專利名稱：教學用自動化多功能試驗系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種學校用教學設備，特別涉及一種教學用自動化多功能試驗系統。
背景技術：
實驗器材或者系統是理工科院校不可缺少的教學設備，比如，用于檢測并描述泵的P-Q特性曲線，各種閥的流量和壓力曲線，液壓缸的密封及運行特性等等，都需要在實驗臺上完成。現有技術中，用于教學的試驗系統或者試驗臺較多的為手動結構，試驗效率低， 不具有保存試驗數據，繪制性能曲線等功能，需要人手動繪制和記錄，極大地降低了效率， 并增加人工強度。而隨著對試驗操作的要求越來越高，而且自動化程度要求越來越高，手動試驗設備越來越難以滿足試驗需要。特別是考慮到節約資源、一機多用的條件下，如果采購自動化較強的試驗設備，則會較多的浪費成本，并會使現有設備造成閑置。因此，需要對現有的試驗設備進行改進，充分利用現有試驗設備上的部件，擴展設備功能，采用一些成本較低的零部件，自動完成泵、閥等的測試，能夠保存試驗數據，繪制性能曲線，實現自動控制。
實用新型內容有鑒于此，本實用新型提供一種教學用自動化多功能試驗系統，充分利用現有試驗設備上的部件，擴展設備功能，采用一些成本較低的零部件，自動完成泵、閥等的測試，能夠保存試驗數據，繪制性能曲線，實現自動控制。本實用新型的教學用自動化多功能試驗系統，包括液站、液壓泵、管道系統和自動化控制系統；所述管道系統包括連接于液壓泵出口并連通于液站的泵出口管道和連接于液壓泵入口的泵入口管道；液壓泵設置有驅動其運轉的液壓泵驅動電機；所述自動控制系統包括設置于泵出口管道用于檢測泵出口管道內液體流量的流量傳感器；設置于泵出口管道用于檢測泵出口管道內液體壓力的壓力傳感器；用于檢測液壓泵驅動電機電流的電流傳感器；設置于泵出口管道用于控制泵出口管道液體流量的電控節流閥；位于電控節流閥閥前設置于泵出口管道用于控制泵出口管道液體壓力的電控溢流閥；和用于接收流量傳感器、壓力傳感器和電流傳感器傳來的數據信號，并根據該數據信號和預先設定的程序向電控節流閥的控制電路、電控溢流閥的控制電路和液壓泵驅動電機的控制電路發出控制命令的自動控制單元。[0016]進一步，還包括用于液壓檢測的三位四通電磁閥，所述泵出口管道設有用于連接三位四通電磁閥的兩個支管，所述泵出口管道位于兩個支管之間以及兩個支管分別設置切斷閥；所述自動控制單元的命令輸出端連接于三位四通電磁閥的控制電路；進一步，所述泵出口管道位于電控節流閥前后均設有壓力傳感器，位于電控溢流閥前后均設有流量傳感器；進一步，電控節流閥包括節流閥本體和節流閥伺服電機，所述節流閥伺服電機通過齒輪嚙合副I驅動節流閥本體的開關過程，所述節流閥伺服電機的控制電路與自動控制單元相連；所述電控溢流閥包括溢流閥本體和溢流閥伺服電機，所述溢流閥伺服電機通過齒輪嚙合副II驅動溢流閥本體的開關壓力，所述溢流閥伺服電機的控制電路與自動控制單元相連；進一步，自動控制系統還包括與被檢測液壓缸往復行程分別對應的行程開關；所述行程開關檢測的液壓缸行程信號輸入自動控制單元；進一步，所述泵入口管道和泵出口管道均連通于液站，形成循環管路。本實用新型的有益效果本實用新型的教學用自動化多功能試驗系統，充分利用現有試驗設備上的部件，增加自動控制系統，擴展設備功能，采用一些成本較低的零部件， 實現試驗過程的自動化，自動完成泵、閥等的測試，能夠保存試驗數據，繪制性能曲線；對原有試驗設備自動化改造后，可以提升試驗自動化程度、試驗過程動態展示、提高測試準確性、自動保存和查詢試驗情況；還可增強機電專業學生對該試驗臺自動化改造技術的再認識和理解。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述。
圖1為本實用新型系統結構示意圖；圖2為本實用新型自動控制方框圖。
具體實施方式
圖1為本實用新型系統結構示意圖，圖2為本實用新型自動控制方框圖，如圖所示本實施例的教學用自動化多功能試驗系統，包括液站15、液壓泵1、管道系統和自動化控制系統；所述管道系統包括連接于液壓泵1出口并連通于液站15的泵出口管道和連接于液壓泵1入口的泵入口管道，所輸入口管道連通于液站，如圖所示，形成循環管路；液壓泵設置有驅動其運轉的液壓泵驅動電機；所述自動控制系統包括流量傳感器，設置于泵出口管道，用于檢測泵出口管道內液體流量；壓力傳感器，設置于泵出口管道，用于檢測泵出口管道內液體壓力；電流傳感器17，用于檢測液壓泵驅動電機16電流；電控節流閥5，設置于泵出口管道，用于控制泵出口管道液體流量；電控溢流閥2，位于電控節流閥閥前設置于泵出口管道，用于控制泵出口管道液體壓力；自動控制單元18，用于接收流量傳感器、壓力傳感器和電流傳感器17傳來的數據信號，并根據該數據信號和預先設定的程序向電控節流閥5的控制電路5a、電控溢流閥2 的控制電路加和液壓泵驅動電機16的控制電路16a發出控制命令。自動控制單元18采用PC機和AC1080 (D0/DI)板卡組合，且PC機設有用于保存和繪制曲線的軟件，根據流量傳感器、壓力傳感器和電流傳感器以及電控節流閥開度等數據， 通過一系列放大、轉換過程，保存數據的同時繪制相應的曲線，比如，泵的壓力P-流量Q特性測試，可以逐步控制電控節流閥的開啟量到最終關閉，以此模擬相應的負載，測出各開啟量下對應的壓力、流量、輸入扭矩(電流和電源)參數，并繪制成特性曲線及保存，為泵的設計和應用提供準確的依據。本實施例中，還包括用于液壓檢測的三位四通電磁閥11，所述泵出口管道設有用于連接液壓管路的兩個支管，所述泵出口管道位于兩個支管之間以及兩個支管分別設置切斷閥，如圖所示兩個支管的切斷閥分別是切斷閥9和切斷閥10，泵出口管道位于兩個支管之間的切斷閥8 ；所述兩個支管連接于于三位四通電磁閥，三位四通電磁閥的閥后則連接于待檢測液壓缸；通過三位四通電磁閥進行換向，完成對待檢測液壓缸的控制；所述自動控制單元18的命令輸出端連接于三位四通電磁閥11的控制電路Ila ；進一步擴展本實用新型的功能，對液壓缸進行檢測，實現功能多元化，提高檢測效率，節約檢測成本。本實施例中，所述泵出口管道位于電控節流閥5前后均設有和壓力傳感器，位于電控溢流閥2前后均設有流量傳感器。如圖所示，電控節流閥5前為壓力傳感器3，電控節流閥5后為壓力傳感器6，電控溢流閥2前為流量傳感器4，電控溢流閥2后為流量傳感器 7;能夠用于檢測節流閥的控制曲線，增加檢測的精確性，并能夠檢測溢流前后的的管道內流量，確定溢流閥性能。本實施例中，電控節流閥5包括節流閥本體和節流閥伺服電機20，所述節流閥伺服電機20通過齒輪嚙合副I驅動節流閥本體的開關過程，所述節流閥伺服電機20的控制電路20a與自動控制單元18相連；所述電控溢流閥2包括溢流閥本體和溢流閥伺服電機 19，所述溢流閥伺服電機19通過齒輪嚙合副II驅動溢流閥本體的開關壓力，所述溢流閥伺服電機19的控制電路19a與自動控制單元18相連；節流閥本體和溢流閥本體采用伺服電機和齒輪嚙合副傳動控制，能夠利用現有廢舊設備實現，比如齒輪嚙合副進行現有設備進行加工，成本較低，容易獲得；電控節流閥、電控溢流閥分別通過各自的通過旋鈕控制，旋鈕設有外齒輪，與對應的步進電機上的齒輪嚙合，步進電機的控制則通過自動控制單元發送脈沖至伺服電機的控制電路，可定量的傳動控制節流閥的開閉量、溢流閥的開啟壓力等。本實施例中，自動控制系統還包括與被檢測液壓缸往復行程分別對應的行程開關，如圖所示，包括行程開關13和行程開關14 ；所述行程開關13和行程開關14檢測的液壓缸行程信號輸入自動控制單元18 ；通過位于液壓缸往復行程的兩端分別設置行程開關的結構，能夠檢測液壓缸的前后止點，并通過自動控制單元18進行控制；結構簡單實用。本實用新型在使用時，檢測泵的特性關閉切斷閥9和切斷閥10，打開切斷閥8，將液壓泵1替換為待檢測泵，可以逐步控制電控節流閥的開啟量到最終關閉，以此模擬相應的負載，測出各開啟量下對應的壓力、流量、輸入扭矩(電流和電源)參數，并繪制成特性曲線及保存；檢測節流閥和溢流閥則通過泵的正常打量，自動控制單元通過伺服電機控制節流閥和溢流閥的開啟程度和溢流壓力，檢測閥前閥后的流量和壓力，得到性能特性；檢測液壓缸特性打開切斷閥9和切斷閥10，關閉切斷閥8，通過液壓泵打量，自動控制節流閥和溢流閥，實現對液壓缸的驅動，并根據不同的液壓參數，結合利用行程開關得到液壓缸的運動特性，并自動繪圖儲存。 最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
權利要求1.一種教學用自動化多功能試驗系統，其特征在于包括液站、液壓泵、管道系統和自動化控制系統；所述管道系統包括連接于液壓泵出口的泵出口管道和連接于液壓泵入口的泵入口管道；液壓泵設置有驅動其運轉的液壓泵驅動電機；所述自動控制系統包括設置于泵出口管道用于檢測泵出口管道內液體流量的流量傳感器；設置于泵出口管道用于檢測泵出口管道內液體壓力的壓力傳感器；用于檢測液壓泵驅動電機電流的電流傳感器；設置于泵出口管道用于控制泵出口管道液體流量的電控節流閥；位于電控節流閥閥前設置于泵出口管道用于控制泵出口管道液體壓力的電控溢流閥；禾口用于接收流量傳感器、壓力傳感器和電流傳感器傳來的數據信號，并根據該數據信號和預先設定的程序向電控節流閥的控制電路、電控溢流閥的控制電路和液壓泵驅動電機的控制電路發出控制命令的自動控制單元。
2.根據權利要求1所述的教學用自動化多功能試驗系統，其特征在于還包括用于液壓檢測的三位四通電磁閥，所述泵出口管道設有用于連接三位四通電磁閥的兩個支管，所述泵出口管道位于兩個支管之間以及兩個支管分別設置切斷閥；所述自動控制單元的命令輸出端連接于三位四通電磁閥的控制電路。
3.根據權利要求2所述的教學用自動化多功能試驗系統，其特征在于所述泵出口管道位于電控節流閥前后均設有壓力傳感器，位于電控溢流閥前后均設有流量傳感器。
4.根據權利要求3所述的教學用自動化多功能試驗系統，其特征在于電控節流閥包括節流閥本體和節流閥伺服電機，所述節流閥伺服電機通過齒輪嚙合副I驅動節流閥本體的開關過程，所述節流閥伺服電機的控制電路與自動控制單元相連；所述電控溢流閥包括溢流閥本體和溢流閥伺服電機，所述溢流閥伺服電機通過齒輪嚙合副II驅動溢流閥本體的開關壓力，所述溢流閥伺服電機的控制電路與自動控制單元相連。
5.根據權利要求4所述的教學用自動化多功能試驗系統，其特征在于自動控制系統還包括與被檢測液壓缸往復行程分別對應的行程開關；所述行程開關檢測的液壓缸行程信號輸入自動控制單元。
6.根據權利要求5所述的教學用自動化多功能試驗系統，其特征在于所述泵入口管道和泵出口管道均連通于液站，形成循環管路。
專利摘要本實用新型公開了一種教學用自動化多功能試驗系統，包括液站、液壓泵、管道系統和自動化控制系統；自動控制系統包括流量傳感器、壓力傳感器、電流傳感器、電控節流閥、電控溢流閥和自動控制單元，本實用新型可充分利用現有試驗設備上的部件，增加自動控制系統，擴展設備功能，采用一些成本較低的零部件，實現試驗過程的自動化，自動完成泵、閥等的測試，能夠保存試驗數據，繪制性能曲線；對原有試驗設備自動化改造后，可以提升試驗自動化程度、試驗過程動態展示、提高測試準確性、自動保存和查詢試驗情況；還可增強機電專業學生對該試驗臺自動化改造技術的再認識和理解。
文檔編號F15B19/00GK202040151SQ20112011720
公開日2011年11月16日 申請日期2011年4月20日 優先權日2011年4月20日
發明者張勇, 朱朝寬 申請人:重慶工商大學