【word】油压控制阀（OCV）性能实验台架的研究与设计.doc

油压控制阀（ocv）性能实验台架的研究与设计第6期2011年6月机械设计与制造machinerydesign&manufacture57文章编号:10013997(2011)06005702油压控制阀(ocv)性能实验台架的研究与设计唐大美邓嘉呜(江苏工业学院机械与能源工程学院,常州213016)researchanddesignofperformancetestingdeviceforhydrauliccontrolvalvetangda-mei,dengjiaming(departmentofmechanicalengineering,jiangsupolytechnicuniversity,changzhou213016,china)【摘要】油压控制阀(ocv)作为智能可变气门正时系统的重要组成部分,其性能的优劣对提高汽车燃油经济性具有极其重要的作用.首先介绍了油压控制阀的结构,性能参数及其工作原理,并针对其性能及工作原理进行了研究,设计研发了专用于测试其性能参数的实验台架,重点介绍了实验台架的液压油路,ocv控制电路及油压信号采集与处理部分的设计及其工作原理,通过使用该实验台架对ocv性能进行测试,证明该台架具有自动化程度高,测试精度精确等优点.关键词:油压控制阀;液压油路;控制电路;信号采集【abstract】as帆importantcomponentofthevariablevalvetiming(vvt)system,theperformanceoftheoilcontrolvalveplaysanextremelyvitalroleinimprovingautomobilefueleconomy.first,itintroducesthestructure,pefformoeandprincipleoftheoilcontrolvalve.thenatestingdevicefortestingitspermoireparametershasbeendevelopedwhichhydraulicpipeline,controlcircuitoftheoilcontrolvalveaswellasdesignandworkingprincipleforpressuresignalacquisitionandprocessingarefocused.throughtestingthepe(ormoeoftheoilcontrolvalve,thetestingdevicehasbeenprovedwiththecharacteristicsof劬automationandtestingprecision.keywords:oilcontrolvalve;hydraulicpressureoilpipeline;controlcircuit;signalacquisition中图分类号:th16文献标识码:a1ji士li亩vvt_i(variablevalvetiming)系统是指”智能可变气门正时系统”,是近年来逐渐应用于现代轿车的一种新技术.它根据发动机状况随时控制气门的开闭,改变气门运动升程,提高进气充量,使充量系数增加,发动机扭矩和功率得到进一步提高,从而提高汽车的燃油经济型.vvti系统由传感器,ecu控制器和凸轮轴正时油压控制阀(ocv)等部分组成.根据工况,ecu计算出各个行驶条件下的最佳气门正时,控制凸轮轴正时油压控制阀动作,控制阀根据ecu指令控制阀芯的位置,改变液压流量,把提前,滞后,保持不变等信号指令选择输送至vvrr_i控制器的不同油道上,使凸轮轴保持最佳气门正时,以提高发动机性能.作为vvt驱动器的油压控制阀,其性能的优劣直接影响着vvt系统的整体f生能.因此,研究其性能试验台架来检测机械尺寸上满足要求的ocv,有着真正意义上控制其产品合格率的重大意义.2ocv的特性2.1ocv的结构ocv主要由pwm信号接口,铁芯,线圈,阀体(包括阀芯)和弹簧组成,如图1所示.线圈利用电磁力使铁芯移动,铁芯与阀芯为一个整体,铁芯移动将带动阀芯滑动,阀芯的滑动使油路开闭,从而控制油压和回油.来稿日期:2010-08072.2ocv的性能参数线圈阻抗:(7.40.5)f20c;线圈电感:18mhlkhz;阀芯完全行程所需电流范围:(1001000)ma;输入电压(通过线圈):额定电压(120.5)v;在正常输入电压下启动响应:<50ms.2.3ocv的工作原理油压控制阀是个可双向移动的脉宽调制电磁阀.通过控制流入线圈的电流量来控制铁芯的移动量,这个移动量决定l阋芯的位置(油路开闭的状态).电流量大,电磁力大,铁芯的移动量也大.电流量由流入的通电量(通电时间量)决定,一定时间单位内通电和断电的比例变化决定通电量,这就是占空比.通电时间比大(通电脉冲的时间长),占空比增大,电流量也增大;反之,电流量减小m.发动机ecu发出脉宽可调的占空比信号,从而改变通至vvt转子叶片两侧的机油流量,控制凸轮轴相对于曲轴的正时和相位.图1ocv的构造58唐大关等:油压控制阀(0cv)性能实验台架的研究与设计第6期3ocv性能实验台架总体结构设计ocv性能实验台架可分为以下几个模块:机械框架模块,液压油路及其电气控制模块,ocv控制电路模块,信号采集与处理模块等21,其结构简图,如图2所示.图2实验台架结构示意图1.供油油路2.控制油路3.压力传感器p.4.口阀5.被测件ocv工装6.压力传感器p37.测试油路8.压力传感器p9-回油路3.1机械框架机械框架主要是放置液压器件,其支撑作用.上面设计成有一定平面度要求的工作台,机械框架整体设计成封闭型,主要是防止油箱温度的热损耗,起一定的保温作用;同时也防止电机的转动产生电磁干扰,影响其他电子及电气元器件,其到一定的电磁屏蔽作用;另一方面也屏蔽掉一些电机转动时的噪声,减少噪声对操作人员的听力损害.3_2液压油路设计及电气控制3-2.1液压油路布置及其工作原理供油油路包括油箱,泵,连接管等部分.油箱设计成上下两大部分,中间是直径较小的连接管.这样的设计是为了在较短的时间内将油加热到指定温度,油箱里有一个搅拌机,意在使油温加热均匀.机油加热的最高温度设为100%,温度过高会使机油变胜,过低会导致管道温度达不到需求(需考虑管道热损耗).因为实际的汽车发动机运转一段时间后,其油温通常大约在80左右,故进入ocv测试管道温度也需在80左右.在不同的温度下,机油的粘度不同,其流动l生也不同,所以如果温度没有达到要求的话,测试的油压也不准确,失去测试价值.在油箱里使用温度传感器及带过烧防止传感器的加热器来确保油箱温度到达要求.油箱里还有液面计及液位报警器来确保机油油量,油箱体积为25l.电机带动油泵,将预热了的机油从油箱中吸出,通过供油油路进入控制油路.系统机油流量为10ljmin.控制油路主要有溢流阀,节流阀,减压阀,压力传感器,连接管l3i等组成.由于进入测试部分的机油流量为8umin,并要求压力稳定在(30010)kpa.故控制油路部分的设计难点则是将压力精确的控制在(30010)kpa,以满足测试需求.实验台架设计了两个节流阀和一个减压阀使油压初步控制在300kpa,再通过溢流阀,将油压精确的控制在(30010)kpa范围内,如图2所示.油压可通过压力传感器p由plc的触摸屏读取.在ocv测试油路上分别安装两个压力传感器,可真实准确的测出进入vvt控制油室的管路油压,两压力传感器信号可同时由plc和数据采集卡读取.根据实验需求,使用电磁球阀,不仅起到关闭两边油路的作用,还可起到油路换向的目的.设计了一个ocv工装,意在使方便,快捷的更换ocv,提高检测效率.同时为了使测试处的温度保持在80c左右,在ocv工装处加了个保温箱.3.2.2电气控制及工作原理可编程控制器是液压部分各器件的核心控制器.现在市场上的可编程控制器的种类很多,通过广泛比较,选用西门子的$7-226型plc控制器,其输入为24点,输出为16点.通过空气开关和接触器,plc控制主油泵电机,搅拌机,油箱加热器,加热丝吹风机等的启动与关闭.plc通过模拟通道,接入各温度传感器信号,通过编写pid程序,控制油箱及各管道的油温,使其满足测试需求.3.3ocv控制电路设计ocv控制电路模块主要是产生300hz的pwm信号,来控制ocv动作.其电路结构,如图3所示.一脉宴宽00场电效磁露器应阀数由口器+模法堕锁转器片存换机器管图3ocv控制电路示意图ocv控制电路工作原理:利用单片机的p.口,将数据经过锁存器后送给d/a转换器,将(0-255)的数字量转变成(0256)v的连续变化的电鹰以量,此处,d/a转换选用8位的ad558.经电路哥试,脉宽可调发生芯片tl494的人工作电压为(1.0-35)v,故需将d/a转换后的电压叠加1v后方能送给tia94,因此,在信号进入tl494之前,需通过加法器叠加1v电压,加法器电路,如图4所示.图4加法器工作原理电路图3.4油压信号的数据采集及处理信号采集与处理模块使用的是ni公司的m系列的pci-6220型的数据采集卡,此板卡具有16路模拟输入,8路数字输入输出,32位计数器,250kds的高采样速率,采用ni-mcal校准技术.实验中配合了ni-daqmx的使用,通过labview2009软件在微机上编程,对油压信号进行采集,保存,分析等处理.4ocv性能测试方法及步骤测试条件:机油型号10w-30,油温(8o3,油压(300lo)kpa.第6期2011年6月机械设计与制造machinerydesign&manufacture59文章编号:10013997(2011)06005903大型船用螺旋桨悬挂式高精度静平衡机研究与实验:l=李宇玲郭武吴上生(华南理工大学机械与汽车工程学院,广州510640)r&tonhighprecisionstaticbalancingmachineofpropellerhangingtypeforlargemarineliyu-ling,guwu,wushangsheng(collegeofmechanicalandautomotiveengineering,southchinauniversityoftechnology,guangzhou510640,china),”,”t”“”,”“;【摘要】针对大型船用螺旋桨传统的平衡轴挂重法的弊端,介绍了一种适合大型船用螺旋桨的悬挂法立式静平衡检测方法,并且开发出了以静压球面轴承的油浮理论为基础和采用汽缸检测不平衡度的高l精度平衡机.给出了该静平衡机的结构原理,研究了悬挂系统,定心系统,悬浮系统和控制系统的基本构成2和工作方式,对静压球面轴承进行了受力分析,并且阐述了悬挂法立式静平衡机的工作过程.经过实验证;明该新型静平衡机性能稳定,检测方便,检测精度高,完全达到大型船用螺旋桨的静平衡检测要求.;关键词:船用螺旋桨;静平衡;静压球面轴承;平衡机;【abstract】concerningtheshortcomingsofweightmethodoftraditionalbalanceshaftforlargemarinelpropeller,nstaticbalancingdetectingmethodforlargemarinepropellerisintroduced,andhighprecision;staticbalancingmachineisdeveloped,whichadoptscylindertodetecttheunbalancebasedontheoilfloating;theoryofthestaticpressuresphericalbearing.inaddition,thestructureprincipleforthestaticbalancingml;c聊and,孔ec肌colanalyisforthestaticpressuresphercalbearingarepresenedmeanwhile6cc.n一structionandworkingmethodforhangingsystem,centeringsystem,suspensionsystemandcontrollingsystemlarestudiedaswellastheworkingprocessofthehangingverticalstaticbalancingmachineisstated.thenew2typestaticbalancingmachineisverifiedwithstablepermance,convenienttestingandhighprecision,1whichfullysatisfiestherequirementsinstaticbalancetestingforthelarge-scalemarinepropeller.1;keywords:marinepropeller;staticbalancing;staticpressuresphericalbearing;balancingma一;chine中图分类号:th16,u664.33文献标识码:a1弓i言进动力的螺旋桨是决定船舶整体性能的重要因素.螺旋桨结构设船舶制造工业在国民经济中占有重要地位,而作为船舶前计不合理,材质不均匀,受热不均,安装误差以及磨损和腐蚀都会来稿日期:20100811基金项目:广州市科技计划项目资助(20092610044)具体的测试步骤为:(1)把要测量的ocv安装在实验台架上,此时阀均关闭;(2)运行试验台架,使测试管路油温达到(803);(3)调整p.的压力为(300+lo)kpa;(4)开启阀,机油开始流动;(5)关闭阀,使ocv的控制电流从100ma以3.9mm60ms的速度步进到1000ma,测量p2,p的压力,并记录,保存数据.图5油压数据采集处理结果显示5实验结果分析用此实验台架测试某汽车公司款合格的ocv,其控制电流先从100ma以3