綜合液壓試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)

1、開發(fā)與利用，對(duì)舊式液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)重新開發(fā)與利用有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。1.3 液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的特點(diǎn)3(1) 采用透明有機(jī)玻璃外殼，可以觀察到液壓傳動(dòng)裝置的內(nèi)部構(gòu)造和工作流程。(2) 防漏快插結(jié)構(gòu)使得實(shí)驗(yàn)回路的組裝簡(jiǎn)便、快捷，清潔、干凈。紅色的液壓 油和銀白色底版使得元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)鮮明直觀。(3) 通過(guò)透明的油管和紅色液壓油可以清晰的觀察到液壓油在液壓元件中的整 個(gè)流動(dòng)過(guò)程。(4) 獨(dú)立的元件模塊，方便的安裝方式，可以隨意的組合各實(shí)驗(yàn)?zāi)K，搭建各 種不同的實(shí)驗(yàn)回路。(5) 液壓元件的最大承受壓力為1Mpa,，額定工作壓力為 0.8Mpa，是安全的低 壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。(6) 采用PLC編程控制模塊，實(shí)現(xiàn)可編程程

2、序控制器(PLC)智能控制。使得 機(jī)、電、液控制有機(jī)結(jié)合起來(lái)，優(yōu)化控制方案。(7) 配有虛擬仿真軟件。一 囹1.4 本課題主要研究的內(nèi)容(1) 在了解液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，根據(jù)液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的功能要求，給出液壓 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整體設(shè)計(jì)方案，及各部分功能劃分。(2) 根據(jù)用戶的主要功能需求，對(duì)各功能的實(shí)現(xiàn)方法作了詳細(xì)的研究。(3) 詳細(xì)分析系統(tǒng)的輸入輸出，完成液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的硬件的選取。此外，完成了液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電氣控制圖及PLC控制電氣圖。(4) 對(duì)液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的液壓控制回路進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以使用戶更加方便的了解實(shí)驗(yàn) 臺(tái)的運(yùn)行狀況，并且設(shè)計(jì)液壓傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制面板及整體結(jié)構(gòu)。2.1 液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)原理改進(jìn)前的液壓實(shí)

3、驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)（局部）原理如圖2-1所示。圖2-1教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)（局部）液壓系統(tǒng)原理圖實(shí)驗(yàn)時(shí)需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟分別測(cè)量不同壓力接點(diǎn)處的壓力，通過(guò)流量計(jì)的流量以 及負(fù)載變化時(shí)液壓缸活塞桿的運(yùn)動(dòng)速度。如測(cè)定定量葉片泵工作特性時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié) 流閥（3）的開口度，控制系統(tǒng)壓力達(dá)到某一設(shè)定值，然后分別測(cè)量某一開口穩(wěn)定后的 流量，作為泵的不同負(fù)載時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出流量；又如在測(cè)試先導(dǎo)式溢流閥（5）的啟閉特性時(shí)，需按給定的壓力值調(diào)節(jié)溢流閥（2）的調(diào)壓手輪使系統(tǒng)逐漸升壓，然后分別測(cè)出不同壓力下被試溢流閥的溢流量。由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中幾個(gè)壓力接點(diǎn)處的壓力、流量需要 分別通過(guò)觀察壓力表和流量計(jì)所指格數(shù)讀出，液壓缸活塞桿的速度通過(guò)人工測(cè)量

4、位移 和時(shí)間后間接測(cè)取，獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法不夠便捷直接，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的隨機(jī)誤差較大， 測(cè)量精度受限，特別是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，如壓力振擺和壓力偏移、過(guò)渡過(guò)程中的動(dòng)態(tài)超調(diào)、 上升時(shí)間的測(cè)量存在一定困難。52.2 液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)CAT系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案在實(shí)現(xiàn)液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)CAT系統(tǒng)時(shí)，采用一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)作為主體構(gòu)成整個(gè)數(shù)據(jù)采集測(cè)量系統(tǒng)：分別用壓力傳感器、流量傳感器取代原來(lái)的壓力表和流量計(jì)：同時(shí)為實(shí)現(xiàn) 液壓缸活塞桿速度的測(cè)取，在活塞桿上加裝位移傳感器；選擇合適的數(shù)據(jù)采集接口卡，用在數(shù)據(jù)采集接口卡上集裝的模擬多路開關(guān)、程控放大器、采樣/保持器、A/D轉(zhuǎn)換器等器件采集數(shù)據(jù)；用數(shù)據(jù)采集接口卡與計(jì)算機(jī)接口來(lái)共同完成壓力、流量、速度

5、的數(shù)據(jù)處理和顯示。其系統(tǒng)構(gòu)成如圖2-2、2-3所示。TM二血.A境糠式噓袖洋41,題奇細(xì)定理方境圖2-2液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)CAT系統(tǒng)示意圖(a)圖2-3液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)CAT系統(tǒng)示意圖(b)計(jì)算機(jī)壓力傳鱷器位榜傳感器XIF保持器VJH換器西大/ 程放捽制鍵盤2.3 液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)CAT系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)要求I"】液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái) CAT系統(tǒng)的總體精度確定為 6%。，壓力、流量、位移(速度)的單項(xiàng)測(cè)量精度為精度為 5%。，由單人操作在 15內(nèi)完成單項(xiàng)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示，能夠在2分鐘內(nèi)完成單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，在 6分鐘內(nèi)完成原有實(shí)驗(yàn)臺(tái)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求。(1) 傳感器傳感器把動(dòng)態(tài)運(yùn)行的液壓系統(tǒng)中的各種待轉(zhuǎn)換的物理量，如壓力、

6、流量、位移等 非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)。原液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)最大工作壓力 63 kg f/cm (6.3Pa),原來(lái)3個(gè)模擬式壓力表的 精度為50%。，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，選擇 3個(gè)壓力傳感器替代 3個(gè)模擬式壓力表，因此，確定 選擇的壓力傳感器量程為 1OMPa，精度為5%°。原液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)采用最大流量9L/min(l.5 x 10 -4m3/s),通徑為6 mm的橢圓齒輪流量計(jì)，精度為30%。，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，選擇 1個(gè)流量傳感器替代原來(lái)的橢圓齒輪流量計(jì)，因此，確定選擇的流量傳感器為9L/min(l.5 x 10 -4m3/s),精度為1%°。原液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)測(cè)量活塞桿速度的秒表等工具

7、的精度均為50%。，因此，確定選擇加裝在活塞桿的位移傳感器替代原來(lái)的工具，精度為 l %°。3.1 液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的基本組成液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)是由實(shí)驗(yàn)臺(tái)架、液壓泵站、常用液壓元件、電氣控制單元等幾部分組成8。(1) 實(shí)驗(yàn)臺(tái)架實(shí)驗(yàn)臺(tái)架由實(shí)驗(yàn)安裝面板(鋁合金型材)、實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)等構(gòu)成。安裝面板為帶“T”溝槽形式的鋁合金型材結(jié)構(gòu)，可以方便、隨意地安裝液壓元件，搭接實(shí)驗(yàn)回路。(2) 液壓泵站系統(tǒng)額定工作壓力：0.8Mpa。(a) 電機(jī)一泵裝置(臺(tái))電機(jī)：交流電機(jī)，功率 0.75KW，轉(zhuǎn)速 01420r/min ;泵：P106額定壓力 2.5MPa額定流量：10L/min(b) 油箱：公稱容積 30L;附有

8、液位、油溫指示計(jì)，吸油、回油濾油器、安全閥等。(3) 常用液壓元件(見相關(guān)硬件選取的表格)每個(gè)液壓元件均配有安裝底板，可方便、隨意地將液壓元件安放在實(shí)驗(yàn)面板(鋁合金型材)上。油路搭接采用開閉式快換接頭，拆接方便，不漏油。(4) 電氣控制單元可編程序控制器(PLC)采用日本三菱 FXIN-24MR , I/O 口 24點(diǎn)，繼電器輸出形式，電源電漏電脫扣器，接觸器，直流 24V電源，電磁閥輸出控制口，連接線纜，插座， 按鈕，指示燈等。3.2 液壓控制系統(tǒng)的硬件選擇與基本回路的實(shí)現(xiàn)液壓控制系統(tǒng)的硬件參見附錄A該系統(tǒng)可以對(duì)十幾種基本回路進(jìn)行綜合性能的實(shí)驗(yàn)。利用所提供的系統(tǒng)配置可以分別組合成：調(diào)壓、卸荷

9、、蓄能分壓、自控背壓、節(jié)流、調(diào)速、差動(dòng)、同步、順序、加載等典型回路的拆分與組合。元件間采用國(guó)際通行的高壓樹脂軟管與卡套式快換接頭連接，連接快速，密封效果好，拆分方便，組合靈活，非常適用實(shí)際動(dòng)手能力的 訓(xùn)練和培養(yǎng)9 10。幾種實(shí)驗(yàn)回路的演示實(shí)驗(yàn)如下：(1)壓力控制回路中單作用增壓缸的增壓回路圖3-1單作用增壓迥路大活塞左腔，此時(shí)在小活塞右腔即Fir圖示位置工作時(shí)，系統(tǒng)供油壓力Pi進(jìn)入增P2可得到所需要的較高的壓力P2。當(dāng)兩位四通電磁換向閥右位接入系統(tǒng)時(shí)，增壓缸返回,輔助油箱中的油液經(jīng)單向閥補(bǔ)入小活塞右腔。因此該回路只能間斷增壓。(2) 速度控制回路中進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路如圖所示，節(jié)流閥串聯(lián)在液壓泵怫

10、壓缸之間。液壓泵輸出的油液一部分經(jīng)過(guò)節(jié)流閥進(jìn)入液壓缸工作腔，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，多余的油液經(jīng)溢流閥流回油箱。有溢流是這種調(diào)速回路能夠正常工作的必要條件。由于溢流閥有溢流，泵的出口壓力Pp就是溢流閥的調(diào)整壓力并基本保持恒定。調(diào)節(jié)節(jié)流閥的通流面積，即可調(diào)節(jié)節(jié)流閥的流量，從 而調(diào)節(jié)液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度。(3) 方向控制回路中溢流緩沖回路1調(diào)節(jié)壓力應(yīng)圖3-3溢流緩沖回毋圖所示的為溢流緩沖回路中的液壓缸雙向緩沖回路，緩沖用溢流閥該比主溢流閥 2的調(diào)節(jié)壓力高5%- 10%,當(dāng)出現(xiàn)液壓沖擊時(shí)產(chǎn)生的沖擊壓力使溢流閥1打開，實(shí)現(xiàn)緩沖，缸的另一腔（低壓腔）通過(guò)單向閥從油箱補(bǔ)油，以防止產(chǎn)生氣 穴現(xiàn)象。4液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣控制與

11、PLC控制原理(2) PLC程序輸入調(diào)試PLC程序調(diào)試，主要按照面板的設(shè)計(jì)進(jìn)行逐個(gè)調(diào)試，如果出現(xiàn)故障，就按照信息 傳輸?shù)倪^(guò)程進(jìn)行檢查，先檢查硬件接線，再檢查軟件。為了驗(yàn)證液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)軟件是否 能工作，于是通過(guò)下面兩個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。附錄A液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的配置部件名稱部件型號(hào)數(shù)量液電機(jī)MIP4H5231臺(tái)壓齒輪泵P1061臺(tái)站先導(dǎo)溢流閥Y-10B1個(gè)配二位二通電磁閥22EH-B6H-T1個(gè)置雙作用單出桿油缸YG1-YJ32R16X2002個(gè)雙作用單出桿差動(dòng)油缸YG1-YJ32R16X2001個(gè)雙作用雙出桿油缸YG1-YJ32R16X2001個(gè)雙作用單出桿油缸YG1-YJ32R16X2001個(gè)增壓油缸ZYG-YJ32R16 X1601個(gè)實(shí)三位四通電磁換向閥34WE6MA1個(gè)驗(yàn)三位四通電磁換向閥34WE60A1個(gè)臺(tái)三位五通電磁換向閥35WE6A1個(gè)基二位四通電磁換向閥24WEH6A2個(gè)本二位三通電磁換向閥23WE6A1個(gè)配二位二通電磁換向閥22WE6A2個(gè)置三位四通手動(dòng)換向閥34WMM6-F1個(gè)液控單向閥CPG-062個(gè)分流集流閥FJL-B063個(gè)單向調(diào)速閥2FRM601先導(dǎo)型溢流閥DB062先導(dǎo)型感壓閥DR061先導(dǎo)型順序閥DZ062直動(dòng)式溢流閥DB06DP2