第21卷 第1期
2000年3月太原重型机械学院学报Vol.21 №1Mar.2000JOURNALOFTAIYUANHEAVYMACHINERYINSTITUTE
文章编号:1000-159X(2000)01-0035-04
液压泵综合试验台设计
刘志奇, 段锁林, 王明智
(太原重型机械学院机电工程系,太原,030024)
摘 要: 本文介绍了利用变频调速技术,通过微机进行综合测控的液压泵试验台的
设计方法,并给出了该试验台对JBP-40泵的测试结果,说明了该系统设计的合理性和
有效性。
关键词: 液压泵试验;变频调速;微机测控
中图分类号:TH137.7 文献标识码:A
随着现代技术的发展,。尤其是高压、高速、大功率的场合,液。国内外厂商这些新型的元件都需要进行全面的性能测试,因此就要求有高性能的试验装置。本系统正是为了满足我院研制的JBP系列新型径向柱塞泵的综合试验而设计的。
JBP泵是由我院设计的新型径向柱塞泵,该泵具有压力高、噪声低、寿命长、结构简单、对介质污染敏感小等特点,为了使该成果尽快转化,投入市场,需要对该泵进行全面的性能测试。我们参照JB2147-85液压泵型式试验标准[
1]所列的测试项目来进行试验台的设计。系统要求测试泵在不同输入转速下的输出压力、流量、温度等多种参数,数据处理量大,为此我们应用变频调速技术和微机测控技术完成了试验台系统的总体设计。通过实践证明系统设计是合理的,能获得令人满意的实验结果。
该系统设计主要分为两大部分:(1)具有变频调速性能的液压系统设计;(2)微机测控系统设计。
1 液压系统设计
试验台液压系统基本结构如图1所示。
1.1 动力驱动部分设计
液压泵试验台的动力源部分,我们采用了先进的变频调速技术。变频器选用SANEN通收稿日期:1999-08-31
作者简介:刘志奇(1972-),男,太原重型机械学院机电工程系助教,研究方向为液压传动与控制。
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用型全数字式变频器,该变频器内部配置了16位微处理器,可以方便地和计算机进行接口,实现自动控制。变频技术和液压技术的结合是目前液压传动的一个新的发展方向[2],我们的实验台通过应用这一新技术,除了可进行常规的液压泵型试验外,还可进行以下几个方面的研究:压力表
换向阀 1)以软件方式控制液压泵的恒流量输出。流量计
将不同压力下液压泵的泄露量输入计算机,给出
控制函数,用来设定变频器的频率,改变泵的输入
转速,补尝泄露,实现恒流。
2)使泵的输出流量与负载匹配,预先设定控
制函数,用改变泵转速的方法来控制泵的输出流
量,即使是定量泵也可以使输出流量与负载相适
应,从而在液压系统设计时去掉节流阀,提高系统
的效率。液位计
3)拓宽试验范围,更全面地对泵的性能进行
研究。变频调速效率高、调速范围大、转速稳定性
好,可以连续无级调速,便于对泵的最高
、最低、最
佳运行转速进行试验,实现的。
1.2 单向阀测试泵比例节流阀比例溢流器冷却器转速仪 扭矩仪滤油器电机滤油器温度计1 214被试泵4 6比例溢流阀 8换向阀 9流量计10冷却器 11转速仪 12扭矩仪
13电机 15加热器 16温度计
技术,通过比例节流阀5和比例溢流阀6组成加图1 液压系统原理图
载回路。静态试验时,溢流阀6起安全作用,限定系统的最高工作压力,调节节流阀5比例放大器的电参数即可实现对被试泵加载。动态试验时,关闭节流阀5,通过计算机控制溢流阀6比例电磁铁的输入电流,可以改变溢流阀6的调定压力,相当于给被试泵一个阶跃输入。这样试验过程中的加载工作全部可以通过调节电参数来实现,既提高了试验数据的准确性,也大大地减轻了实验人员的劳动强度。
1.3 其它辅助部分设计
为了保证测试数据的准确性,可信性,我们还在系统中设置了加热器和冷却器组合成的液压系统温度控制装置。因实验室建在室内,加热器较少使用。实验过程中,液压泵输出的能量全部经节流或溢流损失后转化为热能,系统油温上升很快,油温的变化会引起油液的粘度变化,影响测试结果,因此冷却装置十分重要。我们选用冷却效率高的板式换热器、潜水泵来进行系统的降温冷却。在室外专设了冷却水塔,实验过程中,工作温度基本控制在35±℃范围之内。
2 微机测控系统设计
由计算机可以自动地记录实验过程中的数据,并在实验结束后整理成图形或表格,还可以发出指令改变泵的工作状态,全面地测试泵的各项性能。
第21卷第1期 刘志奇等:液压泵综合试验台设计
37图2 测控系统原理框图
图2为测试系统组成原理框图。系统软件在WINDOWS环境下实现,具有良好的人机界面和可操作性。系统硬件主要由计算机、传感器及其变送单元、信号采集及处理单元、检测结果输出单元及实验装置等组成
。
图3 动态特性曲线 图4 效率曲线
计算机采用586计算机,是整个测试系统的主控机。通过友好的人机界面,根据试验目的监视、管理各智能仪器的工作状态,并负责控制A/D接口板完成被测量的模拟采集、分析与处理等。同时计算机通过显示器和打印机实现测试状态结果的显示、打印输出。
传感器及其变送单元是实验台检测系统的重要部件。表示液压泵的性能或状态的物理量,如压力、流量、温度等参数,都需要由相应的传感器转换为电信号,然后经过二次仪表进行处理、显示,并送到信号采集与处理单元进行分析处理。压力、流量的二次仪表为数字显球仪表,在显示的同时还可以输出模拟量(4～20mA/0～10V)和BCD数字量。各传感器及二次仪表都选用了高精度仪表,测量误差≤±0.5%,达到液压泵A类试验(科学研究性试验)的精度要求。
信号采集及处理单元负责来自传感器信号的隔离、放大、滤波、采集、处理等。在A/D接口板采集来自传感器的模拟信号的同时,计算机还采集来自二次仪表的BCD数字量,这样可以方便地实现模拟量的在线校准和调零。液压泵的恒压动态特性曲线使用数字量校准后的模拟量来绘制,从而既保证了液压泵动特性数据的准确性,又保证了液压泵特性曲线的分辩率和完整性[3]
。
利用该试验台,我们已成功地对JBP-40新型径向柱塞泵的各项性能指标进行了测试。
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图3、图4、图5为试验结果的部分曲线。图3为
载荷阶跃变化时,泵的输出压力—时间特性曲线,
是通过动态压力采集,用模拟量直接绘制完成的,
表达该泵抵抗冲击的能力。图4为泵在额定工况
下的效率曲线,由计算机根据测试数据绘制。图
5是泵在不同工作转速下、每档转速测量多个工
况点的输入扭矩、转速和输出压力、流量,得到大
量数据经计算机处理后绘制的等效率曲线,该曲
线是用户液压泵选型的主要依据之一。这些曲线
的正确绘制也证明了系统设计是合理的。
5 结论图5 等效率曲线
经过两年多的实践证明:本系统采用变频电
机作动力,工作稳定,操作方便,性能优良;以微机为中心的测控系统使试验数据准确、可靠。JBP系列泵的实验,参考文献:
[1] 雷天觉.,1990.187321878.
[2] 王意.[J],液压与气功,1998,(5):124.
[3] 王秀玲.微机计算机A/D、D/A转换接口技术与数据采集系统设计[M],北京:清华大学出版社,1985,
1022183.
ADesignofSyntheticTest2bedforPump
LIUZhi2qi DUANSuo2lin WANGMing2zhi
(TaiyuanHeavyMach.Inst.,Taiyuan030024)
Abstract: Inthispaper,adesign
oftest2bedforpumpisintroducedbyusingthefrequencytech2niqueforregulatingvelocityandusingmicro2computertocarryonsynthetictestandcontrol.ThetestresultsofaJBP240pump,whichareobtainedbyusingthetest2bed,aregiven.Theseresultsshowthatthedesignedsystemisreasonableandeffective.
Keywords: test2bedforpump;frequencytchniqueforregualtingvelocity;micro2computertestandcontrol.