[發明專利]一種重物加載液壓傳動實驗教學系統及其實驗方法

有效

• 申請號: 201410397117.8
• 申請日: 2014-08-12
• 公開（公告）號: CN104299503B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 彭熙偉;鄭戍華;王向周;張百海
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 高燕燕,仇蕾安

技術領域

本發明屬于流體傳動與控制領域。

背景技術

液壓傳動具有理論與實踐結合緊密、實踐性強、工程性強、應用面廣的突出特點，是機械工程、機械電子工程、車輛工程等工科專業的專業技術基礎課程。液壓傳動實驗教學是液壓傳動課程理論與實踐相結合的重要實踐性教學環節，是學習、理解、掌握液壓傳動理論知識的重要教學手段，也是培養學生實踐能力、動手操作能力的重要技術手段。液壓傳動實驗教學通常在液壓傳動實驗教學裝置上進行，包括實驗臺架、液壓泵站、液壓控制元件、液壓執行元件和液壓輔助元件等。目前，在液壓傳動實驗教學系統中，通常采用液壓缸作為執行元件，采用加載缸加載或在沒有加載的空載條件下進行實驗教學。

在液壓傳動實驗教學系統中，采用在加載液壓缸加載的條件下進行實驗教學，可以模擬實驗液壓缸的工作負載，但是將增加一套液壓加載回路裝置，使液壓傳動實驗教學的回路變得復雜，實驗教學效率降低，而且液壓加載回路將使系統的能耗增加，系統總的功率增大。

在液壓傳動實驗教學系統中，采用在沒有加載的空載條件下進行實驗教學，可以進行一些在空載條件下的驗證性實驗教學內容，但是不能完成帶負載的實驗教學內容，這將使實驗教學裝置可進行的實驗教學內容受到限制。

在液壓傳動實驗教學系統中，通常是通過測量流量來間接測量液壓缸的速度或者是不測量液壓缸的速度，但是在液壓缸速度低的情況下，受流量計量程下限的限制而往往測不出流量。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種重物加載液壓傳動實驗教學系統，該系統加載回路簡單，能夠節省液壓傳動系統的功率損耗，提高加載效率。

為達到上述目的，本發明的技術方案為：該實驗教學系統包括加載結構和液壓傳動機構。

加載機構包括托盤、導向桿、鋼絲繩、力傳感器和液壓缸；連接關系為：導向桿一端垂直連接于托盤的中心，另一端與鋼絲繩連接，鋼絲繩通過滑輪組件由垂直方向改變為水平方向后與力傳感器的一端連接，液壓缸水平安裝，力傳感器的另一端與液壓缸的活塞桿連接。

液壓傳動機構包括液壓換向閥、單向節流閥、單向內控順序閥、第一過濾器、液壓泵、油箱、電機、冷卻器以及第二過濾器的進口；其連接關系為：液壓換向閥的A口與液壓缸的無桿腔相連接，單向節流閥的進口連接液壓缸的有桿腔，單向節流閥的出口連接單向內控順序閥的進口，單向內控順序閥的出口連接液壓換向閥的B口，液壓換向閥的P口連接第一過濾器的出口，第一過濾器的進口連接液壓泵的出口，液壓泵的進口連接油箱，電機的輸出軸連接液壓泵，液壓換向閥的T口連接冷卻器的進口，冷卻器的出口連接第二過濾器的進口，第二過濾器的出口連接油箱。

進一步地，該系統還包括碼盤、第一壓力傳感器和第二壓力傳感器和第三壓力傳感器；碼盤通過聯軸節與滑輪組件相連，用于測量獲得滑輪組件的角位移，從而計算獲得液壓缸的活塞桿的運動速度；

在液壓缸的無桿腔和液壓換向閥的A口間的管路上連接第一壓力傳感器，第一壓力傳感器用于測量液壓的無桿腔壓力；在液壓缸的有桿腔和單向節流閥的進口間的管路上連接第二壓力傳感器，第二壓力傳感器用于測量液壓缸有桿腔壓力；在第一過濾器的出口和液壓換向閥的P口間的管路上連接第三壓力傳感器，第三壓力傳感器用于在系統卸荷時，測量系統卸荷壓力。

進一步地，該系統還包括電磁溢流閥；在第二過濾器的出口及液壓換向閥的P口間的管路上連接電磁溢流閥的進口，電磁溢流閥的出口與液壓換向閥的T口共同連接冷卻器的進口。

進一步地，該系統還包括節流閥和液壓馬達；在第二過濾器的出口及液壓換向閥的P口間的管路上連接節流閥的進口，節流閥的出口連接液壓馬達的進口，液壓馬達的出口與接冷卻器的出口共同與第二過濾器的進口連接，液壓馬達的輸出軸連接冷卻器的風扇。

進一步地，液壓傳動結構中還包括安全閥，在液壓泵的出口及第一過濾器的進口間連接安全閥進口，安全閥的出口連接油箱。

本發明同時提供了一種基于上述實驗教學系統的實驗方法，，能夠實現對液壓缸的重物加載、速度控制以及換向控制，且方法簡單易于操作，具備較好的實踐性和可靠性。

為達到上述目的，該方法包括如下步驟：

步驟一、采用在托盤上放置重物砝碼的方式為托實驗教學系統加載，以托盤上無重物砝碼時作為初始狀態，執行步驟二～步驟七，獲得空載時的實驗數據；在托盤上放置重物砝碼并改變重物砝碼的重量，重復執行步驟二～步驟七，獲得加載重量不同時的實驗數據。

步驟二、控制電磁溢流閥處于卸荷狀態，控制液壓換向閥處于中位，起動液壓泵，控制電磁溢流閥處于調壓狀態，調節液壓泵的壓力至設定值。