气动元器件通用特性测试平台的研制.pdf

2 0 1 0年 7月 第 3 8卷 第 1 3期 机床与液压 MACHI NE T00L HYDRAUL I CS J u 1 ． 2 0 1 0 Vo 1 ． 3 8 No ． 1 3 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 0 ． 1 3 ． 0 2 8 气动元器件通用特性测试平台的研制 刘冲，石岩 ，许未晴，廖平平，蔡茂林 北京航 空航天大学 自动化科学与电气工程学院，北京 1 0 0 1 9 1 摘要气动元器件通用特性测试平台以当前最新国际标准为基准 ，以企业研发需求为向导，采用开放式的结构设计 ， 可以根据测试需求 自由选择通道 ，实现元器件测试的多功能共享，能够完成各种主要气动元件的基本性能测试。该测试平 台结构合理 ，通用性强，为气动元器件的测试提供新的手段。 关键词 气动元器件；基本特性；测试平台；多功能 中图分类号T P 2 7 1 文献标识码B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 0 1 3 0 9 1 3 Re s e a r c h o n Te s t Pl a t f o r m o n Ge ne r a l Cha r a c t e r i s t i c s o f Pn e uma t i c Co mp o ne n t s L I U Cho n g， S HI Ya n， XU W e i qi n g， LI AO Pi n g p i n g， CAI Ma o l i n S c h o o l o f A u t o m a t i o n S c i e n c e a n d E l e c t r i c a l E n g i n e e ri n g ，B e i h a n g U n i v e r s i t y ，B e i j i n g 1 0 0 1 9 1 ，C h i n a Ab s t r a c t T e s t p l a t f o r m o n g e n e r a l c h a r a c t e r i s t i c s o f p n e u ma t i c c o mp o n e n t s c a r l t e s t t h e b a s i c c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e ma i n p n e u ma t i c c o mp o n e n t s ， a c c o r d i n g t o t h e l a t e s t i n t e r n a t i o n a l s t a n d a r d a n d r e s e a r c h n e e d o f e n t e r p r i s e s ． I t h as t h e o p e n s t r u c t u r e ． T h e c h a n n e l c a n b e c h o s e n wi t h o u t c o n s t r a i n t a n d s o me f u n c t i o n s c a n b e s h a r e d ． T h e p l a t f o rm h as r a t i o n a l s t ruc t u r e a n d g o o d v e r s a t i l i t y ． I t p r o v i d e s n e w t e s t me t h o d f o r t h e p n e u ma t i c c o mp o n e n t s ， a n d t h e q u a l i t y o f t h e p n e u ma t i c c o mp o n e n t s wi l l b e p r o mo t e d g r e a t l y ． Ke y wo r d sP n e u ma t i c c o mp o n e n t s ； G e n e r a l c h a r a c t e r i s t i c ；Te s t p l a t f o rm ； Ve r s a t i l i t y 近 2 0年 来 ，气 动行 业迅 速 发展 。2 0世 纪 7 0年 代 ，液压与气动元件的产量 比约为 9 1 ；3 0多年 后的 今 天 ，在工业技术发达 的欧美 、 日本等 国家 ，该 比例 已达6 4 ，甚至接近 5 5 。气动元件的使用量及使用 范围已远远超过了液压行业。同时行业也涌现了诸如 S M C 、F E S T O、N O R G R E N、P A R K E R等大型跨 国公 司 ，研发 的产 品达 到 了十几万种 ，规格 有上百 万种 。 在我国，气动元件产值递增率更 是达到了 2 4 ． 2 ％ ， 2 0 0 8年产值达到了5 2亿元 。 从 目前情况来看 ，我国的气动产 品仍然停 留在对 国外产品的模仿 阶段 ，其研发能力弱，创新能力差 ， 加工手段有限，导致质量低下 、价格低廉 ，不具备竞 争力 ，同时与国外的各 大知名公 司相 比，实验设施 缺 乏，意识淡薄，缺乏有效的质量体系检测手段和管理 体系。针对诸多问题 ，某大学面向企业研发需求 ，开 发 了气动元器件通用特性测试平台。 该测试平台从最基本的气动元器件人手 ，结合 当 前适用的新 的国际标准 ，对各类元器件的基 本特性 进 行研究规划，采用最先进的检测仪器，共同搭建了一 个气动元器件的基本特性测试平台。 1 测试对象产品及其特性 在气动行业中，常见的气动产品主要有气源处理 元件 、气动执行 元 件 、气 动 控 制元 件 、气动 辅 助 元 件 、真空元件 以及其他元器件 。该测试平 台可 以检测 的元器件 和特性 范围见 表 1 。 表 1 测试 平台测试 元器件和特性范围 测试元器件 测试特性 古 鲜 茸 钉 输出力、启动压力 、行程、全行程时间、 且瓴 虬 内外泄漏量 、速度 黝气缸 、 蛳 减压 阀 压力特性 、流量特性 方 向阀 流量特性 、响应时 间 、泄漏量 流量阀 流量特性、泄漏量 真空元件 压力特性、流量特性 、真空达到时间 2 测试 系统构成 2 ． 1 机械 结 构 该测试平 台由型材 、不锈钢板 、钣金件共同搭 建 而成 ，各组件 由硬支撑管和软管共 同连接形成一个层 次分 明、结构合理 、功能齐全 的测试系统。该平台采 用环绕结构，分区规划，操作方便，按照各类气动元 器件的特性测试要求 ，合理布置测试区域。 为增加测试范围的广阔性，更好满足不同的检测 量程需要 ，测试平 台采用 了开放式结构 ，在面板预 留 多个通道，多个端 口。测试 时，可以根据气缸 的缸 收稿 日期 2 0 1 0 0 4 2 2 作者简介刘冲 1 9 8 1 一 ，男，博士研究生 ，主要研究方 向为气动节能技术的研究。电话1 3 9 0 1 0 8 0 4 8 8 ，Em a i l l c y j 1 2 0 2 0 6 1 6 3 ． c o n。 9 2 机床与液压 第 3 8卷 径 、阀的接 口尺寸 以及流量范围等要素合理选 择通道 和端 口自由搭配 组合 。开 放式 的结构 不仅 节约 了空 间，还增强了测试的通用性。其具体结构见图 1 。 2 ． 2测 试 回路 为实现元器件的特性测试 ，测试 回路 主要实现的 功能有直线缸基本特性的测试 、摆缸基本特性的测 试 、减压 阀基本特 性 的测试 、方 向阀基 本特 性 的测 试 、流量 阀基本特性的测试和真空元件基本特性 的测 试。 测试 回路 主 要 由三 联 件 、压 力 比例 阀 、流 量 比例 阀 、减 压 阀 、截 止 阀 、流量 计 、压 力测 量 管 、 温度测量管及各类传感器组成 ，测试回路 总图见 图 2。 4 8 4 9 S 0 5l 1 一气源2 一三联件3 一精密过滤器4 一电磁换向阀5 一气罐6 一压力传感器7 一温度计8 、 9 、1 0 、1 4 、1 5 、 1 6 、1 8 、l 9 、2 O 、2 1 、2 2 、2 3 、4 3 、4 4 一截止阀1 1 一电气压力比例阀l 2 、2 9 、3 0 、3 l 、4 l 一流量计l 3 、2 4 一减压 阀1 7 一压力互感器2 5 、2 6 一手动阀2 7 、2 8 一电磁换向阀3 2 、3 3 、3 4 一温度传感器3 5 、3 6 、3 7 一温度测量管 3 8 、3 9 、4 O 一压力测量管4 2 一电气流量 比例阀4 5 一真空压力传感器4 6 、4 7 一压力传感器4 8 一位移传感器 4 9 一角度传感器5 0 一扭矩传感器5 1 一力传感器 图2 测试总回路图 由回路总图可以看出，测试平台的多功能性和开 阀2 5实现对摆缸的控制，结合各种传感器实现对摆 放性。可以层次分明的看出测试特性的结构安排。 缸特性的测试。 主要 三支干路 ，截 止阀 9 、1 0关 闭 ，8打开 ，可 截止阀 1 9控制 的支路 可 以实 现对大缸 径直线 缸 以实现元器 件特性 的 自动 控 制 ；截 止 阀 8 、9关 闭 ， 的性能测试 ，同时支路 留有多个可选择端 E l 和压力测 1 0打开，可以实现元器件特性测试的手动压力控制 ； 量端 口。 截止阀8 、1 0关闭，9打开，可以完成元器件泄漏特 截止阀2 0控制的支路可以实现对小 口径直线缸 性的测试 j 。 的性能测试，同时支路同样配有开放的接 口，可以依 干路后面的支路 ，功能测试做了区域划分。 缸径 自由选择。 截止阀 1 8控制 的支路 可 以完成 两个 测试 功 能 截止 阀 2 l 、2 2 、2 3分别 控制 的支路 主要用来 测 通过手动 阀 2 6可 以完成夹 紧汽缸 的控 制 ，通过手 动 量阀的特性和真空元器件 的特性。3条支路 分别配有 第 1 3期 刘冲 等气动元器件通用特性测试平台的研制 9 3 不 同流量 的流量计 、不 同口径的温度测量管和压力测 量管 ，可 以满足流量阀 、方 向阀 、减压 阀以及真空发 生器 、真空调压阀 的特性检测 。 测试 回路 中布置 了开放式的诸多端 口，各种传感 器根据元件 测试特 性的需 求可以 自由搭配。 2 ． 3信号采集和功能实现 测试平 台的功 能实现 ，信号 的采集 流程如图 3所 示 。 ／ 试顼 气缸 闽 I l 方向阀 l I 巍蠹溺l I 真空调莲婀1 l 真空发生器I I 其他 塑 l l 里 I I生 塑 塑 l l全 堑 堡 壁 塑 I I 塑 塑l I 垡 } L 苎 竺 _ j I 国 稠厂 ] 疆 厂 内外泄漏l l流量特性I 低重作压力l I 最低控制嚣力 l j 其他 图3 信号采集流程图 软件设计可以实现以下要求 1 测试参数设置及控制界面； 2 数据采集模块完成参数的采集 、滤波 ； 3 根据采集数据计算各测试元件的性能参数 ； 4 监视 试 验 系 统 状 态 参 数 ，判 断 工 作 状 态 ， 异常安全报警功能 ； 5 记录存储和即时显示功能； 6 测试报告的生成和打印 ； 7 历史数据查询检索 。 3综述 气动元器件通用特性测试平台以企业研发需求为 向导 ，以国际最新标准 为基准 ，采用开放式 的结构设 计 ，实现了气动元器件多功 能测试 的共享 。测试平 台 的研 制为气 动元器件 的性 能测试 提供 了新 的方便 有效 的检测手段 ，它必将极力促进我 国气动 产品质量 的提 升 ，使气动行业得 到更好 的发展 。 参考文献 【 1 】S MC 中国 有限公司． 现代实用气动技术[ M] ． 3版， 北 京 机械工业 出版社 ， 2 0 0 8 ． 【 2 】 黄亮 ， 孙浩， 蔡茂林． 基于基准流量的气体泄漏测量方法 [ J ] ． 液压与气动， 2 0 0 8 1 0 7 3 7 5 ． 专 利 信 息 专利名称一种直角附加切削头主轴预紧结构 专利 申请号 C N 2 0 0 9 1 0 0 3 1 0 0 5 ． X 公开号 C N 1 0 1 5 5 9 4 9 6 申请 E t 2 0 0 9 ． 0 4 ． 2 4 公 开 日2 0 0 9 ． 1 0 ． 2 1 申请人无锡桥联数控机床有限公司 该发明涉及一种直 角附加 切削 头主轴 预 紧结 构 ， 其主要采用第一轴承组件安装在轴承座内，轴承座用 螺钉紧 固连 接 在箱 体上 ，在 主轴 上依 次装 配第 三 隔 圈 、锥齿轮 、轴套 ，其 中锥 齿 轮 与 主轴 通 过花 键 连 接 ，特征是在主轴螺纹处安装锁紧螺母 ，两只深沟球 轴承与第四隔圈、第五隔圈组成第二个轴承组件，并 安装在箱体的轴承座内，第二个轴承组件内第四隔圈 与在主轴配合；第三法兰盖用螺钉紧固在主轴上，并 将第二个轴承组件固定在主轴轴肩处。该发明为主轴 的安装提供预紧力，从而缩短了预紧力传递路程，减 少了误差累积 的环节 ；能保证主轴 的回转运动 ，避免 了螺钉 的顺次拧紧造成预 紧力加载不均匀 的情况 ；并 可提高直角附加切削头 的加工精度 。 王元 荪供稿