YUY-4 電液伺服測試試驗臺

1、YUY-4 電液伺服測試試驗臺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)場的實際需要經升級后增加新的實驗項目，具有良好的可擴展性。1、實驗內容：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

2、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。增加了比例溢流閥、比例電磁換向閥，通過專用的比例電路控 制比例閥，達到對比例閥的認識及應用。2、實驗標準：2.1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；2.2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；2.3國家標準GB/T156231995電液伺服閥試驗方法。3、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

3、；控制電壓：DC24V；組合方式搭接。3.1能夠完成伺服閥的特性實驗、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3.2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。3.3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。3.4 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

4、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/4.5A3.5軟件開放良好性好，提供進行二次開發(fā)的程序接口。3.6泵站額定流量：6.67Lmin；4、實驗臺的整體設計電 液伺服閥的靜態(tài)特性包括壓力增

5、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。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

6、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。5液壓系統(tǒng)設計5.1系統(tǒng)構成：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。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

7、閥節(jié)流口的大小，得到不同的負載壓力。回油路的流量傳感器可測系統(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。5.2原理圖5.3系統(tǒng)動態(tài)缸的定中由 于被試伺服閥具有原始零偏、液壓油缸由于加工和裝配時的公差配合等原因造成油缸兩腔泄漏不一致,活塞與缸筒之間在左右往復運動時摩擦力不對稱等因素,當系 統(tǒng)在正弦信號激勵下,活塞在作往復運動時會逐漸偏離其原始中立位置。因此在活塞桿另一端帶一只位移傳感器,其輸出信號反饋到伺服放大器的輸入端來糾正活塞 的偏移。6、數(shù)據(jù)采集及工控部分設計CAT實驗臺的特點是全部試

8、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)。電氣控制方框圖6.1 傳感器及二次儀表根據(jù)國 家標準GB/T156231995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

9、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。6.2 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傳感器采集的壓力、溫度、流量等測試數(shù)據(jù)經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。電磁閥的開閉通過工控機輸出電平信號來控制，經過放大后控制相關電磁閥的動作。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

10、服閥的相關動作。7、測試軟件為 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。在主控模塊中，根據(jù)試驗項目及其擴展功能來設計菜單

11、，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

12、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。8、測試方法8.1靜態(tài)特性實驗8.1.1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)。8.1.2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。8.1.3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。信號源產生0. 01Hz 的三角波,幅值由用戶輸入。此信

13、號經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。8.2動態(tài)特性實驗8.2.1 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生5200Hz 的正弦掃頻信號,此信號經過驅動放大后,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,經信號調理和A/ D 轉換

14、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)。8.2.2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。9、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

15、入信號,均由計算機的虛擬信號源產生,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) 。YUY4型 電液伺服測試試驗臺 配置清單一、液壓實驗臺部分序號名 稱規(guī) 格 型 號數(shù) 量備 注1.  可移動式伺服液壓實驗臺1350×750×8504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500×680×6001個自制3.  可移動式電

16、腦桌500×720×6001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個臺灣神宇7.  定量葉片泵公稱排量8mL/r，容積效率 95%1只上海東方（可選）8.  變量葉片泵流量20L/min 壓力7MPa具有壓力調整和流量調節(jié)裝置，壓力和流量可調整，側板采用液壓平衡1只臺灣神宇9.  進油高精度過濾器過濾精度5u，自帶過載保護，

17、報警1個黎明集團10.  回油高精度過濾器過濾精度5u，自帶過載保護，報警1個黎明集團11.  風冷器22050HZ 4”螺紋過渡1個臺灣神宇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只自制13.  航空液壓油10#航空液壓紅油85升上海14.  空氣濾清器活動網口徑32，過濾精度300目，通過流量大于20L/min1只臺灣神宇15.  濾油器MF-03過濾精度200目2只臺灣神宇16.  油溫油面計鍍銘鐵質外殼，最高使用溫度70°C1只臺灣神宇17.

18、 拷克梅花旋扭1只臺灣神宇18.  壓力表10MPa 硅油耐震內紅色標簽分別顯示MPa值和psi值1只臺灣神宇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塊自制20.  伺服閥FF102 供油壓力范圍2-28a額定供油壓力21a分辨率<1%零偏<_3% 滯環(huán)<4%額定電流n 10MA1只中國航空伺服研究所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只北京華德液

19、壓元件制造有限公司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4022mm額定壓力10a1只液壓缸23.  壓力傳感器抗震型，0.5級精度，1-5電信號輸出，3只上海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0.10.6 M3/h1只上海25.  截止球閥10通徑球閥，用來做開閉管路用6只上海26.  囊式充液油箱額定壓力10a,充液體積垂直立式安裝與泵組附近1只寧波27.  溫度顯示表頭電接點式，精度等級1.5級，接

20、點額定功率10，最高工作電壓：380或220最高電流12只浙江28.  位移傳感器316不透鋼（特殊定制）附在缸體1只位移傳感器29.  溫度變送模塊1-5標準信號輸出2只 30.  計算機945GZ主板/E2180（酷睿 雙核2.0G）1G DDRII533/ /160G SATA1臺清華同方或同等品牌（選配）31.  顯示器17寸液晶1臺清華同方或同等品牌（選配）32.  打印機噴墨打印機1臺愛普生（選配）33.  總線數(shù)據(jù)采集塊16路單端模擬量輸入2. 12位A/D轉換器，采樣速率可達100KHz3. 每個輸入通道的增

21、益可編程4. 自動通道/增益掃描5. 卡上1K采樣FIFO緩沖器6. 2路12位模擬量輸出7. 16路數(shù)字量輸入及16路數(shù)字量輸出1塊PCI171134.  測試模塊總成動態(tài)測試1套高精度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PLCD871036.  專用輸出線重量240克帶SCSI-II 68針公接頭的雙屏蔽電纜絕緣半傾斜銅合金鍍金公接頭帶屏蔽線的34對雙絞銅線鋁/聚脂及辮狀銅雙屏蔽電纜P.V.C. 護套UL2464核準灰色1套PCL106837.  伺服控制器尺寸：160mm×130mm1.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：±10mA3) 勵振信號： 300HZ方波 幅值可調，出廠時幅值為零。4)通頻帶： 1000HZ5)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/V7) 供電電源：外部供給電源&