机电液综合设计实验指导书.doc

机电液综合设计实验指导书 一、前言 机械设计制造及其自动化专业涉及机械、电子、液压与气压传动、测试、自动控制、计算机等许多领域工程技术，学生在学完相关技术基础理论课后，有必要通过综合设计性实验，提高综合运用所学理论知识的能力。机电液综合设计实验课，旨在使学生综合运用理论课的知识和实验知识，在机电液综合设计实验台上动手进行设计性实验，进而培养学生的实验操作技能和创造力，提高学生分析和解决工程技术问题的综合能力。 二、实验设备 机电液综合设计实验台是用于学生自行设计、组装液压传动系统、计算机辅助测试系统、可编程序控制系统和电气传动系统的多功能实验系统。由实验装置、主机、显示器和打印机等组成。实验装置由液压实验装置、电气装置和各种检测和显示仪器等组成，如图1所示。1液压实验装置 液压实验装置由实验台架、油源装置、液压元件、油缸组件、马达组件、负重机构、液压辅件等部分构成。 实验台架由台架体、泄漏油收集过滤箱、油管架及其接油盘组成。过滤箱用来收集装拆管路时的余油及泄漏油，并通过滤网过滤后将油送回油箱。油源装置由油箱、1套定量泵电机泵装置（20L/min、2.2KW、960rpm）、1套变量泵电机泵装置（20L/min、2.2KW、1430rpm）、回油滤油器、吸油滤油器、空气滤清器、液位计、供油块、回油块等组成，其原理如图2所示。供油块右半部分为定量泵供油口，左半部分为变量泵供油口。根据需要的供油口和回油口数量安装管接头，剩余的油口用堵头堵住。液压元件是用来设计组装液压回路（系统）的压力、方向和流量三大类控制元件，压力类包括：先导式溢流阀、直动式溢流阀、电磁溢流阀、电液比例溢流阀、先导式减压阀、外控外泄单向顺序阀和压力继电器等。方向类包括：三位四通电磁换向阀（O型、M型）、二位四通电磁换向阀、电液换向阀（M型）、液控单向阀和单向阀等。流量类包括：电液比例方向节流阀、单向节流阀和单向调速阀等（a) 前面（b）后面图1 实验装置图2 油源装置原理油缸组件由油缸、导向杆、开关、标尺、位移传感器等组成。油缸行程300mm、缸径50mm、活塞杆径25mm。操作台上布置2台水平油缸组件，右边的油缸组件可通过安装不同的螺孔布置成“对顶”或“顺序”安装形式。实验台台架立柱安装了1台垂直的油缸组件，用来拉升升降负重机构。马达组件由液压马达和指示转盘组成，用来指示旋转类执行元件的转向和转速。负重机构配置了15个加载砝码，每个重量20Kg，可根据实验需要增减砝码。实验台架上的液压辅件包括：蓄能器、行程开关、压力表、压力表开关和测压管接头等。 2电气装置 电气装置由可编程序控制器（PLC）、比例放大器、继电控制元器件和控制面板等构成。可编程序控制器是用来设计自动测控系统的，它具有检测模拟量、数字量和与计算机通信的功能。比例放大器是与各种比例阀元件配套的电子器件，它输出电压信号控制比例电磁铁，具有模拟输入和输出功能，是实现系统开环或闭环控制的重要器件。 继电控制元器件是实现实验系统逻辑控制的多种电器元件，它的功能可以由PLC通过编程代替实现。控制面板是实验系统控制盒上的操作按钮台面，其布局如图3所示，每个按钮上3检测和显示仪器 检测和显示仪器包括：压力传感器和数字显示仪表、椭圆齿轮流量计和数字显示仪表、位移传感器和变送器、数据采集卡、三相功率表等。 压力传感器和配套的数字显示仪表是用来检测、显示实验系统中被测点静、动态压力的仪器，可通过数字显示仪表上模拟输出接口与上位计算机通信，实现自动数据处理。 椭圆齿轮流量计和配套的数字显示仪表是来检测、显示实验系统中被测点静态流量的仪器，可通过数字显示仪表上模拟输出接口与上位计算机通信，实现自动数据处理。 位移传感器和变送器是用来检测实验系统中执行元件液压缸位移的仪器，通过变送器上模拟输出接口与上位计算机通信，可实现自动数据处理。 数据采集卡是实现模拟量输入输出、数字量输入输出和模拟量与数字量转换（A/D，D/A）的器件，在传感器和计算机的通信中起桥梁作用。三相功率表是用来检测和显示电路中测量点功率的仪表，也用来监测实验系统中的电功率。图3 控制面板三、实验注意事项 1定量泵输出回路设置了安全阀，定量泵输出回路及变量泵输出回路最高压力应调定为不超过6.0Mpa. 2当使用流量计时必须将流量计回油闸阀打开；不使用流量计时必须将流量计回油闸阀关闭。拆卸储能器接头前，必须先将储能器开关关掉。 3由于实验系统中既有液压元件，又有电气元件，且使用的介质是液压油液，因此，实验中应注意安全和爱护实验设备，严格遵守实验规程，不得擅自启动与当次实验无关的设备，实验中发现异常现象（如异常噪音、喷油等）应立即切断电源和保护现场，并向指导老师报告，以便妥善处理。 4实验中应注意油液温度的变化，当油温超过60时，必须切断电源，停止实验。 四、实验报告撰写要求 实验报告应按要求在规定的时间内完成，其格式及内容要求如下： 专业： 班： 姓名： 学号： 实验时间： 实验名称： 1 实验目的； 2 实验所用设备、仪器、仪表； 3 实验步骤、方法； 4 实验数据、现象记录； 5 实验数据整理（包括计算依据、计算结果、绘制实验曲线等）； 6 实验结果分析及建议。 实验一 液压泵性能实验 一、实验目的 1. 通过实验，深入了解液压泵的主要性能参数； 2. 掌握小功率液压泵的测试方法和所用仪器、设备的使用方法。 二、实验所用设备和仪器 1. 秒表； 2. 液压实验装置3. 电气装置4. 压力传感器和数字显示仪表、椭圆齿轮流量计和数字显示仪表、功率表、量杯 三、实验步骤 1. 设计液压回路：按照实验要求，拟定液压泵性能实验原理图（实验前准备好）； 2. 组装实验回路：根据液压泵性能实验原理图，确定用于实验的液压元件，核定无误后用软管和接头在液压实验装置上连接成实验油路；3. 启动：液压泵出口接油箱，接通电源，启动电机，空运转几分钟； 4调试：调节各控制元件，核定液压回路无误后，开始试验，否则返回实验步骤1，检查修改；5. 记录实验结果：调节控制元件，观察实验现象，记录实验数据，填写实验记录表。 四、实验报告 按实验报告撰写要求编写实验报告。 实验二 溢流阀性能实验 一、实验目的 1. 通过实验，深入了解溢流阀稳定工作状态下的主要静态特性（调压范围、压力稳定性、卸荷压力、压力损失、启闭特性等）； 2. 掌握溢流阀静态特性的测试方法和所用仪器、设备的使用方法，并能根据实验结果对被试阀的主要性能进行分析。 二、实验所用设备和仪器 1. 秒表； 2. 液压实验装置3. 电气装置4. 压力传感器和数字显示仪表、椭圆齿轮流量计和数字显示仪表、量杯 三、实验步骤 1. 设计液压回路：按照实验要求，拟定溢流阀性能实验原理图（实验前准备好）； 2. 组装实验回路：根据溢流阀性能实验原理图，确定用于实验的液压元件，核定无误后用软管和接头在液压实验装置上连接成实验油路；3. 启动：液压泵出口接油箱，接通电源，启动电机，空运转几分钟； 4调试：调节各控制元件，核定液压回路无误后，开始试验，否则返回实验步骤1，检查修改；5. 记录实验结果：调节控制元件，观察实验现象，记录实验数据，填写实验记录表。 四、实验报告 按实验报告撰写要求编写实验报告。 实验三 压力控制回路设计实验 一、实验目的 1. 通过实验，深入理解压力控制回路的组成、原理和特点； 2. 掌握压力控制回路的设计方法和所用仪器、设备的使用方法，并能根据实验结果对所设计的回路进行分析。 二、实验所用设备和仪器 1. 液压实验装置2. 电气装置3. 压力传感器和数字显示仪表三、实验步骤 1. 设计液压回路：按照实验要求，拟定一种压力控制回路实验原理图（实验前准备好）； 2. 组装实验回路：根据压力控制回路实验原理图，确定用于实验的液压元件，核定无误后用软管和接头在液压实验装置上连接成实验油路；3. 启动：液压泵出口接油箱，接通电源，启动电机，空运转几分钟； 4调试：调节各控制元件，核定液压回路无误后，开始试验，否则返回实验步骤1，检查修改；5. 记录实验结果：调节控制元件，观察实验现象，记录实验数据，填写实验记录表。 四、实验报告 按实验报告撰写要求编写实验报告。实验四 调速回路设计实验 一、实验目的 1. 通过实验，深入理解节流调速回路、容积调速回路和容积节流调速回路的组成、原理和特点； 2. 掌握各种调速回路的设计方法和所用仪器、设备的使用方法，并能根据实验结果对所设计的回路进行分析。 二、实验所用设备和仪器 1. 液压实验装置2. 电气装置3. 压力传感器和数字显示仪表、椭圆齿轮流量计和数字显示仪表三、实验步骤 1. 设计液压回路：按照实验要求，拟定一种调速回路实验原理图（实验前准备好）； 2. 组装实验回路：根据调速回路实验原理图，确定用于实验的液压元件，核定无误后用软管和接头在液压实验装置上连接成实验油路；3. 启动：液压泵出口接油箱，接通电源，启动电机，空运转几分钟； 4调试：调节各控制元件，核定液压回路无误后，开始试验，否则返回实验步骤1，检查修改；5. 记录实验结果：调节控制元件，观察实验现象，记录实验数据，填写实验记录表。 四、实验报告 按实验报告撰写要求编写实验报告。实验五 双缸顺序动作回路设计实验 一、实验目的 1. 通过实验，深入了解双缸顺序动作回路的组成、原理和特点； 2. 掌握各种双缸顺序动作回路设计方法，掌握所用仪器、设备的使用方法，并能根据实验结果对所设计的回路进行分析。 二、实验所用设备和仪器 1. 液压实验装置2. 顺序阀、继电器、时间继电器、压力继电器、行程开关等3. 压力传感器和数字显示仪表三、实验步骤 1. 设计液压回路：按照实验要求，拟定一种双缸顺序动作回路实验原理图（实验前准备好）； 2. 设计继电控制电路：当采用压力继电器或行程开关控制方案时，按照双缸顺序动作回路的要求，拟定单循环自动控制的继电控制电路实验原理图（实验前准备好）； 3. 连接电路：根据继电控制电路实验原理图，确定用于实验的电器元件，核定无误后用导线连接成实验电路；4电路调试：手动控制按钮、时间继电器、压力继电器或行程开关等电器元件，核定电路各器件动作无误后，开始试验，否则返回实验步骤2，检查修改； 5. 组装实验回路：根据双缸顺序动作回路实验原理图，确定用于实验的液压元件，核定无误后用软管和接头在液压实验装置上连接成实验油路；6. 启动：液压泵出口接油箱，接通电源，启动电机，空运转几分钟； 7. 记录实验结果：按启动按钮，观察实验现象，记录实验数据，填写实验记录表。 四、实验报告 按实验报告撰写要求编写实验报告。 实验六 PLC控制的双缸顺序动作回路设计实验 一、实验目的 1. 通过实验，深入了解双缸顺序动作回路的组成、原理和特点； 2. 掌握各种双缸顺序动作回路和PLC控制系统的设计方法，掌握所用仪器、设备的使用方法，并能根据实验结果对所设计的回路进行分析。 二、实验所用设备和仪器 1. 液压实验装置2. PLC、压力继电器、行程开关等3. 压力传感器和数字显示仪表三、实验步骤 1. 设计液压回路：拟定双缸顺序动作回路实验原理图（实验前准备好）； 2. 设计PLC控制电路：按照双缸顺序动作回路的要求，拟定手动、自动单循环和自动多循环PLC控制电路实验原理图（实验前准备好）； 3. 连接电路：根据PLC控制电路实验原理图，确定用于实验的电器元件，核定无误后，按照PLC的I/O分配地址用导线连接成实验电路；4编程仿真：按照手动、自动单循环和自动多循环控制要求，在上位计算机上进行编程（梯形图）和仿真，核定程序无误后，下装到PLC； 5电路调试：手动控制按钮、压力继电器或行程开关等电器元件，核定PLC控制电路各器件动作无误后，开始试验，否则返回实验步骤2，检查修改； 6. 组装实验回路：根据双缸顺序动作回路实验原理图，确定用于实验的液压元件，核定无误后用软管和接头在液压实验装置上连接成实验油路；7. 启动：液压泵出口接油箱，接通电源，启动电机，空运转几分钟； 8记录实验结果：按启动按钮，观察实验现象，记录实验数据，填写实验记录表。 四、实验报告 按实验报告撰写要求编写实验报告。 实验七 基于虚拟仪器的电液比例位置控制系统综合实验 一、实验目的 1. 通过实验，深入了解电液比例位置控制系统的组成、原理和特点； 2. 掌握电液比例位置控制系统的设计方法，掌握基于虚拟仪表的计算机辅助测试系统设计使用方法，并能根据实验结果对所设计的回路进行分析。 二、实验所用设备和仪器 1. 液压实验装置2. 电气装置、压力传感器和数字显示仪表、椭圆齿轮流量计和数字显示仪表、位移传感器和变送器、数据采集卡、计算机三、实验步骤 1. 设计液压系统：拟定电液比例位置控制系统实验原理图（实验前准备好）； 2. 设计测试、控制电路：按照电液比例位置控制系统要求，拟定信号测试电路、手动调节的电液比例控制电路实验原理图（实验前准备好）； 3. 连接电路：根据测试、控制电路实验原理图，确定用于实验的电器元件，核定无误后，用导线连接成实验电路；4编程：按照信号检测要求，在上位计算机上进行编程（LabVIEW图标代码）； 5. 组装实验油路：根据电液比例位置控制系统实验原理图，确定用于实验的液压元件，核定无误后用软管和接头在液压实验装置上连接成实验油路；6. 启动：液压泵出口接油箱，接通电源，启动电机，空运转几分钟； 7调试：调节比例放大器输出电压信号，观察执行元件运动情况，核定液压油路无误后，开始试验，否则返回实验步骤1，检查修改；8记录实验结果：调节比例放大器旋钮，观察实验现象，观察计算机记录的实验数据，保存实验数据。 四、实验报告 按实验报告撰写要求编写实验报告