CN217588311U - 正面吊机电液一体综合仿真实训模型 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了正面吊机电液一体综合仿真实训模型，包括实训平台，实训平台上设有正面吊，正面吊包括可升降伸缩的臂架以及可夹持物件并可进行侧移或回转的夹具，实训平台上还设有用于控制臂架升降的变幅油缸模块、用于控制臂架伸缩的伸缩油缸模块、用于控制夹具夹放的夹具油缸模块、用于控制夹具回转的夹具马达模块、用于控制夹具侧移的侧移油缸模块、用于限制变幅油缸模块和伸缩油缸模块运行速度的锁定油缸模块，以及用于操控变幅油缸模块、伸缩油缸模块、夹具油缸模块、夹具马达模块、侧移油缸模块、锁定油缸模块工作的电液一体控制系统。本实用新型采用机电液一体化的综合仿真设计，满足了工程实训模型的多元化控制教学。

Description

正面吊机电液一体综合仿真实训模型

【技术领域】

本实用新型涉及工程实训教学仪器技术领域，具体是一种正面吊的机电液一体综合仿真教学实训模型。

【背景技术】

目前，传统的正面吊仿真教学实训模型仅可以实现机电、机液控制，已不能满足智能多元化控制教学需求。因此，亟需提供一种可以实现正面吊的机电液一体化综合控制的仿真教学实训模型，该模型同时能通过PLC编程控制，能准确真实的控制各部件的动作。

【发明内容】

本实用新型的目的在于提供一种正面吊机电液一体综合仿真实训模型，解决传统机电实训模型、机液实训模型不能满足只能多元化控制教学需求的问题。

为解决上述问题，本实用新型提供技术方案如下：正面吊机电液一体综合仿真实训模型，包括实训平台，所述实训平台上设有正面吊，所述正面吊包括可升降伸缩的臂架以及可夹持物件并可进行侧移或回转的夹具，所述实训平台上还设有用于控制臂架升降的变幅油缸模块、用于控制臂架伸缩的伸缩油缸模块、用于控制夹具夹放的夹具油缸模块、用于控制夹具回转的夹具马达模块、用于控制夹具侧移的侧移油缸模块、用于限制变幅油缸模块和伸缩油缸模块运行速度的锁定油缸模块，以及用于操控所述变幅油缸模块、伸缩油缸模块、夹具油缸模块、夹具马达模块、侧移油缸模块、锁定油缸模块工作的电液一体控制系统。

如上所述的正面吊机电液一体综合仿真实训模型，所述电液一体控制系统包括液压系统模块和电路控制模块，所述液压系统模块与所述变幅油缸模块、伸缩油缸模块、夹具油缸模块、夹具马达模块、侧移油缸模块、锁定油缸模块连接并为其供油或回油，所述电路控制模块与液压系统模块电连接并用于按使用者的操作发送相应的电信号，控制液压系统模块相应动作的执行。

如上所述的正面吊机电液一体综合仿真实训模型，所述电路控制模块包括控制单元和驱动单元，所述控制单元用于按使用者的操作发送相应的操作信号，所述驱动单元用于根据控制单元发送的操作信号控制液压系统模块对所述变幅油缸模块、伸缩油缸模块、夹具油缸模块、夹具马达模块、侧移油缸模块、锁定油缸模块作相应的供油或回油动作。

如上所述的正面吊机电液一体综合仿真实训模型，所述控制单元包括用于产生使臂架上升或下降的信号的臂架变幅开关、用于产生使臂架伸出或缩回的信号的臂架伸缩开关、用于产生使夹具伸展或收缩的信号的夹具伸缩开关、用于产生使夹具左侧移或右侧移的信号的夹具侧移开关、用于产生使夹具顺时针或逆时针回转的信号的夹具回转开关、用于产生限制变幅油缸模块和伸缩油缸模块回油的信号的液压锁定开关。

如上所述的正面吊机电液一体综合仿真实训模型，所述控制单元包括通过预留口连接在控制单元上的PLC控制器，所述PLC控制器上设有用于产生使臂架上升或下降的信号的臂架变幅信号串口、用于产生使臂架伸出或缩回的信号的臂架伸缩信号串口、用于产生使夹具伸展或收缩的信号的夹具伸缩信号串口、用于产生使夹具(左侧移或右侧移的信号的夹具侧移信号串口、用于产生使夹具顺时针或逆时针回转的信号的夹具回转信号串口、用于产生限制变幅油缸模块和伸缩油缸模块回油的信号的液压锁定信号串口。

如上所述的正面吊机电液一体综合仿真实训模型，所述液压系统模块包括用于存储液压油的油箱，所述油箱上设有分别与所述变幅油缸模块、伸缩油缸模块、夹具油缸模块、夹具马达模块、侧移油缸模块、锁定油缸模块连通的用于进油的进油管以及用于回油的回油管，所述进油管上设有用于提供供油动力的油泵以及所述回油管上设有用于对回油进行冷却的冷却器，所述油泵上连接有用于驱动其运行的油泵马达。

如上所述的正面吊机电液一体综合仿真实训模型，所述液压系统模块还包括设于所述进油管和回油管上与所述电路控制模块电连接的臂架变幅电磁阀、臂架伸缩电磁阀、夹具伸缩电磁阀、夹具回转电磁阀、夹具侧移电磁阀、液压锁定电磁阀。

如上所述的正面吊机电液一体综合仿真实训模型，所述臂架变幅电磁阀与变幅油缸模块之间的油管上、以及所述臂架伸缩电磁阀与伸缩油缸模块之间的油管上均设有液压锁，所述夹具回转电磁阀与夹具马达模块之间的油管上设有可调式节流阀。

如上所述的正面吊机电液一体综合仿真实训模型，所述油泵的出口处设有止回阀，所述油箱上还设有排油管，所述排油管上设有快速排放阀。

如上所述的正面吊机电液一体综合仿真实训模型，所述进油管与所述快速排放阀通过第一油管连接，所述第一油管上连接有蓄能器，所述进油管上设有压力表。

与现有技术相比，本实用新型有以下优点：

1、本实用新型采用机电液一体化的综合仿真设计，为根据实物缩小的仿真实训平台，各功能与实物能一一配对，使工程实训模型能满足多元化控制教学，使得用户的学习、使用更为方便，突出了科技智能化操作的先进性。

2、采用支持PLC控制和手动控制的控制方式，使用户既能学习PLC控制操机，又能学习手动操机，使用户的技能培养的提高更有效，为未来的仿真实训设备智能化发展指明了方向。

【附图说明】

图1为本实用新型正面吊机电液一体综合仿真实训模型的框架示意图。

图2为本实用新型正面吊机电液一体综合仿真实训模型的结构示意图。

图3为本实用新型正面吊上的夹具结构示意图。

图4为本实用新型液压系统模块的框架示意图。

图5为本实用正面吊机电液一体综合仿真实训模型上新型电路控制模块的控制台示意图。

图6为本实用新型电路控制模块的框架示意图。

【具体实施方式】

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

实施例1：请参阅附图1至附图6，本实施例提供一种正面吊机电液一体综合仿真实训模型，包括实训平台1，实训平台1上设有正面吊2，正面吊2包括可升降伸缩的臂架21以及可夹持物件并可进行侧移或回转的夹具22，实训平台1上还设有用于控制臂架21升降的变幅油缸模块3、用于控制臂架21伸缩的伸缩油缸模块4、用于控制夹具22夹放的夹具油缸模块5、用于控制夹具22回转的夹具马达模块6、用于控制夹具22侧移的侧移油缸模块7、用于限制变幅油缸模块3和伸缩油缸模块4运行速度的锁定油缸模块8，以及用于操控变幅油缸模块、伸缩油缸模4、夹具油缸模块5、夹具马达模块6、侧移油缸模块7、锁定油缸模块8工作的电液一体控制系统9，电液一体控制系统9可采用PLC控制、无线遥控控制和手动控制的多种控制方式，可以实现控制正面吊仿真模型臂架21举升、臂架21下降、臂架21伸出、臂架21收回、夹具22伸展、夹具22收缩、夹具22左侧移、夹具22右侧移、夹具22左回转、夹具22右回转、臂架21锁定、臂架21解锁十二个点位单独动作或者复合动作等，实现多元化控制。另外，本实用新型是根据实物缩小的仿真模型，在功能上能够与实物相匹配，使用户更能一目了然，方便学习与认知，在使用过程中不仅方便、快捷、全面，同时通过本申请，用户可从中了解和学习到正面吊的PLC智能化控制和编程，更突出了科技智能化操作的先进性，为未来工程机械正面吊教学实训设备的发展指明了方向，可广泛用于工程机械正面吊PLC编程及机电液一体综合实训的教学中。

电液一体控制系统9包括液压系统模块91和电路控制模块92，液压系统模块91与变幅油缸模块3、伸缩油缸模块4、夹具油缸模块5、夹具马达模块6、侧移油缸模块7、锁定油缸模块8连接并为其供油或回油，电路控制模块92与液压系统模块91电连接并用于按使用者的操作发送相应的电信号，控制液压系统模块92相应动作的执行，实现了操控信号从电路到液压再到机械部件的传递顺序。

电路控制模块92包括控制单元922和驱动单元923，控制单元用于按使用者的操作发送相应的操作信号，驱动单元923用于根据控制单元922发送的操作信号控制液压系统模块91对变幅油缸模块3、伸缩油缸模块4、夹具油缸模块5、夹具马达模块6、侧移油缸模块7、锁定油缸模块8作相应的供油或回油动作，故可实现各模块的单独动作或复合动作的运动。在电路控制模块92的控制台上，包含了压力表、电源总开关、急停开关、锁定开关、保险丝座、USB插座、SD卡、预留口、PLC切换开关、钥匙开关、液压锁定开关、各模块的手柄开关以及各手柄开关的检测维修端子。相比传统设备，整个面板直观简洁，方便该仿真实训模型工作运行演示、教学、实验等。检测端子可以随时检测各传感器信号、电磁阀模拟实验，方便故障设置演练、排除、考核、实验，利于学生高效学习。

控制单元922包括用于产生使臂架21上升或下降的信号的臂架变幅开关9221、用于产生使臂架21伸出或缩回的信号的臂架伸缩开关9222、用于产生使夹具22伸展或收缩的信号的夹具伸缩开关9223、用于产生使夹具22左侧移或右侧移的信号的夹具侧移开关9224、用于产生使夹具22顺时针或逆时针回转的信号的夹具回转开关9225、用于产生限制变幅油缸模块3和伸缩油缸模块4回油的信号的液压锁定开关9226。在控制单元922中的各开关实现的是手动控制的控制方式，能训练使用者手动操控正面吊的技能，各开关均设置在控制台上，均附有中文的功能标识，简洁明了。

控制单元922包括通过预留口连接在控制单元922上的PLC控制器9227，PLC控制器9227上设有用于产生使臂架21上升或下降的信号的臂架变幅信号串口、用于产生使臂架21伸出或缩回的信号的臂架伸缩信号串口、用于产生使夹具22伸展或收缩的信号的夹具伸缩信号串口、用于产生使夹具22左侧移或右侧移的信号的夹具侧移信号串口、用于产生使夹具22顺时针或逆时针回转的信号的夹具回转信号串口、用于产生限制变幅油缸模块3和伸缩油缸模块4回油的信号的液压锁定信号串口。在控制单元922中的PLC控制器9227实现的是PLC控制的控制方式，其中，优选的是，PLC控制器9227采用西门子S7-1200，此时控制台上的转换控制开关处于PLC控制，并通过预留口连接PLC控制器9227，可设置不同的工作时间长短或工作顺序先后，使正面吊仿真模型做出对应的运动。

液压系统模块91包括用于存储液压油的油箱9101，油箱9101上设有分别与变幅油缸模块3、伸缩油缸模块4、夹具油缸模块5、夹具马达模块6、侧移油缸模块7、锁定油缸模块8连通的用于进油的进油管9102以及用于回油的回油管9103，进油管9102上设有用于提供供油动力的油泵9105以及回油管9103上设有用于对回油进行冷却的冷却器9106。由于液压系统模块91一直处于设定压力值运行，所以冷却器9106的设置，可以有效地对液压油进行冷却，维持系统温度，避免由于液压油温度过高而加速液压油的老化，也避免了液压系统模块91出现气穴现象，油泵9105上连接有用于驱动其运行的油泵马达5107，优选的是，油泵9105采用低噪音、更为节能高效的变量叶片泵。

液压系统模块91还包括设于进油管9102和回油管5103上与电路控制模块92电连接的臂架变幅电磁阀9114、臂架伸缩电磁阀9115、夹具伸缩电磁阀9116、夹具回转电磁阀9117、夹具侧移电磁阀9118、液压锁定电磁阀9119。在变幅油缸模块3和伸缩油缸模块4工作系统中，当臂架变幅电磁阀9114和臂架伸缩电磁阀9115换至液压油缸大腔回油，小腔进油时，在正面吊的重力作用下，大腔回油的速度比小腔进油的速度要快，如果不控制回油速度，在实际的应用中会有一定的安全隐患。因此，优选的是，臂架变幅电磁阀9114与变幅油缸模块3之间的油管上、以及臂架伸缩电磁阀9115与伸缩油缸模块4之间的油管上均设有液压锁9113，当液压锁9113内进油侧压力值低于打开回油侧单向阀压力值时，回油被限制，在变幅油缸模块3下降或伸缩油缸模块4缩回的过程中，液压锁9113会断断续续地限制模块回油侧的回油速度，以便控制臂架下降或缩回的速度，确保实训平台的安全、高效的运行。优选的是，夹具回转电磁阀9117与夹具马达模块6之间的油管上设有可调式节流阀9120，可调式节流阀9120的作用是通过改变其工作截面来控制夹具回转电磁阀9117与夹具马达模块6之间液压油的工作流量，达到形成进油路节流调速系统和回油节流调速系统的效果，有效地控制了夹具马达模块6的回转速度，使其回转速度控制在理想的范围内，在丰富实训平台控制方式的同时又提高了实训平台的安全性，保证了实训平台高效地运行。

优选的是，油泵9105的出口处设有止回阀9111，防止液压油在运行过程中产生倒流而对油泵9105造成损伤。油箱9101上还设有排油管9104，排油管9104上设有快速排放阀9108，进油管9102与快速排放阀9108通过第一油管9109连接，第一油管上连接有蓄能器9110。在学员对液压系统模块91进行检修或拆装练习时，先拧松快速排放阀9108从而释放蓄能器9110和液压系统模块91中的压力，在拆卸液压系统模块91中的零部件，以免发生机器事故。蓄能器9110在系统中可以有效地吸收因执行元件突然运动或突然停止而引起的液压冲击，也可以配合变量泵，当泵输出流量不足时，蓄能器9110可以吸收泵产生的脉动流量，降低液压系统模块91的噪音。当机器发生故障时，因为泵或者其他因素导致工作装置不能处于安全位置，可以利用蓄能器9110中的能量使工作装置复位，避免工作装置在检修过程中发生机器事故。进油管9102上设有压力表9112，压力表可以随时观察系统压力值的变化，学员可通过压力表数值来判断液压系统压力在不同的工作状态下的变化，同时，当液压系统出现故障时，亦可通过压力表参数来初步分析判断故障部位。

电液一体控制系统9控制原理如附图6所示，220V交流电源供给油泵马达9107、冷却器9106以及24V直流电源转换器使用；24V直流电源供给交流电源控制单元922以及12V直流电源转换器使用；12V直流电源供给无线设故电路板以及5V直流电源转化器使用；5V直流电源可用于手机、平板电脑等移动电子设备充电。在电路控制模块92中，采用低压直流电控制高压交流电运行，这样的控制方式更加安全，非常适用于教学实训设备上。此外，在对油泵马达9107的控制中，采用一个透明继电器跟一个交流接触器，当钥匙开关置于IG位时，油泵马达9107不工作，再拧动钥匙开关至ST位，油泵马达9107才开始工作，释放钥匙开关后，钥匙开关回复至IG位，油泵马达9107持续工作，在这一控制中，最大化模拟了与实训模型对应的实物正面吊的启动控制方式。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.正面吊机电液一体综合仿真实训模型，其特征在于：包括实训平台(1)，所述实训平台(1)上设有正面吊(2)，所述正面吊(2)包括可升降伸缩的臂架(21)以及可夹持物件并可进行侧移或回转的夹具(22)，所述实训平台(1)上还设有用于控制臂架(21)升降的变幅油缸模块(3)、用于控制臂架(21)伸缩的伸缩油缸模块(4)、用于控制夹具(22)夹放的夹具油缸模块(5)、用于控制夹具(22)回转的夹具马达模块(6)、用于控制夹具(22)侧移的侧移油缸模块(7)、用于限制变幅油缸模块(3)和伸缩油缸模块(4)运行速度的锁定油缸模块(8)，以及用于操控所述变幅油缸模块(3)、伸缩油缸模块(4)、夹具油缸模块(5)、夹具马达模块(6)、侧移油缸模块(7)、锁定油缸模块(8)工作的电液一体控制系统(9)。

2.根据权利要求1所述的正面吊机电液一体综合仿真实训模型，其特征在于：所述电液一体控制系统(9)包括液压系统模块(91)和电路控制模块(92)，所述液压系统模块(91)与所述变幅油缸模块(3)、伸缩油缸模块(4)、夹具油缸模块(5)、夹具马达模块(6)、侧移油缸模块(7)、锁定油缸模块(8)连接并为其供油或回油，所述电路控制模块(92)与液压系统模块(91)电连接并用于按使用者的操作发送相应的电信号，控制液压系统模块(91)相应动作的执行。

3.根据权利要求2所述的正面吊机电液一体综合仿真实训模型，其特征在于：所述电路控制模块(92)包括控制单元(922)和驱动单元(923)，所述控制单元用于按使用者的操作发送相应的操作信号，所述驱动单元(923)用于根据控制单元(922)发送的操作信号控制液压系统模块(91)对所述变幅油缸模块(3)、伸缩油缸模块(4)、夹具油缸模块(5)、夹具马达模块(6)、侧移油缸模块(7)、锁定油缸模块(8)作相应的供油或回油动作。

4.根据权利要求3所述的正面吊机电液一体综合仿真实训模型，其特征在于：所述控制单元(922)包括用于产生使臂架(21)上升或下降的信号的臂架变幅开关(9221)、用于产生使臂架(21)伸出或缩回的信号的臂架伸缩开关(9222)、用于产生使夹具(22)伸展或收缩的信号的夹具伸缩开关(9223)、用于产生使夹具(22)左侧移或右侧移的信号的夹具侧移开关(9224)、用于产生使夹具(22)顺时针或逆时针回转的信号的夹具回转开关(9225)、用于产生限制变幅油缸模块(3)和伸缩油缸模块(4)回油的信号的液压锁定开关(9226)。

5.根据权利要求3所述的正面吊机电液一体综合仿真实训模型，其特征在于：所述控制单元(922)包括通过预留口连接在控制单元(922)上的PLC控制器(9227)，所述PLC控制器(9227)上设有用于产生使臂架(21)上升或下降的信号的臂架变幅信号串口、用于产生使臂架(21)伸出或缩回的信号的臂架伸缩信号串口、用于产生使夹具(22)伸展或收缩的信号的夹具伸缩信号串口、用于产生使夹具(22)左侧移或右侧移的信号的夹具侧移信号串口、用于产生使夹具(22)顺时针或逆时针回转的信号的夹具回转信号串口、用于产生限制变幅油缸模块(3)和伸缩油缸模块(4)回油的信号的液压锁定信号串口。

6.根据权利要求2所述的正面吊机电液一体综合仿真实训模型，其特征在于：所述液压系统模块(91)包括用于存储液压油的油箱(9101)，所述油箱(9101)上设有分别与所述变幅油缸模块(3)、伸缩油缸模块(4)、夹具油缸模块(5)、夹具马达模块(6)、侧移油缸模块(7)、锁定油缸模块(8)连通的用于进油的进油管(9102)以及用于回油的回油管(9103)，所述进油管(9102)上设有用于提供供油动力的油泵(9105)以及所述回油管(9103)上设有用于对回油进行冷却的冷却器(9106)，所述油泵(9105)上连接有用于驱动其运行的油泵马达(5107)。

7.根据权利要求6所述的正面吊机电液一体综合仿真实训模型，其特征在于：所述液压系统模块(91)还包括设于所述进油管(9102)和回油管(9103)上与所述电路控制模块(92)电连接的臂架变幅电磁阀(9114)、臂架伸缩电磁阀(9115)、夹具伸缩电磁阀(9116)、夹具回转电磁阀(9117)、夹具侧移电磁阀(9118)、液压锁定电磁阀(9119)。

8.根据权利要求7所述的正面吊机电液一体综合仿真实训模型，其特征在于：所述臂架变幅电磁阀(9114)与变幅油缸模块(3)之间的油管上、以及所述臂架伸缩电磁阀(9115)与伸缩油缸模块(4)之间的油管上均设有液压锁(9113)，所述夹具回转电磁阀(9117)与夹具马达模块(6)之间的油管上设有可调式节流阀(9120)。

9.根据权利要求6所述的正面吊机电液一体综合仿真实训模型，其特征在于：所述油泵(9105)的出口处设有止回阀(9111)，所述油箱(9101)上还设有排油管(9104)，所述排油管(9104)上设有快速排放阀(9108)。

10.根据权利要求9所述的正面吊机电液一体综合仿真实训模型，其特征在于：所述进油管(9102)与所述快速排放阀(9108)通过第一油管(9109)连接，所述第一油管上连接有蓄能器(9110)，所述进油管(9102)上设有压力表(9112)。

Images