中国论文网：探讨新型液压泵综合试验台的设计思路
摘 要:给出了一种基于计算机控制的新型液压泵综合试验台设计思路。应用温度、压力、流量和转速闭环控制以及测控系统软硬件综合技术的方法,论文代写实现了测量与控制的高精度、智能化和设备通用化。
关键词:计算机控制 液压泵 试验台
1 引言
科学技术的飞速发展推动着液压技术的不断进步。作为液压系统的核心部件液压泵,其技术在不断改进,压力和温度等参数在继续提高,参数的测试要求也更加严格。在液压泵的检测和修理领域,大多采用的是机械式液压泵测试设备,其功能单一,实时性、准确性、可控性较差,测试精度低,不能对新型液压泵特别是新型航空液压泵进行测试。由于高精度液压附件的使用以及精确测量与控制的需要,液压测试设备已向应用计算机技术的设计方向发展。按照各型液压泵试验要求,研制自动化、通用型液压泵综合试验台可满足维修的急需。
2 液压泵综合试验台设计要求和思路设计计算机控制的新型液压泵综合测试台,是为修理提供一种精度高、通用性好的液压泵智能检测设备。设计时要求对系统的功能、技术指标、试验项目和性能参数等进行分析,对系统可靠性、维修性、准确性、智能化等指标进行预计和分配。遵循工作可靠、技术先进、对象通用、操作智能化的研制原则,借鉴国内外计算机硬软件在液压比例控制、计算机辅助测试等方面的新技术,使该试验台能满足现有液压泵检测的需要。该试验台是一个液压、机械、计算机控制相结合的综合系统,其核心是计算机控制部分。由于新型泵压力和温度参数较大(如某型泵压力为29 MPa,流量可达215 L/min),且对设备的试验条件、测量精度等都有严格的要求。稳定系统压力、流量和温度等参数,并能可靠、自动、精确地测量是设备要解决的基本问题。系统主要应用液压和计算机控制技术,通过精心设计程序和精选元器件,设计抗污染、防泄漏的液压系统。采用计算机转速、压力等参数的闭环控制,高压大流量油液的减压稳压和其他稳压、稳流技术,满足系统试验的工况条件和参数精确测量,并实现自动控制和数据采集、分析等,同时采用软硬件综合方法解决测控系统受干扰问题。设计液压泵安装兼容接口来满足各型泵的试验。设备的控制部分与机械液压部分分开,并采用虚拟仪器技术,使之与模拟仪器同步测量,提高试验读数的准确度。在WINDOWS操作系统环境下利用Visu-alC++可视化编程工具,结合ActiveX控件和动态链接库编写软件,最终实现测试设备的自动化、通用化和参数的精确测量。
3 试验台组成结构试验台主要功能有:完成液压泵试验项目的自动化、智能化、高精度测试,具有扩展检测其他新型飞机液压泵的能力,并进行结果处理;具有系统故障报警、污染控制功能,维修、排除故障方便,操作简单,便于升级;具有设备自检,完成传感器校准功能。它主要由供油子系统、液压主控子系统、计算机控制子系统组成。
1)供油子系统供油子系统是系统的能源部分,主要包括高、低压供油系统、自动稳压稳流装置、油温调节单元,必要的模拟量显示仪表、开关及液压管路等。其功能是向被测对象提供必需的稳定可调的液压能源。调节、显示测试中的各种油液温度、压力、流量等参数。设备提供pmax≮40 MPa,Qmax≮37·5 L/min和pmax≮40 MPa,Qmax≮3·75 L/min两种供油方式。
2)液压主控子系统液压主控子系统主要由电液比例阀、各类电磁阀和传感器、变频调速器以及被试对象安装接口等组成。用于接受来自工控机的控制信号,调节执行器的动作,实现试验工况的建立与转换,状态的切换与参数的建立、测量、调节,从而控制供油系统的性能参数,满足试验条件。在测试过程中,由计算机对被试液压泵的起动、停止,管路中油过滤器的阻塞报警进行自动控制;被测附件的试验条件主要由管路中的各种电磁阀、电液比例阀(输入电压为DC24 V,输出电压为0~10 V)、变频调速器和压力、流量、温度等传感器通过计算机接口板的D/O、D/A、A/D等电路实现状态的切换、参数的设定与测量、信号的交换等。3)计算机控制子系统计算机控制子系统主要由数据采集和处理部分、含测控软件的工业控制计算机及其外设部分组成。控制子系统的基本功能是信号的检测、传递和控制。数据采集和处理主要由压力、温度、转速等传感器和变送器、多功能转换器、继电器组、计算机、变频调速器、代写硕士论文范文电液比例阀组成的接口等硬件和相应的控制软件组成。完成系统性能参数的采集、控制与调节。工业控制计算机是试验系统的核心,包括主机、输入输出等附属设备。主机选用可靠性高、抗高温、抗振动、抗电磁干扰能力强的工业控制计算机,通过软件编程实现对各对象数据的采集、传输和故障报警等控制。软件采用模块化结构设计(图1)。系统自检程序可检查电源、接口卡、开关、继电器、传感器及其他部分仪器等硬件的环境设置状态及工作状态。项目测试模块是
测控程序的核心,主要完成各测试项目的工况状态建立与转换、测试参数的采集,并对测试数据进行分析处理,提供单项测试、自动检测等不同的测试方法。
4 试验台要解决的关键问题
1)设备的通用性和智能化问题不同的液压泵存在着性能、应用技术上的较大差异。根据各型液压泵特点和通用性试验技术标准,设计相应的通用试验和具体试验方法。为适合各种型号泵的测试,设计液压泵兼容接口,按通用性要求对程序进行模块化设计,以便于升级和扩展。对其他液压泵进行测试时,更换不同的液压泵兼容接口,只改变程序便可实现各自的任务要求。程序以人机交互方式自动执行试验项目测试、结果处理、设备诊断,并满足智能控制的需要。
2)参数测试准确度和系统稳定性问题液压泵的项目测试,要求各参数具有较高准确度并保持稳定。机械式测试设备测量重复性差、结果偏差大、工况波动。系统采用了以下措施:一是使用精密器件,并实施闭环控制。液压泵的转速在500~5000r/min范围内变化,普通电机调速机构转差率高,转速控制精度低。传统的手动和开环控制调压,受流量等因素的影响,输出压力不能自动跟随调节,导致压力误差增大、稳定性差。液压泵油温误差要求控制在±3℃范围内,传统的电接点温度计(表)通断控制加热和散热,调节过程惯性大、误差大,不能满足试验大纲的要求。利用计算机闭环控制方法,采用变频调速器、先进的可编程电液比例阀、高精度传感器、电磁阀等,可实现参数按预设值进行稳定调节和精确控制。二是隔离机械液压部分与控制部分,采用抗干扰和虚拟仪器技术实现双余度检测。设备选用的大功率电机运行时会在动力线上叠加较大的纹波,从而影响直流电源。对干扰波产生的分布电容和电磁感应分别采用电场屏蔽、电磁屏蔽,并行接地。在各液压电磁开关线圈上增设浪涌吸收电路,可抑制通断电时脉冲电流对系统的干扰;对干扰元件进行双重电磁屏蔽,采用双绞线传输,解决变频器和电机对频率信号的电磁辐射干扰。在开关量的接口中,采用光电隔离、继电器隔离技术。测试采用定时计数、脉宽测试的方法分段测量高低频率下的大小流量信号。软件设计采用滤波、筛选等数据处理方法,滤除系统起停和状态切换产生的尖峰干扰和振动噪声干扰,提高了综合测试精度。三是采用高压大流量稳压器、高分辨率数据采集系统及软硬件综合测量方法。测试泵的进油口需提供流量大(100L/min)、压力低(0·2~0·3 MPa)的恒定液流。而目前市场上尚无这种低压大流量器件,如采用增压油箱增压,势必引起设备压力过高和回油压力增大。因此,设计了一种可以满足测试条件的压力范围可调的低压大流量自动稳压装置。
5 结束语
应用计算机技术可以解决机械式液压测试设备测试准确度不高、自动化和智能化程度低的突出问题。设备借鉴了液压系统控制方面的新理论、新技术和新产品,经反复试验和某部航修厂对出厂新泵的试用检验,其工作稳定、通用性强、自动化程度高。与现役检测设备相比,该设备在技术上、功能上和使用方法上具有显著的优点,其数据处理相对误差均低于0·5%。代写毕业论文可在温度-10℃~+40℃,湿度85%~95%环境下连续工作8 h以上,MTBF大于400 h。能实现全过程自动检测,动态显示性能数据,自动处理结果,完成自检和故障报警等功能,完全可以取代目前的液压泵检测设备,满足各型液压泵测试的需要,现已推广多套。如能进一步增强液压故障诊断功能,提高其维修性,实现设备智能化和小型化,将更具有广阔的发展前景。
参考文献:
[1] 马明建,周长城.数据采集与处理技术[M].西安:西安交通大学出版社,1998.
[2] 李立,王鹏.基于虚拟仪器的多参量传感器信号采集系统的设计[J].计算机自动测量与控制,2001,9(6):67-68.
[3] 王幸之.单片机应用系统抗干扰技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1999.
[4] 黄维通.VisualC++面向对象与可视化程序设计[M].北京:清华大学出版社,1992.
[5] 袁希光.传感器技术手册[M].北京:国防工业出版社,1987.
[6] 胡瑞雯.智能检测与控制系统[M].西安:西安交通大学出版社,1991.
