【正文】 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 共 40 頁 1 緒論 概述 液壓試驗(yàn)臺 是一個(gè)典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品， 適用于冶金、石油、機(jī)械、航天、船舶等領(lǐng)域的主機(jī) （或） 所配套 （元器件） 的性能測試， 液壓閥門是液壓系統(tǒng)的控制元件 。本課題 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì) 多路閥 液壓 試驗(yàn)臺原理圖，利用組態(tài)王軟件進(jìn)行人機(jī)交互界面的開發(fā)，完成畫面設(shè)計(jì)與動畫連接，解決實(shí)時(shí)顯示問題 ，從而 完成對液壓系統(tǒng) 的 控制。 課題分析 隨著液壓工業(yè)的發(fā)展，液壓技術(shù)在各種機(jī)械中發(fā)揮著越來越重要的作用。由于液壓系統(tǒng)的組成、功能日益復(fù)雜，因而發(fā)生故障的幾率也隨之增多。液壓系統(tǒng)的故障具有隱蔽性、變換性和誘發(fā)因素的 多元性，所以在故障診斷和排除時(shí)，不但需要有熟練地技術(shù)人員，同時(shí)還要有完善的檢測設(shè)備。 多路閥是工程機(jī)械中最常用的液壓元件， 控制主機(jī)的各種動作。它性能的好壞直接關(guān)乎主機(jī)的質(zhì)量 。 多路閥液壓試驗(yàn)臺便是一款專為檢測多路閥性能參數(shù)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。 它提供動力源和模擬負(fù)載，使多路閥在盡可能接近實(shí)際工況的條件下運(yùn)行，在其被使用前確定它的性能。也可以對它的某些特性進(jìn)行研究和改進(jìn)。 組態(tài)王軟件包本身由工程管理器、工程瀏覽器、畫面開發(fā)系統(tǒng)、畫面運(yùn)行系統(tǒng)和信息窗口組成。應(yīng)用組態(tài)王軟件建立一個(gè)新的程序，一般來說有以下幾個(gè)步驟： （ 1）新建工 程項(xiàng)目；（ 2）進(jìn)行設(shè)備配置；（ 3）構(gòu)造數(shù)據(jù)庫；（ 4）啟動畫面開發(fā)系統(tǒng)；（ 5）定義動畫連接；（ 6）運(yùn)行與調(diào)試。 本文 參照已經(jīng)完成的 CAM試驗(yàn)臺 ， 實(shí)現(xiàn) 標(biāo)準(zhǔn)要求的油路和傳感器 ， 并畫出多路閥液壓試驗(yàn)臺機(jī)械原理圖 （見附圖一）。基于對 多路閥原理、主要機(jī)構(gòu)的工作過程、多路閥 試驗(yàn)臺 標(biāo)準(zhǔn) 的了解， 以 及對組態(tài)王 的學(xué)習(xí)，本課題的側(cè)重點(diǎn)在于 能夠結(jié)合多路閥試驗(yàn)臺說明書， 分析 液壓系統(tǒng)原理圖 ，進(jìn)而設(shè)計(jì)出界面友好的組態(tài)程序。 2 多路閥液壓試驗(yàn)臺控制的方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體 方案設(shè)計(jì) 思路 液壓系統(tǒng)原理圖是使用連線把液壓元件的圖 形符號連接起來的一張簡圖，用來描述液壓系統(tǒng)的組成及工作原理。其中，圖形符號畫出的各種液壓元件均應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁 共 40 頁 G/T ―1993 的規(guī)定。 閱讀液壓系統(tǒng)原理圖采取了圖 21所示的步驟 ： 圖 21 閱讀液壓系統(tǒng)原理圖的步驟 了解系統(tǒng) 粗略分析 整理和簡化油路 劃分子系統(tǒng) 分析子系統(tǒng) 分析子系統(tǒng)連接關(guān)系 列寫電磁鐵動作順序表 總結(jié)系統(tǒng)特點(diǎn) 完成的任務(wù) 工作要求 工作循環(huán) 粗略瀏覽 、 確定組成元件 認(rèn)識元件 、 分析元件功能 給元件編號 縮短油路連線 去掉某些元件 整理并重新繪制原理圖 元件重新編號 確定子系統(tǒng)個(gè)數(shù) 子系統(tǒng)命名或編號 重新繪制子系統(tǒng)原理圖 分析各個(gè)運(yùn)動循環(huán) 列寫進(jìn) 、 回油路線 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 共 40 頁 試驗(yàn)臺 總體設(shè)計(jì)思路是這樣的： 首先 ， 根據(jù)廠家對多路閥感興趣的性能設(shè)計(jì)測試方法，參照相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)回路。 在原理圖的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)試驗(yàn)臺 ，并完成試驗(yàn)臺的控制系統(tǒng)，再進(jìn)行調(diào)試和完善 。 本論文的任務(wù)是 對多路閥試驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)組成和功用進(jìn)行分析， 在 分析實(shí)習(xí)單位提供的液壓 試驗(yàn)臺原理圖前，要從系統(tǒng)的工作任務(wù)、系統(tǒng)的工作要求 和 系統(tǒng)的動作循環(huán)等方面 內(nèi)容 做相應(yīng)的了解 ； 然后 ， 根據(jù)上述閱讀液壓系統(tǒng)原理圖的步驟， 通過分析各元件的作用及油路的連通情況來弄清楚系統(tǒng)的工作原理 ；最后，利用組態(tài)王軟件 完成組態(tài)設(shè)計(jì)。 應(yīng)用組態(tài)王軟件建立一個(gè)新的程序，一般來說有以下幾個(gè)步驟： （ 1）新建工程項(xiàng)目； （ 2）進(jìn)行設(shè)備配置； （ 3）構(gòu)造數(shù)據(jù)庫； （ 4）啟動畫面開 發(fā)系統(tǒng)； （ 5）定義動畫連接； （ 6）運(yùn)行與調(diào)試。 組態(tài)王提供一個(gè)仿真 PLC設(shè)備，用來模擬實(shí)際設(shè)備向程序提供數(shù)據(jù)，供用戶調(diào)試。程序在實(shí)際運(yùn)行中是通過 I/O設(shè)備和下位機(jī)交換數(shù)據(jù)的，當(dāng)程序在調(diào)試時(shí)，可以使用仿真 I/O設(shè)備模擬下位機(jī)向畫面程序提供數(shù)據(jù)，為畫面程序的調(diào)試提供方便。 系統(tǒng)試驗(yàn)臺和測控系統(tǒng)方案 設(shè)計(jì)依據(jù) 本檢測設(shè)備依據(jù)液壓系統(tǒng)試驗(yàn)臺和測控系統(tǒng)技術(shù)要求 設(shè)計(jì) ， 是 專為檢測多路閥性能參數(shù)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。 試驗(yàn)臺的各個(gè)壓力控制液壓元件采用先進(jìn)的比例元件，運(yùn)行可靠，操作方便，壓力、流量等參數(shù)均采用數(shù)字 顯示。 對試驗(yàn)臺的基本要求 a） 可以手動和自動完成試驗(yàn)流程； b） 在控制臺和顯示器上實(shí)時(shí)顯示各參數(shù)和試驗(yàn)進(jìn)程； c） 可以人機(jī)對話，界面友好； d） 結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)節(jié)、使用、維護(hù)方便，通用性和互換性好。 液壓系統(tǒng)技術(shù)參數(shù) 系統(tǒng)額定壓力：主泵 35MPa，輔助泵 4MPa； 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 共 40 頁 系統(tǒng)額定流量：主泵 190L/min，輔助泵 6L/min， 回收泵 10L/min循 ， 循環(huán) 泵 160L/min； 系統(tǒng)額定功率：主泵 75kW，輔助泵 ， 回收泵及循環(huán)泵分別為 3 kW； 試驗(yàn)臺 總體結(jié)構(gòu) 本 試驗(yàn)臺 結(jié)構(gòu)方框圖 如圖 22所示 。 圖 22 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方框圖 結(jié)構(gòu)構(gòu)成及原理 本總試 驗(yàn)設(shè)備分別由油源泵站、主泵裝置、多路閥試驗(yàn)臺架以及電控系統(tǒng)組成。 a) 油源泵站 1) 主油源：由一臺 75kW電機(jī)，分別帶動 A1V130變量泵， 為系統(tǒng)提供動力油源 ，油箱容量 1200L。 2) 輔助泵：為滿足試驗(yàn)系統(tǒng)的控制，配有 CBFF304控制泵，電機(jī)功率為 。另油源中配有自動循環(huán)泵 CBB160齒輪泵，電機(jī)功率為 3kW，可使油液的冷卻及過濾自動進(jìn)行 ， 回收泵可使回收油液經(jīng)過過濾自動返回主油箱。 3) 輔助裝置：為了保證油源的正常安全的使用，還增加了電子液位計(jì)、溫度控制器、過濾自動進(jìn)行冷卻器以及帶發(fā)訊器的濾油器等，充分保證正常使用。 多路閥試驗(yàn)臺 液壓臺架 電控系統(tǒng) 主電機(jī) 油 泵 試驗(yàn)臺架 油箱 電源柜 啟動柜 控制臺 工控機(jī)柜 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁 共 40 頁 b) 試驗(yàn)臺架 1) 架體：上部安裝儀表 ， 架體下部安裝回收泵站 ， 臺面安裝多路閥 ， 多路閥由快速接頭及膠管連接 ， 架體中后部安裝控制閥組。 2) 電氣控制臺面板： 其上布置有標(biāo)識字符的儀表、按鈕和旋鈕 （ 見附表一：電氣控制臺面板圖 ），在操作時(shí)應(yīng)隨時(shí)觀察 儀表并旋（按）動相應(yīng)的旋（按）鈕。 3） 回收油箱：在試驗(yàn)臺架下部設(shè)有回收油箱，用于收集拆裝被試閥時(shí)泄漏的油。回收油箱裝有液位控制器，當(dāng)油面達(dá)到一定高度時(shí)，回收泵自 己啟動，把油經(jīng)濾油器打回主油箱。油位低時(shí)，回收泵自行停止 （ 油位 低 時(shí)強(qiáng)行啟動，會損壞泵 ） 。 圖 23 電氣控制臺面板 其中， 電氣控制臺面板的各儀表、按鈕和旋鈕參照面板圖，其明細(xì)單如下： ① 儀表 ? “ 主泵壓力 ” 儀表； ? “ 主泵流量 ” 儀表； ? “ 回油流量 ” 儀表； ? “ 油溫 ” 儀表； ? “ 負(fù)荷傳感壓力（ LS） ” 儀表； 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁 共 40 頁 ? “ 一聯(lián)加載油壓 ” 或 “ 二 聯(lián)加載油壓 ” 儀表； ? “ 一聯(lián)加載流量 ” 和 “ 二聯(lián)加載流量 ” 儀表； ? “ 一聯(lián)先導(dǎo)控制油壓 ” 和 “ 二聯(lián)先導(dǎo)控制油壓 ” 儀表； ? 多路閥先導(dǎo)控制壓力 。 ② 按鈕 ? “ 急停 ” 按鈕； ? “ 自動 ” 和 “ 手動 ” 按鈕； ? “ 主泵啟動 ” 和 “ 主泵停止 ” 按鈕：初次啟動泵時(shí)，或較長時(shí)間未使用試驗(yàn)臺再次啟動時(shí)，最好從油泵的泄油口灌入一些液壓油，以免泵吸空損壞； ? “ 輔助泵啟動 ” 和 “ 輔助泵停止 ” 按鈕： 測試多路閥的液控聯(lián)時(shí)，需啟動：測試多路閥的比例聯(lián)時(shí)，無需啟動 ； ? “ 回收泵啟動 ” 和 “ 回收泵停止 ” 按鈕：是調(diào)機(jī)時(shí)使用的，建議不 要隨便按動； ? “ 循環(huán)泵啟動 ” 和 “ 循環(huán)泵停止 ” 按鈕：用于把主油箱中的油泵入冷卻器 ： 主油箱油溫高時(shí)（ 55℃ ），循環(huán)泵自行啟動；油溫低時(shí)（ 45℃ ），循環(huán)泵自行停止； ? “ 主泵上壓 ” 和 “ 主泵卸荷 ” 按鈕； ? “ 先導(dǎo)控制油上壓 ” 和 “ 先導(dǎo)控制油卸荷 ” 按鈕。 ③ 旋鈕 ? “ 液控聯(lián) 1” 三位和 “ 液控聯(lián) 2” 三位旋鈕 ：實(shí)現(xiàn) A位、中位、 B位的三位轉(zhuǎn)換； ? “ 被控聯(lián) 1手動加載 ” 或 “ 被控聯(lián) 2手動加載 ” 旋鈕； ? “ 液動聯(lián) 1手動調(diào)壓 ” 和 “ 液動聯(lián) 2手動調(diào)壓 ” 旋鈕：分別控制兩個(gè)比例減壓閥的壓力，其壓力不大于 4Mpa（已經(jīng)在控制系 統(tǒng)內(nèi)部限定）； ? “ 比例換向聯(lián) 1手動換向 ” 或 “ 比例換向聯(lián) 2手動換向 ” 旋 鈕：完成兩個(gè)比例聯(lián)的連續(xù)換向 ； ? 狀態(tài)旋鈕。 ④ 指示燈 ? 電源； ? “ 手動 ” 和 “ 自動 ” 指示燈： 當(dāng)試驗(yàn)臺處于手動測試或調(diào)機(jī)狀態(tài)時(shí)，臺面上的 “ 手動 ” 指示燈亮 ， 自動測試時(shí)，“ 自動 ” 指示燈亮； 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 共 40 頁 ? “ 啟動柜 ” 指示燈； ? 濾油器報(bào)警燈：該燈亮?xí)r，應(yīng)清洗相應(yīng)的濾油器濾芯 或 更換之； ? 液位低報(bào)警。 建議試驗(yàn)完后還應(yīng)當(dāng)把各個(gè)旋鈕放回中間位置，使各泵處于停止或卸荷狀態(tài)。 主泵壓力 的調(diào)整 本液壓臺架在使用過程中一般無須調(diào)整，但需要 注意觀察各個(gè)接頭處有無泄漏。如有泄漏，應(yīng)及時(shí)更換密封圈。 唯一需要調(diào)整的是控制主泵壓力的主油路溢流閥（見圖 24），調(diào)整過程如下： 1）調(diào)壓前，按控制柜的 “ 主泵啟動 ” 按鈕啟動主泵，待啟動柜指示燈變綠時(shí)，按下 “ 主泵上壓 ” 按鈕； 2）調(diào)壓時(shí)，先松開調(diào)節(jié)手柄的鎖定螺母，旋動螺栓，同時(shí)觀察控制臺面板上的 “ 主泵壓力 ” 儀表，左旋壓力下降，右旋壓力上升； 3）調(diào)壓后，擰緊鎖定螺母。 圖 24 主油路溢流閥 多路閥 測試前的安裝步驟 1）如圖 25 所示，先要把被測閥放置在臺架上，連接好進(jìn)油管、回油管（在閥的 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 共 40 頁 右 部）、先導(dǎo)換向油管（閥的前部）、加載油管（閥的上部）、泄漏油管、 LS 油管、先導(dǎo)控制油管（閥的左部）； 圖 25 被測多路閥油路連接 圖 2）無需測試的油口務(wù)必用螺塞堵住； 3）把加載比例閥的連線插頭插到多路閥的比例聯(lián)插座里； 4）檢查無誤后，就可以進(jìn)行試驗(yàn)了。 本試驗(yàn)臺最多同時(shí)試驗(yàn)多路閥中的兩聯(lián)。 系統(tǒng) 傳動控制調(diào)節(jié)元件 概述 液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動作切換和動作循環(huán)的控制方式多種多樣，有行程開關(guān)、行程閥、順序閥、壓力繼電器以及電磁閥、比例閥或伺服閥等控制方式 。 被試的多路閥有液控?fù)Q向和比例換向 兩種切換方式，試驗(yàn)臺必須提供控制油和比例電磁鐵電流供其切換。由于測試需要按電信號連續(xù)加載，也要提供比例溢流閥所需的電流。比例放大器和電磁閥必不可少。使用 PLC 控制順序動作，提供比例閥電流，利用組態(tài)軟件和上位工控機(jī)通