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基于CAT技術(shù)的軸向柱塞泵性能測試系統(tǒng)
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| 發(fā)布時間：
2018/1/10 |
某型號液壓泵CAT性能測試系統(tǒng)基于機、機集成化程度高，控制精度高，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，
1．液壓系統(tǒng)
電、液一體化計算機智能控制的思想，計算測量結(jié)果準(zhǔn)確，操作簡便、安全。
該液壓泵G叮性能測試系統(tǒng)的測試對象為某雙聯(lián)軸向柱塞泵，其排量為(112+112)mL/r，額定轉(zhuǎn)速為2360r／min，額定壓力為34．3MPa。
根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB／T 7043--2006《液壓軸向柱塞泵》對液壓泵測試項目和測試系統(tǒng)條件的規(guī)定，結(jié)合被測液壓泵自身的特點，設(shè)計該液壓泵性能測試系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)原理如圖1所示。
1一液位液溫計；2截止閥；3一溫度傳感器；4一壓力表；5一壓力傳感器；6一流量計；7一交流異步電動機；8一葉片泵；9一水冷卻器；10一電磁水閥；11一交流變頻電動機；12一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測試儀；13一被試液壓泵；14一過濾器；15一溢流閥；16一電磁換向閥；17一插裝式換向閥；18一節(jié)流閥；19一比例溢流閥；20一插裝溢流閥
圖1液壓系統(tǒng)原理
1)拖動及調(diào)速系統(tǒng)
液壓泵性能測試裝置的拖動系統(tǒng)是液壓泵性能測試系統(tǒng)的動力源。此處采用交流變頻調(diào)速技術(shù)。變頻電動機和變頻器分別選用ABB公司的QABP335M250KW2PB3和ACS800—07一0400。交流變頻器工作穩(wěn)定，占地面積小，噪聲低，低速特性佳；并且變頻器帶有與計算機通信的接口，易于實現(xiàn)自動控制，操作極為方便。
2)超載試驗系統(tǒng)
由于該液壓泵的額定壓力為34．3MPa，單泵的額定流量為264．3L／min，超載試驗時又要求系統(tǒng)的壓力為液壓泵額定壓力的1．25倍，即42．875MPa，此壓力等級已超出絕大部分液壓組件的額定壓力，因此決定單獨設(shè)計一路油路，進(jìn)行液壓泵超載試驗。由于普通的溢流閥無法同時滿足該液壓泵對壓力和流量的要求，因此該油路采用插裝式以滿足高壓大流量的要求。
3)階躍加載試驗系統(tǒng)
該液壓泵為恒功率加負(fù)流量控制，由于負(fù)流量控制只在低壓小流量下起作用，因此沖擊試驗只考慮恒功率特性。液壓泵測試標(biāo)準(zhǔn)中對恒功率變量泵沖擊試驗的規(guī)定條件為：40％額定功率的恒功率特性，額定轉(zhuǎn)速，沖擊頻率為10～30次／分鐘。
經(jīng)過計算，采用插裝式快速換向閥、節(jié)流閥和比例溢流閥組成測試系統(tǒng)的階躍加載單元。加載試驗工作原理為：比例溢流閥設(shè)定高壓，節(jié)流閥設(shè)定低壓，按照10～30次／分鐘的頻率切換插裝式快速換向閥，實現(xiàn)液壓泵的沖擊試驗。
2．CAT系統(tǒng)1)CAT系統(tǒng)的主要功能
CAT系統(tǒng)的主要功能為完成液壓泵的性能參數(shù)的測試采集。具體試驗項目包括：排量驗證試驗、容積效率試驗、變數(shù)特陛試驗、自吸試驗、沖擊試驗、超載試驗、超速試驗等(參考JB／ T 7043 2006《液壓軸向柱塞泵》和G】B／T 7936—1987《液壓泵、馬達(dá)空載排量測定方法》)。
2)CA’r系統(tǒng)的硬件
為了實現(xiàn)液壓泵性能參數(shù)的測試，需要對液壓泵源系統(tǒng)壓力、流量、溫度、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等參數(shù)進(jìn)行測試和控制。同時為了保證系統(tǒng)安全運行，系統(tǒng)應(yīng)具有超壓、超溫、濾油器污染、低液位等報警功能。報警的同時采取相關(guān)安全措施，如卸荷、關(guān)閉泵源等。
CAT系統(tǒng)的硬件主要由工控計算機、PI。C(S7—200CPU226CN)、調(diào)理接線端子板 AI—IVl6A、數(shù)據(jù)采集卡PCI--6229、開關(guān)電磁鐵、比例電磁鐵和各種傳感器組成。主要傳感器包括：JSC4型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測試儀、壓阻壓力傳感器、透平渦輪流量計、溫度傳感器、液位控制繼電器、過濾器發(fā)訊器等?？傮w結(jié)構(gòu)如圖3—15所示。
3)CAT系統(tǒng)的軟件
液壓泵CAT性能測試系統(tǒng)中軟件部分的主要任務(wù)包括系統(tǒng)自動控制，測量參量實時顯示，系統(tǒng)診斷報警，試驗數(shù)據(jù)的采集、分析處理及存儲打印等。
(1)軟件開發(fā)工具的選擇。
系統(tǒng)測控軟件用美國NI公司的LabVIEW開發(fā)完成，此開發(fā)系統(tǒng)是一種基于C語言的可視化(圖形化)開發(fā)平臺，通過選擇功能圖標(biāo)并聯(lián)機，即可實現(xiàn)多種儀表的檢測功能。
(2)系統(tǒng)測試流程及操作面板。
根據(jù)液壓泵測試標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，液壓泵的性能測試包括很多試驗項目，不同的試驗項目對系統(tǒng)的油溫、壓力和流量等參數(shù)有不同的要求，因此在進(jìn)行各試驗項目前必須首先設(shè)定其參數(shù)，然后單擊“開始采集”按鈕，直到指示完成燈亮起，完成該試驗項目的測試。具體的測試流程如圖2所示。
圖2 測試流程
虛擬儀器操作面板是測控系統(tǒng)與用戶交流信息的橋梁，通過面板上的按鈕、開關(guān)以及顯示窗口可以很方便地實時觀察系統(tǒng)的運行情況。
該操作面板主要包括試驗項目選擇、試驗參數(shù)設(shè)置、開始和停止等控制按鈕，以及壓力、流量、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩等參數(shù)實時顯示等。試驗開始前，輸入試驗者及指導(dǎo)者等有關(guān)信息；試驗過程中，可以直觀觀察測試過程中各主要參數(shù)的變化，計算分析結(jié)果，并可以隨時通過“停止運行”按鈕中斷試驗過程；指示完成燈亮起，表示該試驗項目完成，系統(tǒng)自動生成TXT文件存儲在指定目錄下；試驗數(shù)據(jù)采集完畢后可在線處理試驗數(shù)據(jù)，生成試驗曲線，并可存儲或打印輸出試驗曲線。
3．試驗結(jié)果
該液壓泵的壓力一流量特性曲線和效率曲線如圖3—17所示。從圖中可以看出，隨著系統(tǒng)壓力的升高，被試泵的輸出流量和容積效率逐漸下降。而泵的總效率開始隨著壓力的升高很快上升，到達(dá)最大值后，又逐步下降?？傂实倪@種變化是由機械效率的變化導(dǎo)致的。液壓泵在低壓運轉(zhuǎn)時，機械摩擦損失在總損失中所占的比重較大，其機械效率很低。隨著工作壓力的提高，機械效率很快提高。在達(dá)到某一值后，機械效率大致保持不變，從而表現(xiàn)出總效率曲線幾乎和容積效率曲線平行下降的變化規(guī)律。這與液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論是吻合的，由此證明了該液壓泵性能測試系統(tǒng)的設(shè)計是合理的。采用便攜式儀器診斷液壓系統(tǒng)故障的基本原理和意義
 
壓力(MPa)(a)壓力一流量特性曲線 壓力(MPa)(b)效率曲線
圖3被測泵的壓力一流量特性曲線和效率曲線
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