CN107680471A - 工程机械液压设计与实训系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工程机械液压设计与实训系统，包括操作实训台和若干组工程机械机构模型，操作实训台的台面底部集成设有液压泵站和电气箱，台面上方固定设有与液压泵站通过液压管路连接的操作控制阀以及与电气箱通过电路连接的电控控制面板，操作控制阀的工作油口对接设置快速接头，工程机械机构模型的液压执行元件通过液压油管与操作实训台上的快速接头可拆卸连接，电控控制面板用于对控制阀以及液压泵站进行电气控制。本发明可提高学生对于工程机械设计的学习兴趣和学习效率，管路连接均采用通用带快速接头的橡胶油管，可进行多种类型的工程机械教学，成本较低，可在设有工程机械专业的大专院校或教学机构进行广泛推广应用。

Description

工程机械液压设计与实训系统

技术领域

本发明属于机械教学设备，具体涉及一种用于工程机械液压系统与实训系统。

背景技术

工程机械液压传动是工程机械专业教学中必教的重点，并且也是机械类液压传动这一课程的要求，目前在教学过程中，采用的大多是书本结合机械中的液压回路进行教学，学生从书本上只能够大概了解液压回路的种类和传动原理。

而在实训教学的过程中，由于工程机械产品大多笨重并且成本较高，学校不可能大量的购买该类设备进行教学，并且单一的工程机械的液压系统大多已经固定安装，结构单一，不利于对学生进行设计教学。并且实际的工程机械涉及的传动结构较复杂，不利于拆装教学，对于作为初次接触工程机械的学生也不能够较透明的接触到所有部分，因此反而阻碍了学生了解工程机械的结构及装配知识。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有的工程机械液压系统在实训教学上的缺陷，提供一种工程机械液压设计与实训系统，填补关于机械类专业中对于工程机械液压系统实训教学设备的空白。

本发明采用如下技术方案实现：

一种工程机械液压设计与实训系统，其特征在于：包括操作实训台1和若干组带有液压执行元件的工程机械机构模型，所述操作实训台1的台面底部集成设有液压泵站11和电气箱12，台面上方固定设有与液压泵站11通过液压管路连接的操作控制阀以及与电气箱12通过电路连接的电控控制面板121，所述操作控制阀的工作油口对接设置快速接头117，所述工程机械机构模型的液压执行元件通过液压油管与操作实训台1上的快速接头可拆卸连接，所述电控控制面板121用于对操作控制阀以及液压泵站11进行电气控制。

进一步的，所述操作控制阀包括手动控制阀组112、电控控制阀组113、多路换向阀114和转向阀115，所述电控控制阀组113的电控控制单元与电控控制面板121通过电路连接。

进一步的，所述手动控制阀组112和电控控制阀组113分别集成设置在两个控制阀块111上，所述控制阀块111上设有若干组工作油口A、B，以及一个进油口P和一个回油口T，其中操作控制阀的工作油口分别通过控制阀块内部的孔道与工作油口A、B一一对接，所述工作油口A、B上分别固定设置连接液压油管的快速接头117，操作控制阀的进油口和回油口分别通过控制阀块内部的并联孔道分别与进油口P以及回油口T汇接，所述进油口P以及回油口T则分别与液压泵站11的液压泵和油箱对接。

进一步的，所述操作实训台的台面为凹盆台面101，所述凹盆台面101的最低处设有连通液压泵站11的油箱的集油口102。

本发明的一种工程机械液压设计与实训系统，还包括用于液压元件的拆装台2，所述拆装台2的拆装台面21上设有液压元件展示架22和显示屏23，所述拆装台面21上还固定设有虎钳24。

进一步的，本发明的一种工程机械液压设计与实训系统还包括工具柜3，所述工具柜3内设有定位液压油管31的管夹以及放置工具的储物空间32。

在本发明的一种工程机械液压设计与实训系统中，所述工程机械机构模型包括汽车起重机、装载机和挖掘机。

具体的，所述汽车起重机的液压执行元件包括起重臂伸缩油缸、起重臂举升油缸、起重回转液压马达以及四组支腿伸缩油缸和四组支腿支撑油缸，上述液压执行元件分别通过液压油管与操作实训台上的手动控制阀组112、电控控制阀组113或多路换向阀114的工作油口连接。

具体的，所述装载机的液压执行元件包括装载动臂同步油缸、装载铲斗油缸和转向油缸，其中所述装载动臂同步油缸和装载铲斗油缸通过液压油管与操作实训台上的手动控制阀组112、电控控制阀组113或多路换向阀114的工作油口连接，所述转向油缸通过液压油管与操作实训台上的转向阀工作油口连接；所述装载机的机构模型固定设置在支架上，所述支架底部设有脚轮和固定支撑脚。

具体的，所述挖掘机的液压执行元件包括底盘两侧行走液压马达、底盘回转液压马达、小臂油缸、推土铲调整油缸、大臂油缸和挖斗油缸，上述液压执行元件分别通过液压油管与操作实训台上的手动控制阀组112、电控控制阀组113或多路换向阀114的工作油口连接；所述挖掘机的机构模型固定设置在支架上，所述支架底部设有脚轮和固定支撑脚。

本发明的操作实训台用于工程机械液压系统的连接和设计，在操作实训台的台面上设有手动控制阀组和电控控制阀组，阀组上各油口P、T、A、B均设置快速接头，将工具柜内的油管取出，这些油管两端均具有快速接口，通过快速接口能够提高试验过程的连接效率，并且工程机械机构模型的液压执行件不需要负载，快速接口能够满足液压实验的压力要求。

操作实训台的台面为凹盆台面，在凹盆台面的底部设有一个集油口，可以将意外泄漏的油重新收集起来，流回油箱；。

通过本发明的实训系统可分别实现工程机械的手动控制和电控控制设计。

工程机械液压元件的拆装台提供各种工程机械油泵、执行元件(油缸、油马达)、控制元件(压力阀、方向阀、调速阀等)，同时提供上述元器件的可视剖分件，以让教师进行讲解和学生的学习，提高学生的动手能力，拆装台装有显示器播放工程机械液压多媒体实验软件的显示屏。

本发明的工程机械液压设计与实训系统为一开放性系统，让学生设计构思工程机械液压回路，可让学生自己根据工程机械设计液压传动回路方案，选择液压元器件、等实验操作。

由上所述，采用本发明提出了一种新型的教学模式，通过本发明可提高学生对于工程机械设计的学习兴趣和学习效率，管路连接均采用通用带快速接头的橡胶油管，可进行多种类型的工程机械教学，成本较低，可在设有工程机械专业的大专院校或教学机构进行广泛推广应用。

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

附图说明

图1为操作实训台的正面结构示意图。

图2为操作实训台的凹盆台面结构示意图。

图3为操作实训台的背面结构示意图。

图4a、4b、4c、4d分别为控制阀块的前、后、左、右四面视图。

图5为拆装台结构示意图。

图6为工具柜结构示意图。

图7a为实施例一中工程机械液压设计与实训系统连接的汽车起重机手动控制的液压连接示意图。

图7b为实施例一中工程机械液压设计与实训系统连接的汽车起重机电动控制的液压连接示意图。

图8为实施例一中的汽车起重机机构模型的结构示意图。

图9a为实施例二中工程机械液压设计与实训系统连接的装载机手动控制的液压连接示意图。

图9b为实施例二中工程机械液压设计与实训系统连接的装载机电动控制的液压连接示意图。

图10为实施例二中的装载机机构模型的结构示意图。

图11a为实施例三中工程机械液压设计与实训系统连接的挖掘机手动控制的液压连接示意图。

图11b为实施例三中工程机械液压设计与实训系统连接的挖掘机电动控制的液压连接示意图。

图12为实施例三中的挖掘机机构模型的结构示意图。

图中标号：

1-操作实训台，101-凹盆台面，102-集油口，11-液压泵站，111-控制阀块，1111-工作油口A，1112-工作油口B，1113-回油口T，1114-进油口P，1115-控制阀对接口，1116-控制阀固定螺孔，1117-控制阀块固定孔，112-手动控制阀组，113-电控控制阀组，114-多路换向阀，115-转向阀，116-转向阀座，117-快速接头，12-电气箱，121-电控控制面板；

2-拆装台，21-拆装台面，22-液压元件展示架，23-显示屏，24-虎钳；

3-工具柜，31-液压油管，32-储物空间；

41-左前支腿伸缩油缸，42-右前支腿伸缩油缸，43-左后支腿伸缩油缸，44-右后支腿伸缩油缸，45-三级起重臂伸缩油缸，46-起重臂举升油缸，47-起重回转液压马达，48-左前支腿支撑油缸，49-右前支腿支撑油缸，410-左后支腿支撑油缸，411-右后支腿支撑油缸，412-辅助支腿油缸；

51-装载动臂同步油缸，52-装载铲斗油缸，53-转向油缸，54-支架，55-脚轮，56-固定支撑脚；

61-底盘左行走液压马达，62-底盘右行走液压马达，63-底盘回转液压马达，64-小臂油缸，65-推土铲调整油缸，66-大臂油缸，67-挖斗油缸，68-支架，69-脚轮，610-固定支撑脚。

具体实施方式

参见图1-5，图示中为本发明的工程机械液压设计与实训系统的优选方案，具体包括操作实训台1、拆装台2、工具柜3以及若干组工程机械机构模型，其中，操作实训台1用于设计连接工程机械的液压系统，其上集成设有液压泵站11、电气箱12以及若干液压阀和电控控制面板，学生通过设计选择操作实训台1上的液压阀通过液压油管连接至工程机械机构模型的液压执行元件，实现工程机械机构模型液压动作，这里所指的液压执行元件包括液压油缸和液压马达。拆装台2用于教学过程中对液压元件进行展示和拆解。工具柜3用于存放连接的液压油管和工具。

具体如图1、图2和图3所示，操作实训台1具有一个台面，液压泵站11的液压油箱和液压泵以及液压泵的溢流保护阀组或减压阀模组等均集成设置在操作实训台的台面下方，电气箱12同样设置在拆装台的台面下方，方便对液压泵或其他的电控液压阀进行供电。在操作实训台1的台面上则设有与液压泵站11的液压泵通过液压管路连接的液压阀以及与电气箱12通过电路连接的电控控制面板121。液压阀中的压力控制、流量控制阀可集成设置在泵站上，本实施例在此不做赘述，设置在操作实训台上的主要为操作控制阀，具体包括手动控制阀组112、电控控制阀组113、多路换向阀114和转向阀115，操作控制阀用于液压执行元件的连通和换向控制，可根据不同的设计要求进行选用，电控控制阀组113的电控控制单元与电控控制面板121通过电路连接。

如图2所示，操作实训台1的台面采用凹盆台面101，凹盆台面101的最低处设有集油口102，集油口102通过过滤器连接至液压泵站11的油箱，液压阀均集成设置在凹盆台面101上方，可将意外液压阀泄漏的液压油重新收集起来，过滤后流回油箱，避免泄露的液压油造成实验室污染。

操作实训台1上的液压阀均集成设置，仅需要在操作控制阀的工作油口与工程机械机构模型液压执行元件连接，即可完成相应工程机械液压系统的设计和连接。由于工程机械机构模型用于实验操作，不需要施加负载，本实施例在操作控制阀的工作油口对接设置快速接头117，通过同样带快速接头的液压油管实现操作实训台和工程机械机构模型液压执行元件之间的快速连接，在保证液压压力的同时可实现实验过程中的液压管路快速拆装。

结合参见图1和图4a、4b、4c、4d，手动控制阀组112和电控控制阀组113分别集成设置在两个控制阀块111上，控制阀块111上设有若干组工作油口A、B，以及一个进油口P和一个回油口T，不论是手动控制换向阀还是电控控制换向阀均并排排列在控制阀块111的其中一个侧面上，在该侧面上设有与控制换向阀的油口一一对应的控制阀对接口1115以及固定控制换向阀的控制阀固定螺孔1116，在平行的另一侧面上设置工作油口A1111和工作油口B1112，工作油口A1111和工作油口B1112分为两排设置，其中操作控制阀上的工作油口分别通过控制阀块内部的孔道与工作油口A、B一一对接，在控制阀块111的两端面上分别设置进油口P1114和回油口T1113，控制换向阀的进油口和回油口分别通过控制阀块内部的并联孔道分别与进油口P1114以及回油口T1113汇接。在控制阀块111上的工作油口A1111、工作油口B1112以及进油口P1114和回油口T1113上分别固定设置连接液压油管的快速接头117，工作油口A1111和工作油口B1112通过液压油管连接至工程机械机构模型的液压执行元件，进油口P1114以及回油口T1113则分别与液压泵站11的液压泵和油箱对接。

在控制阀块111的四角位置设有控制阀块固定孔1117，用于通过螺栓组件将控制阀块固定在操作实训台的台面上。

多路换向阀114为带有操作手柄的手动换向阀，可更加真实地模拟工程机械的液压操作模式。

如图5所示，拆装台2的拆装台面21上设有液压元件展示架22和显示屏23，液压元件展示架22用于挂装展示工程机械的液压元件可视剖分结构，包括各类液压阀和液压执行件，显示屏23用于播放工程机械液压多媒体实验视屏，拆装台面21上还固定设有虎钳24，用于学生动手对液压元件进行拆装实验。

如图6所示，工具柜3内设有定位液压油管31的管夹以及放置工具的储物空间32，液压油管31通过管夹垂放在工具柜内，便于对液压油管进行管理。

操作实训台上的电控控制面板与操作控制阀的控制方案为现有常用的液压自动控制技术，本发明在此不对其进行赘述。

以下分别以汽车起重机、装载机和挖掘机三种工程机械机构模型为实施例对本发明的工程机械液压设计与实训系统进行具体说明。

实施例一

参见图7a、7b和图8，图示的工程机械液压设计与实训系统连接汽车起重机作为实验对象。具体的，汽车起重机不考虑汽车底盘，仅对其上的起重系统进行实验，将起重系统通过支架设置，其液压执行元件包括左前支腿伸缩油缸41、右前支腿伸缩油缸42、左后支腿伸缩油缸43、右后支腿伸缩油缸44、三级起重臂伸缩油缸45、起重臂举升油缸46、起重回转液压马达47、左前支腿支撑油缸48、右前支腿支撑油缸49、左后支腿支撑油缸410、右后支腿支撑油缸411和辅助支腿油缸412。上述液压执行元件的设置方案可参考现有的汽车起重机设备。

如图7a所示，图示中的液压系统采用手动控制换向阀，上述液压执行元件分别通过液压油管与操作实训台上的手动控制阀组112的控制阀块的工作油口A、B连接，通过手动操作实现汽车起重机的支撑、起吊、伸缩的液压动作。

如图7b所示，图示中的液压系统采用电控控制换向阀，上述液压执行元件分别通过液压油管与操作实训台上的电控控制阀组113的控制阀块的工作油口A、B连接，通过电控操作实现汽车起重机的支撑、起吊、伸缩的液压动作。也可采用带操作手柄的多路换向阀114进行连接设计。

实施例二

参见图9a、9b和图10，图示中的工程机械液压设计与实训系统连接装载机作为实验对象。具体的，装载机的转向系统是通过油缸实现，因此该装载机的机构模型连同行驶系统一起，由于仅仅需要对装载机的转向进行操作实验，可将装载机整体通过支架54支撑离开地面，支架54的底部设有用于移动设备的脚轮55和用于固定支架的固定支撑脚56。

装载机的液压执行元件包括装载动臂同步油缸51、装载铲斗油缸52、转向油缸53。上述液压执行元件的设置方案可参考现有的装载机设备。

如图9a所示，图示中的液压系统采用手动控制换向阀，装载动臂同步油缸51和装载铲斗油缸52通过液压油管与操作实训台上的手动控制阀组112的控制阀块的工作油口A、B连接，通过手动操作实现装载机的装载液压动作，转向油缸53通过液压油管与操作实训台上的转向阀115的工作油口连接，通过转向阀的方向盘实现装载机的转向液压动作，转向阀115通过转向阀座116固定设置在操作实训台1的台面上。

如图9b所示，图示中的液压系统采用电控控制换向阀，装载动臂同步油缸51和装载铲斗油缸52通过液压油管与操作实训台上的电控控制阀组113的控制阀块的工作油口A、B连接，通过电控操作实现装载机的装载液压动作，也可采用带操作手柄的多路换向阀114进行连接设计，转向油缸53则通过液压油管与操作实训台上的转向阀115的工作油口连接。

实施例三

参见图11a、11b和图12，图示中的工程机械液压设计与实训系统连接挖掘机作为实验对象。具体的，挖掘机的底盘行走转向以及回转均是通过液压马达实现，因此该挖掘机的机构模型连同履带式行走底盘一起，通过支架68支撑离开地面，支架68不影响履带式行走机构的正常运转，支架68的底部设有用于移动设备的脚轮69和用于固定支架的固定支撑脚610。挖掘机的液压执行元件包括底盘左行走液压马达61、底盘右行走液压马达62、底盘回转液压马达63、小臂油缸64、推土铲调整油缸65、大臂油缸66和挖斗油缸67。上述液压执行元件的设置方案可参考现有的挖掘机设备。

如图11a所示，图示中的液压系统采用手动控制换向阀，上述液压执行元件分别通过液压油管与操作实训台上的手动控制阀组112的控制阀块的工作油口A、B连接，通过手动操作实现挖掘机的行走、转向、回转以及挖掘液压动作。

如图11b所示，图示中的液压系统采用电控控制换向阀，上述液压执行元件分别通过液压油管与操作实训台上的电控控制阀组113的控制阀块的工作油口A、B连接，通过电控操作实现挖掘机的行走、转向、回转以及挖掘液压动作。也可采用带操作手柄的多路换向阀114进行连接设计。

在实施例中，具体关于上述工程机械的液压系统的具体方案可在具体实验过程中参考现有工程机械设备的液压原理图进行选择设计，在此不做一一赘述。

以上实施例描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的具体工作原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.工程机械液压设计与实训系统，其特征在于：包括操作实训台(1)和若干组带有液压执行元件的工程机械机构模型，所述操作实训台(1)的台面底部集成设有液压泵站(11)和电气箱(12)，台面上方固定设有与液压泵站(11)通过液压管路连接的操作控制阀以及与电气箱(12)通过电路连接的电控控制面板(121)，所述操作控制阀的工作油口对接设置快速接头(117)，所述工程机械机构模型的液压执行元件通过液压油管与操作实训台(1)上的快速接头可拆卸连接，所述电控控制面板(121)用于对操作控制阀以及液压泵站(11)进行电气控制。

2.根据权利要求1所述的工程机械液压设计与实训系统，所述操作控制阀包括手动控制阀组(112)、电控控制阀组(113)、多路换向阀(114)和转向阀(115)，所述电控控制阀组(113)的电控控制单元与电控控制面板(121)通过电路连接。

3.根据权利要求2所述的工程机械液压设计与实训系统，所述手动控制阀组(112)和电控控制阀组(113)分别集成设置在两个控制阀块(111)上，所述控制阀块(111)上设有若干组工作油口(A、B)，以及一个进油口(P)和一个回油口(T)，其中操作控制阀的工作油口分别通过控制阀块内部的孔道与工作油口(A、B)一一对接，所述工作油口(A、B)上分别固定设置连接液压油管的快速接头(117)，操作控制阀的进油口和回油口分别通过控制阀块内部的并联孔道分别与进油口(P)以及回油口(T)汇接，所述进油口(P)以及回油口(T)则分别与液压泵站(11)的液压泵和油箱对接。

4.根据权利要求1所述的工程机械液压设计与实训系统，所述操作实训台的台面为凹盆台面(101)，所述凹盆台面(101)的最低处设有连通液压泵站(11)的油箱的集油口(102)。

5.根据权利要求1所述的工程机械液压设计与实训系统，还包括用于液压元件的拆装台(2)，所述拆装台(2)的拆装台面(21)上设有液压元件展示架(22)和显示屏(23)，所述拆装台面(21)上还固定设有虎钳(24)。

6.根据权利要求5所述的工程机械液压设计与实训系统，还包括工具柜(3)，所述工具柜(3)内设有定位液压油管(31)的管夹以及放置工具的储物空间(32)。

7.根据权利要求2-6中任一项所述的工程机械液压设计与实训系统，所述工程机械机构模型包括汽车起重机、装载机和挖掘机。

8.根据权利要求7所述的工程机械液压设计与实训系统，所述汽车起重机的液压执行元件包括起重臂伸缩油缸、起重臂举升油缸、起重回转液压马达以及四组支腿伸缩油缸和四组支腿支撑油缸，上述液压执行元件分别通过液压油管与操作实训台上的手动控制阀组(112)、电控控制阀组(113)或多路换向阀(114)的工作油口连接。

9.根据权利要求7所述的工程机械液压设计与实训系统，所述装载机的液压执行元件包括装载动臂同步油缸、装载铲斗油缸和转向油缸，其中所述装载动臂同步油缸和装载铲斗油缸通过液压油管与操作实训台上的手动控制阀组(112)、电控控制阀组(113)或多路换向阀(114)的工作油口连接，所述转向油缸通过液压油管与操作实训台上的转向阀工作油口连接；

所述装载机的机构模型固定设置在支架上，所述支架底部设有脚轮和固定支撑脚。

10.根据权利要求7所述的工程机械液压设计与实训系统，所述挖掘机的液压执行元件包括底盘两侧行走液压马达、底盘回转液压马达、小臂油缸、推土铲调整油缸、大臂油缸和挖斗油缸，上述液压执行元件分别通过液压油管与操作实训台上的手动控制阀组(112)、电控控制阀组(113)或多路换向阀(114)的工作油口连接；

所述挖掘机的机构模型固定设置在支架上，所述支架底部设有脚轮和固定支撑脚。