专利名称：教学用自动化多功能试验系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种学校用教学设备，特别涉及一种教学用自动化多功能试验系统。
背景技术：
实验器材或者系统是理工科院校不可缺少的教学设备，比如，用于检测并描述泵的P-Q特性曲线，各种阀的流量和压力曲线，液压缸的密封及运行特性等等，都需要在实验台上完成。现有技术中，用于教学的试验系统或者试验台较多的为手动结构，试验效率低， 不具有保存试验数据，绘制性能曲线等功能，需要人手动绘制和记录，极大地降低了效率， 并增加人工强度。而随着对试验操作的要求越来越高，而且自动化程度要求越来越高，手动试验设备越来越难以满足试验需要。特别是考虑到节约资源、一机多用的条件下，如果采购自动化较强的试验设备，则会较多的浪费成本，并会使现有设备造成闲置。因此，需要对现有的试验设备进行改进，充分利用现有试验设备上的部件，扩展设备功能，采用一些成本较低的零部件，自动完成泵、阀等的测试，能够保存试验数据，绘制性能曲线，实现自动控制。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型提供一种教学用自动化多功能试验系统，充分利用现有试验设备上的部件，扩展设备功能，采用一些成本较低的零部件，自动完成泵、阀等的测试，能够保存试验数据，绘制性能曲线，实现自动控制。本实用新型的教学用自动化多功能试验系统，包括液站、液压泵、管道系统和自动化控制系统；所述管道系统包括连接于液压泵出口并连通于液站的泵出口管道和连接于液压泵入口的泵入口管道；液压泵设置有驱动其运转的液压泵驱动电机；所述自动控制系统包括设置于泵出口管道用于检测泵出口管道内液体流量的流量传感器；设置于泵出口管道用于检测泵出口管道内液体压力的压力传感器；用于检测液压泵驱动电机电流的电流传感器；设置于泵出口管道用于控制泵出口管道液体流量的电控节流阀；位于电控节流阀阀前设置于泵出口管道用于控制泵出口管道液体压力的电控溢流阀；和用于接收流量传感器、压力传感器和电流传感器传来的数据信号，并根据该数据信号和预先设定的程序向电控节流阀的控制电路、电控溢流阀的控制电路和液压泵驱动电机的控制电路发出控制命令的自动控制单元。[0016]进一步，还包括用于液压检测的三位四通电磁阀，所述泵出口管道设有用于连接三位四通电磁阀的两个支管，所述泵出口管道位于两个支管之间以及两个支管分别设置切断阀；所述自动控制单元的命令输出端连接于三位四通电磁阀的控制电路；进一步，所述泵出口管道位于电控节流阀前后均设有压力传感器，位于电控溢流阀前后均设有流量传感器；进一步，电控节流阀包括节流阀本体和节流阀伺服电机，所述节流阀伺服电机通过齿轮啮合副I驱动节流阀本体的开关过程，所述节流阀伺服电机的控制电路与自动控制单元相连；所述电控溢流阀包括溢流阀本体和溢流阀伺服电机，所述溢流阀伺服电机通过齿轮啮合副II驱动溢流阀本体的开关压力，所述溢流阀伺服电机的控制电路与自动控制单元相连；进一步，自动控制系统还包括与被检测液压缸往复行程分别对应的行程开关；所述行程开关检测的液压缸行程信号输入自动控制单元；进一步，所述泵入口管道和泵出口管道均连通于液站，形成循环管路。本实用新型的有益效果本实用新型的教学用自动化多功能试验系统，充分利用现有试验设备上的部件，增加自动控制系统，扩展设备功能，采用一些成本较低的零部件， 实现试验过程的自动化，自动完成泵、阀等的测试，能够保存试验数据，绘制性能曲线；对原有试验设备自动化改造后，可以提升试验自动化程度、试验过程动态展示、提高测试准确性、自动保存和查询试验情况；还可增强机电专业学生对该试验台自动化改造技术的再认识和理解。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
图1为本实用新型系统结构示意图；图2为本实用新型自动控制方框图。
具体实施方式
图1为本实用新型系统结构示意图，图2为本实用新型自动控制方框图，如图所示本实施例的教学用自动化多功能试验系统，包括液站15、液压泵1、管道系统和自动化控制系统；所述管道系统包括连接于液压泵1出口并连通于液站15的泵出口管道和连接于液压泵1入口的泵入口管道，所输入口管道连通于液站，如图所示，形成循环管路；液压泵设置有驱动其运转的液压泵驱动电机；所述自动控制系统包括流量传感器，设置于泵出口管道，用于检测泵出口管道内液体流量；压力传感器，设置于泵出口管道，用于检测泵出口管道内液体压力；电流传感器17，用于检测液压泵驱动电机16电流；电控节流阀5，设置于泵出口管道，用于控制泵出口管道液体流量；电控溢流阀2，位于电控节流阀阀前设置于泵出口管道，用于控制泵出口管道液体压力；自动控制单元18，用于接收流量传感器、压力传感器和电流传感器17传来的数据信号，并根据该数据信号和预先设定的程序向电控节流阀5的控制电路5a、电控溢流阀2 的控制电路加和液压泵驱动电机16的控制电路16a发出控制命令。自动控制单元18采用PC机和AC1080 (D0/DI)板卡组合，且PC机设有用于保存和绘制曲线的软件，根据流量传感器、压力传感器和电流传感器以及电控节流阀开度等数据， 通过一系列放大、转换过程，保存数据的同时绘制相应的曲线，比如，泵的压力P-流量Q特性测试，可以逐步控制电控节流阀的开启量到最终关闭，以此模拟相应的负载，测出各开启量下对应的压力、流量、输入扭矩(电流和电源)参数，并绘制成特性曲线及保存，为泵的设计和应用提供准确的依据。本实施例中，还包括用于液压检测的三位四通电磁阀11，所述泵出口管道设有用于连接液压管路的两个支管，所述泵出口管道位于两个支管之间以及两个支管分别设置切断阀，如图所示两个支管的切断阀分别是切断阀9和切断阀10，泵出口管道位于两个支管之间的切断阀8 ；所述两个支管连接于于三位四通电磁阀，三位四通电磁阀的阀后则连接于待检测液压缸；通过三位四通电磁阀进行换向，完成对待检测液压缸的控制；所述自动控制单元18的命令输出端连接于三位四通电磁阀11的控制电路Ila ；进一步扩展本实用新型的功能，对液压缸进行检测，实现功能多元化，提高检测效率，节约检测成本。本实施例中，所述泵出口管道位于电控节流阀5前后均设有和压力传感器，位于电控溢流阀2前后均设有流量传感器。如图所示，电控节流阀5前为压力传感器3，电控节流阀5后为压力传感器6，电控溢流阀2前为流量传感器4，电控溢流阀2后为流量传感器 7;能够用于检测节流阀的控制曲线，增加检测的精确性，并能够检测溢流前后的的管道内流量，确定溢流阀性能。本实施例中，电控节流阀5包括节流阀本体和节流阀伺服电机20，所述节流阀伺服电机20通过齿轮啮合副I驱动节流阀本体的开关过程，所述节流阀伺服电机20的控制电路20a与自动控制单元18相连；所述电控溢流阀2包括溢流阀本体和溢流阀伺服电机 19，所述溢流阀伺服电机19通过齿轮啮合副II驱动溢流阀本体的开关压力，所述溢流阀伺服电机19的控制电路19a与自动控制单元18相连；节流阀本体和溢流阀本体采用伺服电机和齿轮啮合副传动控制，能够利用现有废旧设备实现，比如齿轮啮合副进行现有设备进行加工，成本较低，容易获得；电控节流阀、电控溢流阀分别通过各自的通过旋钮控制，旋钮设有外齿轮，与对应的步进电机上的齿轮啮合，步进电机的控制则通过自动控制单元发送脉冲至伺服电机的控制电路，可定量的传动控制节流阀的开闭量、溢流阀的开启压力等。本实施例中，自动控制系统还包括与被检测液压缸往复行程分别对应的行程开关，如图所示，包括行程开关13和行程开关14 ；所述行程开关13和行程开关14检测的液压缸行程信号输入自动控制单元18 ；通过位于液压缸往复行程的两端分别设置行程开关的结构，能够检测液压缸的前后止点，并通过自动控制单元18进行控制；结构简单实用。本实用新型在使用时，检测泵的特性关闭切断阀9和切断阀10，打开切断阀8，将液压泵1替换为待检测泵，可以逐步控制电控节流阀的开启量到最终关闭，以此模拟相应的负载，测出各开启量下对应的压力、流量、输入扭矩(电流和电源)参数，并绘制成特性曲线及保存；检测节流阀和溢流阀则通过泵的正常打量，自动控制单元通过伺服电机控制节流阀和溢流阀的开启程度和溢流压力，检测阀前阀后的流量和压力，得到性能特性；检测液压缸特性打开切断阀9和切断阀10，关闭切断阀8，通过液压泵打量，自动控制节流阀和溢流阀，实现对液压缸的驱动，并根据不同的液压参数，结合利用行程开关得到液压缸的运动特性，并自动绘图储存。 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种教学用自动化多功能试验系统，其特征在于包括液站、液压泵、管道系统和自动化控制系统；所述管道系统包括连接于液压泵出口的泵出口管道和连接于液压泵入口的泵入口管道；液压泵设置有驱动其运转的液压泵驱动电机；所述自动控制系统包括设置于泵出口管道用于检测泵出口管道内液体流量的流量传感器；设置于泵出口管道用于检测泵出口管道内液体压力的压力传感器；用于检测液压泵驱动电机电流的电流传感器；设置于泵出口管道用于控制泵出口管道液体流量的电控节流阀；位于电控节流阀阀前设置于泵出口管道用于控制泵出口管道液体压力的电控溢流阀；禾口用于接收流量传感器、压力传感器和电流传感器传来的数据信号，并根据该数据信号和预先设定的程序向电控节流阀的控制电路、电控溢流阀的控制电路和液压泵驱动电机的控制电路发出控制命令的自动控制单元。
2.根据权利要求1所述的教学用自动化多功能试验系统，其特征在于还包括用于液压检测的三位四通电磁阀，所述泵出口管道设有用于连接三位四通电磁阀的两个支管，所述泵出口管道位于两个支管之间以及两个支管分别设置切断阀；所述自动控制单元的命令输出端连接于三位四通电磁阀的控制电路。
3.根据权利要求2所述的教学用自动化多功能试验系统，其特征在于所述泵出口管道位于电控节流阀前后均设有压力传感器，位于电控溢流阀前后均设有流量传感器。
4.根据权利要求3所述的教学用自动化多功能试验系统，其特征在于电控节流阀包括节流阀本体和节流阀伺服电机，所述节流阀伺服电机通过齿轮啮合副I驱动节流阀本体的开关过程，所述节流阀伺服电机的控制电路与自动控制单元相连；所述电控溢流阀包括溢流阀本体和溢流阀伺服电机，所述溢流阀伺服电机通过齿轮啮合副II驱动溢流阀本体的开关压力，所述溢流阀伺服电机的控制电路与自动控制单元相连。
5.根据权利要求4所述的教学用自动化多功能试验系统，其特征在于自动控制系统还包括与被检测液压缸往复行程分别对应的行程开关；所述行程开关检测的液压缸行程信号输入自动控制单元。
6.根据权利要求5所述的教学用自动化多功能试验系统，其特征在于所述泵入口管道和泵出口管道均连通于液站，形成循环管路。
专利摘要本实用新型公开了一种教学用自动化多功能试验系统，包括液站、液压泵、管道系统和自动化控制系统；自动控制系统包括流量传感器、压力传感器、电流传感器、电控节流阀、电控溢流阀和自动控制单元，本实用新型可充分利用现有试验设备上的部件，增加自动控制系统，扩展设备功能，采用一些成本较低的零部件，实现试验过程的自动化，自动完成泵、阀等的测试，能够保存试验数据，绘制性能曲线；对原有试验设备自动化改造后，可以提升试验自动化程度、试验过程动态展示、提高测试准确性、自动保存和查询试验情况；还可增强机电专业学生对该试验台自动化改造技术的再认识和理解。
文档编号F15B19/00GK202040151SQ20112011720
公开日2011年11月16日 申请日期2011年4月20日 优先权日2011年4月20日
发明者张勇, 朱朝宽 申请人:重庆工商大学