多功能液压教学实验台液压系统的设计

5 结论
本文在分析气压伺服系统特点的基础上提出了 p
- p 图法气压伺服系统选型方法 。仿真分析表明该方
法是正确的 。
参考文献
【1】李建藩 ·气 压 传 动 系 统 动 力 学 ·华 南 理 工 大 学 出 版 社 ,
1991111 第一版 【2】胡 妍·基于当量截面最小的气动系统设计及其选型模块
一体化的能力等 。因此 , 近年来液压教学实验台在结 构设计和实验方法上都发生了较大的变化 。归纳起来
主要有 : 实验内容丰富 、多变 ; 实验过程加强了动手 能力和创新能力的培养 ; 具有机 —电 —液一体化的功 能等等 。根据这种发展趋势 , 我们组织研制开发了新 型的多功能液压教学实验台 。本文主要讨论了其液压 系统的设计 。
图 4 参考输入幅值为 01625 , 频 图 5 参考输入幅值 01625 , 频率
率为 115Hz
117HZ
图中 , 曲线 1 为参考输入 , 单位 m ; 曲线 2 为气
缸位移 , 单位 m ; 曲线 3 为阀开口有效断面积 , 单位
010001m2 , 曲线 4 为跟踪误差 , 单位 m。
虑由于阀开口面积的变化 , 引起相应的配管变化 , 从
而导致左右腔的实际容腔变化 。但这样做 , 将使选型
问题过于复杂 。
以算例中的元件构成系统 , 进行仿真研究 , 闭环
系统采用反馈线性化加极点配置的方法进行控制 。从
仿真曲线上可以看出 , 参考输入的幅值为 010625 , 频 率在 115Hz 时 , 系统的响应较理想 , 可以看到 , 阀开 口未出现饱和现象 , 表明气源的驱动功率是够用的 。 而当参考输入的频率超过 115Hz , 阀开口出现了饱和 , 表明气源的驱动功率低于系统所需功率 。这个 010625 和 115Hz , 正是动力源和系统元件选取时所依据的设 计指标 。如图 4 和图 5 所示 。
采用了一个定量叶片泵和一个限压式变量叶片泵
1 液压系统的设计原则 在研制之初 , 根据当前液压教学的发展趋势 , 结
合我校的具体情况 , 确定了以下几条设计原则 : (1) 以液压传动课程的教学实验为目的 , 兼顾实
用性 要求该实验台基本能完成液压传动课程教学中的
向系统供油 , 两泵既可单独供油 , 也可同时供油 。这 种设计可完成 “双泵供油回路实验”、“容积节流调速 回路实验”、“限压式变量泵的调整实验”等 。考虑到 实验过程中的安全性和电机的低压启动等因素 , 在两 泵的压油口各设置了一个先导式溢流阀做安全阀 , 并 利用其远程控制口通过一个二位二通换向阀控制系统
【1】章宏甲等·液压传动·机械工业出版社 , 1996110
收稿时间 : 2000 - 11 - 13
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《机床与液压》20011No14
负载要求 。
图 2 计算实例
图 3 不同气源压力和阀最大有 效开口面积的计算曲线
曲线 1 为供气压力 2 倍最大负载压降 , 阀开口最
大有效面积 3mm2 , 曲线 2 为供气压力 115 倍最大负载
压降 , 阀最大开口有效面积为 317mm2 ; 曲线 3 为供气
11 限压式变量泵 21 空气滤清器 31 液位计 (带温度计) 41 电机 51 定量泵 61 滤油器 71 截止阀 81 溢流阀 91 二位二通换向阀 101 压力表开关 111 压力表 121 快换接头 (带单向阀) 131 液压缸组件
液压系统原理图
(1) 液压能源部分
压力 112 倍最大负载压降 , 阀最大开口有效面积为
415mm2 。三组参数具有相近的能力 。即调整供气压力
和改变阀开口面积具有相近的功效 。
气压伺服系统的效率比较难以分析 。事实上 , 系
统主要的能量损耗是排气腔的有压气体空排到大气造
成的损失 , 阀口节流的损失很小 。然而 , 这部分气体
是必然要排向大气的 , 否则系统不能工作 。降低使用
(2) 压力测试部分 为了提高测量精度 , 系统选用了 4 个不同量程的 压力表与 4 个压力表开关 (每个压力表具有 6 个测压 点) 组成了 4 套独立的测压装置 , 正 、反两面各两套 , 每个压力表开关的 5 个测压点分别与布置在实验台上 、 下和侧面的 5 个测压接口相连 , 构成了实验系统的 20 个测压接口 (Pi11～Pi15 , i = 1～4) 。另外 , 正 、反面还 各选了一个压力表的剩余测压点分别与两泵的压油口
《机床与液压》20011No14
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多功能液压教学实验台液压系统的设计
陈为国 , 丁叙生 , 李尧忠 , 杨卫平 , 毕晴春
(南昌航空工业学院 , 南昌市 330034)
摘要 : 根据当前液压教学实验台的发展趋势 , 提出了液压教学实验台液压系统的设计原则 , 并讨论了一种多功能液压教学 实验台液压系统的组成及功能 。
压力有利于降低排气腔的压力 , 但降低压力是以同比
例的增加气缸活塞面积为代价的 , 其结果是 , 排气腔
的压力与该腔的压缩空气的体积乘积近似不变 , 排气
能量损失近似不变 。因此在进行气缸和供气压力选择
时 , 主要考虑现场工作条件 , 工作空间等因素 , 对于
效率问题基本可以忽略 。作为进一步的考虑 , 可以考
相连 , 用于泵出口的压力调整 。 (3) 执行装置 即图 1 中序号 13 的液压油缸组件 , 它是由两个液
压缸组成 , 可对顶安装或顺序安装 (图中为顺序安 装) 。两缸之间设有一个具有两个导杆的支架 , 导杆上 装有一个滑块 (图中未示出) 与左液压缸的活塞杆相 连 , 模拟工作台的运动 , 支架上还装有一标尺 。滑块 上装有指针 、行程开关挡块和行程调速阀的挡块等 , 两缸活塞杆工作区段内还各装有一根铝合金导轨 , 上 面装有行程开关 , 可在导轨上移动或固定 。以上两缸
关键词 : 液压教学 ; 实验台 ; 液压系统 ; 多功能
0 概述 液压传动课程是高校机械类学生的重要课程之一 ,
实验教学是该课程的有机组成部分 。传统的教学实验
台存在实验内容固定 、功能单一 、管路已连接好 、不
易修改 、实验以演示为主 、学生动手机会少等缺陷 。
随着高校教学改革的深入和科学技术的发展 , 高校培 养的学生不仅要有较高的理论水平 , 而且要有一定的 实际操作能力和实验设计 、分析能力以及机 —电 —液
量装有管接头 , 阀板的背面有 4 个挂钉 , 用于液压元 件的挂装 。
(6) 备用液压元件 本实验台所配置的备用液压元件主要有 : 溢流阀 、 减压阀 、 (单向) 顺序阀 、单向阀 、液控单向阀 、 (单 向) 节流阀 、(单向) 调速阀 、行程调速阀 、二位四通 换向阀 、三位四通换向阀 (O 、H、M 型中位机能) 和 延时压力继电器等 。 3 结论 本实验台研制成功后 , 经有关同行专家的评议认 为达到了设计要求 。经教学过程中学生的使用 , 一致 反映良好 。学生在实验中 , 不仅要动脑 , 而且要动手 , 通过液压回路的组装实验 , 使学生初步具备了液压系 统的调试 、分析能力 , 这种实验方式对培养学生的学 习兴趣 , 激发学生的创新意识有极大的作用 。 参考文献
各种实验 。所有元件均采用实物元件 , 系统的额定工 作压力定为 613MPa , 尽量缩小教学与实际应用差距 , 并能为实际的液压系统提供一个试验平台 。
的卸荷与升压 , 由于该泵站采用了旁置式的设计方案 。 从维修的角度考虑 , 在两泵的吸油口与油箱的连接管 路上还各安装了一个截止阀 。
(2) 多功能 , 可扩展 要求该实验台的实验内容丰富多变 , 一机多能 , 不仅能做教学实验 , 而且能完成实际液压系统的有关 实验 。具体的实现上是将实验台设计成正 、反两面对 称布置 , 提供两个实验工位 , 可同时提供两组学生进 行实验 。另外 , 在侧面设置了一个备用工作台 、成为 其扩展实验工位 。所有实验元件均为独立组件 , 通过 橡胶软管 , 由学生自行设计 、组装实验回路 。每个工 位都有液压油的供给/ 回油接口 、压力测试接口和实验 回路的电气控制输入/ 输出接口等 。 (3) 直观性强 要求实验台所完成的实验回路能较好的反映出油 路的走向和元件的作用 , 使课堂教学的抽象性与实际 回路的应用性能有机的结合 。 2 液压系统设计 如图所示是根据以上要求设计的多功能液压教学 实验台的液压系统原理图 , 现简述其功能及组成 。图 中 PD 、PB 、PH 分别为定量泵 、限压式变量叶片泵供油 接口和系统回油接口 。
的开发·哈尔滨工业大学硕士学位论文 , 200017
收稿时间 ຫໍສະໝຸດ Baidu 2000 - 11 - 17
(上接第 113 页) 中左液压缸是主液压缸 , 组装系统时一般担当工作缸 , 右液压缸是辅助液压缸 , 对顶安装时可做加载缸 , 顺 序安装时用于顺序动作的演示 。以上设计可完成 “双 缸顺序动作回路实验”、“压力测试回路实验”、“节流 调速回路实验”、“行程调速阀控制的快进 —工进速度 换接回路实验”等各种实验 。
(4) 供油/ 回油和压力测试接口 供油接口采用了带单向阀的快换接头 , 每个泵有 各 5 个供油接口 (正 、反面各 2 个 , 侧面 1 个) , 当未 接油管时具有自封作用 。回油和压力油接口采用了扩 口式管接头 , 回油接口有 6 个 (正 、反面各 2 个 , 侧 面 2 个) 。 (5) 液压元件组件及橡胶软管部分 (图中未示出) 该实验台组装回路时所需的元件及管件等均是独 立组件 , 液压元件选用了板式阀 , 各自独立安装在一 块标准的阀板上 , 阀块四周按元件外接油口的相应数