描述:TY-4 電液伺服測試試驗臺|液壓氣動傳動PLC實驗裝置液壓.氣動.傳動.PLC.實驗室設(shè)備是完成《液壓與氣動傳動》課程實驗場所。通過實驗幫助學(xué)員加深理解和鞏固課程中所學(xué)的基本概念和理論。
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(yuǎn)遠(yuǎn)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(xué)環(huán)節(jié)中,伺服閥的靜態(tài)、動態(tài) 性能測試能夠讓學(xué)生直觀的了解伺服系統(tǒng)核心元件的性能和主要參數(shù)。
上海上益教學(xué)設(shè)備制造有限公司設(shè)計開發(fā)的TY-4 電液伺服測試試驗臺|液壓氣動傳動PLC實驗裝置可以滿足高等院校、職業(yè)院校的實驗教學(xué)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(kuò)展性。
1、實驗內(nèi)容:
掌握實驗的基本技能,進(jìn)一步了解機(jī)電一體 化技術(shù)及計算機(jī)輔助測試即CAT技術(shù)的應(yīng)用,提高學(xué)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。增加了比例溢流閥、比例電磁換向閥,通過的比例電路控 制比例閥,達(dá)到對比例閥的認(rèn)識及應(yīng)用。
2、實驗標(biāo)準(zhǔn):
2.1機(jī)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》;
2.2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》;
2.3國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T15623-1995《電液伺服閥試驗方法》。
3、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(jī)1.5KW (進(jìn)口件) 共2套;泵源AC 380V;控制電壓:DC24V;組合方式搭接。
3.1能夠完成伺服閥的特性實驗、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
3.2采用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),可進(jìn)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。
3.3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。
3.4 工控機(jī)配置:(工業(yè)控制計算機(jī)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(yùn)算、海量存儲的現(xiàn)代計算機(jī)發(fā)展趨勢,可配置一臺基于PIV架構(gòu)的計算 機(jī):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(biāo)/17寸液晶/三年有限保修三年上門/硬盤保護(hù)/DOS系統(tǒng)/一鍵恢復(fù);打印機(jī)(彩色噴墨,分辨 率:5760×1400dpi,打印內(nèi)存:標(biāo)配內(nèi)存:48MB;zui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
3.5軟件開放良好性好,提供進(jìn)行二次開發(fā)的程序接口。
3.6泵站額定流量:6.67L/min;
4、實驗臺的整體設(shè)計
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。
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(jī)工程學(xué)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(hù)電路。工控機(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行遠(yuǎn)端控制。工控機(jī)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。
5液壓系統(tǒng)設(shè)計
5.1系統(tǒng)構(gòu)成:
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。
硬 件配置方面:在電液伺服閥的進(jìn)油口、兩個負(fù)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(fù)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(fù)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。
5.2原理圖
5.3系統(tǒng)動態(tài)缸的定中
由 于被試伺服閥具有原始零偏、液壓油缸由于加工和裝配時的公差配合等原因造成油缸兩腔泄漏不*,活塞與缸筒之間在左右往復(fù)運(yùn)動時摩擦力不對稱等因素,當(dāng)系 統(tǒng)在正弦信號激勵下,活塞在作往復(fù)運(yùn)動時會逐漸偏離其原始中立位置。因此在活塞桿另一端帶一只位移傳感器,其輸出信號反饋到伺服放大器的輸入端來糾正活塞 的偏移。
6、數(shù)據(jù)采集及工控部分設(shè)計
CAT實驗臺的特點(diǎn)是全部試驗數(shù)據(jù)都是由計算機(jī)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(jìn)行放大、濾波轉(zhuǎn)換后,進(jìn)行數(shù)字顯示,并通過相應(yīng)的接口電路傳輸給工控機(jī),由測試軟件進(jìn)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(jī)用程序來實現(xiàn)。
電氣控制方框圖
6.1 傳感器及二次儀表
根據(jù)國 家標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)出口和兩個控制油口的油液壓 力,進(jìn)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。
6.2 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
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(jī),由軟件進(jìn)行處理。
電磁閥的開閉通過工控機(jī)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。
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。
7、測試軟件
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(hù)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(dá)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。
在主控模塊中,根據(jù)試驗項目及其擴(kuò)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(diǎn)擊菜單或者界面上的相關(guān)按鍵,程序?qū)?液壓系統(tǒng)的相關(guān)電磁閥和電控系統(tǒng)的加載裝置自動進(jìn)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(xué)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(jìn)行其他一系列擴(kuò)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(jī)自動運(yùn)行、顯示每日一貼、zui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。
8、測試方法
8.1靜態(tài)特性實驗
8.1.1無載流量特性實驗:
將比例節(jié)流閥的開口調(diào)節(jié)至zui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(jī)進(jìn)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)。
8.1.2壓力增益實驗:
將比例節(jié)流閥的開口關(guān)死,實現(xiàn)負(fù)載的無窮大??刂齐娏髟谡?fù)額定電流范圍變化,顯示兩控制油口的壓力變化情況。
8.1.3負(fù)載流量特性實驗:
首 先調(diào)節(jié)溢流閥使壓力達(dá)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(jī)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(fù)載?,F(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(jìn)行A/ D 轉(zhuǎn)換,然后輸入計算機(jī)。計算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)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。
8.2動態(tài)特性實驗
8.2.1 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(jī)。計算機(jī)對電液伺服閥的輸入信號和輸出信號進(jìn)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)。
8.2.2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。
9、測試系統(tǒng)的特點(diǎn)
(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(jī)輔助測試及遠(yuǎn)程控制,軟件接口開放,可靈活擴(kuò)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(jī)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) 。
TY-4 配置清單
一、液壓實驗臺部分
序號 | 名 稱 | 規(guī) 格 型 號 | 數(shù) 量 | 備 注 |
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 | |
可移動式電器柜 | 500×680×600 | 1個 | 自制 | |
可移動式電腦桌 | 500×720×600 | 1個 | 自制 | |
壓力出口分配器 | 100×100×80 方鋼高溫?zé)崽幚?/span> | 1塊 | 自制 | |
壓力回油分配器 | 100×100×80 方鋼高溫?zé)崽幚?/span> | 1塊 | 自制 | |
驅(qū)動電動機(jī) | 采用銑鐵外殼運(yùn)轉(zhuǎn)躁音低于50分貝,臥式 | 2個 | 中國臺灣神宇 | |
定量葉片泵 | 公稱排量8mL/r,容積效率 95% | 1只 | 上海東方(可選) | |
變量葉片泵 | 流量20L/min 壓力7MPa具有壓力調(diào)整和流量調(diào)節(jié)裝置,壓力和流量可調(diào)整,側(cè)板采用液壓平衡 | 1只 | 中國臺灣神宇 | |
進(jìn)油高精度過濾器 | 過濾精度5u,自帶過載保護(hù),報警 | 1個 | 黎明集團(tuán) | |
回油高精度過濾器 | 過濾精度5u,自帶過載保護(hù),報警 | 1個 | 黎明集團(tuán) | |
風(fēng)冷器 | 220V 50HZ 4"螺紋過渡 | 1個 | 中國臺灣神宇 | |
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 | 自制 | |
航空液壓油 | 10#航空液壓紅油 | 85升 | 上海 | |
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 | 中國臺灣神宇 | |
濾油器 | MF-03過濾精度200目 | 2只 | 中國臺灣神宇 | |
油溫油面計 | 鍍銘鐵質(zhì)外殼,zui高使用溫度70°C | 1只 | 中國臺灣神宇 | |
拷克 | 梅花旋扭 | 1只 | 中國臺灣神宇 | |
壓力表 | 10MPa 硅油耐震 內(nèi)紅色標(biāo)簽分別顯示MPa值和psi值 | 1只 | 中國臺灣神宇 | |
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 | 自制 | |
伺服閥 | FF102 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 | 中國航空伺服研究所 | |
溢流閥 | DBDH10P 板式結(jié)構(gòu) 口徑:10,壓力調(diào)節(jié)范圍:2-8MPa ,zui大流量:100L/min ,zui大壓力31.5MPa , 配置鋁安裝底座 | 1只 | 北京華德液壓元件 制造有限公司 | |
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 | 液壓缸 | |
壓力傳感器 | 抗震型,0.5級精度,1-5V電信號輸出, | 3只 | 上海 | |
流量傳感器 | LWGY-10渦輪式流量傳感器,精度0.2,可4-20mA標(biāo)準(zhǔn)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 | 上海 | |
截止球閥 | 10通徑球閥,用來做開閉管路用 | 6只 | 上海 | |
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 | 寧波 | |
溫度顯示表頭 | 電接點(diǎn)式,精度等級1.5級, 接點(diǎn)額定功率10VA,zui高工作電壓:380V或220V zui高電流1A | 2只 | 浙江 | |
位移傳感器 | 316不透鋼(特殊定制)附在缸體 | 1只 | 位移傳感器 | |
溫度變送模塊 | 1-5V標(biāo)準(zhǔn)信號輸出 | 2只 | ||
計算機(jī) | 945GZ主板/E2180(酷睿 雙核2.0G)1G DDRII533/ /160G SATA | 1臺 | 清華同方或同等品牌 (選配) | |
顯示器 | 17寸液晶 | 1臺 | 清華同方或同等品牌 (選配) | |
打印機(jī) | 噴墨打印機(jī) | 1臺 | 愛普生(選配) | |
總線數(shù)據(jù)采集塊 | 16路單端模擬量輸入 2. 12位A/D轉(zhuǎn)換器,采樣速率可達(dá)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 | PCI1711 | |
測試模塊總成 | 動態(tài)測試 | 1套 | 高精度 | |
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 | PLCD8710 | |
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(hù)套 UL2464核準(zhǔn) 灰色 | 1套 | PCL1068 | |
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 | 放大器MKZ801B | |
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 | 電纜線 | |
穩(wěn)壓模塊 |
| 1塊 | MKZ801 | |
電路分流器 | 3×15路 | 1個 | 端子排 | |
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(diǎn)壽命:10 5 | 3只 | 壓力 | |
流量運(yùn)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 | 流量 | |
信號轉(zhuǎn)換座 | 航空插座 | 9個 | 航空插座 | |
電器控制模塊 | 含三相四線漏電保護(hù)(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 | HGG(海格) | |
油管 | 1.5mm,內(nèi)孔12mm 承壓范圍:0—21MPa,兩頭開35度喇吧口 | 1套 | 銅管 | |
接頭 | A3材料,兩頭帶密封卡套, | 1套 | 帶進(jìn)口密封圈 | |
活動扳手 | 6" | 1把 | 上海滬工等 | |
活動扳手 | 10" | 1把 | ||
呆口扳手 | 17-19 | 1把 | ||
內(nèi)六角扳手 | 1.5mm – 10mm | 1套 | ||
螺絲刀 | 大小一字型 十字型共4把 | 1套 | ||
尖嘴鉗 | 滬工 | 1把 |
相關(guān)產(chǎn)品: