基于FluidSIM的銑床裝置系統(tǒng)仿真畢業(yè)論文

1、陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 基于fluidsim的銑床裝置系統(tǒng)仿真 機(jī) 電 工 程 系 機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)學(xué)生姓名 白云杰 班級(jí)學(xué)號(hào) 46 指導(dǎo)教師 王曉輝 2013年 12月 20 日畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 機(jī)電工程 系 機(jī)電一體化技術(shù) 專業(yè)學(xué)生姓名 白云杰 學(xué)號(hào) 46 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)題目： 基于fluidsim的銑床裝置系統(tǒng)仿真 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間 2013 年10月8日至2013年 12 月 20日 三、畢業(yè)設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 陜 西 航 空 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 四、畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容要求：1、festo液壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的介紹。2、fluidsim仿真軟件的功能及特點(diǎn)。3、液壓控制回路的設(shè)計(jì)4、電

2、氣控制回路的設(shè)計(jì)5、畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書包含實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹、軟件功能與特點(diǎn)、液壓控制回路的設(shè)計(jì)、電氣控制回路的設(shè)計(jì)及基于fluidsim軟件的系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)等，字?jǐn)?shù)不少于6000字。4、設(shè)計(jì)格式按照要求完成。 指導(dǎo)教師 王曉輝 2013年 10月 8 日摘要隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷拓展，幾乎囊括了國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門，目前它已成為現(xiàn)代機(jī)械工程的基本要素和控制工程的關(guān)鍵技術(shù)之一。本論文以festo實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對(duì)電氣液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行開發(fā)與設(shè)計(jì)，并應(yīng)用fluidsim仿真軟件進(jìn)行仿真。主要內(nèi)容包括：（1）介紹了液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)的組成和實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)中的液壓及電氣控制元件；（

3、2）針對(duì)不同工作機(jī)械的工況要求設(shè)計(jì)其液壓控制和電氣控制回路，并設(shè)定技術(shù)參數(shù)；（3）利用fluidsim仿真軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的液壓控制和電氣控制回路進(jìn)行仿真，得到不同工況下的仿真結(jié)果；（4）在電氣液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)上搭建控制回路，進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并通過討論與分析給出了最終結(jié)論。關(guān)鍵詞：液壓傳動(dòng)與控制，fluidsim仿真軟件，電氣控制目錄第1章 液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)概論.11.1 液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)發(fā)展概況和特點(diǎn). .21.1.1. .31.1.2. .41.2 液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)的工作原理及其組成部分. .51.2.1 液壓系統(tǒng)傳動(dòng)與控制系統(tǒng)的工作原理.61.2.2. .71.3 本課題的研究?jī)?nèi)

4、容.8第2章 液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)主要元件的介紹.92.1 festo液壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的介紹.102.1.1 festo液壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn).112.1.2 基于festo電氣液壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的介紹.122.2 液壓閥.132.2.1 方向控制閥.142.2.2 壓力控制閥.152.2.3 流量控制閥.162.3 傳感器.172.4 電磁鐵.182.5銑床.192.6 fluidsim仿真軟件的功能及特點(diǎn).202.6.1 fluidsim仿真軟件的功能介紹.212.6.2 fluidsim仿真軟件的特點(diǎn).22第3章銑床裝置電氣液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).233.1工作對(duì)象.243.2實(shí)驗(yàn)?zāi)康?253.3銑床裝

5、置電氣液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).263.3.1液壓控制回路的設(shè)計(jì).273.3.2電氣控制回路的設(shè)計(jì).28第4章 基于fluidsim軟件的銑床裝置電氣液壓控制系統(tǒng)的仿真.294.1 基于fluidsim軟件的系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn).304.2 仿真結(jié)果小結(jié).31主體部分第1章 液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)概論1.1 液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)發(fā)展概況和特點(diǎn)1.1.1 液壓傳動(dòng)技術(shù)的歷史進(jìn)展與趨勢(shì)液壓傳動(dòng)是根據(jù)17世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動(dòng)原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，1795年英國約瑟夫布拉曼(joseph braman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì),以水壓機(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上,誕生了世界上第一臺(tái)水壓機(jī)

6、。1905年將工作介質(zhì)水改為油,又進(jìn)一步得到改善。20世紀(jì)初康斯坦丁尼斯克(gconstantimsco)對(duì)能量波動(dòng)傳遞所進(jìn)行了理論及實(shí)際研究；1910年對(duì)液力傳動(dòng)(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻(xiàn)，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后液壓傳動(dòng)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，特別是1920年以后,發(fā)展更為迅速。1925年維克斯(f.vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵，為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動(dòng)的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。第二次世界大戰(zhàn)期間，由于軍事工業(yè)迫切需要反應(yīng)快和精度高的自動(dòng)控制系統(tǒng)，因而出現(xiàn)了液壓伺服系統(tǒng)。20世紀(jì)60年代以后，由于原子能、空間技術(shù)、大型船艦及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，不斷地對(duì)液壓

7、技術(shù)提出新的要求，液壓技術(shù)相應(yīng)也得到了很大發(fā)展，滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中。在工程機(jī)械、冶金、軍工、農(nóng)機(jī)、汽車、輕紡、船舶、石油、航空、和機(jī)床工業(yè)中，液壓技術(shù)得到普遍應(yīng)用。近年來液壓技術(shù)已廣泛應(yīng)用于智能機(jī)器人、海洋開發(fā)、宇宙航行、地震預(yù)測(cè)及各種電液伺服系統(tǒng)，使液壓技術(shù)的應(yīng)用提高到一個(gè)嶄新的高度。目前，液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲和高度集成等方向發(fā)展；同時(shí)，減小元件的重量和體積，提高元件壽命，研制新的傳動(dòng)介質(zhì)以及液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)防真和優(yōu)化設(shè)計(jì)、微機(jī)控制等工作，也日益取得顯著成果1。1.1.2 液壓傳動(dòng)技術(shù)的特點(diǎn)液壓傳動(dòng)技術(shù)與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)相比，液壓傳動(dòng)具

8、有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）液壓傳動(dòng)的各種元件，可以根據(jù)需要方便、靈活地來布置；（2）重量輕、體積小、運(yùn)動(dòng)慣性小、反應(yīng)速度快；（3）操縱控制方便，可實(shí)現(xiàn)大范圍的無級(jí)調(diào)速（調(diào)速范圍達(dá)2000：1）；（4）可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)；（5）一般采用礦物油作為工作介質(zhì)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)面可自行潤滑，使用壽命長(zhǎng)；（6）很容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)；（7）很容易實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自動(dòng)化，當(dāng)采用電液聯(lián)合控制后，不僅可實(shí)現(xiàn)更高程度的自動(dòng)控制過程，而且可以實(shí)現(xiàn)遙控。液壓傳動(dòng)也存在著缺點(diǎn)：（1）由于流體流動(dòng)的阻力和泄露較大，所以效率較低，如果處理不當(dāng)，泄露不僅污染場(chǎng)地，而且還可能引起火災(zāi)和爆炸事故；（2）由于工作性能易受到溫度變化的影響，因此不宜在很高或

9、很低的溫度條件下工作；（3）液壓元件的制造精度要求較高，因而價(jià)格較貴；（4）由于液體介質(zhì)的泄露及可壓縮性影響，不能得到嚴(yán)格的傳動(dòng)比；（5）液壓傳動(dòng)出故障時(shí)不易找出原因；（6）使用和維修要求有較高的技術(shù)水平2。1.2 液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)的工作原理及其組成部分1.2.1 液壓系統(tǒng)傳動(dòng)與控制系統(tǒng)的工作原理以實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)單機(jī)床的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)為例進(jìn)行分析，如圖圖1-1所示。圖1-1 簡(jiǎn)單機(jī)床的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)1-油箱 2-濾油器 3-液壓泵 4-節(jié)流閥 5-溢流閥6-換向閥 7-手柄 8-液壓缸 9-活塞 10-工作臺(tái)液壓缸8固定在床身上，活塞9連同活塞桿帶動(dòng)工作臺(tái)10作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液

10、壓泵3旋轉(zhuǎn)，液壓泵3從油箱1經(jīng)過濾油器2吸油，油液通過節(jié)流閥4流至換向閥6。當(dāng)手柄7處于圖1-1（a）所示位置時(shí)，p與a、b、t均不通，液壓缸8不通油，所以工作臺(tái)停止。若將手柄7推至圖1-1（b）所示位置，這時(shí)油液從pa液壓缸8左腔，液壓缸8右腔at，工作臺(tái)10向左移動(dòng)。若將手柄7拉至圖1-1（c）所示位置，這是油液從pb液壓腔8右腔，液壓缸8左腔at，工作臺(tái)10向左移動(dòng)。由此可見，由于設(shè)置了換向閥6，所以可改變壓力油的通路，使液壓缸不斷換向?qū)崿F(xiàn)工作臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。工作臺(tái)速度v可通過節(jié)流閥4來調(diào)節(jié)。節(jié)流閥的作用是利用改變節(jié)流閥開口的大小，來調(diào)節(jié)通過節(jié)流閥油液的流量，以控制工作臺(tái)的速度。工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)

11、時(shí)，要克服阻力、切削力和相對(duì)運(yùn)動(dòng)件表面的摩擦力等，這些阻力由油液泵輸出油液的壓力來克服，根據(jù)工作情況的不同，液壓泵輸出油液的壓力應(yīng)該能夠調(diào)整。另外，一般情況下，液壓泵排出的油液往往多于液壓缸所需油液，多于的油液經(jīng)溢流閥5流回油箱。圖中2為網(wǎng)式濾油器，起濾油作用3。通過對(duì)上面系統(tǒng)的分析可見：(1）液壓傳動(dòng)是以液體作為工作介質(zhì)老傳遞動(dòng)力的；(2）液壓傳動(dòng)用液體的壓力能來傳遞動(dòng)力，它與利用液體動(dòng)能的液力傳動(dòng)是不同的。(3）液壓傳動(dòng)中的工作介質(zhì)是在受控制、受調(diào)節(jié)的狀態(tài)下進(jìn)行工作的，因此液壓傳動(dòng)和液壓控制難以截然分開。1.2.2 液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)的組成部分液壓傳動(dòng)裝置主要由以下四部分組成：(1）能源裝

12、置把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液液壓能的裝置。最常見的形式就是液壓泵，它給液壓系統(tǒng)提供壓力油；(2）執(zhí)行裝置把油液的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置。它可以是作直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸，也可以使作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓馬達(dá)；(3）控制調(diào)節(jié)裝置對(duì)系統(tǒng)中油液壓力、流量或流動(dòng)方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的裝置。例如上例中的節(jié)流閥、溢流閥、換向閥等。這些元件的組合形成了不同功能的液壓系統(tǒng)；(4）輔助裝置上述三部分以外的其他裝置，例如上例中單油箱、過濾器、油管等。它們對(duì)保證系統(tǒng)正常工作也起重要作用4。1.3 本課題的研究?jī)?nèi)容 本論文研究的主要內(nèi)容是圍繞festo液壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為基礎(chǔ)介紹了主要以tp601和tp02部分實(shí)驗(yàn)中液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)的組成和實(shí)

13、驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)中的液壓及電氣控制元件；根據(jù)各個(gè)機(jī)械裝置工作（裝配裝置、管道閥門裝置、銑床裝置、薄板壓力機(jī)、拉床）的具體工況要求設(shè)計(jì)其電氣液壓控制回路并設(shè)定技術(shù)參數(shù)；利用fluidsim仿真軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的電氣液壓控制回路進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)并進(jìn)行排障和改進(jìn)，然后在電氣液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)上搭建控制回路，進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并通過討論與分析給出了最終結(jié)論，完成對(duì)電氣液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的開發(fā)與仿真實(shí)現(xiàn)。第2章 液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)主要元件的介紹2.1 festo液壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的介紹2.1.1 festo液壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)festo的自動(dòng)化控制技術(shù)培訓(xùn)裝置滿足各種培訓(xùn)及職業(yè)技能需要，基礎(chǔ)部分培訓(xùn)裝置提供廣泛的基礎(chǔ)技術(shù)知識(shí)；

14、此外festo didactic液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)具有模塊化結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可進(jìn)行除獨(dú)立實(shí)驗(yàn)裝置以外的多種組合應(yīng)用。它的資料部分提供重要的閉環(huán)和開環(huán)控制技術(shù)知識(shí)；功能部分說明自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能；應(yīng)用部分包含下列領(lǐng)域：氣動(dòng)、電氣氣動(dòng)、可編程控制器、pc自動(dòng)化、液壓、電氣比例液壓和應(yīng)用技術(shù)。在本論文中采用的是tp601和tp602電氣液壓控制實(shí)驗(yàn)部分。2.1.2 基于festo電氣液壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的介紹festo液壓控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在tp601電氣液壓實(shí)驗(yàn)裝置中的應(yīng)用包括：各液壓電氣元件的原理及應(yīng)用；電氣控制單元的工作原理；元件及回路的符號(hào)表述標(biāo)準(zhǔn)；繪制電氣及液壓基本回路控制圖。在tp602的應(yīng)用包括：設(shè)計(jì)搭建帶平衡

15、控制的快速進(jìn)給回路、帶兩通或三通流量閥的快速進(jìn)給回路、卸壓回路及進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路、壓力順序回路的使用；以及帶急停開關(guān)、緩動(dòng)模式等安全保護(hù)控制的應(yīng)用4。2.2 液壓閥 液壓閥方向控制閥壓力控制閥流量控制閥方向控制閥方向控制閥控制液壓系統(tǒng)中油液流動(dòng)的方向或液流的通與斷單向閥換向閥雙向液壓鎖單向閥二、換向閥工作原理利用閥芯和閥體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使油路接通、關(guān)斷或變換油流的方向，從而實(shí)現(xiàn)液壓執(zhí)行元件及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)、停止或變換運(yùn)動(dòng)方向分類按操作方式分：手動(dòng)換向閥、機(jī)動(dòng)換向閥（亦稱行程閥）、電磁換向閥、液動(dòng)換向閥和電液換向閥等按閥芯工作時(shí)在閥體中所處的位置和換向閥所控制的通路數(shù)不同分：二位二通換向閥、二位三

16、通換向閥、二位四通換向閥、三位四通換向閥等按閥的安裝方式分：管式（亦稱螺紋式）換向閥、板式換向閥和法蘭式換向閥等按閥的結(jié)構(gòu)形式分：滑閥式換向閥、轉(zhuǎn)閥式換向閥和錐閥式換向閥等換向閥的圖形符號(hào)方格數(shù)即“位”數(shù)，三格即三位箭頭表示兩油路連通，但不表示流向?！啊北硎居吐凡煌?。在一個(gè)方格內(nèi)，箭頭或“”符號(hào)與方格的交點(diǎn)數(shù)為油路的通路。2.2.1 方向控制閥方向控制閥（方向閥）是控制液壓系統(tǒng)中的液流方向的閥，用來對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)支路的液流進(jìn)行通、斷的切換，以適應(yīng)工作的要求。一個(gè)液壓系統(tǒng)所應(yīng)用的各個(gè)控制閥中，方向閥占的數(shù)量相當(dāng)多。常規(guī)方向閥的基本作用是對(duì)液流進(jìn)行通、斷（開、關(guān)）切換。因此，工作原理比較簡(jiǎn)單，它的結(jié)

17、構(gòu)也并不復(fù)雜。但是，為了滿足不同液壓系統(tǒng)對(duì)液流方向的控制要求，方向閥的品種規(guī)格名目繁多。一、分類方向閥按其功能，大致可分成以下幾種類型：方向控制閥單向閥換向閥多路閥邏輯閥單向閥液控單向閥手動(dòng)換向閥液動(dòng)換向閥機(jī)動(dòng)換向閥電磁換向閥電液換向閥并聯(lián)多路閥串聯(lián)多路閥順序多路閥有時(shí)把壓力表開關(guān)也歸到方向控制閥中。除了上述一般的方向控制閥外，還有可以進(jìn)行閥芯位置連續(xù)控制的電液比例方向閥。從閥芯的結(jié)構(gòu)特征來區(qū)分，又有錐閥式、球閥式、滑閥式和轉(zhuǎn)閥式等。（一）單向閥單向閥類似于電路中的二極管。在液壓系統(tǒng)中單向閥只允許液流沿一個(gè)方向通過，反方向流動(dòng)則被截止。它是一種結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的控制閥。圖5-1分別是鋼球式直通單向閥

18、和錐閥式直通單向閥。液流從流入時(shí)，克服彈簧力而將閥芯頂開，再從流出。當(dāng)液流反向流入時(shí)，由于閥芯被壓緊在閥座密封面上，所以流動(dòng)被截止。鋼球式單向閥的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但密封性不如錐閥式，并且由于鋼球沒有導(dǎo)向部分，所以工作時(shí)容易產(chǎn)生振動(dòng)，一般用在流量較小的場(chǎng)合。錐閥式應(yīng)用最多，雖然加工要求較鋼球式高一些，但是它的導(dǎo)向性好，密封可靠。圖5-1所示單向閥是管式結(jié)構(gòu)，尺寸小巧緊湊，可以直接安裝在管路中。此外還有板式結(jié)構(gòu)的單向閥，它的裝拆維修比較方便，不過需要另行設(shè)置安裝底板。此外，由于板式單向閥內(nèi)的流道有轉(zhuǎn)彎，所以流動(dòng)阻力損失較管式結(jié)構(gòu)大。單向閥中的彈簧主要是用來克服摩擦力、閥芯的重力和慣性力，使閥芯在液流反方

19、向流動(dòng)時(shí)能迅速關(guān)閉。但彈簧過硬會(huì)影響閥的開啟壓力并造成過大的流動(dòng)損失。一般單向閥的開啟壓力大約0.030.05mpa，并可根據(jù)需要更換彈簧。例如，單向閥作為背壓閥使用時(shí)，需要具有與系統(tǒng)工作相適應(yīng)的開啟壓力，因此采用較硬的彈簧。單獨(dú)應(yīng)用的單向閥，其符號(hào)見圖5-3a。設(shè)置在閥塊中或與其它元件組合應(yīng)用的單向閥，其符號(hào)見圖5-3b。對(duì)單向閥的基本要求是：正向流動(dòng)阻力損失小，反向時(shí)密封性好，動(dòng)作靈敏。液控單向閥是可以根據(jù)需要來實(shí)現(xiàn)逆向流動(dòng)的單向閥。圖5-4是具有卸載閥的外泄式液控單向閥。它除了進(jìn)油口和出油口外，還有一個(gè)控制油口。在通常情況下，它的作用與一般單向閥相同，只允許液流從流向，反向時(shí)截止。當(dāng)需要

20、允許反向流動(dòng)時(shí)，接通控制壓力，控制活塞上移而頂開單向閥閥芯，使液流可以反向流動(dòng)。采用具有卸載小閥芯的復(fù)式單向閥芯結(jié)構(gòu)時(shí)，控制活塞只要用不大的力頂開小閥芯，使單向閥上部卸壓，然后再頂開單向閥芯。由于控制活塞與卸載閥芯的面積比通常大于1030，因此顯著降低了所需要的控制壓力。對(duì)于流量較小、壓力不高的液控單向閥，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，可以不采用復(fù)式閥芯而由控制活塞直接推動(dòng)單向閥芯。單向閥的用途很廣。例如，在泵的出口處安裝單向閥以防止油液倒流；在回油管上安裝單向閥作為背壓閥，或防止系統(tǒng)不工作時(shí)油液泄出而造成空氣進(jìn)入系統(tǒng)；與各種閥組成單向節(jié)流閥、單向減壓閥、單向調(diào)速閥、單向順序閥等復(fù)合式閥；與節(jié)流器并聯(lián)后組成單

21、向節(jié)流緩沖器件；由于單向閥具有優(yōu)良的密封性，所以液控單向閥還廣泛用作為液壓缸的保壓閥或閉鎖閥。（二）換向閥換向閥是借助于改變閥芯的位置，來實(shí)現(xiàn)與閥體相連的幾個(gè)油路之間的接通或斷開。根據(jù)閥芯可能實(shí)現(xiàn)的工作位置數(shù)目，換向閥可分為二位、三位等形式。根據(jù)閥芯所控制的油路通道數(shù)目，換向閥可分為二通、三通、四通、五通等形式。換向閥的閥芯結(jié)構(gòu)，最常見的是滑閥式，少數(shù)采用轉(zhuǎn)閥。采用錐閥的組合式換向閥，一般歸入邏輯閥的范疇。通常，換向閥還常以操縱方式來命名。只要能夠可靠而簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)閥芯工作位置的更換，原則上任何適當(dāng)?shù)牟倏v方式都可以采用。例如，采用手柄操縱（手動(dòng)）；滾輪推桿、撥叉等機(jī)械操縱（機(jī)動(dòng)）；氣缸控制（氣動(dòng)

22、）；液壓油直接推動(dòng)（液動(dòng)）；電磁鐵控制（電磁）；分別采用電磁鐵和液壓油控制先導(dǎo)閥和主閥（電液動(dòng)）等。以下介紹幾種最為常見的換向閥型式。1.手動(dòng)換向閥 圖5-5是手動(dòng)三位四通換向滑閥，閥芯的位置由手柄2來直接操縱。閥體上有四個(gè)通道：壓力油；回油；、分別連到被控回路的進(jìn)、出油口。圖示位置時(shí)閥芯處于中位，、，、互相隔斷。推動(dòng)手柄可將閥芯移到左、右兩個(gè)位置。閥芯移到左端時(shí)，與通，與通；移到右端時(shí)，與通，與通?；y的定位方式可以用圖示的鋼球定位機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，也可以不用定位機(jī)構(gòu)而由手來操縱確定，一旦手放開，由復(fù)位彈簧使閥芯回到中位。圖5-6是手動(dòng)二位四通轉(zhuǎn)閥。手柄轉(zhuǎn)動(dòng)后，可以實(shí)現(xiàn)通路、與、的切換。轉(zhuǎn)閥的優(yōu)點(diǎn)

23、是外形尺寸小，但在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮使閥芯所受徑向液壓力平衡，否則會(huì)由于徑向作用力而造成摩擦力過大，操縱閥芯困難。這種轉(zhuǎn)閥一般只用在中、低壓或小流量的場(chǎng)合。2.電磁換向閥 電磁換向閥是利用電磁鐵通電吸合時(shí)產(chǎn)生的推力來操縱滑閥。由于它可以借助于按鈕開關(guān)、行程開關(guān)、即位開關(guān)等發(fā)出的信號(hào)來進(jìn)行控制，所以使用方便，應(yīng)用廣泛。換向閥所用的電磁鐵有交流及直流兩種型式。還有一種本整型，采用交流電源進(jìn)行本機(jī)整流后，由直流進(jìn)行控制，電磁鐵仍為一般的直流型，并無其它特殊之處。按照電磁鐵內(nèi)部是否有油浸入，又分為干式和濕式兩種。干式電磁鐵與閥體之間有密封隔開，電磁鐵內(nèi)部沒有油。濕式則相反。這幾種閥用電磁鐵的特點(diǎn)已在第二

24、章中介紹過，此處不再重復(fù)。圖5-7是二位四通干式電磁換向閥。在該圖上，左面畫的是交流電磁鐵，右面畫的是直流電磁鐵。電樞線圈通電后，銜鐵被吸引，通過推桿而推動(dòng)閥芯換向。兩端的彈簧用來固定襯套3的位置。從圖可見，由于電磁鐵與閥體、推桿間有型密封圈，所以沒有油進(jìn)入電磁鐵內(nèi)部。當(dāng)電磁鐵失控或需要檢驗(yàn)閥的功能時(shí)，可以通過手動(dòng)按鈕從外部用手來改變閥芯的位置。圖5-8是三位四通濕式電磁換向閥。圖中左面畫的是交流電磁鐵，右面畫的是直流電磁鐵。與圖5-7的區(qū)別在于：回油腔的油可以進(jìn)入電磁鐵內(nèi)部。此外，左右兩個(gè)電磁鐵都不通電時(shí)，閥芯在復(fù)位彈簧3的作用下，處于中位。因此，換向閥具有三個(gè)位置。電磁換向閥除了上述雙電磁

25、鐵控制的三位四通型式外，還常用彈簧復(fù)位的單電磁鐵式二位二通、二位三通或二位四通閥。上述幾種電磁換向閥的有關(guān)符號(hào)見圖5-9（雙電磁鐵二位換向閥雖然比彈簧復(fù)位的單電磁鐵二位換向閥多用一個(gè)電磁鐵，但是由于沒有復(fù)位彈簧的阻力，所以電磁鐵的推力可以充分利用。由于電磁鐵的推力所限，一般電磁換向閥只用在流量不太大的場(chǎng)合（不超過通徑10）。中低壓時(shí)可配用通徑15的換向閥，流量在63l/min以下。流量更大時(shí)，采用電磁換向閥與液動(dòng)換向閥組合的電液換向閥。前者作為先導(dǎo)級(jí)，后者作為主級(jí)。3.電液換向閥電液換向閥是以電磁換向閥作為先導(dǎo)級(jí)閥，用它輸出的壓力油來控制主級(jí)換向滑閥。由于先導(dǎo)級(jí)輸出的壓力油足以控制一個(gè)大尺寸的

26、換向滑閥，因此就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同流量范圍的液流進(jìn)行方向控制。此外，電液換向閥的主級(jí)閥的換向速度較易控制，這也是電液換向閥的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。圖5-10是彈簧對(duì)中式的三位四通電液換向閥。當(dāng)先導(dǎo)電磁閥1的一個(gè)電磁鐵通電時(shí)，其輸出控制油口、分別與導(dǎo)閥的壓力油及回油接通，主閥芯由于兩端的壓差而移向左端或右端，實(shí)現(xiàn)主油路、的通斷。如果兩個(gè)電磁鐵都斷電，由于先導(dǎo)閥具有y型中位機(jī)能，使先導(dǎo)閥的、口以及主閥芯兩端容腔都與回油相通，主閥芯3在對(duì)中彈簧2的彈簧力推動(dòng)下，處于中間位置。這時(shí)主閥的、油口的狀況，取決于主閥芯的中位機(jī)能（詳見本節(jié)的滑閥機(jī)能部分）。上述彈簧對(duì)中式電液換向閥的詳細(xì)符號(hào)和簡(jiǎn)化符號(hào)，均見圖5-10。有時(shí)為

27、了控制液流的換向速度，避免產(chǎn)生液壓沖擊現(xiàn)象，就要求主閥芯的換向時(shí)間可調(diào)節(jié)。為此，在電液換向閥或液動(dòng)換向閥的兩端附設(shè)單向節(jié)流閥作為阻尼器，通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開度來改變阻尼的大小，以控制主閥芯的換向時(shí)間。圖5-11是一個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)示例，并表示了它在換向閥中的安放位置。（三）多路閥多路閥是一種集中布置的組合式手動(dòng)換向閥。多路閥的主體是幾個(gè)手動(dòng)換向閥。根據(jù)不同的工作要求，還可以將安全（溢流）閥、單向閥、補(bǔ)油閥等也組合在閥塊內(nèi)。多路閥主要用在各種工程機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械等行走機(jī)械上，進(jìn)行多個(gè)工作機(jī)構(gòu)的集中控制。它具有便于操作、結(jié)構(gòu)緊湊、通用性好、流道阻力損失小等特點(diǎn)。按照多路閥所構(gòu)成的液壓系統(tǒng)性質(zhì)，有并聯(lián)、

28、串聯(lián)、順序三種形式。圖5-12上分別表示了這三種多路換向閥的組合形式。在此圖上只畫了三個(gè)手動(dòng)換向閥，根據(jù)需要還可以將更多的手動(dòng)換向閥組合在一起。并聯(lián)式多路閥的主泵同時(shí)向多路閥控制的各個(gè)執(zhí)行器件（液壓缸、液壓馬達(dá)）供油，各換向閥進(jìn)口壓力等于主泵的供油壓力。幾個(gè)閥同時(shí)操縱來完成復(fù)合動(dòng)作時(shí)，負(fù)載小的執(zhí)行器件先動(dòng)作，并且，復(fù)合操縱時(shí)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的流量之和等于泵的總流量。所以復(fù)合操縱時(shí)的動(dòng)作速度比單獨(dú)動(dòng)作時(shí)的速度低。串聯(lián)式多路閥的主泵依次向多路閥組控制的各個(gè)執(zhí)行器件供油。只要壓力足夠，就可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)動(dòng)作的復(fù)合操縱，每個(gè)執(zhí)行器件只占用主泵的部分供油壓力，因此這種形式適用于高壓系統(tǒng)。順序式多路閥的主泵按順序單

29、獨(dú)向每一個(gè)執(zhí)行器件供油，因此只能按多路閥中的換向閥排列次序單個(gè)動(dòng)作。操縱前一個(gè)閥時(shí)，后面的閥被切斷油路，從而可以避免各執(zhí)行器件的動(dòng)作干擾，具有互鎖功能，防止誤操作。圖5-13所示是一種并聯(lián)式油路的多路閥結(jié)構(gòu)圖和符號(hào)圖。它由兩個(gè)三位六通手動(dòng)換向閥和一個(gè)單向閥、一個(gè)溢流閥所組成，閥芯為彈簧自動(dòng)復(fù)位式。（四）邏輯閥邏輯閥是一種組合式閥。它以若干個(gè)插裝式二通錐閥為基本元件來進(jìn)行組合，并配用適當(dāng)?shù)碾姶畔葘?dǎo)閥來控制這些錐閥的啟、閉，以達(dá)到控制液流的目的。邏輯閥最初作為方向閥，隨后又發(fā)展為可以對(duì)液流的壓力、流量進(jìn)行控制。由于它的原理是基于對(duì)一組開關(guān)式錐閥的“通、斷”狀態(tài)為出發(fā)點(diǎn)，用邏輯判斷來確定這一閥組的工

30、作情況，因此稱為邏輯閥，有時(shí)也稱為插裝式閥。圖5-14所示是二通錐閥式方向控制邏輯閥的基本元件。它的主要部分是錐閥芯、閥套和彈簧，這幾個(gè)零件組成一體，插裝在閥體的孔內(nèi)，安裝和拆卸都很方便。、是主油路的兩個(gè)接口，是控制油口。根據(jù)這幾個(gè)油口的壓力和作用面積、的大小，以及彈簧力和閥口液動(dòng)力的數(shù)值，錐閥芯具有關(guān)閉和開啟兩個(gè)位置，使主油路與接通或隔斷。顯然，在有足夠控制壓力時(shí)，錐閥關(guān)閉；控制壓力釋壓時(shí)，錐閥開啟。由此可見，邏輯閥的基本元件實(shí)際上是一個(gè)二位二通液控單向閥。將幾個(gè)這種基本元件進(jìn)行組合，并配用電磁閥來控制其油口，就可以組成特殊的電液換向閥邏輯閥。在圖5-15a上，用兩個(gè)基本邏輯元件和一個(gè)二位四

31、通電磁閥所構(gòu)成的邏輯閥，可以具有相當(dāng)于二位三通電液換向閥的功能：電磁鐵斷電時(shí)，1關(guān)閉，2開啟，油路通回油；電磁鐵通電時(shí)，1開啟，2關(guān)閉，油路通壓力油。如果這兩個(gè)基本邏輯元件配用一個(gè)圖示的三位四通電磁閥（圖5-15b），則具有三位三通電液換向閥的功能。每一個(gè)基本邏輯元件具有通斷兩種狀態(tài)。因此，如果采用個(gè)邏輯元件，理論上就可以實(shí)現(xiàn)個(gè)工作狀態(tài)。由于實(shí)際結(jié)構(gòu)的限止，某些工作狀態(tài)可能重復(fù)或沒有意義，假設(shè)這些工作狀態(tài)為個(gè)，則實(shí)際能達(dá)到的換向位數(shù)為2.2.2 壓力控制閥壓力控制閥也有好幾種電磁閥： 電磁閥是用來控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器；并不限于液壓，氣動(dòng)用于控制液壓流動(dòng)方向，工廠的機(jī)械裝置一般都

32、由液壓鋼控制，所以就會(huì)用到電磁閥。 工作原理 電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開有通孔，每個(gè)孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會(huì)被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動(dòng)來檔住或漏出不同的排油的孔，而進(jìn)油孔是常開的，液壓油就會(huì)進(jìn)入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動(dòng)油剛的活塞，活塞又帶動(dòng)活塞桿，活塞竿帶動(dòng)機(jī)械裝置動(dòng)。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng)。分類 直動(dòng)式電磁閥： 原理：通電時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門打開；斷電時(shí)，電磁力消失，彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。 特點(diǎn)：在真空、負(fù)壓、零壓時(shí)能正常工作，但通徑一般不超過25mm。 分

33、布直動(dòng)式電磁閥： 原理： 它是一種直動(dòng)和先導(dǎo)式相結(jié)合的原理，當(dāng)入口與出口沒有壓差時(shí)，通電后，電磁力直接把先導(dǎo)小閥和主閥關(guān)閉件依次向上提起，閥門打開。當(dāng)入口與出口達(dá)到啟動(dòng)壓差時(shí)，通電后，電磁力先導(dǎo)小閥，主閥下腔壓力上升，上腔壓力下降，從而利用壓差把主閥向上推開；斷電時(shí)，先導(dǎo)閥利用彈簧力或介質(zhì)壓力推動(dòng)關(guān)閉件，向下移動(dòng)，使閥門關(guān)閉。 特點(diǎn)： 在零壓差或真空、高壓時(shí)亦能可*動(dòng)作，但功率較大，要求必須水平安裝。 先導(dǎo)式電磁閥： 原理：通電時(shí)，電磁力把先導(dǎo)孔打開，上腔室壓力迅速下降，在關(guān)閉件周圍形成上低下高的壓差，流體壓力推動(dòng)關(guān)閉件向上移動(dòng)，閥門打開；斷電時(shí)，彈簧力把先導(dǎo)孔關(guān)閉，入口壓力通過旁通孔迅速腔室

34、在關(guān)閥件周圍形成下低上高的壓差，流體壓力推動(dòng)關(guān)閉件向下移動(dòng)，關(guān)閉閥門2.2.3 流量控制閥 自力式流量控制閥適用于需要進(jìn)行流量控制的水系統(tǒng)中，尤其適合于供熱，空調(diào)等非腐蝕性液體介質(zhì)的流量控制；安裝在水系統(tǒng)中，經(jīng)運(yùn)行前的一次調(diào)節(jié)，即可使系統(tǒng)流量自動(dòng)恒定在要求的設(shè)定值。自動(dòng)消除水系統(tǒng)中因各種因素引起的水力失調(diào)現(xiàn)象，保持用戶所需流量，克服“冷熱不均”提高供熱，空調(diào)的室溫，提高系統(tǒng)能效，實(shí)現(xiàn)節(jié)能，是供熱、空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“計(jì)量收費(fèi)”的理想配套產(chǎn)品。自力式流量控制閥的作用：自力式流量控制閥的作用是在閥的進(jìn)出口壓差變化的情況下，維持通過閥門的流量恒定，從而維持與之串聯(lián)的被控對(duì)象(如一個(gè)環(huán)路、一個(gè)用戶、一臺(tái)設(shè)備

35、等，下同)的流量恒定。管網(wǎng)中應(yīng)用自力式流量平衡閥，可直接根據(jù)設(shè)計(jì)來設(shè)定流量，閥門可在水壓作用下，自動(dòng)消除管線的剩余壓頭及壓力波動(dòng)所引起的流量偏差。自力式流量控制閥的名稱較多，如自力式流量平衡閥、定流量閥、自平衡閥、動(dòng)態(tài)流量平衡閥等。各種類型的自力式流量控制閥，結(jié)構(gòu)各有相異，但工作原理相似。自力式流量控制閥的工作原理：自力式流量控制閥由一個(gè)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥組和一個(gè)自動(dòng)平衡閥組組成。調(diào)節(jié)閥組作用是設(shè)定流量，自動(dòng)平衡閥組作用是維持流量恒定。系統(tǒng)流體的工作壓力為p1，手動(dòng)調(diào)節(jié)閥的前后壓力分別為p2、p3。當(dāng)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)到某一位置時(shí)，即人為確定了“設(shè)定流量”kv即手動(dòng)調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)，流量g=kv（p2-p3

36、）1/2，kv為，kv設(shè)定后，只要p2p3不變，則流量g不變。當(dāng)系統(tǒng)流量增大時(shí)，(p2p3)的實(shí)際值超過了允許的給定值，此時(shí)通過感壓膜和彈簧作用使自動(dòng)調(diào)節(jié)閥組自動(dòng)關(guān)小，直至流量重新維持到設(shè)定流量，反之亦然。自力式流量控制閥自動(dòng)調(diào)節(jié)流量的有效范圍取決于工作彈簧的性能。一般自力式流量控制閥前后壓差在20300kpa的范圍內(nèi)能按設(shè)定值有效控制流量。當(dāng)壓小于20kpa時(shí)，控制流量達(dá)不到設(shè)定值；壓差超過300kpa時(shí)，可能產(chǎn)生噪音。自力式流量控制閥的應(yīng)用：采暖及空調(diào)水系統(tǒng)。最高使用溫度120、壓力16mda自力式流量控制閥的使用安裝：到貨后應(yīng)妥善保管、避免雨淋、存放于干燥處；應(yīng)按閥體箭頭所示的水流方向安

37、裝，切勿裝反；在管道上可垂直安裝亦可水平安裝；流量設(shè)定方法：用專用扳手，打開保護(hù)螺絲，旋轉(zhuǎn)閥桿，使刻度線調(diào)整到設(shè)定流量的對(duì)應(yīng)值；自力式平衡閥不具備關(guān)斷功能，根據(jù)需要，應(yīng)另設(shè)關(guān)斷閥門。2.3 傳感器一、根據(jù)輸入物理量可分為：位移傳感器、壓力傳感器、速度傳感器、溫度傳感器及氣敏傳感器等。二、根據(jù)工作原理可分為：電阻式、電感式、電容式及電勢(shì)式等。三、根據(jù)輸出信號(hào)的性質(zhì)可分為：模擬式傳感器和數(shù)字式傳感器。即模擬式傳感器輸出模擬信號(hào)，數(shù)字式傳感器輸出數(shù)字信號(hào).四、根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理可分為：有源傳感器和無源傳感器。有源傳感器將非電量轉(zhuǎn)換為電能量，如電動(dòng)勢(shì)、電荷式傳感器等；無源程序傳感器不起能量轉(zhuǎn)換作用，只是

38、將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換為電參數(shù)的量，如電阻式、電感式及電容光煥發(fā)式傳感器等。2.4 電磁鐵電磁鐵在日常生活中有極其廣泛的應(yīng)用。 電磁鐵是電流磁效應(yīng)（電生磁）的一個(gè)應(yīng)用，與生活聯(lián)系緊密，如電磁繼電器、電磁起重機(jī)、磁懸浮列車等。 電磁鐵可以分為直流電磁鐵和交流電磁鐵兩大類型。如果按照用途來劃分電磁鐵，主要可分成以下五種：（1）牽引電磁鐵主要用來牽引機(jī)械裝置、開啟或關(guān)閉各種閥門，以執(zhí)行自動(dòng)控制任務(wù)。（2）起重電磁鐵用作起重裝置來吊運(yùn)鋼錠、鋼材、鐵砂等鐵磁性材料。（3）制動(dòng)電磁鐵主要用于對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)以達(dá)到準(zhǔn)確停車的目的。（4）自動(dòng)電器的電磁系統(tǒng)如電磁繼電器和接觸器的電磁系統(tǒng)、自動(dòng)開關(guān)的電磁脫扣器及操作電

39、磁鐵等。（5）其他用途的電磁鐵如磨床的電磁吸盤以及電磁振動(dòng)器等。原理 將螺線管通電后可產(chǎn)生如一磁鐵棒的磁場(chǎng)。圖中的圓圈為導(dǎo)線截面，點(diǎn)代表電流出螢?zāi)?，叉代表流入螢?zāi)?；附箭頭的橢圓圓圈是磁力線。當(dāng)直流電通過導(dǎo)體時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，而通過作成螺線管（solenoid）的導(dǎo)體時(shí)則會(huì)產(chǎn)生類似棒狀磁鐵的磁場(chǎng)。在螺線管的中心加入一磁性物質(zhì)則此磁性物質(zhì)會(huì)被磁化而達(dá)到加強(qiáng)磁場(chǎng)的效果。一般而言，電磁鐵所產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度與直流電大小、線圈圈數(shù)及中心的導(dǎo)磁物質(zhì)有關(guān)，在設(shè)計(jì)電磁鐵時(shí)會(huì)注重線圈的分布和導(dǎo)鐵物質(zhì)的選擇，并利用直流電的大小來控制磁場(chǎng)強(qiáng)度。然而線圈的材料具有電阻而限制了電磁鐵所能產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小，但隨著超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用

40、將有機(jī)會(huì)突破現(xiàn)有的限制。1822年，法國物理學(xué)家阿拉戈和呂薩克發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電流通過其中有鐵塊的繞線時(shí)，它能使繞線中的鐵塊磁化。這實(shí)際上是電磁鐵原理的最初發(fā)現(xiàn)。1823年，斯特金也做了一次類似的實(shí)驗(yàn)：他在一根并非是磁鐵棒的u型鐵棒上繞了18圈銅裸線，當(dāng)銅線與伏打電池接通時(shí)，繞在u型鐵棒上的銅線圈即產(chǎn)生了密集的磁場(chǎng)，這樣就使u型鐵棒變成了一塊“電磁鐵”。這種電磁鐵上的磁能要比永磁能大放多倍，它能吸起比它重20倍的鐵塊，而當(dāng)電源切斷后，u型鐵棒就什么鐵塊也吸不住，重新成為一根普通的鐵棒。 斯特金的電磁鐵發(fā)明，使人們看到了把電能轉(zhuǎn)化為磁能的光明前景，這一發(fā)明很快在英國、美國以及西歐一些沿海國家傳播開來。

41、1829年，美國電學(xué)家亨利對(duì)斯特金電磁鐵裝置進(jìn)行了一些革新，絕緣導(dǎo)線代替裸銅導(dǎo)線，因此不必?fù)?dān)心被銅導(dǎo)線過分靠近而短路。由于導(dǎo)線有了絕緣層，就可以將它們一圈圈地緊緊地繞在一起，由于線圈越密集，產(chǎn)生的磁場(chǎng)就越強(qiáng)，這樣就大大提高了把電能轉(zhuǎn)化為磁能的能力。到了1831年，亨利試制出了一塊更新的電磁鐵，雖然它的體積并不大，但它能吸起1噸重的鐵塊。 電磁鐵的發(fā)明也使發(fā)電機(jī)的功率得到了很大的提高2.5 銑床 銑床（millingmachine）系指主要用銑刀在工件上加工各種表面的機(jī)床。通常銑刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)，工件(和)銑刀的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。它可以加工平面、溝槽，也可以加工各種曲面、齒輪等。銑床是用銑刀對(duì)工

42、件進(jìn)行銑削加工的機(jī)床。銑床除能銑削平面、溝槽、輪齒、螺紋和花鍵軸外，還能加工比較復(fù)雜的型面，效率較刨床高，在機(jī)械制造和修理部門得到廣泛應(yīng)用。 銑床最早是由美國人e.惠特尼于1818年創(chuàng)制的臥式銑床。為了銑削麻花鉆頭的螺旋槽，美國人j.r.布朗于1862年創(chuàng)制了第一臺(tái)萬能銑床，是為升降臺(tái)銑床的雛形。1884年前后出現(xiàn)了龍門銑床。20世紀(jì)20年代出現(xiàn)了半自動(dòng)銑床，工作臺(tái)利用擋塊可完成“進(jìn)給-快速”或“快速-進(jìn)給”的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。 1950年以后，銑床在控制系統(tǒng)方面發(fā)展很快，數(shù)字控制的應(yīng)用大大提高了銑床的自動(dòng)化程度。尤其是70年代以后，微處理機(jī)的數(shù)字控制系統(tǒng)和自動(dòng)換刀系統(tǒng)在銑床上得到應(yīng)用，擴(kuò)大了銑床的加

43、工范圍，提高了加工精度與效率。隨著機(jī)械化進(jìn)程不斷加劇，數(shù)控編程開始廣泛應(yīng)用與于機(jī)床類操作，極大的釋放了勞動(dòng)力。數(shù)控編程銑床將逐步取代現(xiàn)在的人工操作。對(duì)員工要求也會(huì)越來越高，當(dāng)然帶來的效率也會(huì)越來越高。2.6 fluidsim仿真軟件的功能及特點(diǎn)2.6.1 fluidsim仿真軟件的功能介紹fluidsim由德國festo公司和paderborn大學(xué)聯(lián)合開發(fā)，專門用于液壓、氣壓傳動(dòng)及電液壓、電氣動(dòng)的教學(xué)培訓(xùn)軟件，fluidsim分為fluidsim-h和fluidsim-p兩個(gè)軟件，其中fluidsim-h用于液壓傳動(dòng)技術(shù)的模擬仿真與排障，而fluidsim-p用于氣壓傳動(dòng)。fluidsim軟件

44、既可以與festo didactic gmbh&co設(shè)備一起使用，也可以單獨(dú)使用。2.6.2 fluidsim仿真軟件的特點(diǎn)(1)專業(yè)的繪圖功能fluidsim軟件的cai功能是和回路的仿真功能緊密聯(lián)系在一起，這是一般通用的計(jì)算機(jī)輔助繪圖軟件如autocad等不具備的，該類通用軟件繪制專業(yè)圖形時(shí)往往效率不高。它的圖庫中有100多種標(biāo)準(zhǔn)液壓、電氣、啟動(dòng)元件。在繪圖室可把圖庫中的元件直接拖到制圖區(qū)生成該元件的原理圖，各種元件接口間回路的鏈接，只需在兩個(gè)連接點(diǎn)之間按住鼠標(biāo)左鍵移動(dòng)，即可生成所需的回路。該軟件的另一個(gè)有點(diǎn)是它的查錯(cuò)功能，例如在繪圖過程中，fluidsim軟件將檢查各元件之間的連接是否可

45、行，較大地提高了繪制原理圖的工作效率。(2)系統(tǒng)的仿真功能fluidsim軟件可以對(duì)繪制好的回路進(jìn)行仿真，通過強(qiáng)大的仿真功能可以實(shí)現(xiàn)顯示和控制回路的動(dòng)作，因此可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)涉及中存在的錯(cuò)誤，幫助我們涉及出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、效率較高的最優(yōu)回路。在仿真中我們還可以觀察到各元件的物理量值，如液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度、輸出力、節(jié)流閥的開度等，這樣能夠預(yù)先了解回路的動(dòng)態(tài)特性，從而正確的估計(jì)回路實(shí)際運(yùn)行時(shí)的工作狀態(tài)。另外該軟件在方針是還可顯示回路中關(guān)鍵元件的狀態(tài)量如液壓缸活塞桿的位置、換向閥的位置、壓力表的壓力、流量計(jì)的流量。這些參數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)液壓電氣控制系統(tǒng)是非常重要的，從而充分發(fā)揮了時(shí)間在設(shè)計(jì)中的導(dǎo)向作用。(3)

46、綜合演示功能fluidsim軟件包含了豐富的教學(xué)資料，提供了各種液壓電氣元件的符號(hào)、實(shí)物圖片、工作原理剖視圖和詳細(xì)的功能描述。一些重要元器件的剖視圖可以進(jìn)行動(dòng)畫播放，逼真地模擬這些原件工作過程及原理。該軟件還具有多個(gè)教學(xué)影片，講授了重要液壓電氣回路和液壓電氣元件的使用方法及應(yīng)用場(chǎng)合，有利與我們對(duì)液壓電氣技術(shù)的理解和掌握9。第3章銑床裝置電氣液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1工作對(duì)象銑床裝置如圖3-19所示，它用于加工鋁制工件，工件由液壓裝置夾緊。當(dāng)進(jìn)給液壓缸達(dá)到夾緊壓力，且行程開關(guān)被激活時(shí)，進(jìn)給液壓缸才能執(zhí)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)必須執(zhí)行兩次，進(jìn)給速度也必須是可調(diào)的。銑床馬達(dá)在工件被夾緊后啟動(dòng)，同時(shí)指示燈亮

47、。第一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)完成后，切削深度必須通過指示燈顯示。圖3-19 銑床裝置3.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑閹д袷庍\(yùn)動(dòng)的液壓缸的位移/順序控制設(shè)計(jì)和調(diào)試液壓及電氣控制回路；使用fluidsim對(duì)液壓及電氣控制回路進(jìn)行仿真。3.3 銑床裝置電氣液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（1）液壓控制回路的設(shè)計(jì)根據(jù)銑床裝置的工作要求，設(shè)計(jì)其液壓控制回路如圖3-20所示。圖3-20 銑床裝置的液壓控制回路該系統(tǒng)液壓元件清單如表3-5所示，該表中還包含各元件參數(shù)設(shè)定值。3-5 液壓元件清單編號(hào)名稱數(shù)量0z1液壓泵，2l/min11z，2z2,2z1壓力表30v2,2v4直控式溢流閥（30bar）,壓力順序閥（20bar）22v14/2單電控電

48、磁閥11v14/3雙電控電磁閥，o型12v3二通調(diào)速閥1l/min11a,2a液壓缸，16/10/20020v1先導(dǎo)式溢流閥（工作壓力50bar）12v2單向閥1bar12v5單向閥5bar11s1壓力開關(guān)（工作壓力30bar）1液壓控制系統(tǒng)中包括以下液壓回路：由0z1,1v1，1a組成的換向回路1；0z1，2v1和2a組成的換向回路2；由0z1，0v1，0v2，2v3和2a組成的進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路；由1s1，0v2和系統(tǒng)組成的順序動(dòng)作回路。（2）電氣控制回路的設(shè)計(jì)根據(jù)銑床裝置的工作要求，設(shè)計(jì)其電氣控制回路如圖3-21所示。圖3-21 銑床裝置的電氣控制回路該系統(tǒng)液壓元件清單如表3-6所示。表3

49、-6電氣元件清單編號(hào)名稱數(shù)量1s2,2s3電信號(hào)行程開關(guān)，左接觸式22s1,2s2電信號(hào)行程開關(guān)，右接觸式2h1，h2指示燈21s1壓力開關(guān)1s啟動(dòng)開關(guān)1繼電器單元，3組3第4章 基于fluidsim軟件的銑床裝置電氣液壓控制系統(tǒng)的仿真4.1基于fluidsim軟件的系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)根據(jù)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，利用fluidsim軟件對(duì)夾緊裝置的不同工況進(jìn)行仿真如下：(1)夾緊工件當(dāng)按下start按鈕s時(shí)，1a的活塞桿前進(jìn)以夾緊工件，當(dāng)活塞桿達(dá)到行程開關(guān)1s3的位置，同時(shí)達(dá)到壓力開關(guān)1s1的設(shè)定壓力值時(shí),工件被夾緊。其液壓電氣控制回路仿真如圖3-22、圖3-23。圖3-22 夾緊工件工況下的液壓控制回路圖圖3-

50、23 夾緊工件工況下的電氣控制回路圖（2）銑床加工工件工件被夾緊后，2v1切換到左位，2a的活塞桿以調(diào)定的進(jìn)給速度前進(jìn)，該速度由調(diào)速閥2v3調(diào)定開口的大小決定；同時(shí)指示燈h1點(diǎn)亮以顯示2a活塞桿開始動(dòng)作。當(dāng)活塞桿達(dá)到行程開關(guān)2s2的位置時(shí)，電路5中k3被激活2y停止工作使2v1回到右位，2a活塞桿開始做回程運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞桿達(dá)到行程開關(guān)2s1位置時(shí)，指示燈h2亮顯示第一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)完成，同時(shí)在電路8中k5也被激活，電路17中的2y再次工作，2a的活塞桿再次開始進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。其活塞桿進(jìn)給時(shí)的液壓電氣控制回路如圖3-24、圖3-25。圖3-24 加工工況下2a進(jìn)給時(shí)的液壓控制回路圖圖3-25 加工工況下2a進(jìn)給時(shí)的電氣控制回路圖（3）工件加工完成后1a