基于CAD的液压传动技术综合性实验研究

刘伟洪　刘海波

摘 要 针对液压传动技术专业性强、液压元件繁多、回路复杂、枯燥抽象等问题，本文结合多年的实践教学经验，总结出面向生产实际的基于CAD设计的综合性实验研究方法，优质高效地实现了液压传动技术从绘图、计算、设计到加工制造的综合应用。

关键词 液压传动技术 CAD 面向生产实际

中图分类号：TH137 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.03.021

Abstract Aimed at the problems of the hydraulic transmission technology such as strong professional strength， high component， complex circuit and boring abstract， this paper combined with many years of practice teaching experience， summed up the practical design of the comprehensive experiment method based on CAD， fleetly achieved the hydraulic transmission technology from the drawing， calculation， design to the comprehensive application of manufacturing.

Key words the hydraulic transmission technology； CAD； Oriented production practice

0 引言

液压传动技术是机械类专业人才必备的知识之一。内容包含掌握各种液压元件的工作原理、结构、应用及选用方法，熟悉各类液压基本回路的组成和应用，了解国内外先进的液压技术成果。①其专业性过强、内容枯燥抽象、液压元件涉及太多、回路连接复杂等因素令初学者难以理解掌握，不能灵活运用服务生产。因此，如何优质高效掌握液压技术基础知识并加以实践运用就成为一个迫切解决的大问题。

通过多次的液压传动技术的授课方法论证，结合多年的实践教学的经验，②本文探索出一种行之有效的基于CAD的液压传动技术综合性实验研究方法，不仅能够帮助初学者全面了解液压理论知识、激发学习兴趣而且对综合运用机械专业知识、促进实践设计能力有着很大的作用。

基于CAD的液压传动技术综合性实验研究首先采用CAD技术支撑创建液压元件图形符号库，然后面向生产实际进行液压系统和执行装置的设计、计算、制造、装配和调试等。其具体过程如图1所示。

1 采用CAD技术支撑创建液压元件图形符号库

AutoCAD 作为最为流行的通用计算机辅助设计系统之一具有简单快捷却又强大的绘图、共同作业等功能，③利用CAD技术建立图形符号库，不仅可以提高液压原理图图形符号的标准化程度，还可以在绘制具体原理图时，根据需要随时调用，提高了工作效率和设计质量。④

利用CAD技术建立图形符号库，方法多样，初学者可以查阅图书馆或网络资源选择比较进行创建，一般常用的技术是 “块”技术，结合系统自身的设计中心完成。通过这一过程的锻炼不仅可以加强对软件的认识和灵活运用，更主要的是在绘制过程中，对液压元件的结构、种类、特点和功能等有了充分的认识，加深了对多种类的液压泵、液压阀等元件的理解和掌握。如图2为绘制的部分液压符号库的内容。建库完毕，可以选择一个或多个典型的液压回路练习自动化绘制。

2 面向生产实际的液压系统设计及计算

理解掌握液压传动技术最终目的是为了应用。本项目从生产实际出发，以组合机床动力滑台实现直线进给运动为例进行液压系统的设计和计算。首先要依据机床的功用、运动循环和性能等要求进行工况分析、运动分析及负载分析，再经过必要的压力和流量等液压系统的主要参数计算，确定系统方案，选择执行元件，设计出合理的液压系统图，从而完成钻、扩、铰、镗等加工工序，实现多种自动工作循环，满足不同的生产要求。表1为部分计算公式和结果。

如图3所示为利用前期创建的液压元件图形符号库设计的液压回路原理图，实现快进→工进→快退→原位停止的工作循环。

其具体工作顺序为：（1）电磁铁6得电，泵→换向阀中位→实现差动回路→滑台向右快进；（2）电磁铁5得电，泵→节流阀→油缸左腔→滑台向右工进；（3）电磁铁3得电，泵→油缸右腔→单向阀→滑台向左快退。

3 执行装置的设计、制造、安装

执行装置包括机床模拟工作台及控制阀组集成块装置的设计和制造等。执行装置工作台要求能模拟工作负载及机床工作台的具体工作循环，满足节流调速、双向顺序动作等工作需要；设计相应的控制阀组集成块装置方便安装插装件和其它控制阀等，可以简化管路，缩小液压设备占用面积。

在任务进行之前，应该实地调研，到工厂考察实际的组合机床生产线的动作实现，直观感受本项目要完成的任务，明确努力的方向。然后查阅资料、熟悉国标及各种加工相关数据，最终绘制图纸交付加工，图4为组合机床动力滑台装配图。

4 电气控制系统的设计、安装

本实验研究应用到的电气理论知识非常典型和基础，实际操作需要扎实的基本功和丰富的生产实践经验。可以通过查找资料、向有经验的师傅请教等办法实现。经过反复论证，最终设计图纸及安装实物图如图5所示：

在实际调试过程中出现的问题及解决方案如下：

第一次调试：电动机空转，油泵不吸油；原因是电动机的三根线接反，电动机反转，导致油泵不吸油；

解决方法：改正接线顺序，重新调试；

第二次调试：动力滑台不动；原因是溢流阀调整压力过小，主油路压力不足以带动滑台动作；

解决方法：转动溢流阀螺母，逐渐加大溢流阀压力，直至启动；

第三次调试：滑台只有前进、后退两个动作，没有快进和工进；原因是无触点接近开关调整不当，超出反应范围；

解决方法：重新调整开关接触位置，保证在其工作范围之内；

第四次调试：滑台没有工进动作；在排除了接近开关的有效工作范围和行程问题后，考虑到是否与调速阀调整量过大有关，使得快进与工进速度区分不明显，导致滑台速度变化不明显。

解决方法：转动调速阀旋钮，滑台行进到接近开关位置时，速度发生明显变化。

……

最终整个系统调试成功。

5 总结

基于CAD的液压传动技术综合性实验研究通过先进的CAD技术平台支撑，实现模拟负载和工作台运动的典型液压试验系统的设计；结合具体的生产任务，进行负载、压力和流量等参数的计算，完成液压装置的结构设计、加工、组装及电气布置。

面向生产实际的实验研究方法不仅加深了初学者对机床结构、动作循环及相关的液压电气等专业知识的理解和完善，而且培养了应用所学解决实际问题的能力，达到“用理论指导实践，用实践验证理论”的目的。

注释

① 刘军营.液压与气压传动[M].西安：西安电子科技大学出版社，2010.1.

② 刘伟洪.循环渐进式的液压回路实验方法探索及应用[J].当代教育理论与实践，2014.6（10）：50-51.

③ 李长春，张庆涛.AutoCAD 2008基础教程北京大学出版社[M].北京：北京大学出版社，2009.2.

④ 陈季萍，杨瑞军，张兆龙.液压CAD系统图形符号库的建立[J].煤矿机械，2005.5：114-116.