液压实验

关键词： 实验台 试验 检测 液压缸

液压实验（精选十篇）

液压实验 篇1

液压件生产、检测企业用液压缸实验台既要求有强大的工作效率, 又要求有较宽泛的试验功率范围。海军704所20世纪90年代设计液压缸实验台, 试验能力比较强。试验台使用发现工作单调, 机械噪声大, 易使人产生烦躁和疲劳。检测液压缸的缸径、行程、接头尺寸、连接形式不同, 连接繁琐、耗时, 严重影响试验速度。在实际修复液压元件的元件检测过程中, 由于操作工人熟练程度的加强, 原设计液压缸实验台的元件试验速度已经不能满足元件修复试验的需要。为了能在生产过程中更有效的节省时间和提高工作效率, 有必要对液压缸实验台进行改造。

液压缸的试验分两种, 一种是出厂试验;一种是型式试验, 分别走两套液压回路。工厂中如果没有特殊要求, 一般执行出厂试验标准。

出厂试验具体试验项目包括:试运转 (外观检查、空行程往复试验≥5次、行程检验、爬行试验、启动压力特性试验) ;泄漏试验 (内泄漏试验;外泄漏试验) ;耐压试验。

型式试验一般主要用于新产品开发, 性能试验具体试验项目除出厂试验的所有项目外还要做耐久试验;缓冲试验;负载效率试验;高温试验。

1改造前存在的问题

1.1人工操作复杂繁琐、时间长

原设计供油泵为压力油泵提供油源, 进油压力调节阀限定试验压力, 通过换向阀的换向, 驱动液压缸活塞移动, 回油通过涡轮流量计和椭圆齿轮流量计计量测量结果。每个缸每次空行程往复试验都需要操作工反复扳动选择开关30次才能完成全部部试试验验项项目目, , 还还需需要要管管路路连连接接、、阀阀门门启启闭闭、、缓缓冲冲节节流流阀阀调调整整、、 测测量、计算、记录、填表等, 出厂试验大约一条缸需要2 h。如果做性能试验, 加载试验需要连接加载基座, 连接加载控制油路、连接接手、键、销等, 则需要操作工反复扳动50次选择开关, 才能完成全部试验项目, 性能试验大约1个缸需要4 h。搬动开关的过程既耗时又复杂繁琐, 因此通过改造试验回路改进试验过程, 使整个操作简易、快捷。

1.2快速接头没起到快速作用

在生产过程中发现液压缸油口连接型式多样, 并不适合实验台快速接头的螺纹。

1.3压力匹配计算繁琐

加载试验调整和计算步骤:先将被试缸试验回路压力调整至被试缸额定压力 (2#溢流阀) 。计算加载液压缸调整压力。试验台加载缸活塞直径250 mm, 被试缸品种较多, 加载试验时加载缸压力可通过相关公式求得。

通过计算求得加载试验中加载缸应该调整到的压力, 加载回路通过调节 (3#) 阀, 实现被试缸的载荷状态往复运动。

2改进措施

2.1液压缸实验台液压系统改进

在液压缸实验台液压系统回路上增设自动往复控制装置, 如图1椭圆内部分所示。

图1上部分系统是加载回路, 通过1#溢流阀调整加载缸试验压力, 下部分是被试缸试验回路, 通过2#溢流阀调整被试缸试验压力。增设的自动换向回路设计充分利用原油路, 液动换向阀驱动压力2 MPa, 力求简洁实用。当DT3断电时 (长断) , 新增设的自动换向回路无作用, 不影响原设计回路正常动作。当DT1与DT2断电, 自动换向回路DT3得电时, 被试缸无杆腔进入压力油, 活塞无负荷运行到被试缸缸头时系统压力升高, 液控换向阀远控口压力大于复位弹簧力, 使液控换向阀阀芯被推到另一边, 完成换向;当被试缸有杆腔进油, 活塞无负荷运行到被试缸缸尾时, 系统压力升高, 液控换向阀远控口压力大于另一端复位弹簧力, 使液控换向阀阀芯被推到另一边, 完成换向。活塞左右自动往复换向。

一般试验中, 加载缸功率比被试缸大, 应注意试验中加载缸的压力对被试缸的影响, 错误的操作将对被试缸造成损害。

2.2快速接头改进

在生产过程中发现, 液压缸油口连接型式多样, 并不适合实验台快速接头的螺纹, 故将快速接头改为胶管与过渡接头连接, 连接简单方便。

2.3压力匹配计算列表

针对试验计算繁琐问题, 设计出加载液压缸推力表1, 方便工作中查找。试验台加载缸活塞直径250 mm, 对应加载缸压力1~35 MPa, 相应加载缸推力按F1=P1A1计算, 得出表1。

以被试缸缸径125 mm, 额定压力16 MPa为例, 计算加载缸试验调定压力。

2.3.1计算法。

A1=49 062.5 mm2, P2=16 MPa。A2=12 265.625 mm2。根据P1=P2A2/A1得, 加载缸试验调定压力P1=4 MPa。

2.3.2查表法。

计算得F1=196 k N, 查表1可得加载缸试验调定压力P1=4MPa。

3改进效果

改造后, 计算和操作程序简化, 节省工作时间。通过改造试验回路和改进试验过程, 实现活塞左右自动往复换向, 提高检测质量和效率。整个操作简易快捷, 减少操作人员的烦躁和疲劳, 提高工作效率。进行出厂试验时, 每试验1个缸, 可节省40 min时间, 进行性能试验1个缸可节省1 h。

摘要：液压缸试验台人工操作复杂、时间长, 快速接头没起到快速作用, 压力匹配计算繁琐。为了能在生产过程中有效地节省时间和提高工作效率, 对液压缸实验台进行改造。在原回路上增设自动往复控制装置, 对快速接头改进, 制定压力匹配计算列表。改造后, 实现活塞左右自动往复换向, 提高检测质量和效率, 简化计算和操作程序, 节省工作时间。整个操作简易快捷, 提高工作效率。

液压气动实验报告 篇2

班级：***

姓名：**** 学号：** 姓名：***学号：**

姓名：*** 学号：** 姓名：** 学号：***

姓名：** 学号：**

一、实验题目：

机床工作台液压传动系统模拟实验

二、实验内容：1、2、3、4、由原理图连接实物回路。

进行调节元件的参数，观察其现象，进行分析。设备：TMY—01型单向透明液压试验台

所用元件：油箱、滤油器、液压泵、溢流阀、节流阀、换向阀、手柄、溢流阀。

三、实验原理（画原理图）

8F=0AB76PT5P34T211.油箱；2.滤油器；3.液压泵；4.溢流阀；5.节流阀；6.换向阀7.手柄；8.液压缸

四、实验步骤1、2、3、4、5、根据要求画出原理图。

根据原理图连接实物回路、并由老师确认无误。

启动总开关，再启动液压泵、调节缓慢液压泵转速到大概500r/min、调节溢流阀观察压力表读数变化并观察液压油的流动。

分别调节溢流阀、节流阀、换向阀，观察分别起了什么不同的现象，并记录。

实验完毕，调压为0，关闭开关，拆卸元件的回路，并放回原处。

五、实验数据1、2、3、调节溢流阀时、可看到压力表指针能在0~0.4Mpa上波动。调节节流阀的流量时、活塞的伸、缩速度的快慢也跟着变化。按换向阀的手柄时、活塞会左移或者右移

六、结果分析

根据实验数据分析有：溢流阀在液压系统中起着调压的作用；节流阀是改变执行元件的运动速度；换向阀控制执行元件的运动方向。

七、实验总结与心得体会

液压与气压传动实验教学探索与实践 篇3

关键词：液压与气动 实验教学资源 液压测控技术

中图分类号：TH137 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）05（a）-0075-02

液压与气压传动技术是一门理论性、专业性和应用性都较强的专业基础课程，实验教学，是促使学生深化理论、培养应用能力不可缺少的一个重要環节。通过实验可帮助学生实现从理论学习到实践应用的过渡，提高学生对所学知识的综合运用能力，也是学生主动获取知识、总结经验和培养兴趣的最好教学途径之一。传统的实验教学设备、方法、内容与工程实际脱节严重，无法提升学生应用能力与创新能力。因此，如何扩充实验教学资源，开发综合性实验教学平台显得尤为必要。

1 当前液压与气压传动课程实验存在的问题

1.1 实验教学硬件资源滞后

目前，很多院校的液压实验中所采用的液压元件仍然是旧型号、旧系列，很大程度上落后于工程实际和教材。如果采购国际上比较好的液压元件和教学实验设备，实验资金又很难跟得上。目前大多数高校虽然普遍引进了多功能快速拆装式液压与气动教学实验台，在一定程度上弥补了实验教学硬件资源的不足，学生可以借助其自主开发实验回路，较好地促进了学生创新能力的提高[1]。然而，快速拆装式液压与气动教学实验台与工程实际的液压设备在结构和控制方式上有很大的区别，具有一定的局限性。

1.2 实验教学方法滞后

液压传动实验课课时有限，再加上实验设备的限制，实验项目相对比较固定。只有少数同学可以按照实验指导书上的实验步骤进行操作，学生处于被动地位，独立操作和分析问题的能力得不到锻炼，无法达到教学目的[2]。

1.3 实验教学内容滞后

随着科学技术的飞速发展，机械、电气、液压、计算机等方面结合越来越紧密。然而现在大部分高校开展的实验教学项目综合性不足，学生综合利用这几方面的知识的能力得不到深层次锻炼。因此如何在学时能够保证的前提下，开发结合工程实际的综合性实验项目显得尤为必要[3]。

2 扩充实验教学资源

2.1 以工程案例充实教学资源

通过液压与气压传动的理论教学能够使学生掌握一些基本概念、基本理论与基本应用。但是理论知识到工程实际应用的转换过程是课堂教学无法完成的，必须给学生提供一些和工程实际接触的机会。采用参观实习的方式虽然可以增强学生的感性认识，但由于无法看到设备的内部结构和控制逻辑，因而无法做到深层次的掌握。如果我们在实验教学中引入案例模型，这个问题将会得到较好的解决。由于案例模型立足于实际，来源于实际，具有纵览全局的“工程”观，因而可以培养学生的思维能力、分析能力、运用所学知识解决问题的能力[3]。案例的选取应具有工程实际背景。实验教学案例是通过教师和企业、工厂接触的过程中搜集、比较，吸收而得到的综合性案例，经得起实际应用的考验。所选取的工程案例应整理成计算机虚拟模型，这样学生可以利用其他时间在个人电脑上演示、拆装、讨论。学生的主动性，积极性的到提高的同时，促进了学生之间的交流与合作，更新了学生的思想和理念。液压阀组结构在液压教学当中是一个难点。为了让学生更好地理解液压阀组抽象的内部结构，在实验教学中引入了图1、图2所示的液压绞车工程实际技术资料，这样在教师实验教学中做详细的讲解之后，学生便可以根据图1所示的液压绞车的回路原理在个人电脑上反复拆装、讨论对应的图2所示的三维模型，最终做到对工程实际的液压阀组结构的理解。

2.2 以学科竞赛充实实验教学资源

学科竞赛的选题大部分来源于工程实际或非常接近工程实际的问题。如全国三维数字化创新设计大赛的工业工程竞赛方向，学生四个人组成一个小组并结合工程实际选择一个较为复杂的液压系统，在指导老师的指导下完成液压原理图设计、液压元件选型、液压站三维模型构建、液压非标件仿真加工等整个流程的工作。显然要完成此类竞赛题目，不仅每个组员要具有扎实的理论基础，也要具备较强的三维软件应用基础和实际背景知识，这给大学生提供了充分发挥自主创新能力的机会。由于作品的完成并最终提交有几个月的时间，参赛同学必须努力坚持并紧密配合才能做出比较完美的作品，由于在参赛过程中，学生会遇到错综复杂的问题，通过适当引导这些问题不仅不会打击学生的信心，反而会激发他们不断寻找问题答案的欲望，最终他们的潜能在竞赛中得到了最大限度地发挥。如果把这些作品做一些修改和完善，便可应用于下一届学生的实验教学过程当中，并会起到很大的影响和促进作用。

2.3 以科研项目充实实验教学资源

高校教师在从事专业教学的同时，积极投身于科研实践当中。通过科研课题的实施，可以更好地将理论与实践联系起来，更新教师知识结构。从而教师能从更高的角度去把握教学过程。如果教师在科研过程中具备一定的敏锐性，就可以捕捉到一些适合作为实验教学资源的子环节。如果再通过组织一批学生参与其中进行整理完善便可以达到科研成果转化为实验教学案例的效果[5]。

3 拓展与开发综合性实验教学平台

3.1 开发计算机虚拟演示及拆装实验平台

液压元件拆装和分析的实验目的是使学生综合了解所学的各种液压与气压元件工作原理及结构；一般上来说，只有通过实验教学学生才能感性地认识到各种液压元件的外形尺寸并对一些重要零件的材料、工艺及配合要求获得初步的了解，但在实际拆装实验中学生仅能看到元件的外部特征和内部结构，无法体会液压元件的动作过程以及元件内油液的流动情况。因此，如果能够配合计算机虚拟演示及拆装实验平台，即运用三维建模软件，对液压元件按照其真实的形态及尺寸做三维实体模型，并编辑好具有真实感的材质，对有些液压元件做剖切、拆开或透明处理，以便能观察到内部结构，使学生更全面、更清晰的认识液压元件的内部结构及其工作原理，并能够在电脑显示器上使用鼠标点击的方式来拆卸液压元件[6]。液压元件类型主要有：动力元件、控制元件、辅助元件等。建立液压元件的计算机虚拟演示及拆装实验平台是一个系统工程，需要不断的加以积累，一方面可以购买专业的液压元件模型库；另一方面教师可以与工厂、企业进行广泛沟通，挖掘教学资源。

3.2 开发计算机测控类综合性实验教学平台

现代液压与气压传动技术的应用与计算机技术、控制技术的联系越来越紧密，正向着大型、连续、集成与自动化方向发展。液压测控技术的实现需要借助于可编程控制器PLC、虚拟仪器、单片机等专业技术，液压测控技术应用于实验教学，可拓宽学生的知识面，使课堂上学到的机、电、液、计算机等知识得到综合运用，所以具有重要的现实意义。图3是基于虚拟仪器软件LABVIEW、可编程控制器技术PLC开发的液压与气压传动综合实验平台的主界面，硬件资源主要包括THPYQ-1型液压与气压传动综合实验台、计算机、可编程控制器、数据采集卡、开关电源、相关液压元件等。学生可以通过这个平台按照指导书的要求完成液压回路的组建、传感器与数据采集卡的连接，接口信号的配置等基本工作，最终完成计算机测控任务。

4 结语

通过和工程实际结合紧密的教学资源的扩充，不仅加深了学生对于液压专业知识的理解和完善，而且培养了他们的应用所学知识解决工程实际问题的能力。由于现代液压与气压传动技术的应用与计算机技术、控制技术的发展密不可分，因此，开发与拓展综合性液压测控实验平台对于提升学生的综合能力、创新能力有重要意义。

参考文献

[1]左倩.液压传动实验教学改革的思考[J].廊坊师范学院学报，2009，9（5）：125-126.

[2]韩学军，陈立新.液压传动实验教学改革实践与探索[J].实验室科学，2008（6）：32-34.

[3]李尧忠.液压与气压传动实验教学改革与实践[J].装备制造技术，2009（3）：187-188.

[4]孟庆云.液压与气动实验教学改革与实践[J].液压与气动，2011（3）：17-19.

[5]王瑞杰，张永华，陈立畅，等.《液压传动》课程教学改革的实践与体会[J].农机化研究，2004（5）：248-250.

闭环控制液压缸应用实验研究 篇4

伴随着液压与电子技术的飞速发展, 对液压缸的综合性能要求越来越高, 液压缸的闭环控制实验是保障液压系统精确运行的手段。

本文运用PID控制理论针对某压下伺服液压缸系统进行动态性能测试。要求控制精度±0.05mm, 在±0.1mm阶跃幅值下, 响应时间80 m s, 系统动态响应指标在±0.1m m幅值下, 系统频宽8~10Hz。

2 系统控制框图

3 实验设备简介

信号控制器为HNC数字式轴控制器, 它是一个对轴进行闭环控制的可编程NC控制。它满足对液压轴闭环控制的特殊指令形式, 另外提供控制电气驱动的选项。

伺服阀为D791系列伺服阀, 可用作三通、四通节流型的流量控制阀, 采用D761或D765先导伺服阀控制。

G123-815缓冲放大器连接PLC模拟输出和模块化输出, 在另一侧连接位移传感器和伺服阀。G123-815缓冲放大器解决了PLC±10V输出与伺服阀的驱动需求不相容的问题, 同时提供伺服阀和位移传感器的信号滤波功能。

泵组型号为恒压变量柱塞泵试验压力:5MPa/10MPa, 额定流量:320L/m in。电机功率:200kW。

实验室级精密仪器LPA2颗粒检测仪用于利用矿物油作为介质的现场测试。

4 实验研究

1) 系统试验恒压泵组压力调节为50bar时, 调节伺服液压缸有杆腔背压为30bar, 并投入闭环控制进行测试, 对系统P、I参数进行粗调。记录试验数据。

2) 系统试验恒压泵组压力调节为100bar时, 调节伺服液压缸有杆腔背压为30bar, 投入闭环控制进行测试, 对系统P、I参数进行精调, 并进行±0.1mm、±1mm、±4mm、±5mm闭环阶跃响应测试。

3) 油缸闭环频域响应测试。

在系统试验恒压泵组压力调节为100bar时, 调节伺服液压缸有杆腔背压为30bar, 投入闭环控制进行测试, 进行±0.1mm振幅的频域响应测试, 并逐步增大频率, 直至幅值比≤12dB, 相位差≤180°。记录试验数据。

4) 闭环频域响应测试结果

根据测试数据以及曲线, 绘制Bode图如下:

根据以上Bode图, 可知在满足阶跃响应的条件下, 系统在振幅为±0.1mm时, 系统频宽为8~9HZ, 完全满足系统的控制精度要求。

5 结论

实验证明, 运用PID控制方法对压下液压缸进行闭环控制可达到较高的位置控制精度, 满足了实际应用的需要。

摘要：本文运用PID控制理论针对某压下伺服液压缸系统进行动态性能测试, 实验表明系统在振幅为±0.1mm时, 系统频宽为8～9HZ, 完全满足系统的控制精度要求。

关键词：PID控制,伺服液压缸,控制精度

参考文献

[1]黄谊, 章宏甲.液压与气压传动[M].北京:机械工业出版社, 2005.

液压实验指导书 篇5

张铁平

编

应用技术学院机械系

2012年 2 月

目 录

实验1：液压系统的认识与液压泵类元件拆装

一、实验目的„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

二、实验仪器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

三、实验台结构与实验原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

四、实验步骤„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

五、实验操作注意事项„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

六、实验报告及思考题„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 实验2：液压阀类元件的结构、工作原理的认识及元件的拆装„„„„„„„„„„„3

一、实验目的„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

二、实验仪器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

三、实验台结构与实验原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

四、实验步骤„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

五、实验操作注意事项„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

六、实验报告及思考题„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 实验3：液压系统调速回路性能实验

一、实验目的„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

二、实验仪器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

三、实验台结构与实验原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

四、实验步骤„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

五、实验操作注意事项„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

六、实验报告及思考题„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 实验4：液压传动系统顺序动作回路组装

一、实验目的„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

二、实验仪器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

三、实验台结构与实验原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

四、实验步骤„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6

五、实验操作注意事项„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6

六、实验报告及思考题„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 实验5：液压系统基本回路综合实验

一、实验目的„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7

二、实验仪器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7

三、实验台结构与实验原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7

四、实验步骤„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8

五、实验操作注意事项„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8

六、实验报告及思考题„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8实验1：液压系统的认识与液压泵类元件拆装

一、实验目的

熟悉和掌握液压系统中各元件的结构、工作原理及元件性能；能够完成各种泵的拆装，掌握齿轮泵和叶片泵的结构、特点以及工作原理。

二、实验仪器

内六角扳手、改锥、螺丝刀、尖嘴钳子等

三、实验台结构与实验原理

拆装实验操作台

对齿轮泵和叶片泵进行拆解，观察内部结构。掌握其工作原理。

四、实验步骤

1.将实验中给出的液压元件分别拆开，观察各元件的组成零件、结构特征、工作原理，并记录拆装顺序以便于正确组装。

2.齿轮泵的拆装：将齿轮泵按顺序拆开，观察泵的密封容积由哪些零件组成，困油区、卸荷槽在什么位置，泵内压力油的泄漏情况，如何提高容积效率。

3.叶片泵的拆装：将叶片泵按顺序拆开，观察泵的密封容积由哪些零件组成，如何区分配油盘上的配油窗口，分析配油盘上的三角沟槽有什么作用，叶片能否反装，泵在工作时叶片一端靠什么力始终顶住定子内圆表面而不产生脱空现象。

五、实验操作注意事项

1.因实验元器件结构和用材的特殊性，在实验的过程中务必注意稳拿轻放防止碰撞。2.学生做实验之前一定要了解本实验的操作规章，在实验指导老师的指导下进行，切勿盲目进行实验。

3.实验完毕后，要清理好元器件，注意搞好元器件的保养和实验台的清洁。

六、实验报告及思考题

1．实验报告 1）本实验目的；

2）本实验设备及参数测试原理；

3）已知条件和实验数据记录（问题等）； 4）实验结果及分析。2．思考题

1）写出所拆齿轮泵和叶片泵的工作原理。

2）所拆的齿轮泵和叶片泵哪些是变量泵？哪些是非变量泵？写出其是怎样调节变量的？

3）液压系统的组成有哪些？实验2：液压阀类元件的结构、工作原理的认识及元件的拆装

一、实验目的

熟悉和掌握液压系统中各元件的结构、工作原理及元件性能；能够完成各种液压阀的拆装，掌握所拆液压阀的结构、特点以及工作原理。

二、实验仪器

内六角扳手、改锥、螺丝刀、尖嘴钳子等

三、实验台结构与实验原理

1.拆装实验操作台

2.对本实验给出的液压阀进行拆解，观察内部结构。掌握其工作原理。

压力阀的工作原理是通过作用在阀体端面上的液体压力与阀体另一端面上作用的弹簧力进行平衡来控制阀体的运动，实现阀的开启和关闭。

四、实验步骤

1.单向阀的拆装，对所给出的单向阀进行拆卸，拆开紧固螺栓，卸下阀芯和压紧弹簧，观察阀的内部结构，掌握其工作原理及单向阀的特性。

2.压力控制阀的拆卸，拆卸本实验所给的压力控制阀，卸下阀芯和调节弹簧，观察其结构。掌握调节弹簧是如何和油压共同作用控制阀体的运动以实现阀的开启和关闭的。并掌握其调节压力原理。

3.流量控制阀的拆卸，拆卸本实验所给的流量控制阀，卸下阀芯，观察内部结构，掌握阀体的运动如何改变通流面积的大小以改变流量的。

4.方向控制阀的拆卸，拆解方向控制阀的芯，观察其结构，掌握阀芯的位置变化如何改变油路的通断。

五、实验操作注意事项

1.因实验元器件结构和用材的特殊性，在实验的过程中务必注意稳拿轻放防止碰撞。2.做实验之前必须熟悉元器件的工作原理和动作的条件，绝对禁止强行拆卸，不要强行旋转各种元件的手柄，以免造成人为损坏。

3.学生做实验之前一定要了解本实验的操作规章，在实验指导老师的指导下进行，切勿盲目进行实验。

六、实验报告及思考题

1．实验报告 1）本实验目的； 2）本实验所用设备；

3）已知条件和实验过程记录（拆卸过程中遇到的问题和疑惑）； 4）实验结果及分析。2．思考题

1）写出直动型溢流阀和先导型溢流阀的工作原理和他们的异同。

2）溢流阀出油口压力不为零和溢流阀出油口压力为零时，其调节的进油口压力是否相同，为什么？

3）三位四通换向阀哪种类型的中位机能具有卸荷作用？ 实验3：液压系统调速回路性能实验

一、实验目的

1.了解和熟悉液压元器件的工作原理 2.熟悉调速回路的工作原理

3.加强学生的动手能力和创新能力

二、实验仪器

1.液压传动综合教学实验台 1台 2.液压泵站 1台

3.二位二通电磁阀 1个 4.节流阀

1个 5.调速阀

1个

6.二位四通电磁换向阀 1个 7.溢流阀

1个 8.液压缸

1个

9.接近开关及其支架

3只

10.油管、四通、压力表

若干

三、实验台结构与实验原理

S1F=0S2S375A6标识 元件描述 1 液压源，简略符号 3 压力表 4 三位四通换向阀 5 可调单向节流阀 6 二位二通换向阀 7 单作用缸 8 溢流阀 8 油箱 9 油箱50%PAB43PT8PT129系统原理图

系统原理如上图，实用三个行程开关S1、S2、S3分别实现系统快进、慢进、快退的调速功能。

四、实验步骤

1.熟悉该液压回路的原理图。；

2.按照原理图连接好回路，确认回路连接无误，3.打开溢流阀，开启电液，气动泵站电机。通过溢流阀调节系统压力，电磁阀4左边电磁铁得电时，电磁阀4的左位开始工作，液压缸有杆腔的油直接从二位二通阀快速流回油箱，当活塞杆运动到接近开关S2位置时，二位二通电磁阀得电由常开变为常闭，回油经调速阀5流回油箱。液压缸做工进运动。当活塞杆运动到接近开关S3位置时，三位四通电磁阀4右位得电，电磁阀4右位工作进行换向。液压缸快速复位。调节溢流阀，让回路在不同的系统压力下反复允许多次，观察他们之间的运动情况。

4.实验完毕后，清理实验台，将各元器件放回原来的位置。

五、实验操作注意事项

1.因实验元器件结构和用材的特殊性，在实验的过程中务必注意稳拿轻放防止碰撞；在回路实验过程中确认安装稳妥无误才能进行加压实验。

2.做实验之前必须熟悉元器件的工作原理和动作条件，掌握快速组合的方法，绝对禁止强行拆卸，不要强行旋转各种元器件的手柄，以免造成人为损坏。

3.实验中的行程开关为感应式，开关头部距离感应金属约4mm之内即可感应信号。4.严禁带负载启动（要将溢流阀逆时针旋松动），以免造成安全事故。5.学生做实验时，系统压力不得超过额定压力6.3MPa。

6.实验之前一定要了解本实验系统的操作规程，在老师的指导下进行，切勿盲目进行实验。

7.实验过程中，发现回路中任何一处有问题时，应立即切断泵站电源，并向老师汇报情况，只有当回路释压后才能重新进行实验。

8.实验完毕后，要清理好元器件，注意搞好元器件的保养和实验台的清洁

六、实验报告及思考题

1．实验报告 1）本实验目的；

2）本实验设备及原理图； 4）结果及分析。2．思考题

1）简述系统如何实现调速功能的，即慢进的速度如何调节

2）速度的换接是通过哪些元件一同实现的。速度换接的时刻能够通过哪些元件来改变。

3）电磁阀4和电磁阀6的只要作用分别是什么？实验4：液压传动系统顺序动作回路组装

一、实验目的

1.了解电路控制液压回路工作原理

2.掌握接近开关的使用方法与职能符号及其运用；

二、实验仪器

1.液压传动综合教学实验台 1台 2.换向阀（阀芯机能“O”）2只 3.液压缸

2只 4.接近开关及其支架 4只 5.溢流阀

1只 6.四通油路过渡板 3只

7.压力表（量程10MPa）

2只 8.油泵 1台

9.油管

若干

三、实验台结构与实验原理

43126F=07F=0AY1BAY2BY443TPT28Y35PT标识 元件描述 1 液压源，简略符号 10 油箱 2 压力表 3 溢流阀 4 三位四通电磁换向阀 5 三位四通电磁换向阀 6 单作用缸 7 单作用缸 8 油箱 9 油箱制图：吴德旺10P91系统原理图

四、实验步骤

1.根据实验内容，设计实验所需的回路，所设计的回路必须经过认真的检查，确保正确无误。

2.按照检查无误后的回路要求，选择所需的液压元件，并且检查其性能的完好性。3.将检查好的液压元件安装在插件板适当的位置，通过快速接头和软管按照回路要求，把各个元件连接起来（包括压力表），（注：并联油路可用多孔油路板）；

4.将电磁阀及行程开关与控制线连接 5.确认安装连接正确后，旋松泵出口溢流阀，然后启动油泵，按要求调压（3－5MPa）。6.系统溢流阀做安全阀使用，不得随意调整

7.根据回路要求，调节液压缸的速度，必要时可以加装流量阀进行调节。使液压缸 活塞杆的速度适中。

8.实验完毕后，应先旋松溢流阀手柄，然后停止油泵工作。确认回路中的压力为零后，取下连接油管和元件，归类放入规定的抽屉或规定地方。

五、实验操作注意事项

1.因实验元器件结构和用材的特殊性，在实验的过程中务必注意稳拿轻放防止碰撞；在回路实验过程中确认安装稳妥无误才能进行加压实验。

2.做实验之前必须熟悉元器件的工作原理和动作条件，掌握快速组合的方法，绝对禁止强行拆卸，不要强行旋转各种元器件的手柄，以免造成人为损坏。

3.实验中的行程开关为感应式，开关头部距离感应金属约4mm之内即可感应信号。4.严禁带负载启动（要将溢流阀逆时针旋松动），以免造成安全事故。5.学生做实验时，系统压力不得超过额定压力6.3MPa。

6.实验之前一定要了解本实验系统的操作规程，在老师的指导下进行，切勿盲目进行实验。

7.实验过程中，发现回路中任何一处有问题时，应立即切断泵站电源，并向老师汇报情况，只有当回路释压后才能重新进行实验。

8.实验完毕后，要清理好元器件，注意搞好元器件的保养和实验台的清洁。

六、实验报告及思考题

1．实验报告 1）本实验目的；

2）本实验设备及实验原理； 3）已知条件和实验记录； 4）结果及分析。2．思考题

1）改用顺序阀取代行程开关实现同样的功能，实验成功后画出实验原理图。

2）本实验中如果行程开关2损坏后，有什么样的结果？如果是行程开关4损坏呢，结果又如何？ 实验5：液压系统基本回路综合实验

一、实验目的

1.了解压力控制阀的特点

2.掌握顺序阀的工作原理、职能符号及其应用； 3.会用顺序阀或行程开关实现顺序动作回路。

4.对比实验4自己改进的回路，理解顺序动作回路的特点及实现方法。5.在完成所给实验的基础上，改进系统原理图实现双缸同步功能。

二、实验仪器

1.液压传动综合教学实验台 1台 2.换向阀（阀芯机能“O”）1只 3.顺序阀

2只 4.液压缸

2只

5.接近开关及其支架

2只 6.溢流阀

1只

7.四通油路过渡底板

3只 8.压力表（量程：10MPa）2只 9.油泵

1台 10.油管 若干

三、实验台结构与实验原理

7F=0821F=0T69T5PPABY23PY1PT4标识 元件描述 1 液压源，简略符号 10 单向阀 11 油箱 12 油箱 2 溢流阀10 3 压力表 4 三位四通电磁换向阀 5 溢流阀 6 溢流阀 7 单作用缸 8 单作用缸 9 单向阀制图：吴德旺2T1211系统原理图1

四、实验步骤

1.根据实验内容，设计实验所需的回路，所设计的回路必须经过认真检查，确保正确 无误；

2.按照检查无误的回路要求，选择所需的液压元件，并且检查其性能的完好性； 3.将检查好的液压元件安装在插件板的适当位置，通过快速接头和软管按照回路要求，把各个元件连接起来（包括压力表）。（注：并联油路可用多孔油路板）。

4.将电磁阀及行程开关与控制线连接；

5.按照回路图，确认安装连接正确后，旋松泵出口自行安装的溢流阀。经过检查确认正确无误后，再启动油泵，按要求调压。

6.系统溢流阀作安全阀使用，不得随意调整。

7.根据回路要求，调节顺序阀，使液压油缸左右运动速度适中； 8.实验完毕后，应先旋松溢流阀手柄，然后停止油泵工作。经确认回路中压力为零后，取下连接油管和元件，归类放入规定的抽屉中或规定地方。

五、实验操作注意事项

1.因实验元器件结构和用材的特殊性，在实验的过程中务必注意稳拿轻放防止碰撞；在回路实验过程中确认安装稳妥无误才能进行加压实验。

2.做实验之前必须熟悉元器件的工作原理和动作条件，掌握快速组合的方法，绝对禁止强行拆卸，不要强行旋转各种元器件的手柄，以免造成人为损坏。

3.实验中的行程开关为感应式，开关头部距离感应金属约4mm之内即可感应信号。4.严禁带负载启动（要将溢流阀逆时针旋松动），以免造成安全事故。5.学生做实验时，系统压力不得超过额定压力6.3MPa。

6.实验之前一定要了解本实验系统的操作规程，在老师的指导下进行，切勿盲目进行实验。

7.实验过程中，发现回路中任何一处有问题时，应立即切断泵站电源，并向老师汇报情况，只有当回路释压后才能重新进行实验。

8.实验完毕后，要清理好元器件，注意搞好元器件的保养和实验台的清洁。

六、实验报告及思考题

1．实验报告 1）本实验目的；

2）本实验设备及参数测试原理； 3）已知条件和实验数据记录； 4）结果分析与探索。2．思考题

1）分别说明当系统中顺序阀5和顺序阀6的调节压力高于溢流阀2的调节压力（即系统压力）时，两个液压缸的工作情况如何变化

2）系统图中单向阀

9、单向阀10的作用是什么？

液压实验 篇6

【摘 要】为了满足挖掘机液压控制原理与维修教学的需要，研究开发出适合高职高专院校教学的综合实验实训设备，该设备将理论教学与工程实践紧密结合，系统地反映了挖掘机液压控制系统的结构原理和知识要点，适用于多种教学方法与教学模式，为培养高技能人才提供良好条件。

【关键词】挖掘机 实验设备 液压控制系统 拆装维修

【中图分类号】 G 【文献标识码】 A

【文章编号】0450-9889（2015）07C-0183-02

一、维修现状及设备研制的必要性

挖掘机行业经过爆发式增长，进入翻新维修时代，现从业人员多为直接入行或转岗人员，未经过专业的培训，对故障问题进行简单的零件更换，不能准确地判断和解决问题，给维修行业的发展带来了很大阻碍。因此，急需高技能的维修服务人才提高整个行业素质。

挖掘机设备昂贵，真机拆装维修需要投入大量的资金。现有模拟教学设备极其匮乏，而且该设备仅将普通的液压元件组装起来，进行简单操作动作上的模拟，没有从结构和工作原理上去设计，这类实验设备并不适合专业教学。为此，急需开发出一套适用于挖掘机维修教学的实验设备，改善现有的教学条件，提高维修行业从业人员的整体技能水平。

二、实验设备的开发与研究

（一）实验设备开发的基本思路

挖掘机液压控制系统是工程机械运用与维修专业的一门主干专业课程，学生在此之前已经学习了液压与气动技术课程的相关知识，对液压基础有一定了解。

本实验设备的开发更强调挖掘机专用部件的结构原理，液压系统工作的整体性和系统性，以及对液压系统故障的综合诊断及维修。学生通过使用本实验设备学习该课程后，能够看懂挖掘整机液压原理图，能够掌握各专用部件的拆装和维修方法，能够根据现象快速准确地分析故障，并进行检测维修。

综合考虑教学场所对噪声、空气污染的要求，以及场地的适应性，本实验设备利用电动机代替柴油发动机实现挖掘机的各功能。

（二）实验设备的基本组成

本实验设备采用现实工程液压部件组成，包括了挖掘机的主要液压和执行部件，详见表1。

表1 挖掘机实验设备部件一览表

根据挖掘机的工作原理，本实验设备设计的总体框如图1所示。

图1 挖掘机实验设备总体框图

（三）实验设备的基本功能

合上总电源开关，通过电动机转速调节器控制电动机的转速。将转速调至800rpm左右，模拟发动机启动，调整电动机转速，可以模拟挖掘机在轻载、标准和重载等模式下工作过程。操作手柄，可实现挖掘机的各动作，各动作定义见表2。

本实验设备除可以模拟动作之外，还可以进行挖掘机的工作原理分析和拆装实训等近20个项目的教学，例如：双联柱塞泵的工作原理分析、内部结构拆装、输出压力的调整与检测，主控阀的工作原理分析、内部结构拆装、溢流压力的检测与调整，以及行走马达、先导手柄、液压缸等液压部件的检测与维修。

三、实验设备的具体功能

（一）变量柱塞泵工作原理分析教学

K3V112DT型柱塞泵为双联柱塞泵，其单泵结构分为泵体和调节器两部分，原理图如图2所示。柱塞泵由斜盘、伺服活塞、滑靴、柱塞、缸体、配油盘等主要零件组成。当传动轴按图示方向旋转时，柱塞沿斜盘面自上而下回转，逐渐向缸体外伸出，缸体内空腔增大，液压油经配油盘上的配油口进入，完成吸油过程；同理，柱塞沿斜盘自下而上旋转时，逐渐向缸体内推入，缸体内空腔减小，液压油从配油盘出油口排出，完成出油过程。缸体每转一转，每个柱塞往复运动一次。改变斜盘角度即可改变泵的排量。斜盘角度的改变是通过调节器控制伺服活塞移动实现的。

图2 双联柱塞泵原理图

调节器内部结构较为复杂，现通过液压原理图说明其工作过程。此泵采用负流量控制方式，Pi1（Pi2）负反馈信号来自于主控阀中位油路末端的节流阀之前的压力点。手柄未进行操作时，前泵液压油P1经主控阀中位油路流回油箱，此时Pi1压力最大，推动滑阀1向右移动。液压油P1同时进入伺服活塞1大、小油腔，由于活塞左右端面积不同，伺服活塞向右移动至末端，斜盘摆角减至最小，此时流量最小。操作手柄，主控阀动作，中位油路逐渐被切断，Pi1减小，滑阀1向左移动，伺服活塞大端油腔接通油箱，在小端油腔的作用下向左移动，斜盘摆角增大，流量增加。

滑阀1的移动还受针阀1的控制。前泵液压油P1和后泵液压油P2的共同作用在针阀1上，随着操作手柄幅度的加大，系统压力增加，当P1和P2的合力大于弹簧力时，滑阀1开始向右移动，伺服活塞1向右移动，流量减小，保证此时压力、流量和转速的乘积不超过发动机的功率，又称恒功率控制。

（二）柱塞泵构造及拆装维修教学

拆卸方法如下：将柱塞泵置于干净的操作台上，用清洗油等去除泵表面的污物。取下泵壳上的油栓盖，将泵中的液压油排出。卸下六角螺栓取下调节器，松开固定在斜盘支撑板、泵壳、阀体上的六角螺栓。将泵与调节器的安装面向下，水平放在操作台上，将前泵壳体、阀体、后泵壳体分离。拆卸前泵，从泵壳内取出缸体，同时取出活塞、压板、球面衬套、油缸弹簧。拆下内六角螺栓，取下前泵密封盖。轻轻地敲击靠泵一侧的斜盘支撑板的发兰盘，使泵壳与支撑板分离。从泵壳中取出活塞瓦、斜盘。

用橡胶锤轻轻地敲击花键轴的端面，从斜盘支撑板内拔出花键轴。从阀体内取出配油盘，并注意前后泵配油盘的区别。还可根据需要，从泵体中取出挡块、伺服活塞、倾斜销，以及阀体内的轴承、花键连接套。

后泵拆卸方法与前泵方法相同，装配方法为拆卸方法的逆序。

四、实验设备的特点

（一）工程实践性强

实验设备主要针对高职高专挖掘机液压控制系统课程而设计，与挖掘机实际应用与维修密切相关，具有很强的工程实践性。学生在学习和维修过程中，需要进行大量的实践操作， 从而提高了自身的动手能力和解决实际问题的能力。如双联柱塞泵，首先要熟悉内部结构，分析工作原理图，然后进行拆装实践，最后进行故障诊断分析与检测。

（二）结构创新性强

实验设备为电动挖掘机模拟实验平台，即用电动机作为动力源，模拟完成挖掘机各功能。系统的液压部件及电气元件采用平铺式结构设计，将所有部件及管路按功能合理有效地展开，管路走向清晰可见，直观性很强，避免了直接使用挖掘机教学的内部结构隐蔽、管路错综复杂等缺点。

（三）功能多样，适用性强

实验设备功能多样，既可以进行实践操作，模拟挖掘机的各主要动作，又可以进行零部件拆装授课与实训，分析其工作原理和故障现象。教学方法灵活多样，既可以采用理实一体化教学，又可作为理论教学的实验部分。知识层次由浅入深，既可作为低年级的认识性教学，又可作为高年级的故障诊断与分析教学。

实验设备的功能和实用性直接影响教学效果。本设备根据实际工程经验而设计，能够系统高效地学习挖掘机液控原理、故障诊断及拆装实践，培养学生的动手能力和解决实际工程问题的能力，同时也为专业教师进行课程开发提供了一个良好的实验平台。

【参考文献】

[1]张群生.液压与气压传动[M].北京：北京机械工业出版社，2011

[2]李合永.挖掘机正流量控制液压系统浅析[J].工程机械， 2013（44）

[3]黄中华.工程机械混合动力系统实验台测控系统[J].振动、测试与诊断，2013，33（1）

【基金项目】2013 年度广西高校科学技术研究项目（2013YB299）

【作者简介】徐 凯（1981- ），男，辽宁辽阳人，工学硕士，广西机电职业技术学院讲师，工程师，研究方向：工程机械维修。

“液压与气动”实验教学模式的探讨 篇7

(一) 多功能快速拆装式液压与气动实验教学平台的构建

这种实验教学平台的构建是为了更好地培养学生的动手能力, 给学生创作一个更真实的操作环境, 这个实验平台要包括四个模块的开发, 主要是快装式液压传动控制实验回路开发模块、快装式气压传统控制实验回路开发模块、快装式电气气动控制实验回路开发、快装式气动PLC控制实验回路开发, 通过这几个模块的开发, 学生可以在这个平台上自主地进行实验, 可以自主设计实验系统和回路, 通过这个操作, 学生可以充分享受到自己动手、自己设计的喜悦, 可以把自己在实验过程中遇到的问题进行详细的记录, 提高他们的实际操作能力。但是这个实验平台的构建并不是完美无缺的, 事实上, 这种让学生自己动手直接在实验平台上进行操作的实验方式会加速实验平台的损坏, 减少实验平台的使用寿命, 不利于实验平台的长期使用。因此, 必须寻找更科学更具操作性的实验教学模式。

(二) 软硬件结合的多功能液压与气动实验教学模式的构建

在这种实验教学模式下, 可以在学生进行自己动手, 设计液压与启动回路之前, 对学生进行模拟训练, 在这个训练中让学生严格按照实验原理进行正确的操作。比如可以设计实验模拟软件, 把学生分成不同的小组进行模拟训练, 待学生操作熟练后, 再让学生"真刀真枪"地到实验平台上进行组装, 进行快装式液压传动控制实验回路开发、快装式液压控制回路开发和快装式电气气动控制实验回路开发等。这样就避免了学生直接到实验平台操作的盲目性, 避免了学生像无头苍蝇一样胡乱进行操作的可能。既可以满足学生进行实训操作的需要, 又可以保护实验平台的寿命。

二、实验教学模式中教师要善于给学生设置问题情景, 善于适时点拨学生

(一) 在学生开始实验之前, 教师要抛砖引玉, 提出问题, 让学生带着问题实验

很多学生都喜欢动手操作, 但是他们往往又不明确或是不关心自己所要进行的操作包含了什么原理?实验是为了证明什么结果?是为了解释什么现象?这是实验教学的大忌, 实验的目的就是为了让学生自觉地运用理论知识, 如果学生为了实验而实验, 那么效果可想而知。因此, 教师要设疑, 要让学生带着“为什么”进行实验。比如在安装叶片泵时, 教师可以让学生解答这样几个问题, 叶片的机构、叶片根部通油方式、叶片泵阀芯动作的原理等, 让学生在操作中寻求答案。教师可以在实验教学开始前, 把问题列出来, 学生在实验操作完成后对问题进行一一解答, 并上交给教师, 让教师对学生的解答进行总结、点评。

(二) 教师要适时地对学生的实验步骤, 对实验中所涉及到的知识进行巧妙点拨

学生在进行操作实验前, 教师要对实验中所用到的材料进行简单讲解, 让学生了解材料的基本属性, 了解重要元件的构成。同时, 在学生的实验操作过程中, 教师并不是一个“旁观者”, 而应该是一个“引路者”, 要及时点出学生操作不当的情况, 给学生一定的提示, 让学生能够正确操作, 然后指引学生理解实验原理, 并掌握各元件的使用和维护知识等。

三、对学生的实验训练和教学计划的安排要做到由浅入深, 由易到难

液压与气动系统课程教学是比较复杂的, 学生需要掌握大量的理论知识和实践操作知识, 如果一开始就对学生进行难度较大的教学, 那么学生学习极有可能发生“学不好到不想学”的质变, 会让学生在学习中感到挫败感, 会产生怎么也学不好干脆不学的厌学情绪, 一旦学生滋生了这种心理, 那么该课程的教学将会陷入“泥潭”, 停滞不前。因此教师在教学中要讲究策略。要做到由易到难, 一步一个脚印的教学步骤。可以让学生先做一些简单的操作实验, 然后一步一步引导学生进行复杂的操作实验, 要坚持“易———较难———高难”三步走教学策略。学生在没有进行实验操作以前, 对实验大都有好奇心理, 要抓住学生的这种好奇心理, 带领他们先进行一些简单操作实验, 比如做液压回路实验, 可以先做一个简单的节流阀调速回路, 然后再做相对比较复杂的多缸顺序动作回路等。这样既不会损害学生的实验积极性, 又可以逐步提高他们的实验操作能力。

结语

综上所述, 液压与气动课程的教学是极为复杂的, 其包含了丰富的理论知识和实践知识, 要想让学生熟练驾驭这门课程, 教师要构建一个科学合理的实践教学模式, 要让学生学有所得, 学以致用。教师要为学生创造一个真实的实验教学平台, 让学生在这个平台上可以自主操作, 可以设计液压和回路, 通过实践操作学生不仅可以将大量的理论知识和操作实践结合起来, 而且能更深刻地理解理论知识, 能更熟练地在操作中运用理论知识。当然, 该课程实验教学模式的构建并不是随意的, 需要考虑多方面的因素, 包括实验资金的投入、实验设备的保护等, 要积极探索更为科学的实验教学模式。

参考文献

[1]孟庆云.液压与气动实验教学改革与实践[J], 液压与气动, 2011年03期.

[2]万里瑞.《液压与气动技术》课程教学改革[J], 新校园理论 (上旬刊) , 2011年10期.

装载机液压系统实验研究分析 篇8

1.1 装载机整机液压系统实验测试的工程背景及意义

装载机是工程机械中重要的机种, 是一种集铲、运、装、卸作业于一体的自行式机械。今后轮式装载机仍将是工程机械中最重要的机种之一。一个液压系统是由多个元件相互连接而成的, 每个元件的工作性能往往不能代表整个液压系统的性能。因此有必要对整机液压系统进行较全面的分析研究。

1.2 实验准备及实验过程

实验在实验室、试验沙场、野外原生土实验现场等场地进行。具体如下:针对产品特点设计了实验方案。对装载机液压系统如下参数进行了分工况测量.测量参数为: (1) 工作泵出口压力; (2) 动臂油缸无杆腔压力; (3) 动臂油缸有杆腔压力; (4) 转斗油缸无杆腔压力; (5) 转斗油缸有杆腔压力; (6) 转向泵出口压力; (7) 转向器入口压力; (8) 转向油缸压力 (左、右) ; (9) 先导控制减压阀控制压力; (10) 动臂的角位移。分别在如下工况下进行测试空载工况;①标准载荷工况 (1.4吨, 2.0吨, 3.6吨, 5.0吨) ;②沙场实时装载工况;③野外原生土实时装载工况。

2 装载机工作装置液压系统的实验分析

2.1 概述

如图1所示为装载机工作装置液压系统。它由四个部分组成:

1.转斗液压缸;2.动臂液压缸;3.动臂液压缸换向阀;4.转斗液压缸换向阀;5.单向阀;6.液压泵;7.滤油器;8.溢流阀;9.缓冲补油阀;10.油箱

①动力元件——液压泵;②执行元件——两个转斗液压缸和两个动臂液压缸;③辅助元件;④控制调节装置——用来控制和调节系统各部分流体压力、流量和方向的阀。

在该系统中设有方向控制阀、过载阀和溢流阀。

(1) 方向控制阀——设有动臂液压缸换向阀和转斗液压缸换向阀, 用来控制转斗液压缸的和动臂液压缸的运动方向, 使铲斗和动臂能停在某一位置, 并可以通过控制换向阀的开度来获得液压缸的不同速度。转斗液压缸换向阀是三位六通滑阀, 它可控制铲斗前倾、后倾和固定在某一位置等三个动作;动臂液压缸换向阀是四位六通滑阀, 它可控制动臂上升、下降、固定和浮动等四个动作。动臂浮动位置可使装载机在平地堆积作业时, 工作装置能随地面情况自由浮动。

(2) 溢流阀——控制系统压力。

(3) 缓冲补油阀 (双作用阀) ——它由过载阀和单向阀组成, 并联装在转斗液压缸的回路上, 其作用由三个:①当转斗液压缸滑阀在中位时, 转斗液压缸前后腔均闭死, 如铲斗受到额外冲击载荷, 引起局部油路压力剧升, 将导致换向阀和液压缸之间的元件、管路的破坏。设置过载阀即能缓冲该过载油压。②在动臂升降过程中, 使转斗液压缸自动进行泄油和补油。装载机连杆机构上设有限位块, 当动臂在升降至某一位置时, 可能会出现连杆机构的干涉现象。③装载机在卸载时, 能实现铲斗靠自重快速下翻, 并顺势撞击限位块, 使斗内剩料卸净。当卸料时, 压力油进入转斗液压缸前腔实现转斗。当铲斗重心越过斗下铰点后, 铲斗在重力作用下加速翻转, 但其速度受到液压泵供油速度的限制, 由于缓冲补油阀中的单向阀及时向转斗液压缸前腔补油, 使铲斗能快速下翻, 撞击限位块, 实现撞斗卸料。为了提高装载机的作业效率, 该系统采用双泵合流、分流、转向优先的卸荷系统。当转向时, 转向泵向工作系统提供多余的油液。不转向时, 转向泵的全部油液经合流单向阀进入工作装置系统。当工作装置系统压力达到卸荷阀调定的压力, 转向泵提供给工作装置的油液经卸荷阀流回油箱, 从而使液力机械传动系统提供更大的铲入力。合理的利用了发动机的功率, 提高了整机的作业效率。

2.2 空载工况实验

2.2.1 空载实验的实验环境

空载实验是在工作装置无负载的情况下进行的, 它表明了系统在无负载干扰的情况下系统自身的性能。通过对该工况的实验, 可以了解整机液压系统的原始特性以及整机工作时的机构运动情况空载实验在实验室进行, 分别在发动机低速、中速、高速等三种情况下, 完成装载机工作装置的收斗、动臂起升、卸斗、动臂下降等动作。在此期间测试并纪录转向泵出口、工作泵出口、动臂油缸下腔、动臂油缸上腔、转斗油缸有杆腔、转斗油缸无杆腔等6个点的压力, 以及动臂转角、铲斗转角等共计8个物理量的动态过程。

2.2.2 空载实验典型实验

分别是三种不同的发动机转速下工作装置5个物理量的时域阵列曲线。这5个物理量分别是:1通道:转向泵压力;2通道:工作泵压力;3通道:动臂油缸下腔的压力;4通道:转斗油缸无杆腔压力;5通道:转斗油缸有杆腔压力。其横坐标描述的时间历程包括了收斗、动臂上升、卸斗、铲斗放平、动臂下降等5个装载机完成铲装工作的动作。

2.3 工作装置连杆机构干涉状态实验

实验用装载机采用转斗油缸后置式反转六杆机构。这种机构有如下特点: (1) 转斗油缸无杆腔进油时转斗铲取物料, 并且连杆系统的倍力系数能设计成较大值, 所以可以获得较大的铲取力; (2) 恰当的选择各构件尺寸, 不仅能得到良好的铲斗平动性能, 而且可以实现铲斗的自动放平; (3) 结构十分紧凑, 前悬小, 司机视野好。缺点是摇臂和连杆布置容易发生构件相互干涉。实验时将转斗油缸缩回, 使铲斗处于完全卸斗状态。此时提升动臂, 在动臂提升过程中, 测试结果表明有明显的机构干涉现象。

3 装载机转向液压系统实验

3.1 空载原地转向实验

与装载机工作装置液压控制系统不同, 转向液压系统常见的转向液压系统有: (1) 助力型转向系统; (2) 负荷传感器全液压转向器和优先阀组成的转向系统; (3) 流量放大转向系统; (4) 双泵卸荷转向系统空载实验是在铲斗内不装物料时进行原地转向, 实验时分别在发动机不同工作转速下测试转向泵出口、转向器入口、左右转向油缸入口等4个压力值。实验结果表明:转向器自身是稳定的。

3.2 沙场模拟工况实验

模拟工作过程中装载机转向的性能, 我们可以看到:转向时的压力振摆依然存在。转向压力损失较大。

3.3 满载障碍转向实验

装载机在工作时转向阻力一般较小, 而转向系统压力设定为14Mpa, 主要是考虑到在转向遇到障碍时具有一定的越障能力。为此我们设计了障碍转向实验。实验时将装载机铲斗装满, 小角度转向越过高15cm的垂直障碍。

4 装载机工作装置液压系统特性分析

4.1 作为主换向阀的对称四通比例换向阀控制非对称液压油缸时的性能分析

实验样机工作装置液压控制系统所用的主换向阀为比例方向阀。比例方向阀的节流面积比通常只有两种, 即对称型 (面积比为1∶1) 的和非对称型 (面积比为2∶1) 的。而面积比为1∶1或接近1∶1的液压缸由对称型的阀芯来控制, 面积比为2∶1或接近2∶1的则由非对称型的阀芯来控制。由于实验样机所用的比例方向阀为对称型, 而工作装置油缸为单活塞杆式油缸, 在装载机的使用过程中为了避免由于对称型比例阀控制非对称型液压缸在换向过程中所带来的压力跃变, 在控制换向过程中将操纵手柄的换向中位设计了一定的死区, 从而有效的避免了上述情况的发生。

4.2 换向阀在液压系统中的压降损失

换向阀是具有液流方向控制功能和流量控制功能的复合阀。换向阀的压力损失使油液流经换向阀时造成能量损失, 引起发热, 使系统效率降低, 严重时会造成阀不能正常工作。我们可依据换向阀的阀芯结构将其分为对称类 (面积比为1∶1) 和不对称类 (面积比为2∶1) 两种, 对称类的有“O”型、“H”型等;不对称类的换向阀有“Y”型、“P”型、“M”型。同时我们也知道液压执行元件的负载也基本上是不对称的。如油缸的伸出和缩回时受力不同, 液压马达的正转和反转时负载也不同。这样, 我们就有机会组合油流方向和负载方向, 使系统作功行程的压力损失最小。

5 同轴流量放大转向系统分析

5.1 液压转向系统的工作原理

本系统为“双泵合分流同轴流量放大转向优先卸荷液压系统”, 简称“同轴流量放大卸荷系统”。工作原理如下图所示。

1.转向油缸;2.双向缓冲补油阀;3.同轴流量放大转;4.优先卸荷阀;5.转向泵;6.滤清器;7.机油箱;8.工作泵

5.2 同轴流量放大转向器的结构与工作原理

同轴流量放大转向器是在摆线转阀式全液压转向器的基础上加以改动而成的一种新型转向器, 在原摆线转阀式全液压转向器的阀套上添加了一排油孔, 作为放大油路通道, 同时, 增加负荷传感控制油路。

5.3 转向系统数学模型

5.3.1 建模时的假设

(1) 油液的密度, 粘度, 弹性模量, 阻尼孔的特征系数为定值; (2) 泄漏流量忽略不计; (3) 认为进入转向器的油液流量为恒流量; (4) 系统中换向阀和单向阀的局部损失忽略不计。

5.3.2 转向数学模型

转向系统左转向模式与右转向模式工作原理完全相同, 因此, 以向左转向为例分析转向系统特性。如图3所示为向左转向时简化的油路图, A表示孔R与阀芯上槽j所形成的节流口, ;B表示孔短槽i与双号H孔所形成的节流口;C表示双号H孔与阀体上a孔所形成的节流口;D表示阀体上a孔与单号H孔所形成的节流口;E表示单号H孔与阀芯上槽j孔所形成的节流口;F表示阀套孔c1与阀芯上槽j所形成的节流口;G表示阀套孔c2与阀芯上槽K所形成的节流口。

摘要：对装载机整机液压系统进行了全面的研究。对装载机液压系统若干理论问题进行了理论分析;分析了不同工况下装载机工作装置液压系统和转向液压系统的实验结果;讨论了换向阀控制工作油缸时的压力损失, 对具有同轴流量放大转向器的转向系统的性能进行了分析。

关键词：装载机,液压系统,实验研究

参考文献

[1]黎启柏.电液比例控制与数字控制系统[M].北京:机械工业出版社, 1997.

基于ARM电液比例控制液压实验台 篇9

1 系统的工作原理

电液比例控制系统的工作原理是:系统依据外界输入的电信号的强弱, 按照比例连续的控制液压系统的压力大小、流量多少以及流动方向等相关方面的参数。比例电磁铁和电液比例阀是构成电液比例控制系统的最重要的部件, 在比例电磁铁和电液比例阀的基础上附加一些辅助执行机构来构成完整的系统。开环控制是在工程机械中常常采用的控制方法, 只将电流采用闭环系统以达到输出量稳定的效果。人们对电液进行比例控制最常用的技术是PWM技术, PWM技术的实质是通过调节占空比的方法来达到改变电磁铁平均电流的目的, 这是提高电液比例控制阀灵敏度和减少电磁铁的死区比例最有效可行的方法, 由于比例电磁铁和电液比例阀是构成电液比例控制系统的最重要的部件, 所以也就有效提高了整个电液比例控制系统的灵敏度和控制精度。

2 硬件设计

为了满足电液比例控制系统的功能需求, 整个系统的控制电路由FLASH、SRAM、模拟输入装置、数字输入装置、键盘输入、LCD显示器、总线、数字输出等组成。

2.1 LPC2292介绍

LPC2292的本质是一个中央处理器 (CPU) , 它带有仿真和跟踪的功能, 独特的加速模式和存储结构再加上128位宽的接口, 使其可以在最大的时钟速率下可靠稳定的运行。LPC2292的GPI0很多, 最少有76个, 最多的可以扩展到112个GPIO口。由于内置的串行通信接口范围比较宽阔, 使LPC2292在通信关和协议转换方面也有很大的应用。

2.2 设计系统存储器电路

内存储器容量较小是ARM微处理器普遍存在的问题, 这就要求用户在使用ARM微处理器的时候必须对其内存容量进行扩大。本文采用一张1MB×16的CMOS多功能FLASH和一张512KM×16的高速CMOS静态RAM来对ARM微处理器进行扩展, 以达到快速缓存程序数据的目的。LPC2292具有外部存储器接口模块是LPC2292的一个优点, 这使人们可以在外部存储器接口的基础上, 对寄存器组根据需要进行有效的扩展, 扩展数量一般为4个, 设置每个寄存器的物理空间大小为16MB, 这使得程序的调试和代码的固化更加的方便。在进行程序的调试时, 可以将LPC2292分配为B ANK 0地址, 以确保以后的异常向量表操作的顺利进行。在对FLASH进行代码固化的时候, 将FLASH分配为BANK0BAN K0可以有效的对程序进行引导。本文所采用的都是1 6位的总线接口, 用LP C2292的地址总线A1-A20分别与相应的接口相连。

2.3 LPC2292与LMD18200的连接要点

控制电液比例阀的电流大小是电液比例控制的核心内容, 驱动电流一般为1 A, 必须对LPC2292输出的信号进行放大, 还得巧妙设计电液比例控制阀的保护电路, 以防止过流、欠压、短路、回流等现象的发生。本文的PWM驱动器选用直流电机驱动芯片LMD18200, LMD18200具有很强的驱动能力, 瞬间的驱动电流可以达到6 A, 正常的工作电流为3 A, 还具备温度报警、过热与短路保护的功能。单极性驱动和双极性驱动对于LMD18200来说都可以满足, 本文选择单极性驱动作为电液比例阀的驱动方法, 其控制信号有方向和幅值两个, 方向信号由DIR电平确定, 幅值信号由PWM的占空比决定。

3 软件设计

3.1 软件移植

uC/OS-II自20世纪90年代以来在世界各地获得了广泛的应用, 是以一种优先级可抢先为基础的硬实时内核, 其设计只初的定位就是一种嵌入式的设计内核, 截止目前由超过四十种不同结构的CPU应用而且从8位到64位的芯片都有, 更重要的是该系统的升级版本, 通过了美国权威机构FAA认证, 这样使人们将此系统更加放心的应用于对可靠性、安全性要求极为严格的航空航天技术领域。鉴于uC/OS-II可以免费获得代码, 对于嵌入式RTOS而言, 选择uC/OS无疑是最经济的选择。uC/OS-II在ARM上的移植是电液比例控制系统软件设计的主要内容。要把uC/OS-II成功的移植到ARM上必须有三个与处理器相关的文件, 具体如下。

(1) C语言头文件。

C语言头文件是定义与译码器无关的数据类型、堆栈类型堆栈增长方向和SWI服务函数, 在ARM中有两种处理模式:一是用户模式, 二是系统模式。各种模式有不同的权限。

(2) 汇编程序源文件。

软件中断的汇编接口, 任务级任务切换函数和中断级任务切换函数, 还有就是启动最高优先级的优先就绪任务函数。

(3) C程序源文件。

C程序源文件的主要作用是任务堆栈初始化代码、软中断异常处理程序、开关中断、子函和移植增加的确定函数。

3.2 应用程序编写

可靠性和实用性是我们在编写成簇时候必须考虑的问题, 根据实际应用, 将任务按照优先级进行科学的分类, 优先级高的排在优先级低的前面, 这样在程序运行过程中会根据优先级有条不紊的运行程序有效的避免程序的混乱, 起始任务、键盘扫描任务、监控任务、PWM输出、将数据液晶显示、对模拟信号的有效合理采集和通信任务为并行存在7个重要任务。将各个任务进行编码、编写合理的调用子程序以及合理编制中断合理程序后启动操作系统, 应用程序便开始运行了。

4 结语

本文主要通过介绍基于基于ARM的电液比例控制系统的工作原理, 从硬件系统的设计和软件程序的编写两个方面对该系统进行了简要阐述, 本系统解决了传统的电液比例控制液压系统性能差灵敏度低的缺点, 并经过试验证明, 该系统具有精度高、可靠性好、运行稳定、实时性比较好的优点, 可以在很多种试验台上广泛调用。

参考文献

[1]周立功.ARM嵌入式系统基础教程[J].北京航空航天大学学报, 2005 (6) :90-91.

[2]任哲.嵌入式操作系统uC/OS-II的原理及其应用[J].北京航空航天大学出版社, 2009 (8) .

液压实验 篇10

液压系统, 作为一种动力传动与控制系统, 目前已经广泛应用于各种机械设备[1]。但是, 由于液压系统, 特别是高速液压控制系统, 存在较大功率损失, 功率损失变成热量使液压油温度升高。而液压油温度升高, 导致液压系统性能变差, 甚至不能正常工作。根据检索到的文献看[2], 液压系统故障和非正常停机, 80%以上是因为液压油温度不正常所致。

油温过高会对液压系统产生不良影响。这些影响主要有: (1) 油温过高, 油液粘度降低, 液压油可压缩性变差, 影响液压系统执行元件运动速, 对于控制系统而言, 降低控制精度和快速性, 对于传动系统而言, 同样降低工作速度; (2) 油温过高, 会使油液的润滑性能变坏, 加剧运动副元件的磨损; (3) 油温过高, 加速油液氧化变质, 并析出沥青物质, 降低液压油的使用寿命。析出物堵塞阻尼小孔和缝隙式阀口, 导致压力阀卡死而不能动作、金属管路伸长而弯典, 甚至破裂等。

目前, 解决液压系统温升问题的技术, 一般是利用油箱壳体表面自然散热的方法。利用油箱壳体自然散热, 油箱体积往往偏大.油箱容积通常要达到250l以上[2]。

1. 良好散热型油箱箱体结构总体构想

1.1 传统油箱结构特点

传统油箱通常采用油箱壳体自然散热的方式, 由于油箱采取整体式, 散热面积较小, 所以液压油温度较高。为降低其温度, 因此油箱体积往往偏大。

本设计要求油箱具有良好的自然散热能力并且可以应用于移动式设备, 因此需要突破常规设计思路, 采用新结构油箱, 尽可能增大油箱自然散热面积。

1.2 单体组合式散热油箱结构的总体方案

建筑暖通系统, 为了增加传热面积, 提高传热效率, 广泛采用板翅式散热器。如图1和2所示。本研究, 采用板翅状薄钢板, 焊接成形为油箱模块单体, 然后配装成具有良好散热性能的液压系统用油箱。这种油箱的设计有两种好处, 一是避免油箱体积过大, 二是避免配置复杂独立的冷却装置。如需要, 可以在支撑油箱的台架上, 配置液压马达, 由液压马达带动风扇对油箱进行冷却。为了增大油箱的通风量, 增强油箱散热能力以及实现油箱单体体整体化, 在底部安装风扇, 用台架支撑风扇和油箱。

2. 散热需求分析

2.1 散热要求具体分析

当液压油温度到达一定值时, 需要可以使油温保持在适当温度范围的油箱壳体散热。采用LMTD法计算油箱的散热面积。

LMTD法是基于传热公式

式中:Φ—液压油需要散发的热量;

K—传热系数;

A—油箱散热面积;

Δtm—空气平均温差。

2.2 油箱单体散热面积的计算

设计要求:液压油的进口温度为80℃, 出口温度为60℃;液压油的流量为30 l/min, 空气流量为0.377 m3/s;油箱顶部空气温度为30℃, 油箱顶部空气温度为60℃。

在相同储油量的情况下, 本课题的主要目的是尽量减小油箱尺寸, 并且尽可能的提高油箱自身的散热能力。板翅式散热片结构如图3所示。

假设油箱的长宽高分别为600mm, 350mm和400mm。可以由传热学公式计算出Φ、tm、K、S。

式中:S-散热面积, m2

tm-平均温度, ℃

Φ2——空气需要吸收的热量.J.

式中:t1—油箱进口温度, ℃

t2—油箱出口温度, ℃

t3—油箱底部温度, ℃

t4—油箱顶部温度, ℃

式中:q—空气流量, m3/s

c—空气散热能力.Jkg-1

式中:h1—传热系数m2k

h1—空气和油箱间的传热系数m2k

Rf—铸铁散热系数

In this equation:

λ—散热系数

De—相对直径.

K和S可由式 (5) 算出, K等于18.033 W/ (m2k) , S等于3.584m2.

S1, = (A+B+2L) ×H×n=3.6m2 (8)

式中:H-油箱高度,

n-油箱单元一侧齿数.

散热面积S等于S 1;散热面积是3.6m2, 所以板翅式油箱的容积是84L。

如果使用普通油箱 (油箱表面是平坦的) , 散热面积S2=2.4m2

散热面积S1比S2多出50%, 因此在相同散热面积条件下, 板翅式油箱可以节省很多体积。

3.良好散热型油箱结构具体设计

此设计要求油箱可以应用于移动式设备, 体积应尽量小;此外为了增大油箱的散热面积, 我们打破常规, 设计了由板翅式分体箱串联形成的油箱。

油箱模块单体之间连接结构与暖气片连接结构相似, 具体连接情况如图4所示。

油箱单体的进油孔和出油孔内部设制有内螺纹, 油箱单体之间有内螺纹相配套的空心螺栓 (使油液流通) 连接;此空心螺栓用油丝连接, 并且相邻的油箱单体之间螺纹的旋向相反。油箱单体之间的进油孔, 出油孔和空心螺栓之间的间隙由耐油橡胶圈密封。

4. 监控系统的设计

油箱监控系统包括对油温、油位、油压、流量、油质, 液位以及油箱内气压和气体湿度等物理参数的监控, 该监控系统主要是由给定原件 (液压泵) 、控制器 (单片机) 、放大元件 (功率放大器) 、控制元件 (液压比例伺服阀) 、执行元件 (液压马达) 、被控对象 (风扇) 、反馈元件 (温度传感器、流量传感器、液位传感器、压力传感器) 等构成。

控制器 (单片机) :选用MC9S12XEQ-512型单片机。此类型的单片机由29路独立的数字I/O接口, 10位A/D转换器, 8个可编程的PWM通道, 并且与控制器局域网络 (CAN) 相连接进行通信。各种信息可以通过CAN总线及时传给上位机和显示器。

控制元件 (液压比例伺服阀) :选用QDY系列液压比例伺服阀。

执行元件 (液压马达) :选用A2F系列液压马达。

温度传感器:选用PT100热电阻型温度传感器。

压力传感器:选用CFBLS型压力传感器。

角位移传感器:采用REP光电编码器角位移传感器, 通过对光电编码器输出脉冲个数的计数, 来测定角速度的大小。

油质传感器:选用GON1型声波传感器, 通过声波传感器以获得与液压油相关的粘度和腐蚀性数据, 可以确定液压油的油质。

流量传感器:选用CNT型超声波流量传感器, 通过接收到的超声波检测流体速度, 从而将速度转化成为流量。

5. 仿真实验

5.1 监控电路介绍

本文是关于监控系统的闭合回路仿真。监控系统示意图如图5所示, 控制框图如图6所示。

5.2 监控系统模型研究

5.2.1 电液比例伺服阀的数学模型

当电液比例伺服阀是液压油固有频率的5至10倍时, 由于此时比例伺服阀的频率很大, 所以可以将其视为一个比例环节, 传递函数为:

式中:——伺服阀的流量增益

——伺服阀的传递函数

ωk——伺服阀的固有频率rad/s

根据查阅到的资料可以设:

5.2.2 液压马达数学模型

代入公式可得:

5.2.3 测速反馈系数的选定

式中:U为电压大小

ω为液压马达转速。

式中:Q为A/D.二进制量。

5.3 监控系统的仿真

利用MATLAB仿真。可以达到通过改变实际流量的变化, 从而控制油温的改变, 使油温达到适宜的温度。即输出转速n与油液温度变化之间建立一定的关系。

由于液压系统中有电液伺服阀 (比例环节) , 功率放大器 (比例环节) , 液压马达 (三阶环节) 和外部干扰等因素的存在, 并且液压系统管道长度很长。所以实际输出的信号与输入信号相比会有很大程度的振荡和延迟, 并且在很长一段时间内还会有稳态误差的存在。所以要利用PID控制器消除上述误差, 使得实际输出信号与输入信号快速达到一致。本文利用试凑法设计Kp, Ki和Kd。

模拟电路如图7所示。

Kp, Ki, Kd分别为100, 0.5, 3。仿真曲线如图8所示。

由上面输出曲线可知:此仿真性能良好, 稳态误差小, 响应时间较快, 无振荡。

6. 结论

6.1 首先通过调研了解目前液压油源种类和技术现状, 分析其技术存在的缺陷, 然后提出良好散热型新型油箱及工况监控的总体技术方案。

6.2 根据规定的功率, 对良好散热型新型油箱自然散热能力进行计算与分析, 以确定散热面积, 从而具体设计壳体结构。

6.3 对数字采集与显示系统, 按设计要求, 选择具有A/D功能的单片机、显示器及传感器等, 即可构成所需要的监控系统, 形成总体配置方案。

参考文献

[1]张毅, 于小莉.液压系统过热问题的研究[J].工程机械, 2005, (6) :47～49

[2]何少华, 徐刚.机械油箱的原理及体积[J].中国工程机械学报, 2006, (5) :24-～25

[3]吴文山, 高久好, 液压驱动冷却风扇的转速控制系统研究[J].中国工程机械学报, 2004, (11) :37～39

[4]陈升, 液压系统油温控制装置[J].工程机械, 2003, (2) :102～104