【正文】 文研究的主要內(nèi)容是圍繞Festo液壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為基礎(chǔ)介紹了主要以TP601和TP02部分實(shí)驗(yàn)中液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)的組成和實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)中的液壓及電氣控制元件；根據(jù)各個(gè)機(jī)械裝置工作（裝配裝置、管道閥門裝置、銑床裝置、薄板壓力機(jī)、拉床）的具體工況要求設(shè)計(jì)其電氣液壓控制回路并設(shè)定技術(shù)參數(shù)；利用FluidSIM仿真軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的電氣液壓控制回路進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)并進(jìn)行排障和改進(jìn)，然后在電氣液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)上搭建控制回路，進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并通過(guò)討論與分析給出了最終結(jié)論，完成對(duì)電氣液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的開(kāi)發(fā)與仿真實(shí)現(xiàn)。它的資料部分提供重要的閉環(huán)和開(kāi)環(huán)控制技術(shù)知識(shí)；功能部分說(shuō)明自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能；應(yīng)用部分包含下列領(lǐng)域：氣動(dòng)、電氣氣動(dòng)、可編程控制器、PC自動(dòng)化、液壓、電氣比例液壓和應(yīng)用技術(shù)。 基于Festo電氣液壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的介紹Festo液壓控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在TP601電氣液壓實(shí)驗(yàn)裝置中的應(yīng)用包括：各液壓電氣元件的原理及應(yīng)用；電氣控制單元的工作原理；元件及回路的符號(hào)表述標(biāo)準(zhǔn)；繪制電氣及液壓基本回路控制圖。 液壓閥 液壓閥方向控制閥壓力控制閥流量控制閥方向控制閥方向控制閥控制液壓系統(tǒng)中油液流動(dòng)的方向或液流的通與斷單向閥換向閥雙向液壓鎖單向閥二、換向閥工作原理利用閥芯和閥體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使油路接通、關(guān)斷或變換油流的方向，從而實(shí)現(xiàn)液壓執(zhí)行元件及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)、停止或變換運(yùn)動(dòng)方向分類按操作方式分：手動(dòng)換向閥、機(jī)動(dòng)換向閥（亦稱行程閥）、電磁換向閥、液動(dòng)換向閥和電液換向閥等按閥芯工作時(shí)在閥體中所處的位置和換向閥所控制的通路數(shù)不同分：二位二通換向閥、二位三通換向閥、二位四通換向閥、三位四通換向閥等按閥的安裝方式分：管式（亦稱螺紋式）換向閥、板式換向閥和法蘭式換向閥等按閥的結(jié)構(gòu)形式分：滑閥式換向閥、轉(zhuǎn)閥式換向閥和錐閥式換向閥等換向閥的圖形符號(hào)方格數(shù)即“位”數(shù)，三格即三位箭頭表示兩油路連通，但不表示流向。在一個(gè)方格內(nèi)，箭頭或“”符號(hào)與方格的交點(diǎn)數(shù)為油路的通路。一個(gè)液壓系統(tǒng)所應(yīng)用的各個(gè)控制閥中，方向閥占的數(shù)量相當(dāng)多。因此，工作原理比較簡(jiǎn)單，它的結(jié)構(gòu)也并不復(fù)雜。一、分類方向閥按其功能，大致可分成以下幾種類型：方向控制閥單向閥換向閥多路閥邏輯閥單向閥液控單向閥手動(dòng)換向閥液動(dòng)換向閥機(jī)動(dòng)換向閥電磁換向閥電液換向閥并聯(lián)多路閥串聯(lián)多路閥順序多路閥有時(shí)把壓力表開(kāi)關(guān)也歸到方向控制閥中。從閥芯的結(jié)構(gòu)特征來(lái)區(qū)分，又有錐閥式、球閥式、滑閥式和轉(zhuǎn)閥式等。在液壓系統(tǒng)中單向閥只允許液流沿一個(gè)方向通過(guò)，反方向流動(dòng)則被截止。圖51分別是鋼球式直通單向閥和錐閥式直通單向閥。當(dāng)液流反向流入時(shí)，由于閥芯被壓緊在閥座密封面上，所以流動(dòng)被截止。錐閥式應(yīng)用最多，雖然加工要求較鋼球式高一些，但是它的導(dǎo)向性好，密封可靠。此外還有板式結(jié)構(gòu)的單向閥，它的裝拆維修比較方便，不過(guò)需要另行設(shè)置安裝底板。單向閥中的彈簧主要是用來(lái)克服摩擦力、閥芯的重力和慣性力，使閥芯在液流反方向流動(dòng)時(shí)能迅速關(guān)閉。~，并可根據(jù)需要更換彈簧。單獨(dú)應(yīng)用的單向閥，其符號(hào)見(jiàn)圖53a。對(duì)單向閥的基本要求是：正向流動(dòng)阻力損失小，反向時(shí)密封性好，動(dòng)作靈敏。圖54是具有卸載閥的外泄式液控單向閥。在通常情況下，它的作用與一般單向閥相同，只允許液流從流向，反向時(shí)截止。采用具有卸載小閥芯的復(fù)式單向閥芯結(jié)構(gòu)時(shí)，控制活塞只要用不大的力頂開(kāi)小閥芯，使單向閥上部卸壓，然后再頂開(kāi)單向閥芯。對(duì)于流量較小、壓力不高的液控單向閥，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，可以不采用復(fù)式閥芯而由控制活塞直接推動(dòng)單向閥芯。例如，在泵的出口處安裝單向閥以防止油液倒流；在回油管上安裝單向閥作為背壓閥，或防止系統(tǒng)不工作時(shí)油液泄出而造成空氣進(jìn)入系統(tǒng)；與各種閥組成單向節(jié)流閥、單向減壓閥、單向調(diào)速閥、單向順序閥等復(fù)合式閥；與節(jié)流器并聯(lián)后組成單向節(jié)流緩沖器件；由于單向閥具有優(yōu)良的密封性，所以液控單向閥還廣泛用作為液壓缸的保壓閥或閉鎖閥。根據(jù)閥芯可能實(shí)現(xiàn)的工作位置數(shù)目，換向閥可分為二位、三位等形式。換向閥的閥芯結(jié)構(gòu)，最常見(jiàn)的是滑閥式，少數(shù)采用轉(zhuǎn)閥。通常，換向閥還常以操縱方式來(lái)命名。例如，采用手柄操縱（手動(dòng)）；滾輪推桿、撥叉等機(jī)械操縱（機(jī)動(dòng)）；氣缸控制（氣動(dòng)）；液壓油直接推動(dòng)（液動(dòng)）；電磁鐵控制（電磁）；分別采用電磁鐵和液壓油控制先導(dǎo)閥和主閥（電液動(dòng)）等。 圖55是手動(dòng)三位四通換向滑閥，閥芯的位置由手柄2來(lái)直接操縱。圖示位置時(shí)閥芯處于中位，、互相隔斷。閥芯移到左端時(shí)，與通，與通；移到右端時(shí)，與通，與通。圖56是手動(dòng)二位四通轉(zhuǎn)閥。轉(zhuǎn)閥的優(yōu)點(diǎn)是外形尺寸小，但在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮使閥芯所受徑向液壓力平衡，否則會(huì)由于徑向作用力而造成摩擦力過(guò)大，操縱閥芯困難。 電磁換向閥是利用電磁鐵通電吸合時(shí)產(chǎn)生的推力來(lái)操縱滑閥。換向閥所用的電磁鐵有交流及直流兩種型式。按照電磁鐵內(nèi)部是否有油浸入，又分為干式和濕式兩種。濕式則相反。圖57是二位四通干式電磁換向閥。電樞線圈通電后，銜鐵被吸引，通過(guò)推桿而推動(dòng)閥芯換向。從圖可見(jiàn)，由于電磁鐵與閥體、推桿間有型密封圈，所以沒(méi)有油進(jìn)入電磁鐵內(nèi)部。圖58是三位四通濕式電磁換向閥。與圖57的區(qū)別在于：回油腔的油可以進(jìn)入電磁鐵內(nèi)部。因此，換向閥具有三個(gè)位置。上述幾種電磁換向閥的有關(guān)符號(hào)見(jiàn)圖59（雙電磁鐵二位換向閥雖然比彈簧復(fù)位的單電磁鐵二位換向閥多用一個(gè)電磁鐵，但是由于沒(méi)有復(fù)位彈簧的阻力，所以電磁鐵的推力可以充分利用。中低壓時(shí)可配用通徑15的換向閥，流量在63L/min以下。前者作為先導(dǎo)級(jí)，后者作為主級(jí)。由于先導(dǎo)級(jí)輸出的壓力油足以控制一個(gè)大尺寸的換向滑閥，因此就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同流量范圍的液流進(jìn)行方向控制。圖510是彈簧對(duì)中式的三位四通電液換向閥。如果兩個(gè)電磁鐵都斷電，由于先導(dǎo)閥具有Y型中位機(jī)能，使先導(dǎo)閥的、口以及主閥芯兩端容腔都與回油相通，主閥芯3在對(duì)中彈簧2的彈簧力推動(dòng)下，處于中間位置。上述彈簧對(duì)中式電液換向閥的詳細(xì)符號(hào)和簡(jiǎn)化符號(hào)，均見(jiàn)圖510。為此，在電液換向閥或液動(dòng)換向閥的兩端附設(shè)單向節(jié)流閥作為阻尼器，通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開(kāi)度來(lái)改變阻尼的大小，以控制主閥芯的換向時(shí)間。（三）多路閥多路閥是一種集中布置的組合式手動(dòng)換向閥。根據(jù)不同的工作要求，還可以將安全（溢流）閥、單向閥、補(bǔ)油閥等也組合在閥塊內(nèi)。它具有便于操作、結(jié)構(gòu)緊湊、通用性好、流道阻力損失小等特點(diǎn)。圖512上分別表示了這三種多路換向閥的組合形式。并聯(lián)式多路閥的主泵同時(shí)向多路閥控制的各個(gè)執(zhí)行器件（液壓缸、液壓馬達(dá)）供油，各換向閥進(jìn)口壓力等于主泵的供油壓力。所以復(fù)合操縱時(shí)的動(dòng)作速度比單獨(dú)動(dòng)作時(shí)的速度低。只要壓力足夠，就可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)動(dòng)作的復(fù)合操縱，每個(gè)執(zhí)行器件只占用主泵的部分供油壓力，因此這種形式適用于高壓系統(tǒng)。操縱前一個(gè)閥時(shí)，后面的閥被切斷油路，從而可以避免各執(zhí)行器件的動(dòng)作干擾，具有互鎖功能，防止誤操作。它由兩個(gè)三位六通手動(dòng)換向閥和一個(gè)單向閥、一個(gè)溢流閥所組成，閥芯為彈簧自動(dòng)復(fù)位式。它以若干個(gè)插裝式二通錐閥為基本元件來(lái)進(jìn)行組合，并配用適當(dāng)?shù)碾姶畔葘?dǎo)閥來(lái)控制這些錐閥的啟、閉，以達(dá)到控制液流的目的。由于它的原理是基于對(duì)一組開(kāi)關(guān)式錐閥的“通、斷”狀態(tài)為出發(fā)點(diǎn)，用邏輯判斷來(lái)確定這一閥組的工作情況，因此稱為邏輯閥，有時(shí)也稱為插裝式閥。它的主要部分是錐閥芯、閥套和彈簧，這幾個(gè)零件組成一體，插裝在閥體的孔內(nèi)，安裝和拆卸都很方便。根據(jù)這幾個(gè)油口的壓力和作用面積、的大小，以及彈簧力和閥口液動(dòng)力的數(shù)值，錐閥芯具有關(guān)閉和開(kāi)啟兩個(gè)位置，使主油路與接通或隔斷。由此可見(jiàn)，邏輯閥的基本元件實(shí)際上是一個(gè)二位二通液控單向閥。在圖515a上，用兩個(gè)基本邏輯元件和一個(gè)二位四通電磁閥所構(gòu)成的邏輯閥，可以具有相當(dāng)于二位三通電液換向閥的功能：電磁鐵斷電時(shí)，1關(guān)閉，2開(kāi)啟，油路通回油；電磁鐵通電時(shí)，1開(kāi)啟，2關(guān)閉，油路通壓力油。每一個(gè)基本邏輯元件具有通斷兩種狀態(tài)。由于實(shí)際結(jié)構(gòu)的限止，某些工作狀態(tài)可能重復(fù)或沒(méi)有意義，假設(shè)這些工作狀態(tài)為個(gè)，則實(shí)際能達(dá)到的換向位數(shù)為 壓力控制閥壓力控制閥也有好幾種電磁閥： 電磁閥是用來(lái)控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器；并不限于液壓，氣動(dòng)用于控制液壓流動(dòng)方向，工廠的機(jī)械裝置一般都由液壓鋼控制，所以就會(huì)用到電磁閥。這樣通過(guò)控制電磁鐵的電流就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 特點(diǎn)：在真空、負(fù)壓、零壓時(shí)能正常工作，但通徑一般不超過(guò)25mm。當(dāng)入口與出口達(dá)到啟動(dòng)壓差時(shí)，通電后，電磁力先導(dǎo)小閥，主閥下腔壓力上升，上腔壓力下降，從而利用壓差把主閥向上推開(kāi)；斷電時(shí)，先導(dǎo)閥利用彈簧力或介質(zhì)壓力推動(dòng)關(guān)閉件，向下移動(dòng)，使閥門關(guān)閉。 先導(dǎo)式電磁閥： 原理：通電時(shí)，電磁力把先導(dǎo)孔打開(kāi)，上腔室壓力迅速下降，在關(guān)閉件周圍形成上低下高的壓差，流體壓力推動(dòng)關(guān)閉件向上移動(dòng)，閥門打開(kāi)；斷電時(shí)，彈簧力把先導(dǎo)孔關(guān)閉，入口壓力通過(guò)旁通孔迅速腔室在關(guān)閥件周圍形成下低上高的壓差，流體壓力推動(dòng)關(guān)閉件向下移動(dòng)，關(guān)閉閥門 流量控制閥 自力式流量控制閥適用于需要進(jìn)行流量控制的水系統(tǒng)中，尤其適合于供熱，空調(diào)等非