LG-DY04型電液伺服測試試驗臺

液壓伺服控制技術(shù)是隨著液壓傳動技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用而發(fā)展起來的的新型液壓控制技術(shù)。其控制精度和響應(yīng)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(shù)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(shè)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(shù)及計算機輔助測試即CAT技術(shù)的應(yīng)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(yīng)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(shù)條件》；
3、國家標準GB/T15623－1995《電液伺服閥試驗方法》。
三、主要技術(shù)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(yīng)、正弦信號響應(yīng)）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(yīng)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(gòu)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(fù)；打印機（彩色噴墨，分辨率：5760×1400dpi，打印內(nèi)存：標配內(nèi)存：48MB；最大內(nèi)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(shè)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(nèi)部泄漏特性等。實驗中應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(shè)計成立式結(jié)構(gòu)，內(nèi)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(zhì)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(nèi)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(shè)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(shè)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。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(guān)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(shè)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(yīng)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(zhuǎn)換后，進行數(shù)字顯示，并通過相應(yīng)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(guān)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(guān)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(zhuǎn)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(guān)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(shè)計開發(fā)時采用了模塊化結(jié)構(gòu)以及分層菜單和容錯技術(shù)。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(shù)，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(shè)計菜單，測試軟件的主要菜單內(nèi)容包括：文件、系統(tǒng)測試、報表管理、技術(shù)參數(shù)入庫、設(shè)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(guān)按鍵，程序?qū)σ簤合到y(tǒng)的相關(guān)電磁閥和電控系統(tǒng)的加載裝置自動進行相關(guān)設(shè)置，只需要填寫試驗的編號，手動填寫其他相關(guān)參數(shù)，即可完成相關(guān)的試驗，操作方便，易學易用。用戶也可在界面上手動設(shè)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(guān)試驗圖線的查詢和打印。設(shè)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(wù)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(diào)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(diào)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(guān)死,實現(xiàn)負載的無窮大。控制電流在正負額定電流范圍變化，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(diào)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(qū)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(qū)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。現(xiàn)場的壓力或流量信號由相應(yīng)的壓力傳感器和流量傳感器獲得,通過信號調(diào)理電路后,進行A/ D 轉(zhuǎn)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(yīng)實驗（亦即動態(tài)特性實驗）：調(diào)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(qū)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(diào)理和A/ D 轉(zhuǎn)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(jié)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(shè)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(qū)動電動機	采用銑鐵外殼運轉(zhuǎn)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
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(zhì)外殼，最高使用溫度70°C	1只
17	拷克	梅花旋扭	1只
18	壓力表	10MPa 硅油耐震內(nèi)紅色標簽分別顯示MPa值和psi值	1只
19	多功能轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)　口徑:10,壓力調(diào)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 2. 12位A/D轉(zhuǎn)換器，采樣速率可達100KHz 3. 每個輸入通道的增益可編程 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
34	測試模塊總成	動態(tài)測試	1套
35	多功能轉(zhuǎn)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
36	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
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(diào)，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
39	專用穩(wěn)壓模塊	額定工作電壓：180—240V50H 直流輸出電壓：24V5V15V 輸出功率：50W 體積：160mm×100mm×45mm 工作溫度范圍：0-70度	1塊
40	電路分流器	3×15路	1個
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(zhuǎn)換座	航空插座	9個
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(nèi)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
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(nèi)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

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