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LG-DY04型 電液伺服測試試驗臺
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液壓伺服控制技術是隨著液壓傳動技術發(fā)展和應用而發(fā)展起來的的新型液壓控制技術。其控制精度和響應的快速性遠遠高于普通的液壓傳動，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛采用。在液壓技術實驗教學環(huán)節(jié)中，伺服閥的靜態(tài)、動態(tài)性能測試能夠讓學生直觀的了解伺服系統(tǒng)核心元件的性能和主要參數(shù)。我單位設計開發(fā)的電液伺服測試試驗臺可以滿足高等院校、職業(yè)院校的實驗教學及科研開發(fā)要求。并可以根據(jù)現(xiàn)場的實際需要經(jīng)升級后增加新的實驗項目，具有良好的可擴展性。
一、基本功能：
掌握實驗的基本技能，進一步了解機電一體化技術及計算機輔助測試即CAT技術的應用，提高學生測試技能和動手能力。了解電液伺服閥的靜態(tài)特性和動態(tài)特性，并掌握其性能測試的實驗分析方法。了解電液伺服閥控液壓缸系統(tǒng)(開環(huán)、閉環(huán))在正弦輸入和階躍輸入時的響應特性,加深對反饋控制的理解。
二、實驗標準：
1、機械電子工業(yè)部1989年發(fā)布、實施的JB/JQ20233-88《電液伺服閥試驗方法》；
2、航空工業(yè)部1987年發(fā)布的HB5610《電液流量伺服閥通用技術條件》；
3、國家標準GB/T15623－1995《電液伺服閥試驗方法》。
三、主要技術參數(shù)
系統(tǒng)額定工作壓力：10Mpa；單泵6.67L/min—單電機1.5KW (進口件) 共2套；泵源AC 380V；控制電壓：DC24V；組合方式搭接。
1、能夠完成伺服閥的特性試驗的特性實驗、伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制實驗、伺服系統(tǒng)的開環(huán)控制實驗（階躍信號響應、正弦信號響應）等實驗項目
2、采用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可進行實驗數(shù)據(jù)采集、實驗數(shù)據(jù)分析處理、激勵信號發(fā)生、等功能，要求軟硬件齊全、界面友好。數(shù)據(jù)采集板卡采用32通道模擬輸入、16通道數(shù)字輸入和12路模擬輸出。
3、靜態(tài)流量測量精度<2%，動態(tài)流量測量頻帶寬度>100Hz，壓力測量精度<2%，壓力測量頻帶寬度>100Hz。
4、工控機配置：（工業(yè)控制計算機是整個數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的核心。為適應高速采集運算、海量存儲的現(xiàn)代計算機發(fā)展趨勢，可配置一臺基于PIV架構的計算機：945GZ主板/E2180（酷睿 雙核2.0G）1G DDRII533/集成顯卡、網(wǎng)卡、聲卡/160G SATA/防水抗菌鍵盤/光電鼠標/17寸液晶/三年有限保修三年上門/硬盤保護/DOS系統(tǒng)/一鍵恢復；打印機（彩色噴墨，分辨率：5760×1400dpi，打印內存：標配內存：48MB；最大內存：256MB，接口類型：USB2.0）、顯示器和PLC控制器（8位數(shù)字量輸入，6位數(shù)字量輸出，工作電源：24VDC/4.5A
5、軟件開放良好性好，提供進行二次開發(fā)的程序接口。
6、泵站額定流量：6.67L／min；
四、實驗臺的整體設計
1、電液伺服閥的靜態(tài)特性包括壓力增益特性、空載流量特性、壓力流量特性、內部泄漏特性等。實驗中應該測量的參數(shù)有：控制流量Q 、供油壓力ps、回油壓力pt、控制口壓力pa 、pb 等。電液伺服閥的動態(tài)特性通常用它的頻率特性或階躍響應特性來表示。實驗借助無載缸完成電液伺服閥的動態(tài)特性的測試。實驗應該測量的參數(shù)有無載缸的位移s等。
2、本實驗臺由液壓站、電控部分、立式儀表柜以及數(shù)據(jù)采集工控等四部分組成。電控部分主要是液壓站供電的控制柜，可集成在液壓站前面板上。儀表柜是液壓站工作參數(shù)的顯示面板，根據(jù)人機工程學原理，儀表柜設計成立式結構，內部安裝高精度儀表及放大器組件，為保證儀表供電穩(wěn)定，儀表柜中安裝高質量穩(wěn)壓電源及安全保護電路。工控機是整個系統(tǒng)的控制核心，內部安裝高精度數(shù)據(jù)采集卡及標準模擬量輸出單元，它可對整個系統(tǒng)實現(xiàn)CAT，并通過I/O電路對液壓系統(tǒng)進行遠端控制。工控機配備液晶顯示單元及激光打印輸出單元，可實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)處理和表格曲線打印輸出。
五、液壓系統(tǒng)設計
1、動靜態(tài)特性試驗采用同一試驗臺，在測試靜態(tài)特性時，通過安裝在液壓缸油路上的截止閥來阻斷通往液壓缸的油路。動態(tài)特性測試時則只打開到液壓油缸的通路。
2、硬件配置方面：在電液伺服閥的進油口、兩個負載口安裝三個壓力傳感器,獲得壓力參數(shù)并變送輸出。在兩負載口之間設計一整流回路，并安裝渦輪流量計,得到控制油路流量參數(shù)。比例節(jié)流閥同渦輪流量計串聯(lián)，通過改變節(jié)流閥節(jié)流口的大小，得到不同的負載壓力?；赜吐返牧髁總鞲衅骺蓽y系統(tǒng)的泄漏流量。測試動態(tài)特性時,由于液壓油缸的速度與閥輸出的空載流量成正比,在活塞桿上加裝速度傳感器，測量速度值乘以相關系數(shù)即可獲得伺服閥的輸出流量。
六、數(shù)據(jù)采集及工控部分設計
CAT實驗臺的特點是全部試驗數(shù)據(jù)都是由計算機自動采集和處理的。試驗時，信號由相應的傳感器檢測，先送至儀表柜上的二次儀表，二次儀表對傳感器信號進行放大、濾波轉換后，進行數(shù)字顯示，并通過相應的接口電路傳輸給工控機，由測試軟件進行數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)存儲、顯示、報表、打印等功能。同時電磁閥特別是電液伺服閥的動作控制通過計算機用程序來實現(xiàn)。
1、傳感器及二次儀表
根據(jù)國家標準GB/T15623－1995《電液伺服閥試驗方法》的要求，在電液伺服閥的具體測試試驗項目中，需要測量伺服閥的進出口和兩個控制油口的油液壓力，進出油口的油液溫度以及流量等試驗數(shù)據(jù)。根據(jù)液壓系統(tǒng)的油液壓力和流量條件選擇壓力、溫度、流量傳感器如下。并根據(jù)各種傳感器的便送輸出情況選擇二次儀表。并對傳感器和二次儀表的安裝和顯示等條件提出具體要求。
2、采集板卡和控制板卡
根據(jù)測試系統(tǒng)的系統(tǒng)功能和要求，整個數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)要實現(xiàn)以下功能：
（1）傳感器和二次儀表的測試數(shù)據(jù)的輸入
（2）根據(jù)測試試驗項目的不同，控制相關電磁閥的開閉
（3）程序控制電液伺服閥的動作和開度
（4）傳感器采集的壓力、溫度、流量等測試數(shù)據(jù)經(jīng)過二次儀表便送輸出后，通過A/D板接口電路送至工控機，由軟件進行處理。
（5）電磁閥的開閉通過工控機輸出電平信號來控制，經(jīng)過放大后控制相關電磁閥的動作。
（6）電液伺服閥的動作和開度通過程序手動或者自動實現(xiàn)，將程序輸出的數(shù)字量轉變成模擬量，輸出到電液伺服閥的放大線圈控制電液伺服閥的相關動作。
七、測試軟件
1、為了使軟件界面更加友好、操作更加簡單，我們開發(fā)了全中文的基于Window2k和XP操作系統(tǒng)的測試軟件,界面美觀大方，提示信息及其幫助全部為中文，易于掌握，操作使用方便，系統(tǒng)穩(wěn)定性和容錯性好。為了便于維護和使用，軟件在設計開發(fā)時采用了模塊化結構以及分層菜單和容錯技術。為提高數(shù)據(jù)采集的精度，程序中使用了多媒體定時器，采樣精度達到1ms。同時在軟件的編制中采用了多線程技術，采集、顯示和存儲分線程操作，提高采集和顯示的實時性，同時加速代碼執(zhí)行速度，節(jié)約系統(tǒng)資源。數(shù)據(jù)庫采用SQLSERVER2000便于數(shù)據(jù)的保存和查詢。
2、在主控模塊中，根據(jù)試驗項目及其擴展功能來設計菜單，測試軟件的主要菜單內容包括：文件、系統(tǒng)測試、報表管理、技術參數(shù)入庫、設置、工具和幫助等。對于每一個測試項目，通過點擊菜單或者界面上的相關按鍵，程序對液壓系統(tǒng)的相關電磁閥和電控系統(tǒng)的加載裝置自動進行相關設置，只需要填寫試驗的編號，手動填寫其他相關參數(shù)，即可完成相關的試驗，操作方便，易學易用。用戶也可在界面上手動設置液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，進行其他一系列擴展試驗，靈活性高。報表管理給用戶和數(shù)據(jù)庫之間建立了一個交互的平臺，可以輕松實現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)和相關試驗圖線的查詢和打印。設置菜單為用戶提供了更加人性化的功能，如前端顯示、開機自動運行、顯示每日一貼、最小化至任務欄等。工具菜單則可以使用戶在不退出檢測系統(tǒng)的情況下輕松調用計算器、記事本、畫圖板等常用工具。
八、測試方法
1、靜態(tài)特性實驗
（1）無載流量特性實驗：將比例節(jié)流閥的開口調節(jié)至最大,此時可以看作油液無損失通過。輸入整個額定電流范圍電流，顯示試驗曲線，并由計算機進行數(shù)據(jù)處理及分析，數(shù)字顯示出額定流量（正向與反向）、流量增益（正向與反向）、線性度（正向與反向）、不對稱度、滯環(huán)。
（2）壓力增益實驗：將比例節(jié)流閥的開口關死,實現(xiàn)負載的無窮大?？刂齐娏髟谡擃~定電流范圍變化，顯示兩控制油口的壓力變化情況。
（3）負載流量特性實驗：首先調節(jié)溢流閥使壓力達到電液伺服閥的額定壓力。信號源產(chǎn)生0. 01Hz 的三角波,幅值由用戶輸入。此信號經(jīng)過伺服放大器驅動放大后,送入電液伺服閥,計算機發(fā)出信號,通過比例放大器驅動放大后,控制比例節(jié)流閥的開口,以實現(xiàn)測試系統(tǒng)的外負載?，F(xiàn)場的壓力或流量信號由相應的壓力傳感器和流量傳感器獲得,通過信號調理電路后,進行A/ D 轉換,然后輸入計算機。計算機對數(shù)據(jù)進行處理(傳感器的非線性校正、數(shù)字濾波、曲線擬合) 后,輸出實驗曲線。
2、動態(tài)特性實驗
（1）頻率響應實驗（亦即動態(tài)特性實驗）：調節(jié)系統(tǒng)壓力至閥的額定壓力。虛擬儀器的信號源產(chǎn)生5－200Hz 的正弦掃頻信號,此信號經(jīng)過驅動放大后,送入電液伺服閥,與此同時,伺服閥的輸出流量,通過安裝在液壓油缸上的速度傳感器獲得,經(jīng)信號調理和A/ D 轉換后,輸入計算機。計算機對電液伺服閥的輸入信號和輸出信號進行快速傅立葉變換,得到其幅值比和相位差,輸出波德圖。自動掃頻測試后，顯示出被試伺服閥頻率響應波德圖，然后數(shù)字顯示幅頻寬（-3db）、相頻寬(-90º)。
（2）閥控液壓缸系統(tǒng)階躍響應特性實驗。只打開接液壓缸的油路閥門，給伺服閥輸入系統(tǒng)在階躍輸入時的響應特性等。
九、測試系統(tǒng)的特點
1、系統(tǒng)動靜態(tài)性能測試采用同一個實驗臺,通過相應截止閥的開閉,實現(xiàn)動靜態(tài)性能試驗的切換
2、全部實現(xiàn)計算機輔助測試及遠程控制，軟件接口開放，可靈活擴展與升級
3、系統(tǒng)加載采用比例節(jié)流閥,節(jié)省了人力和實驗時間,且實驗結果精確。
4、所有實驗所需的輸入信號,均由計算機的虛擬信號源產(chǎn)生,簡化了實驗設備(如超低頻信號發(fā)生器、頻響分析儀等) 。
5、實驗過程中的壓力、流量、輸入電流等信號,均通過虛擬儀器的軟面板顯示,簡化了實驗儀表(如壓力表、流量表、電流表等) 。
十、配置清單
|
序號 |
名 稱 |
規(guī) 格 型 號 |
數(shù)量 |
備 注 |
|
1 |
可移動式伺服液壓實驗臺 |
1350×750×850 4只2600N承載萬向滾輪,采用1mm-2mm厚度鋼壓制而成；亞光噴塑 |
1臺 |
自制 |
|
2 |
可移動式電器柜 |
500×680×600mm |
1個 |
自制 |
|
3 |
可移動式電腦桌 |
500×720×600mm |
1個 |
自制 |
|
4 |
壓力出口分配器 |
100×100×80 方鋼高溫熱處理 |
1塊 |
自制 |
|
5 |
壓力回油分配器 |
100×100×80 方鋼高溫熱處理 |
1塊 |
自制 |
|
6 |
驅動電動機 |
采用銑鐵外殼運轉躁音低于50分貝，臥式 |
2個 |
神宇 |
|
7 |
定量葉片泵 |
公稱排量8mL/r，容積效率 95% |
1只 |
|
|
9 |
進油高精度過濾器 |
過濾精度5u，自帶過載保護，報警 |
1個 |
|
|
10 |
回油高精度過濾器 |
過濾精度5u，自帶過載保護，報警 |
1個 |
|
|
11 |
風冷器 |
220V 50HZ 4”螺紋過渡 |
1個 |
|
|
12 |
油箱 |
85L，3.5mm鋼板析邊制作，蓋邊8.0mm作支撐，表面噴塑，與實驗臺相匹配，美觀大方 |
1只 |
|
|
13 |
航空液壓油 |
10#航空液壓紅油 |
85升 |
|
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14 |
空氣濾清器 |
活動網(wǎng)口徑φ32，過濾精度300目，通過流量大于20L/min |
1只 |
|
|
15 |
濾油器 |
MF-03過濾精度200目 |
2只 |
|
|
16 |
油溫油面計 |
鍍銘鐵質外殼，最高使用溫度70°C |
1只 |
|
|
17 |
拷克 |
梅花旋扭 |
1只 |
|
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18 |
壓力表 |
10MPa 硅油耐震 內紅色標簽分別顯示MPa值和psi值 |
1只 |
|
|
19 |
多功能轉換底板 |
130×100×25 鋁型材，用于伺服閥與電磁閥，清洗油路 |
1塊 |
|
|
20 |
伺服閥 |
CDY 供油壓力范圍 2-28ＭＰa 額定供油壓力21ＭＰa 分辨率<1% 零偏<_3% 滯環(huán)<4% 額定電流Ｉn 10MA |
1只 |
|
|
21 |
溢流閥 |
DBDH10P 板式結構 口徑:10,壓力調節(jié)范圍:2-8MPa ,最大流量:100L/min ,最大壓力31.5MPa , 配置鋁安裝底座 |
1只 |
|
|
22 |
直線缸 |
雙出桿式雙作用，左右各行程100mm 帶行程撞塊，液壓徑直徑40／22mm 額定壓力10ＭＰa |
1只 |
|
|
23 |
壓力傳感器 |
抗震型，0.5級精度，1-5Ｖ電信號輸出， |
3只 |
|
|
24 |
流量傳感器 |
LWGY-10渦輪式流量傳感器，精度0.2，可4-20mA標準電流信號輸出，軸、軸承都采用硬合金材料,測量范圍 0.1―0.6 M3/h |
1只 |
|
|
25 |
截止球閥 |
10通徑球閥，用來做開閉管路用 |
6只 |
|
|
26 |
囊式充液油箱 |
額定壓力10ＭＰa,充液體積４Ｌ 垂直立式安裝與泵組附近 |
1只 |
|
|
27 |
溫度顯示表頭 |
電接點式，精度等級1.5級， 接點額定功率10ＶＡ，最高工作電壓：380Ｖ或220Ｖ 最高電流1Ａ |
2只 |
|
|
29 |
溫度變送模塊 |
1-5Ｖ標準信號輸出 |
1只 |
|
|
30 |
計算機 |
I3、4G 500G |
1臺 |
|
|
31 |
顯示器 |
19寸液晶 |
1臺 |
|
|
33 |
總線數(shù)據(jù)采集塊 |
1．16路單端模擬量輸入 |
1塊 |
|
|
34 |
測試模塊總成 |
動態(tài)測試 |
1套 |
|
|
35 |
多功能轉換電路板 |
多功能DAS卡的20腳平板電纜連接器 方便可靠的配線 可與68腳的SCSI-II連接 |
1塊 |
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36 |
專用輸出線 |
重量240克 |
1套 |
|
|
37 |
伺服控制器 |
尺寸：160mm×130mm 1.指令輸入：a ±10V電壓輸入 b ±5V電壓輸入c4 – 20mA電流輸入 d反饋大信號輸入e反饋差動小信號輸 2) 輸出電流：±10mA 3) 勵振信號： 300HZ方波 幅值可調，出廠時幅值為零。 4)通頻帶： ≮ 1000HZ 5)非線性度：≯ 1% 6) 放大器增益： 電壓級K= 0.5 – 5 出廠時為2i/V級i/V= 10mA/V 7) 供電電源：外部供給電源±15V200mA紋波≯ 2mV+5V200mA紋波 ≯ 10 mV |
1塊 |
|
|
38 |
專用伺服通訊電纜 |
并聯(lián)連接方式，用入伺服閥與伺服控制之間聯(lián)接 |
1條 |
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|
39 |
專用穩(wěn)壓模塊 |
|
1塊 |
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40 |
電路分流器 |
3×15路 |
1個 |
|
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41 |
智能控制變送儀 |
工作電源：AC85-260 基本誤差：0.2% 采樣速謴：3次／秒 觸點壽命：10 5 |
3只 |
|
|
42 |
流量運算儀 |
160mm×90mm 工作溫度范圍：0-50度 測量頻率范圍 0.1-25kHz,基本誤差小于0.01％，顯示范圍-19999-45000 |
2只 |
|
|
43 |
信號轉換座 |
航空插座 |
9個 |
|
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44 |
電器控制模塊 |
含三相四線漏電保護（輸出380V/220V）、啟動按鈕，停下按鈕，上電指示燈，可編程控制器輸入輸出、交流接器等 |
1套 |
|
|
45 |
專用油管 |
1.5mm，內孔12mm 承壓范圍：0—21MPa，兩頭開35度喇吧口 |
1套 |
|
|
46 |
專用接頭 |
A3材料，兩頭帶密封卡套， |
1套 |
|
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47 |
活動扳手 |
6” |
1把 |
|
|
48 |
活動扳手 |
10” |
1把 |
|
|
49 |
呆口扳手 |
17-19 |
1把 |
|
|
50 |
內六角扳手 |
1.5mm – 10mm |
1套 |
|
|
51 |
螺絲刀 |
大小一字型 十字型共4把 |
1套 |
|
|
52 |
尖嘴鉗 |
滬工 |
1把 |