微机测控溢流阀性能试验台设计毕业设计任务书

学号  10110110220    毕  业  设  计（论  文）    微机测控溢流阀性能试验台设计    教  学  系：  机械与汽车工程系    指导教师：        肖凌俊        专业班级：      机自 1102              学生姓名：         鲁蒙                         2014   年   3 月 04 毕业设计 (论文 )任务书  学生姓名  鲁蒙  专业班级  机制 1102 指导教师  肖凌俊  工作单位  武汉理工大学华夏学院  设计 (论文 )题目 :  微机测控溢流阀性能 试验台设计  设计（论文）主要内容：   设计采用微机测控的 微机测控溢流阀性能试验台 。设计要求：  1 设计的实验台满足 溢流阀性能试验 要求，符合经济实用的原则；  2 试验台应 具有手动调整功能 ；  3 按试验规范的要求 ， 加载力应能调节与控制；  4 试验数据采集和数据处理有较高的精度： 2%  要求完成的主要任务 : 1.完成总体方案设计与论证；  2.完成总体技术方案设计；  3.完成试验台总图（装配图）设计；  4.完成微机测控系统方案设计；  5.完成试验台液压传动系统原理图和电器控制系统设计；  6.编写设计说明书   必 读参考资料：   1.容一鸣撰写， 机械式封闭功率流试验台原理简介  2.黎启柏主编，液压元件手册   北京：冶金工业出版社，机械工业出版社  3.雷天觉主编，液压工程手册   北京：机械工业出版社  4.机械设计手册（新版）       北京：机械工业出版社  5.王福瑞等编著，单片微机测控系统设计大全，  北京：北京航空航天大学出版社， 2001 年 10 月第 5 次印刷；     指导教师签名：               教研室主任签名：            盖章     郑  重  声  明   本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指 导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。                               本人签名：      鲁蒙                   日期：      2014-3-04          毕业设计 (论文 )开题报告  题目  微机测控溢流阀性能试验台设计  1. 目的及意义      溢流阀是液压传动中应用最广泛的一种压力阀。表征其性能的主要指标是 Q P 静特性与 P t动特 性。本文研究了一套用于溢流阀性能试验的微机测控系统 ,利用此系统可对溢流阀开口溢流时的压力、流量、稳压时间和压力超调量等参数进行动态测试与显示。通过计算机的控制与处理 ,可迅速地测试出有关参数和作出试验曲线。从而为液压元件检测的现代化 ,提高产品质量创造条件。      溢流阀是一种液压 压力控制阀 ，在液压设备中主要起定压溢流作用，稳压，系统卸荷和安全保护作用。定压溢流作用：在定量泵节流调节系统中，定量泵提供的是恒定 流量 。当系统压力增大时，会使流量需求减小。此时溢流阀开启，使多余流量溢回 油箱 ，保证溢流阀进口压力，即泵出口压力恒定（阀口常随压力波动开启）。      稳压作用：溢流阀串联在回油路上，溢流阀产生背压，运动部件平稳性增加。      系统卸荷作用：在溢流阀的遥控口串接溢小流量的电磁阀，当电磁铁通电时，溢流阀的遥控口通油箱，此时液压泵卸荷。溢流阀此时作为卸荷阀使用。      安全保护作用：系统正常工作时， 阀门 关闭。只有负载超过规定的极限（系统压力超过调定压力）时开启溢流，进行过载保护，使系统压力不再增加（通常使溢流阀的调定压力比系统最高工作压力 高 10% 20%）。  实际应用中一般有：作 卸荷阀 用，作远程 调压阀 ，作高低 压多级控制阀，作 顺序阀 ，用于产生背压（串在回油路上）。  溢流阀一般有两种结构： 1、直动型溢流阀  。 2、 先导式液流阀 。  对溢流阀的主要要求：调压范围大，调压偏差小，压力振摆小，动作灵敏，过载能力大，噪声  1.1国内外研究现状  液压试验台是液压测试技术的硬件基础，建立试验台是为了完成对被试验对象 (液压  元件或系统 )的测试。国外很重视液压测试技术的发展，随着液压技术、计算机技术、控  制技术、测试技术和数字信号等技术的发展，在液压测试领域出现了一门综合性的新技术   液压计算机辅助测试技术 (Computer Aided Test)简称液压 CAT 技术盯 3。液压 CAT 技术是将计算机技术运用于测试系统中，用计算机实现液压系统的数据采集和数字控制功  能，由计算机对液压系统的试验参数，如压力、流量、温度、转速、扭矩等参数自动进行  采集和分析处理并输出结果。在试验过程中计算机根据数字反馈和人工输入，高精度、高  效率地完成对液压系统的特性测试，并即时控制测试系统过程及状态。采用这一技术的试  验台被称为液压 CAT 试验台。  工程机械液压系统试验领域，国外已研发了相应的液压 CAT 试验台，但作为核心技术对外保密。国内企业和研发机构无法直 接获得相关信息。笔者查阅国内外的文献，没有获得相关的内容。因而在研发试验台的过程中，只能参考国外一些已经对外开放的非工程机械领域的液压CAT 实验台。  美国、德国许多国外液压元件制造公司都将液压 CAT 技术用于对液压元件的研制开发、出厂检验。、英国、日本等在液压 CAT 方面有很多应用成果：采用高效宽频的传感器检测所需信号；利用目前先进的 HP 系列应变单元和数据采集处理模块；采用实时高效的数据处理系统和丰富的计算机测试软件。利用这些技术建立的试验台如：如 SUNDSTRON 公司的液压传动实验室的 CAT 系统；德国 REXROTH 公司用于液压比例阀、比例泵等测试的试验台；日本制钢所的柱塞泵效率试验台等随、国内，关于 CAT 试验台和液压测试技术的文献相对多，主要分为元件类和系统类。国内开发了大量的液压缸、液压阀、马达专用元件试验台；多功能的元件试验台；专用于某些行业的特殊元件试验台，包括矿山机械、工程机械用液压元件试验台等。元件类试验台的一个不足之处是使用范围有限，只能测试单个元件的性能，无法测试系统性能。  单一的元件试验台已经不能满足研发和生产的要求，迫切需要建立功能多样、自动化程度高、测试精度高的系统动态性能测试平台。国内的研 究机构和企业在这方面做了一些卓有成效的探索。广州机械科学研究院研发的直升飞机液压综合试验站可用于完成液压元件、液压附件、液压部装件、液压子系统及部分自制液压产品的出厂校验及寿命试验等，可以设定和控制各实验装置的压力、流量、和温度等主要参数，具有故障诊断及故障报警功能，其最高试验压力达 32MPa，最高流量达 350L min，该实验台主要用于直升飞机液压系统及其零部件校验及出厂试验 n 7|。华南理工学研制的陶瓷压砖机液压系统试验台，该实验台为了研发新型压砖机而开发，主要用来测试压砖机液压系统动态性能，它根据压砖 机的液压系统特点设计制造，与真实系统高度符合，并采用插装阀控制阀系统，实现了大流量控制 8|。湖北汽车工业学院研制的液驱混合动力车辆液压系统试验台，能够满足液驱混合动力车辆液压系统的动态特性试验的需要，该试验台能够模拟车辆的典型工况，试验系统通过电机模拟发动机的运行工况，带动液压泵转动，与蓄能器组成恒压油源，带动双向变量马达转动，经减压阀进入计算机控制高速开关阀，改变双向变量马达的排量和方向，模拟双向变量马达的驱动与制动工况，车辆的惯量由飞轮模拟 n 9I。中南大学液压所研制的双弹车双缸同步系统液压综合试验台 ，可以测试双弹车双缸同步液压系统及其典型液压元件性能。  值得关注的是国内工程机械液压试验台的研制方面有了一些探索。长安大学研制的工程机械多功能试验台能完成多种工程机械的整机性能参数匹配试验、液压传动系统的动态性能试验、各类工程车辆的牵引性能试验心 1、 2羽等。厦门厦工机械股份有限公司建立的液压系统试验平台，能够实现工程机械液压系统的动态性能测试，该试验台可以在模拟负载下，进行工程机械液压系统及其零部件的静动态性能测试试验。  1.2 测试系统与原理  在被试阀前装设压力传感器阀后装流量传感器，相应可采集被试阀的压力 、流量等信号，经有关元件放大和转换后输入计算机。由计算机进行控制、检测和处理。试验系统如图  1.3   测试原理  1.3.1  静态性能测试  (1)调压范围 : 调压范围是指溢流阀弹簧刚度一定时 ,调节弹簧的预压缩量 ,所获得的溢流阀的不同调定压力 。  试验时 ,令溢流阀 2的调定压力较被试阀 6的最高调定压力高 10%左右 ,关闭阀 3,阀 4通电 ,使被试阀通过额定流量。然后调被试阀 6,使其调压弹簧的预压缩量从小到大变化 ,利用压力传感器 5测出被试阀不同的调定压力。由调压弹簧所控制的溢流阀的最低与最高调定压力 ,即为该阀的实际压力调节范围。   (2)启闭特性 :在阀的弹簧刚度和预压缩量一定时 ,溢流阀从开启到最大开口 ,以及从最大开口到闭合过程的流量 压力关系 ,称为溢流阀的启闭特性。     试验时 ,将阀 6的压力调到调压范围的最高值 ,并使其通过额定流量。然后调节阀 2,使系统升压和降 压。在被试阀 6开、闭过程中 ,通过压力传感器 5、流量传感器 9和计算机系统 ,可测出被试阀的开启压力 Pk、调定压力 PH 闭合压力 Pb 和对应于 Pk PH、 PH Pb 的相应流量和压力值 ,从而获得伐的启闭特性曲线。     利用本系统尚可进行溢流阀的卸荷压力和压力 损失  2信号采集与控制系统      在液压试验台的微机测控系统中 ,计算机接收的只能是数字信号。因此 ,由传感器获得的压力、流量信号必须转换成数字量。由于传感器采集的信号较弱 ,我们利用相应的信号转换与放大装置 ,将上述信号转换成 0 5v的电压模拟信号 ,再通过 A/D数摸 转换器 ,送入计算机 ,所用的信号采集与控制系统如图 2所示。信号采集与控制系统由于计算机接收的信号都是模拟电压 ,需将各信号还原为相应的压力、流量等参数。因此 ,必须对信号进行标定。我们采用高精度压力表流量计 ,按照计算机采集的信号值与相应仪表显示的参数值关系 ,确定相应的标定系数 ,从而将各信号值转换成实际的参数值 ,经计算机处理运算后 ,可直接显示出对应的被测参数。             工控机采集和显示原理图   3.系统软件  本微机测控系统 c 语言编程。系统的实现是通过计算机的高速数据通道，对 A/D 板送来的各个被测参 数作巡回测试，由计算机按规定的运算程序，打印出相应测试参数和曲线。系统由三个子系统组成，即系统的数据采集与处理程序，输入打印程序和曲线绘制程序。  4.结论  4.1 研究的测控系统能直接在计算机上对各测试参数与信号进行动态显示，打印曲线和数据与理论分析和实验一致。试验证实了本测试系统和控制程序的正确性与可靠性。   4.2 本试验研究仅在中低压、小流量试验台上进行，但研究的系统和软件，对于高压大流量系统也是适用的。