气动实验台系统开发与应用

　气动实验台系统的开发与应用

　 市场上的气动式教学模型功能齐全，但一般为大型的气动实验台，由许多模块采用不同方式的连接，体积较大、价格较高、不容易携带，且需要外接动力源——气泵。目前教学用的气动式教学模型的数量较少，尤其是携带较为便捷的气动模型，而学生对理论结合实际的要求越来越高，因此，需要有小型、实用的教学模具。

　1、气动实验台的研究现状及发展趋势 开放性液压和气压实验台的设计以及应用在国外已经十分成熟，其现代技术与实验台完美结合，使实验台不但功能完善，且操作容易。在我国，各高校开设了开放性实验台，比如秦川 机械发展股份有限公司生产的模型 qcs030 气动实验台。国内的一些研究部门对各类实验台也有研究，在元器件控制方面，一些高校提出了将面板设计成孔板，用三点定位的方法完成元器件的定位，上海硕博科教设备有限公司将其变为了现实。

　有研究机构提出了真空吸盘方案，真空发生器主要由拉瓦尔管、扩压管和气体吸入室组成，拉瓦尔管和扩压器这两个构件组成了一条特殊的气流管道，压缩空气时使用拉瓦尔管喷嘴实现能量的转换，从而实现抽气，而混合气流经过扩压器又进行能量转换，从而实现排气。空气压力供应口高于一定值时，超音速射流从喷嘴射出。由于气体具有一定的黏度，高速喷射 体积的气体吸入室内使空腔形成低真空，真空吸入室与之相连，便可吸住盘子。其特点主要有以下 3 个：①二次真空发生器没有机械运动部件，也无需润滑。②抗振性好，结构简单。③工作稳定、使用寿命较长。目前，部分高校对开放性实验台的控制部分进行了改进，比如利用 Lab Windows/CVI 设计的虚拟仪器软件，将其与实验台结合使用，可在不同惯性负载及推力负载下分别利用不同算法完成位置伺服控制，并能绘制相应的实验曲线，对实验台的面板进行模块化改善等。

　2、实验台实验项目开发 该微型气动实验台系统共设计了 6 个实验基本回路，分别为气缸泵性能测试实验回路、递序动作回路、安全回路、单级调压回路、双作用气缸换向回路和调速回路。设计过程中主要考虑到了元器件的相互关系位置，尽可能地减少了元器件，使一个元器件可应用在多个回路实验中。

　2.1 气缸泵性能测试实验回路 该实验回路对气泵中的柱塞泵进行实验，设计了一种气缸泵对柱塞泵，进行了原理性的仿真，通过气缸泵对空气进行压缩，并直接传输至执行机构。执行机构为一双杆气缸，双杆气缸支撑了一升降平台，可在升降平台上增加不同的负载。负载通过双杆气缸改变气缸泵和工作回路中的压力，增设不同的负载，升降平台的升降速度也会改变，通过气动三联件和气体流 量计测定气缸泵的压力损失和流量损失。

　2.2 安全回路 随着机械的安全越来越受到人们重视，世界各国和各组织都制订了相关的安全规范。机械安全更是关系到人身安全，做好机械安全工作有益于企业发展。

　2.3 递序动作回路 递序动作实验回路设计为行程控制顺序动作环。行程控制顺序动作回路是在气缸移动一段规定形成后，由活塞杆前端的行程块触碰二位三通行程换向阀的行程滚轮，通过机械机构的作用连通或断开压缩气体，使另一气缸移动的工作回路。

　2.4 单级调压回路 单级调压控制回路是通过控制回路的压力来完成特定功能的回路。当载荷变化较大时，应考虑多级压力控制回路；在一个工作循环的某一时间内执行元件不动作时，如果不需要气压，则卸荷回路工作；当系统气源提供的压力较大时，减压回路工作；当有惯性较大的部件停止，为了避免产生冲击时，缓冲或制动回路工作；在有升降运动部件的气压系统中，平衡回路工作。即使在相同的压力控制回路中，

　也需要根据不同的要求仔细考量，才能选出最佳方案。单级压力控制回路一般是压力控制回路中最基本的回路，通常用来将空气压缩机的输出压力控制在调定值以下。

　2.5 双作用气缸换向回路 能实现方向控制的方法主要为阀控。阀控一般采用方向控制阀分配气压系统中的能量，换向回路一般可分为单作用气缸换向回路、双作用气缸换向回路、差动控制换向回路 3 种典型的换向回路。在气动系统中，换向回路是必不可少的，并采用二位五通电磁换向阀控制双作用气缸的伸缩。

　2.6 调速回路 气动系统常见的速度控制回路有单作用气缸速度控制回路、双作用气缸速度控制回路、缓冲回路、气液联动的速度控制回路等。执行器的速度控制原理是控制阀门流量的流动区域面积的大小，以此来完成对元件执行速度的控制。因为该系统使用功率不高，所以，节流调速便是主要的调速方法，一般都采用排气节流调速。

　在本次报告中，分析了现有气动实验台的优缺点，对各元器件进行选型、设计，最终完成了此次微型气动实验台系统设计。收集了相关文献资料，分析设计了一组并联组合系统作为压力气源，该并联组合系统即为气缸泵。分析了气压传动的特点及结构，并对该系统的主要内容进行了分析。在实验台实验项目开发中进行了气缸泵性能测试回路实验、递序动作回路实 验、安全回路、单级调压回路、双作用气缸换向回路和调速回路 6 个实验项目。

　通过本次的报告，该微型气动实验台系统具有体积小、方便携带、功能齐全、易于操作的优点，可应用于《液压与气压传动》这门课的实验教学环节，使学生在学习过程中充分结合实际，将理论知识应用到了实际操作中。

推荐访问:实验台 开发 系统