0 1 1 ， 3 9 4 2 0 22． 【 7 】李京奎， 靖颖怡． 基于 S o i l d Wo r k s 的参数化设计 [ J ] ． 天 津理工大学学报， 2 0 0 9 ， 2 5 4 2 6 2 8 ． 【 8 】赵会芳， 崇凯 ， 姜旭升， 等． 基于 S o l i d Wo r k s 夹具通用件 的参数化设计及实现 [ J ] ． 机床与液压 ， 2 0 0 9， 3 7 8 2 1 9 2 2 1 ． 【 9 】巴鹏， 房元灿 ， 欧周华， 等． 液压管路不锈钢滤芯使用寿 命的研究[ J ] ． 润滑与密封 ， 2 0 1 1 ， 3 6 1 1 8 38 7 ． 【 1 O 】 杨雪春 ， 王海彬， 董懿琼． 基于 P r o ／ E建立标准件库的 方法[ J ] ． 机床与液压， 2 0 1 0 ， 3 8 2 2 6 2 8 ． 【 1 1 】王君泽， 瞿畅． 基于网络的标准件三维参数化仿真 [ J ] ． 机床与液压， 2 0 1 0 ， 3 8 6 9 8 1 0 0 ． 上接 第 8 6页 其优点归纳如下 1 振动源产生的振动被快速吸收，减少 了振 动对旋转工作台的危害。 2 减少了对内齿圈的刚性冲击 ，提高了使用 寿命。 3 降低了对操作人员技能的要求，提高了工 作效率 ，降低了能量损耗。 参考文献 【 1 】殷涌光， 李俊明， 王国强． 二维振动铲装的试验研究 [ J ] ． 农业机械学报 ， 1 9 9 4 ， 2 5 2 1 8～ 2 3 ． 【 2 】朱建新， 郭鑫， 邹湘伏， 等． 岩土振动掘削技术研究现状 及其发展趋势[ J ] ． 工程机械， 2 0 0 6 ， 3 7 1 3 33 8 ． 【 3 】 朱建新． 液压挖掘机振动掘削机理及其过程优化建模与 智能控制策略研究[ D] ． 长沙 中南大学， 2 0 0 8 ． 【 4 】 席建中， 韩成春， 范庆益． 液控振动挖掘机挖力的控制方 法及专用伺服阀 中国， Z L 201 1 1 0 0 3 1 0 4 1 ． 3 [ P ] ． 2 0 1 1 0 81 0 ． 【 5 】韩成春， 范庆益， 席建中． H型偏零开口液脉冲控制伺服 阀 中国， Z L 2 0 1 1 2 0 0 3 0 1 7 8 ． 2 [ P ] ． 2 0 1 1 0 8 0 3 ． 【 6 】韩成春， 席建中． 一种挖掘机阻尼式旋转工作台 中国， 2 0 1 1 1 0 2 3 2 8 1 7 ． 8 [ P ] ． 2 0 1 1 0 8一 o 5 ． 【 7 】 韩成春， 潘晓博， 肖洋， 等． 自整定式液压震动波能量吸 收装置 中国， Z L 2 0 1 1 2 0 1 4 2 6 1 4 ． 5 [ P ] ． 2 0 1 1 1 l o 9 ． 【 8 】 席建中， 范庆益， 韩成春 ， 等． 自 整定式液压震动波能量 吸收的方法与装置 中国， 2 0 1 1 1 0 1 1 7 1 3 3 ． 3 [ P] ． 2 0 1 1一 l 13 0 ． 【 9 】黄为勇， 韩成春， 席建中， 等． 一种液压减震器 中国， Z 也 0 1 1 20 1 4 2 6 2 4 ． 9『 P 1 ． 2 0 1 20 l一0 4 ．