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不同压力下被测泵的流量通过流量传感器传输给系统。
只要记录下不同压力下系统流量,就可以描绘出液压泵的流量-压力曲线。
2.液压泵的容积效率-压力特性(
-P):
本实验测定液压泵在不同工作压力下的实验流量。
泵的容积效率可用下式来计算:
式中的
——泵的实际流量,单位为m3/s;
——泵的理论流量,在实际生产中通常以空载流量(或零压流量)来代替,因空载时泵的泄漏量可以忽略(零压时泄漏量为零)。
理论流量
在这里用空载流量来代替,为了测定理论流量
应将节流阀的通流截面积调至最大。
实际流量
在不同的工作压力下分别测得。
四、实验仪器及准备
实验仪器:
QCS014A装拆式液压教学实验台、各类液压泵、液压阀及其它液压元件。
1、QCS014A装拆式液压教学实验台总体机构:
(见图2)
图2QCS014A装拆式液压教学实验台
该液压教学实验台包含液压元件部分,液压站,数据采集系统,包含了常见的液压元器件,可进行“液压基本回路”和“液压元件”教学实验。
实验台由一只变量泵和一只柱塞泵供油,工作台架可布置20个元件阀块,管路采用快换接头和胶管总成,电气采用工控机+触摸屏控制,可供10个顺序动作,每个顺序动作同时可输出10个控制信号,液压回路的动作顺序可自行编排。
五、实验步骤及过程
1、按照图2接好液压回路,通知老师检查之后方可继续以下步骤。
2、全部打开节流阀和溢流阀,接通电源,启动变量泵,让变量泵空载运转几分钟,排除系统内的空气。
注:
节流阀和溢流阀逆时针方向拧到头完全打开,顺时针方向拧到头完全关闭。
3、关闭节流阀,慢慢调调整溢流阀,将压力P调至6.3MPa作为系统安全压力,然后用锁母将溢流阀锁紧。
4、全部打开节流阀,使被试泵的压力最低,测出此时的流量,即为空载流量。
5、逐渐关小节流阀的通流截面,作为泵的不同负载,测出对应不同压力Pi和流量q,将所测数据填入表1-1。
注意,节流阀每次调节后,须运转一、两分钟后,再测有关数据。
6、实验完成后,将节流阀,溢流阀全部打开,再关闭液压泵,关闭电源。
方向控制回路设计
1.实验台简介
QCS014A装拆式液压教学实验台采用液压元件拆装式,工作台框可布置20个元件,用快换接头和胶管连接油路。
电器采用矩阵板顺序控制,可自编程序完成十个顺序,每个顺序可同时输出十个电讯号。
本实验台能进行时间(用电子记时器)、压力、流量的测定,油液加热可以自动控制。
本实验台可以实现下列12种基本回路:
(1)定量泵三种节流型的调速回路;
(2)变量泵和流量阀的调速回路;
(3)差动回路;
(4)单向阀串联的速度换接回路;
(5)背压阀限制系统最低压力的回路;
(5)三级调速回路;
(6)二级减压回路;
(7)蓄能器保压、泵卸荷回路;
(8)单向顺序阀的平衡回路;
(9)单向调速阀并联同步回路;
(9)行程控制双缸顺序动做回路;
(9)双缸供油回路等。
根据教学需要,还可实验其它多种液压回路。
2.实验要求
设计一双作用缸电磁换向回路,要求当电磁阀处于中位时,液压泵不卸荷,液压缸换向精度高,而且该回路的最高压力不超过6.3MPa,流量不超过8L/min,而且要求系统流量可调节,系统压力和流量在系统界面上有所显示。
液压缸位置由传感器测得,要求液压缸动作顺序如下:
液压缸伸出在1号(1号传感器处)位置停下,反向运动在2号位置处停下,经过15秒停顿后,液压缸再次伸出,到达3号位置,此后液压缸动作受系统压力控制,压力超过4MPa后,液压缸继续伸出到达4号位,之后反向退回5号位。
附注意事项:
实验系统要能够符合设计规范,安全可靠;
安装调试系统时,注意不要损坏元件和节省实验材料;
注意人身安全和设备安全;
系统设计压力在6MPa以下,流量小于8L/min;
安装完毕后,应仔细校对回路和元件是否有错,经指导教师同意后方可开机;
3.实验步骤
(1)将设计好的液压基本回路原理图交给实验指导老师进行检查;
(2)按照液压基本回路原理图用液压胶管总成在QCS014实验台上搭建回路,并连接各位置传感器;
(3)起动主机,进入万能自编界面,按事先设计好电磁阀的动作顺序表编程。
(4)搭建好的回路必须经过实验指导老师检查,以确认无误且回路完全符合实验要求和实验目的;
(5)将溢流阀的调节手柄完全松开(逆时针转动);
(6)起动实验台,打开变量泵开关;
(7)调溢流阀使回路的压力为P1(P1≤3Mpa);
(8)点击手动开关,检查动作顺序是否正确,之后点击自动开关,看回路和程序是否满足实验要求。
六、实验记录及数据处理
1、填写液压泵性能实验数据记录表
液压泵型号:
;
额定压力:
MPa;
额定排量:
ml/rev;
额定转速:
rpm/min;
空载流量:
L/min
设定压力MPa
流量L/min
容积效率%
2、根据以上实验记录表,在实验报告中绘制q-P,
-P曲线图,要求用坐标纸绘制。
3、在实验报告中,按照标准符号绘制方向控制回路液压系统原理图(画全图,画图要工整)、电磁阀控制表并做相应解释。
七、实验问答题
1、液压系统中溢流阀主要起什么作用?
2、在实验回路中,节流阀如何实现节流调速?
八、学生在实验中发现的问题或建议
PLC编程及控制实验
1、通过实验,了解PLC编程环境,掌握梯形图编程语言。
2、通过实验,掌握PLC下位机与上位机的通讯,软件调试方法。
3、通过实验,掌握线圈与触点,中间变量与实际变量关系。
4、设计出控制程序,实现PLC控制。
1、箱式PLC学习机组成
此实验箱包含步进电机模块、变频电机模块、PID控制模块,以及常见的按钮灯、蜂鸣器模块,可实现以下功能
一:
步进电机控制
1:
正转
2:
反转
3:
原点搜索
4:
绝对位置移动5:
编码器脉冲反馈
所有数据都可以在触摸屏上设置,如频率,移动距离
二:
模拟量控制
1:
温度测量
2:
PID控制温度
注:
测量的温度会在触摸屏上实时显示,所有数据都可以在触摸屏上设置,PID控制温度时,可以随时改变比例,积分时间,微分时间。
三:
变频器控制
1:
通信控制变频器的正转,反转,停止,频率改变
模拟量控制变频器的正转,反转,停止,频率改变
3:
端子控制变频器的正转,反转,停止
所有控制都可以在触摸屏上实现,频率直接在触摸屏上设置,正转,反转,停止直接在触摸屏上点击。
四:
一般控制
继电器控制,蜂鸣器控制,指示灯控制等等。
2、此外通过触摸屏与PLC通信功能,我们可以在触摸屏上模拟各种操作界面,一下就是本实验的所用到的界面及所对应的地址。
3、PLC编程知识编回顾
传感器信号
以上是典型的PLC结构框图,开关、按钮、传感器信号作为PLC的输入信号由PLC接收后,通过PLC内部逻辑运算后,输出相应的信号,控制电磁阀等部件工作。
PLC输入端口为I口,输出为Q,这是直接能接受电压信号的端口。
I口功能如下:
常开I口,当接收到高电平信号时,I口将信号送入PLC,低电平无效。
常闭I口,当接收到低电平信号时,I口将信号送入PLC,高电平无效。
同时,PLC内部也有很多内部寄存器,其中可以写入值,1代表高电平,0代表低电平,这种模式与I,Q不同的是I、Q为瞬态功能,和电路一样要一直保持通路,Q才能一直输出。
例如
,I0.0必须一直有高电平输入,Q0.0才会一直输出。
而寄存器V,M可以有两种模式,一种和Q一样,还有一种如下:
,一旦I口接通一次,V0.0存入高电平1,之后V一直保持有电状态。
触摸屏可以直接向V,M中写入值,相当于I,Q的功能。
例如,我点击生产单元模块的启动按钮,V1500.0和I口一样,PLC认为其接收到信号了。
下面是常用的指令介绍:
SM0.0该位总是打开
SM0.1首次扫描周期时该位打开,一种用途是调用初始化子程序。
SM0.5该位提供时钟脉冲,该脉冲在1秒钟的周期时间内OFF(关闭)0.5秒,ON(打开)0.5秒。
该位提供便于使用的延迟或1秒钟时钟脉冲。
计数器的计数值存储与于自生寄存器内部,例如上例中C20中。
比较指令,可以和计数器进行比较。
在SIEMENSS7-200指令系统中有专门的比较指令:
IN1与IN2比较,数据类型可以是B、I(W),D,R即字节、字整数、双子整数和实数;
比较方式有==,>
,<
,≤,≥,<
>
等,条件满足时,触点闭合。
箱式PLC学习机,数据传输电缆,编程计算机,触摸屏。
1、各功能模块的控制要求:
1)生产单元模块
首次启动时,复位灯闪烁,提醒复位。
手动状态,按下复位按钮,复位程序启动(复位程序不编),之后复位灯一直亮,启动灯闪烁。
自动状态,按下启动按钮,复位灯灭,启动灯常亮,启动程序执行(启动程序不编)。
启动过程中,按下停止按钮,停止灯亮,复位灯亮,启动灯闪烁,再按下启动按钮,启动灯常亮,停止灯、复位灯灭。
手动/自动,联机工作旋钮,自动,联机时灯亮。
急停按钮一按下,报警灯,急停灯亮,复位灯、启动灯灭。
再次按下急停按钮,报警灯,急停灯灭,复位灯闪烁。
2)彩灯模块
按照以下顺序动作,启动按钮按下时,灯间隔1秒,首先单个灯亮,先下方蓝灯亮,按逆时针顺序逐个亮,循环两周。
再顺时针循环两周,之后按照蓝、黄、绿、红、黄、绿、蓝的顺序,两个同色灯一起亮,反复循环。
任何时刻,停止按钮按下,灯全灭。
3)交通灯模块
按照以下顺序动作,启动按钮按下时,首先上下方位两组红绿灯,绿灯亮,左右两组灯红灯亮,持续5分钟,之后上下两组灯,绿灯灭,黄灯闪烁,时间3秒,左右两组灯红灯依然亮。
之后上下方位两组红绿灯,红灯亮其余熄灭,左右两组灯绿灯亮,持续5分钟,之后左右两组灯,绿灯灭,黄灯闪烁,时间3秒,上下两组灯红灯依然亮。
之后左右方位两组红绿灯,红灯亮其余熄灭,上下两组灯绿灯亮,持续5分钟。
依次重复以上动作直到按下停止按钮。
4)电梯模块
按照以下顺序动作,启动按钮按下时,电梯停在哪一层哪一层灯亮。
顺便按下任何一层向下或向上按钮,电梯运行到该层,该层灯亮。
之后再按下要去的楼层按钮,这里用点击启动按钮来模拟,一下一楼,两下二楼,依次类推,之后电梯到达想去的楼层,对应楼层灯亮。
一按下停止按钮,所有灯熄灭。
2、实验步骤
1)打开编程软件STEP7V4.0,根据各控制按钮及显示灯控制要求编制各按钮及显示灯的控制程序。
。
2)程序编好后,配置各PLC的系统块,波特率设置为187.5KBP。
3)打开机器电源,给PLC通电。
点击软件通讯菜单,出现通讯对话框,去除搜索所有波特率前对号,点击刷新按钮,即可找到PLC,将其选中。
点击文件,下拉菜单中选中下载,确定后即可将程序下载到PLC中。
4)调试各按钮及指示灯,调试程序直到成功。
六、实验记录及数据处理。
1、将调试过后的梯形图程序写在实验报告纸上,写明是哪个模块,并进行相应的注释。
1、程序中SM0.5作用是什么?
2、中间寄存器线圈V和输出端子线圈Q有什么区别?
3、实际的电梯PLC怎么知道你要去多少层楼,怎样判断到了该楼层,自己给定一个方案。
电机机械特性测试实验
5、发生仪器、设备损坏或其它事故时,应立即切断电源,并及时报告老师处理
1、通过实验,了解电机性能测试原理和方法。
2、通过实验,掌握电机的机械特性测试方法。
电力测功机测试系统采用交流变频回馈加载,加载能量通过交流负载发电机回馈电网;
扭矩、转速通过扭矩传感器直接测量;
电量综合测量仪表检测电流、电压、频率、功率因数等;
计算机自动检测、显示并完成数据处理、报表及各种曲线。
通过电力测功机测试系统,可实时反映并记录描绘出被测电机功率、扭矩、转速之间的关系。
整个测试系统测试原理图如下:
被测试电机的扭矩、功率和转速,必须使负载电机与被测电机转向相反,二者对扭产生扭矩,从而产生功率。
负载电机由变频器驱动,通过变频器可以对负载电机施加不同的转速和扭矩,从而让负载电机产生负载。
被测电机拖动负载电机一起运动,必须克服负载电机负载,二者达到平衡状态。
此时扭矩传感器可测试出被测电机的扭矩,平衡状态下负载电机的功率与被测电机的功率一致。
此刻负载电机此刻作为发电机产生电压、电流反馈回电网,电压、电流可通过传感器测得,并换算成功率,从而得到被测电机功率。
而转速传感器可直接测得此时的转速,反馈回系统。
系统收集到功率、转速、扭矩数值后,通过数据处理软件记录下被测电机恒速下功率、扭矩值或恒矩下转速、功率值,并描绘出功率—转速—扭矩曲线,从而反映出电机的机械特性,为我们了解电机的性能做好准备。
电力测功机,被测电机,数据处理软件
1、在老师指导下,打开总电源开关,给系统供电。
2、打开工控机,点击电机测试系统软件,用户登录密码输入1,确定后进入测试软件界面,点击实验登录按钮,更改实验编号,其余不改动,点击确认。
3、旋转操作台面板上仪表电源开关,给各仪表供电。
之后,打开ET2101电力测功测试仪、NC-3扭矩测量仪、ET2304数据采集仪电源开关,并按下NC-3扭矩测量仪面板上RUN按钮,使其进入测量状态。
4、检查操作台面板上正反转旋钮,必须使其处于正转;
模式旋钮,必须处于恒矩;
按下本地/远控按钮,使其灯亮。
5、通知老师检查,在老师指导下,打开变频器电源,给变频器供电,并按下操作台面板合闸按钮。
6、在老师指导下,启动被测电机,按下自耦降压启动柜上启动按钮,等待几分钟后黄色显示灯灭,绿色显示灯亮。
7、再次确认操作台面板上正反转旋钮,是否处于正转;
模式旋钮,是否恒矩。
之后旋转操作台面板上启停选择旋钮,启动负载变频电机。
8、在软件界面上数据记录选平均记录,手动控制界面,点选M,在下方转矩处输入转矩值,数值不超过130N.M。
输入之后,点击输出,ET2101电力测功测试仪上扭矩值变化,当值与填写的数值一致且稳定后,回到数据记录界面点击开始采集,之后点击记录一次。
这样,在输入扭矩值下,被测电机转速、功率就被记录下来。
重复以上过程,就可以得到不同扭矩下,被测电机转速、功率值并记录。
(注意,测量完不同扭矩下,功率之后,转到步骤13,处理完数据后,再采集不同功率下的扭矩值)如果要采集不同功率下,扭矩、转速值,选择手动控制界面P,同样输入负荷百分比,值不超过40%,点击输出。
ET2101电力测功测试仪上负荷值与输入一致且稳定后,采集记录,重复以上过程。
注意:
被测电机不可调速,因此禁止点选手动控制界面n,模式选择禁止选恒速模式。
9、当数值采集记录完后,使M或P输入0,并输出,ET2101电力测功测试仪上值快速回零,之后旋转启停选择旋钮,使负载变频电机停转。
10、按下自耦降压启动柜上停止按钮,使被测电机停转。
11、按下操作台面板上分闸按钮,让变频器分闸,关闭变频器电源。
12、关闭ET2101电力测功测试仪、NC-3扭矩测量仪、ET2304数据采集仪电源,旋转仪表电源旋钮,停止仪表供电。
13、点击软件界面报表曲线,点击文件选项,选另存为EXCEL文件,可将实验记录数据以EXCEL文件格式导出。
之后,点击曲线选项,点选拟合曲线,选择横纵坐标,横坐标为输出转速,纵坐标为输出功率、输出扭矩,点击绘图,可得到被测电机额定转速下功率与扭矩曲线。
点击绘图到文件,可将曲线保存为图片格式。
14、关闭软件,关闭工控机。
六、实验记录及数据处理
1、将实验所得的数据填入下表
M(扭矩控制)
P(功率控制)
M(N.M)
P(KW)
2、通过电脑软件,根据以上实验数据,绘制两种模式控制下的扭矩—功率图。
1、变频器是如何来调整电机输出速度的?
2、实验中,扭矩、转速和功率是怎样测得的?
流量控制阀实验
1、请在认真阅读实验指导书,了解实验原理、内容和实验方法步骤等相关事项后再进行规定的各项实验。
2、开始操作之前,务必确保液压泵站的电气总开关处于按下状态即系统关闭状态。
检查系统压力表,确保系统处于失压(压力为0bar)状态;
3、连接好液压回路和电路后,通知老师检查之后,方可开机。
通过溢流阀调整系统压力,确保系统压力处于安全范围。
4、两工作面实验完成后,完全打开溢流阀,使系统压力最低。
通知老师关机,严禁自行关机,严禁实验台上还有人操作时开关机。
5、液压回路、电路仔细检查,确保其是一通路,不允许电路短接,防止烧坏设备;
双工作面都有急停开关,发现安全隐患请立即按下急停开关。
1、通过实验,了解流量控制阀的工作原理。
2、通过实验,掌握流量控制阀的特性曲线。
流量控制阀内部包含一个控制环路,包括一个可调式节流口和一个上游或下游压力补偿器。
由于持续的比较可调式节流口上、下游的压力,因而可保持设定的流量恒定不变。
现实运用中,如果液压缸的速度或液压马达的转速必须保持恒定且与压力波动无关,就应该使用流量控制阀;
比方说,比如与此相关的液压缸,需要带不同重量的负载上升及下降,但必须具有相同的行进速度时,需要用到流量控制阀。
实验液压回路图如下图1所示:
图1液压回路图
其中,件号1.0为定量马达;
件号1.1为三位四通方向阀,O型中位机能;
件号1.2/1.4为直动式溢流阀;
件号1.3为二通流量控制阀,可调式;
件号0.1—0.4为压力表;
实验电路图如图2所示:
图2实验电路图
其中S1、S2、S4为实验台控制面板上的按钮开关,K1、K2为继电器线圈和触点,Y1.a、Y1.b为三位四通方向阀的控制端。
实验所用设备:
博世力士乐DS4液压实验台,设备具体结构如下图所示:
该液压教学实验台包括液压部分和控制部分,液压部分包含常见的液压元件及连接管路,采用快换接头,方便液压回路拆装。
控制部分采用传统的继电器和PLC控制两种方案。
该实验台可进行常规液压技术、比例技术、行走机械液压技术的学习培训。
每台液压实验台有两个工作面,两面可同时进行实验操作。
液压元器件配备快换接头和挂件,方便操作。
两个工作面都有急停开关,安全可靠。
1、用液压软管将工作台P/T分流块上一P口与LS口相连。
按照图1液压回路图,选择正确的液压元件,以清晰明了的方式悬挂好相关的液压部件,然后用液压软管接通液压回路。
液压软管不得弯折,与压力表相连的接头要合适、紧密,防止漏油。
所有的压力控制阀都设为最低压力(弹簧卸载),所有节流阀口都处于打开状态。
仔细检查回路,防止回路不通。
2、按照图2电路图,连接好控制电路,仔细检查,确保所连电路无短路。
3、通知老师检查,在老师的指导下启动总电源,启动液压泵及电路开关。
检查液压回路有无泄漏,任何一只压力表上的读数,都应当为零压力。
根据上升负载压力,确定流量/压差曲线
4、调节溢流阀(件号1.2),将系统压力设为45bar(压力表M1)。
5、将流量控制阀(件号1.3)旋钮旋转到刻度位2。
6、按下按钮S4,液压马达顺时针旋转,在溢流阀(件号1.4)上,将回油路的负载压力调为10bar(压力表M4),将压力表M2和M3的值填入实验报告表一中,并计算压差△P(M2-M3)填入表一中。
通过量筒测定流量,并填入实验报告表一中。
7、调节溢流阀(件号1.4),将液压马达上的负载压力分段式升高(以5bar的增量)到40bar,并将压力值M2、M3、△P和流量qv输入实验报告表中。
8、将流量控制阀(件号1.3)旋钮旋转到刻度位4。
9、重复步骤6、7的操作,将测得的数据填入实验报告相应的表中。
根据变化的系统压力,确定流量/压差曲线
10、将回油路(负载压力)上的溢流阀(件号1.4)设置为最小值(弹簧卸载)。
11、在溢流阀(件号1.2)上,将系统压力设为40bar。
12、将流量控制阀(件号1.3)旋转到刻度2。
13、按下按钮S4,液压马达顺时针旋转。
将压力表值(M1和M3)填入实验报告表二中,计算压差△P(M1-M3),通过量筒测定流量,并填入表二中。
14、通过溢流阀(
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