资源描述：
2 0 1 3年 1 1 月 第 4 1 卷 第 2 1期 机床与液压 MACHI NE T 00L ＆ HYDRAUL I CS NO V ． 2 01 3 Vo 1 ． 4l No ． 21 DO I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 3 ． 2 1 ． 0 2 9 Y Z Bs型柱塞式液压泵综合试验台的设计与实现 社 来林 ， 空军第一航 空学院， 杨超 河 南信 阳 4 6 4 0 0 0 摘要Y Z BS型柱塞式液压泵综合试验台是根据用户需求在借鉴国内外新产品、新技术和新工艺的基础上而设计的。 设计注重试验项 目的工况建立、试验参数采集、处理、标定、校正等内容 ，并对关键参数进行闭环控制及实时监控。该试 验台是机电液一体的自动 一键式操作模式兼手动试验设备。 关键词计算机控制；P L C可编程控制；液压系统；机电液一体化 中图分类号T H 1 3 7 文献标识码B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 3 2 1 1 0 4 3 De s i g n a nd Re a l i z a t i o n o f Co mb i n e d Te s t S t a n d o f YZB S Pl un g e r Hy d r a ul i c Pu mp DU La i l i n．YANG Ch a o T h e F i r s t A e r o n a u t i c a l C o l l e g e o f A i r F o r c e ，X i n y a n g H e n a n 4 6 4 0 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t Y Z B S c o mb i n e d t e s t s t a n d o f p l u n g e r h y d r a u l i c p u mp w a s d e s i g n e d a c c o r d i n g u s e r n e e d s ，a n d b a s e d o n r e f e r e n c e s f r o m t h e d o me s t i c a n d f o r e i g n r l e w p r o d u c t s ，n e w t e c h n o l o g i e s a n d n e w t e c h n i q u e s ．T h e d e s i gn wa s f o c u s e d o n t h e o p e r a t i o n c o n d i t i o n o f t h e p i l o t p r o j e c t ， p a r a me t e r s c o l l e c t i o n ， p r o c e s s i n g ， c a l i b r a t i o n a n d c o r r e c t i o n ，a n d e t c ．C l o s e d l o o p c o n t r o l a n d r e a l t i m e m o n i t o r i n g o f t h e k e y p a r a m e t e r s w e r e a c h i e v e d ． T h e t e s t s t a n d i s a s e t o f a u t o m a t i c o n e k e y o p e r a t i o n m o d e a n d ma n u al t e s t e q u i p m e n t b y me c ha ni c a l ，e l e c t r i c a l ，a n d h y d r a ul i c i n t e g r a t i o n． Ke y wo r d s Co mp u t e r c o n t r o l ；P L C p r o gra mma b l e c o n t r o l ；Hy d r a u l i c s y s t e m ；Me c h a n i c a l e l e c t r i c a l h y d r a u l i c i n t e g r a t i o n Y Z BS型柱塞式液压泵综合试验台是为完成液 压泵 Y Z B一 3 8和应急液压泵 Y Z B一1 2相关性能参数 的试验而设计的。柱塞式液压泵是现代飞机液压系统 的能 源元件 ，为执行元件提供压力 和流量 ，为 了飞机 飞行、训练及作战安全，必须进行地面性能参数试 验。作者依据柱塞式液压泵的技术规范及使用单位的 实际情况，设计了Y Z BS 型气柱塞式液压泵综合试 验台，以提高部队的日常训练及维修能力。该试验台 是 以计算机控制为核心 、集机电液 于一体 的全 自动检 测与控制系统 ，具备一键式操作功能。 1 试验台液压系统 Y Z BS型气 柱 塞式 液 压 泵综 合 试验 台液压 系 统原 理如 图 1所示 。 由主油箱 、增压 油箱 、主 液压 泵 、辅 助 液 压 泵 、液 压 马 达 、比例 溢 流 阀 、安 全 阀、插装阀、油滤、各类传感器 以及被测泵安装接 口等组成 。 1 ． 1动力及 主液 压站 动力及 主液压站 由 1 1 0 k W 主电机 、1 1 0 k W 变频 器 、主液压 泵 A 2 F 0 9 0 、液 压 马达 A 6 V M2 8 H D、加载 系统 比例溢流阀 3 4提供被试液压泵的出油 口负 载 ，伺服换 向 阀 3 6提供 被试 液压 泵 的 回油 口负载 等组成。通过变频器 、变频电机改变主泵转 速 ，达 到 将液压马达的转 速控制在 7 5 0～ 8 7 5 0 r ／ m i n之 间 由 三位 四通液电换 向阀 1 1 改变液压马达 的转 向 ，通 过 主液压泵 4及辅助液 压泵 1 9可 以对液 压马达 进行 功 率放大 ，满足被试 液 压 泵 的转 速 、转 向、扭 矩 之要 求。压力传感器 、流量传感器 、扭矩 转速仪 分别监 控 压力 、流量 、扭矩及转速 ，并上传至 P L C 。 1 ． 2主 油箱及 油温控 制 主油箱和管路用不锈钢制造 ，采用氮气增压方式 增压 ，通过气动 比例减压 阀 3 8保证被 测液压 泵进 油 压力稳定在 0～1 M P a 。 油温控制在 1 0 0 “ 。 c C，加热与冷却 自动控 制。加 热到 1 0 0 “ 。 o C的时间不大于 1 0 m i n 。根据使用方提供 的水塔冷却方式 ，在冷却水入 口温度≤2 8℃ ，流量 为 1 6 0 L ／ m i n条 件下 ，冷 却器 的散 热功率 为 5 2 k W， 当回油量 Q 1 7 0 L ／ m i n时 ，散热 面积应 为 6 m ，采 用散热 面积为 7 ． 2 m 的板式散热器 。 收稿 日期 2 0 1 3 0 9 0 6 作者简介 杜来林 1 9 6 1 一 ， 男 ，学士 ，副教授 ，主要从事机电液一体化 的教学 、生产和科研工作 。Em a i l d u l a i l i n 1 9 6 1 1 6 3． e o m。 第 2 1 期 杜来林 等Y Z B S型柱塞式液压泵综合试验台的设计与实现 1 0 5 6 3 争 ⋯B ’ 。 一1 8 寸 6 。 3 2 2 6 群 1 5 一 豳s 33 髯 1 一 吸 油过 滤器2 、3 O 一 蝶阀3 一避震 喉4 一主 液压泵5 一变频 电机6 一 单 向阀7 一高压过 滤器8 一低压过 滤器9 一 压力传感器 1 0 - -- 弹 簧管压 力表1 】 一三位 四通 液电换 向阀1 2 一双 向变量液压 马达1 卜 比例减压 阀l 4 ～插装 阀1 5 一散热器1 6 一 电磁水 阀 1 7 一 二位 四通 电磁换 向阀l 8 一 叠加溢流 阀1 9 一辅助 液压泵2 0 、3 2 、4 2 一 电机2 l 一 放气阀2 2 一 空气滤清器2 } 一温度传 感器 2 4 一液 位液温 计2 5 一磁 铁2 6 一液位 控制器2 7 一 主油箱 6 0 0 L 2 8 一增 压油箱 3 0 0 L 2 9 一 加热 器 3 l 一 自循环 泵 叶片泵 3 3 一涡轮流量计3 4 一比例溢流阀3 5 一二位三通无泄漏电磁换 向阀 3 6 一伺服换向阀3 7 一气源3 8 --气动比例溢流阀 3 9 一气滤 4 O 一气 动溢 流阀4 1 一排 油泵 齿轮泵 4 3 -- 排油盘4 4 一扭矩 转速仪4 s 一被 铡液压泵 其 中 “ J ”一 进油 口； “ H 一 回油 口； “ B 一 出油 口 图 1 试验台液压系统原理 1 ． 3被试 泵试 验 台架 被试泵试验 台架 如 图 2所 示 ，为 防止 在测 试 时 弄 错 方 向 被 测 液 压 泵 Y Z B 一 3 8 、Y Z B一1 2的转 向 相反 ，在液压 泵安装 座处设置防差错功能 ， 根据液压泵的实 际情 况安 装 接 近 开关 ，一 个 液 压泵 两个 点 ，只 图2 液压泵试验台架 有接近 开关 匹配 ，液压泵 的转向才 能确定 。 2试验台控制系统 试验台电气系统 由研华上位机 、西门子 S 7 0 0 P L C 、 西门子人机界面 P M U触摸屏 、各输 入输 出电路及 变频器组成。其控制系统框图如图3 所示。 f 操 作 面 板 骤 网 、 堵 蓉 、 撒 j盘 升 天 控 l 按钮指示 西 I 制 门 4 变频器及L 液压泵 _ 系 子 1 1 变频电机卜 _ 卅 A 2 F 0 9 0 r 统 P 液 l 工业 电脑 l L 压 C 站 可 人机界面 编 姚 器篮 窿 樯 曩 、 工 业 触 摸 屏 程 各 测 试 选 择 控 参数输入 制 工 作 状 态 系 加 热 、 冷 却 系 统 J l 报警 统 图3 试验台控制系统框图 2 ． 1上 位 机 上位机主要包括研华工业计算机、P P I 通讯 电 缆、基于 L A B V I E W 自开发 的采集软件。测试过程 中，在测控软件的支持下，由计算机控制系统电机的 启动、停止、各种阀的启闭、比例溢流阀动作从而实 现试验工况的建立与转换。试验工况建立后，计算机 系统通过相应的传感器实时跟踪采集、储存系统的状 态参数并显示在屏幕上，可以打印、存档、查询、管 理等 。 2 ． 2 人机 界 面功 能 人机界面采用西门子触摸屏 ，给客户提供良好操 作监控界面，可以设置选择各类液压测试项 目，并设 置各类试验项目的各种参数 ，并在测试过程中给予操 作者各类提示，以防操作者操作步骤出错和提示测试 中的各类报 警 。人机 界 面和 P L C可脱 离上 位 机单 独 使用 ，即使上 位机 出现问题无法开机 ，也能顺利完成 各项试 验 。 2 ． 3 西 门子 P L C 系统 西门子 P L C系统由C P U模块 、输入开关量模块 、 输出开关量模块 、模拟量输入模块、模拟量输出模块 组成 。压力 、温度 、流量 、转速 、扭矩 通过模 拟量输 入模块采集 ，通过系数修正后在触摸屏显示，并传送 至上位 机。 3试验操作及实现 以液压泵 Y Z B一3 8为例，其试验操作及实现过 程如下。把液压泵 Y Z B一3 8安装到试验台架上 ，连 “ 一 。 卜 寓 如 蚰 s 上， 涠 1 0 6 机床与液压 第 4 l 卷 接好 管路 ，按下列方法操 作。 3 ． 1 手动模式下 1 打开软件界面 ，点击开始采集 ； 2 在触摸屏上设定转速 ，n 7 5 0 r ／ m i n ，进 口 P 0 ． 5 2 M P a ，回油P 0 ． 6 M P a ，按下操作台 【 马达 启动】按钮，系统自动将马达转速调整至7 5 0 转，进 口P 0 ． 5 2 M P a ，回油 P 0 ． 6 M P a自动保持 ； 3 按 【 加载 】按钮，逐步将压力 调至 l 7 M P a ，在采集软件上点击记录，可以读出被试泵的供 油量和 回油量 ； 4 按 【 加载 一】按钮，将压力卸载。在触摸 屏重新设定 转速为 n5 9 0 0 r ／ ra i n ，马达转速 自动逐 步提升为 5 9 0 0 r ／ m i n ； 5 按 【 加 载 】按 钮，将 压力 加 载 至 2 1 MP a ，在采集软件上点击记录， 可以读出被试泵的供 油量和回油量，并计算记录此时出 口压力脉动双峰 值 ； 6 按 【 加 载 】按 钮，将 压 力加 载 至 2 1 MP a ，看到供油量为零时停止加载，判断出口压力是 否在 2 1 ． 5 。 MP a ，在采集软 件上点 击记 录 ， 可 以读 出被试泵 的供油量 和 回油量 ，并计算记录此时出 口压 力脉动 双峰值 ； 7 按 【 加载 一】按钮，将出 1 3 压力卸载。在 触摸屏重新设定转速为 n 8 5 0 r ／ m i n ，马达转速 自动 逐步下降为 8 5 0 r ／ m i n ； 8 按 【 加 载 】按 钮，将 压 力加 载 至 2 1 M P a ，按下 【 卸荷阀接通】按钮 ，在采集软件上点击 记录此 时的压力 ； 9 按 【 加载 一】按钮 ，将出 口压力卸载 ，按 下 【 马达启动】停止按钮 ，马达停止工作； 1 0 在采集软件上 点击 生成报 表 ，根 据设定好 的判断条件 ，判断被试液压泵是否合格，并打印数据 报表 。 3 ． 2 自动模 式 自动模式又称一键式操作。打开采集软件，点击 开始采集，点击 【 自动开始 】按钮，进入 自动程序， 按手动模式顺序将所有项 目自动完成测试，自动记 录 ，自动判断 ，自动生成报表 。 4 结束语 该试验台是以计算机控制为核心、集机电液于一 体的全 自动检测与控制系统 ，具有智能化程度高、人 机界面友好的一键式 自动操作模式。其主要特点有 通用性强 ，试验台能够完 成不 同种 类液压 泵 的试 验 ； 便于控制 ，采用计算机与 P L C可编程控制系统可以 实现一键式 自动操作 ；采用温控系统对油液温度进行 实时控制；具有自检、报警和防纠错功能；操作方法 简单 ，使用方便，提供实时 “ 菜单帮助” ，操作者容 易掌握；测试数据的获得准确、可靠、直观；试验台 实现 了模块 化 ，维护更加方便。 参考文献 【 1 】 孔凡才． 自动控制系统[ M] ． 北京 机械工业出版社， 2 011 ． 【 2 】 居滋培． 过程控制系统及应用[ M ] ． 北京 机械工业出版 社 ， 2 0 1 1 ． 【 3 】 杜来林． 飞机附件检修[ M] ． 北京 航空工业出版社， 2 00 6． 【 4 】 杜来林． 液压与气动技术 [ M] ． 北京 北京大学出版社 ， 2 00 6． 【 5 】杜来林． 飞机液压泵智能测试系统的设计 [ J ] ． 机床与 液压 ， 2 0 0 6 1 2 ． 上接第 1 0 3页 激振器 的核 心 ，通过控制滑阀阀芯的旋转位移角速度 进而提升疲劳系统的振动频率，通过控制阀芯的轴向 直线位移来控制振 动的振 幅 ，以直动式偏置阀控制输 出载荷 的均值 。采用两轴同步控制办法 ，建立了该疲 劳系统的数学模型，进而制作了双位移电液阀控高频 率疲劳试验系统。 通过理论计算 和真实试验 的对 比可以发现 1 系统输出的波形接近于正弦曲线； 2 该系统在 1 5 0 H z 频率范围内工作，稳定可靠，较常规系统的频 率提升显著； 3 在同步控制策略的帮助下 ，该系 统的两轴输出较常规的单轴输出载荷范围更宽，运行 更平稳 。 参考文献 【 1 】罗剑波， 姜伟． 一种基于 F P G A技术的高频疲劳试验机 控制器的研制[ J ] ． 测控技术与设备， 2 0 0 1 ， 2 7 9 3 3 3 4． 【 2 】孙志礼． 机械设计[ M] ． 沈阳 东北大学出版社， 2 0 0 0 ． 【 3 】奚德昌． 振动台及振动试验 [ M] ． 北京 机械工业出版 社 ， 1 9 9 2 1 2 41 6 7 ． 【 4 】L A N G G e o r g e F o x ． E l e c t r o d y n a m i c s S h a k e r F u n d a m e n t a l s [ J ] ． S o u n d a n d V i b r a t i o n ， 1 9 9 7 4 1 4 2 3 ． 【 5 】尚增温， 孙虹． 高频电液伺服系统的发展趋势与新的应 用领域[ J ] ． 液压与气动， 2 0 0 1 6 51 O ． 【 6 】 杨叔子． 机械工程控制基础[ M] ． 武汉 华中科技大学出 版社 ， 2 0 0 2 ． 【 7 】 张福波， 王贵桥 ， 杜林秀 ， 等． 电液伺服疲劳试验机波形 幅值的模糊补偿[ J ] ． 振动、 测试与诊断 ， 2 0 0 8 2 9 6 9 9． 【 8 】 廉红珍， 寇子明． 振动机械液压激振方式的特点分析和 发展综述[ J ] ． 煤矿机械， 2 0 0 7 ， 2 7 1 1 1 21 4 ．
展开阅读全文
