綜合液壓試驗臺設(shè)計

1、開發(fā)與利用，對舊式液壓實驗臺重新開發(fā)與利用有一定的推廣應(yīng)用價值。1.3 液壓實驗臺的特點3(1) 采用透明有機玻璃外殼，可以觀察到液壓傳動裝置的內(nèi)部構(gòu)造和工作流程。(2) 防漏快插結(jié)構(gòu)使得實驗回路的組裝簡便、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 個流動過程。(4) 獨立的元件模塊，方便的安裝方式，可以隨意的組合各實驗?zāi)K，搭建各 種不同的實驗回路。(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 壓實驗系統(tǒng)。(6) 采用PLC編程控制模塊，實現(xiàn)可編程程

2、序控制器(PLC)智能控制。使得 機、電、液控制有機結(jié)合起來，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) 在了解液壓實驗臺結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，根據(jù)液壓實驗臺的功能要求，給出液壓 實驗臺的整體設(shè)計方案，及各部分功能劃分。(2) 根據(jù)用戶的主要功能需求，對各功能的實現(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，完成液壓實驗臺的硬件的選取。此外，完成了液壓實驗臺的電氣控制圖及PLC控制電氣圖。(4) 對液壓實驗臺的液壓控制回路進(jìn)行設(shè)計，可以使用戶更加方便的了解實驗 臺的運行狀況，并且設(shè)計液壓傳動實驗臺控制面板及整體結(jié)構(gòu)。2.1 液壓實驗臺系統(tǒng)原理改進(jìn)前的液壓實

3、驗臺系統(tǒng)（局部）原理如圖2-1所示。圖2-1教學(xué)實驗臺（局部）液壓系統(tǒng)原理圖實驗時需要根據(jù)實驗步驟分別測量不同壓力接點處的壓力，通過流量計的流量以 及負(fù)載變化時液壓缸活塞桿的運動速度。如測定定量葉片泵工作特性時，通過調(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，然后分別測量某一開口穩(wěn)定后的 流量，作為泵的不同負(fù)載時對應(yīng)的輸出流量；又如在測試先導(dǎo)式溢流閥（5）的啟閉特性時，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，然后分別測出不同壓力下被試溢流閥的溢流量。由于實驗過程中幾個壓力接點處的壓力、流量需要 分別通過觀察壓力表和流量計所指格數(shù)讀出，液壓缸活塞桿的速度通過人工測量

4、位移 和時間后間接測取，獲取實驗數(shù)據(jù)的方法不夠便捷直接，實驗數(shù)據(jù)的隨機誤差較大， 測量精度受限，特別是動態(tài)數(shù)據(jù)，如壓力振擺和壓力偏移、過渡過程中的動態(tài)超調(diào)、 上升時間的測量存在一定困難。52.2 液壓實驗臺CAT系統(tǒng)總體設(shè)計方案在實現(xiàn)液壓實驗臺CAT系統(tǒng)時，采用一臺個人計算機作為主體構(gòu)成整個數(shù)據(jù)采集測量系統(tǒng)：分別用壓力傳感器、流量傳感器取代原來的壓力表和流量計：同時為實現(xiàn) 液壓缸活塞桿速度的測取，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)采集接口卡與計算機接口來共同完成壓力、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液壓實驗臺CAT系統(tǒng)示意圖(a)圖2-3液壓實驗臺CAT系統(tǒng)示意圖(b)計算機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 液壓實驗臺CAT系統(tǒng)總體設(shè)計的性能指標(biāo)要求I"】液壓實驗臺 CAT系統(tǒng)的總體精度確定為 6%。，壓力、流量、位移(速度)的單項測量精度為精度為 5%。，由單人操作在 15內(nèi)完成單項數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示，能夠在2分鐘內(nèi)完成單項實驗，在 6分鐘內(nèi)完成原有實驗臺的實驗項目要求。(1) 傳感器傳感器把動態(tài)運行的液壓系統(tǒng)中的各種待轉(zhuǎn)換的物理量，如壓力、

6、流量、位移等 非電量信號轉(zhuǎn)換成電量信號。原液壓實驗臺系統(tǒng)最大工作壓力 63 kg f/cm (6.3Pa),原來3個模擬式壓力表的 精度為50%。，系統(tǒng)設(shè)計中，選擇 3個壓力傳感器替代 3個模擬式壓力表，因此，確定 選擇的壓力傳感器量程為 1OMPa，精度為5%°。原液壓實驗臺系統(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，精度為30%。，系統(tǒng)設(shè)計中，選擇 1個流量傳感器替代原來的橢圓齒輪流量計，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%°。原液壓實驗臺系統(tǒng)測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的工具，精度為 l %°。3.1 液壓實驗臺的基本組成液壓實驗臺是由實驗臺架、液壓泵站、常用液壓元件、電氣控制單元等幾部分組成8。(1) 實驗臺架實驗臺架由實驗安裝面板(鋁合金型材)、實驗操作臺等構(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，搭接實驗回路。(2) 液壓泵站系統(tǒng)額定工作壓力：0.8Mpa。(a) 電機一泵裝置(臺)電機：交流電機，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，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驗面板(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，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現(xiàn)液壓控制系統(tǒng)的硬件參見附錄A該系統(tǒng)可以對十幾種基本回路進(jìn)行綜合性能的實驗。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、同步、順序、加載等典型回路的拆分與組合。元件間采用國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，非常適用實際動手能力的 訓(xùn)練和培養(yǎng)9 10。幾種實驗回路的演示實驗如下：(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，此時在小活塞右腔即Fir圖示位置工作時，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，增壓缸返回,輔助油箱中的油液經(jīng)單向閥補入小活塞右腔。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)過節(jié)流閥進(jìn)入液壓缸工作腔，推動活塞運動，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)液壓缸的運動速度。(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)液壓沖擊時產(chǎn)生的沖擊壓力使溢流閥1打開，實現(xiàn)緩沖，缸的另一腔（低壓腔）通過單向閥從油箱補油，以防止產(chǎn)生氣 穴現(xiàn)象。4液壓實驗臺電氣控制與

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)計進(jìn)行逐個調(diào)試，如果出現(xiàn)故障，就按照信息 傳輸?shù)倪^程進(jìn)行檢查，先檢查硬件接線，再檢查軟件。為了驗證液壓實驗臺軟件是否 能工作，于是通過下面兩個實驗來進(jìn)行驗證。附錄A液壓實驗臺的配置部件名稱部件型號數(shù)量液電機MIP4H5231臺壓齒輪泵P1061臺站先導(dǎo)溢流閥Y-10B1個配二位二通電磁閥22EH-B6H-T1個置雙作用單出桿油缸YG1-YJ32R16X2002個雙作用單出桿差動油缸YG1-YJ32R16X2001個雙作用雙出桿油缸YG1-YJ32R16X2001個雙作用單出桿油缸YG1-YJ32R16X2001個增壓油缸ZYG-YJ32R16 X1601個實三位四通電磁換向閥34WE6MA1個驗三位四通電磁換向閥34WE60A1個臺三位五通電磁換向閥35WE6A1個基二位四通電磁換向閥24WEH6A2個本二位三通電磁換向閥23WE6A1個配二位二通電磁換向閥22WE6A2個置三位四通手動換向閥34WMM6-F1個液控單向閥CPG-062個分流集流閥FJL-B063個單向調(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直動式溢流閥DB06DP2