[实用新型]一种液压与气压传动教具

说明书

技术领域

本实用新型属于教具领域，尤其涉及一种液压与气压传动教具。

背景技术

液压与气压传动是机械专业学生必须掌握的专业知识之一，但是由于很多液压元件如液压阀等，内部结构复杂，即使是简单易懂的工作原理、流道流动和运动部件的动作情况，在课堂上也很难用简短的几句话讲清楚，这给学生的学习带来了很大不便。在实验教学中发现，有些学生对液压元件的工作原理模糊，很难分析出系统的工作过程和特性，由此而影响到了学习兴趣。

目前，有的高校液压教师在现场教学环节布置了一些典型液压元件透明实验件模拟演示过程，虽然这种方式起到了一定的教学效果，但是由于油液在管道中流动的情况往往难以辨认，学生无法感知压力、流量等信息，因此，该方法也不能完全满足液压教学的目的。也有的教师充分利用现代虚拟软件环境，通过一些能够模拟元件物理结构、工作原理模型的商业软件来解决学生不便观察之处可视化的问题，但是这种方式无法让学生体会到实际的液压元件，存在弊端。

发明内容

本实用新型的目的在于解决教学过程中无法简单直观地描述液压系统工作过程的问题，提供一种液压与气压传动教具。

为解决上述问题，本实用新型的技术方案如下：

齿轮泵的入口与模拟油箱连接。齿轮泵的出口分为两路：一路与溢流阀连接；一路与三位四通电磁阀的进油口连接。三位四通电磁阀的回油口与模拟油箱连接。三位四通电磁阀的一个出油口分为两路：一路与液压缸的无杆腔相连；另一路与二位三通电磁阀的进油口相连。三位四通电磁阀的另一个出油口分为两路：一路与节流阀的入口相连；另一路与单向阀的出油口相连。节流阀的入口和单向阀的入口均与二位三通电磁阀的回油口连接。二位三通电磁阀的出油口与液压缸的有杆腔相连。

以上所述连接使用灯条，灯条由若干个LED灯串接。

所述齿轮泵的输入轴与第四步进电机连接，溢流阀的阀芯与第三步进电机连接，节流阀的阀芯与第二步进电机连接，液压缸的推杆通过丝杠螺母机构与第一步进电机连接，滚珠丝杠将第一步进电机的转动输出转变为直线移动以带动液压缸的推杆。

二位三通电磁阀和三位四通电磁阀的电磁铁均与电源连接。

节流旋钮与节流阀的阀芯连接，溢流按钮与溢流阀的阀芯连接。节流旋钮、溢流按钮安装在操作面板上，操作面板上设有显示屏。显示屏显示油压和流速。

所述齿轮泵、溢流阀、三位四通电磁阀、二位三通电磁阀、节流阀和单向阀的外壳为透明的有机玻璃材料。

所述LED灯为单色LED灯。

本教具可以采用单片机实现演示，此时第一步进电机、第二步进电机、第三步进电机和第四步进电机通过驱动电路与单片机连接。节流旋钮通过单片机与节流阀的阀芯连接；溢流按钮通过单片机与溢流阀的阀芯连接。单片机通过驱动电路给第一步进电机的绕组施加有序的脉冲电流信号来控制步进电机的转动，液压缸的推杆的位移大小与施加的脉冲数成正比，运动速度与脉冲频率成正比，运动方向与脉冲顺序有关。单片机根据节流旋钮的转角产生脉冲信号，第二步进电机将脉冲信号转变成角位移，节流阀的阀芯随第二步进电机转动而转动，从而改变阀芯的开口大小，单片机根据与阀芯连接的第二步进电机的线圈的位置判断阀芯的开口大小从而得到当前液压系统的压力大小。单片机根据溢流按钮的状态输出脉冲信号驱动第三步进电机动作。齿轮泵的转动速度由单片机通过驱动电路向第四步进电机输出的脉冲信号的频率决定。灯条与单片机连接，单片机控制LED灯的亮灭和闪烁速度，用LED灯的闪烁速度的大小表示液体的流量大小。二位三通电磁阀和三位四通电磁阀的电磁铁均通过单片机与电源连接。单片机通过控制电磁铁的加放电实现二位三通电磁阀和三位四通电磁阀的阀芯位置的变化。该演示不是真实液压回路，而是通过模拟各元件的工作过程来达到演示原理的效果，所以电磁铁工作时使二位三通电磁阀和三位四通电磁阀的阀芯小距离移动即代表二位三通电磁阀和三位四通电磁阀完成了换向工作。

所述LED灯为三原色LED灯，每个三原色LED灯的三条控制线路与对应的74HC595D芯片连接，若干个74HC595D芯片与单片机连接。单片机通过74HC595D芯片控制三原色LED灯的闪烁速度和发光颜色。三原色LED灯的闪烁速度越快代表流量越大，三原色LED灯的不同发光颜色代表不同的压力等级。

所述的单片机的型号可以为MC9S12XS128MAL。