闭环液压控制加快了汽车轮毂寿命测试.pdf

液 压 气 动 与 密 封 ， 2 0 1 4年 第 0 4期 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 4 ． 0 4 ． 0 1 9 闭环液压控制加快了汽车轮毂寿命测试 布鲁斯 孔斯 ， 陈真炎 译 D E L T A计算机系统公司， 美 国 摘要 该文是对一 台退役的汽车轮毂寿命测试设备进行数字化控制系统改造的成功案例 的介绍 。 对退役或仍在使用 中的老 旧设备用 数字 控制 器加 传感 器进行改造 ， 是一个既能发挥老设备功能 、 节省 地球 资源 ， 又能提高设备效率和精度 的好办法 。 该文 即展示 了这样 的 一 个实例。通 过用 D E L T A运 动控制器对该退役设备进行改造 ， 成本只有新设备的 2 5 ％， 而取得 的效果却不亚于新设备 ， 是一个值得推 广的方式 。 关键词 电液运动控制 ； 车辆毂耐久试 验 ； 旧设备翻新 中图分类号 T H1 3 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 4 0 4 0 0 6 4 0 3 Cl os e d Loo p Hy d r a u l i c Co n t r o l s Ac c e l e r a t e Au t o mo t i v e W h e e l Te s t i n g B RU C E C o o n s ， C H E N Z h e n - y a n T r a n s l a t e d D e l t a C o m p u t e r S y s t e ms ， I n e ． ，A m e r i c a Ab s t r a c t T h i s p a p e r i n t r o d u c e s a c a s e o f s u c c e s s f u l e q u i p me n t r e t r o fi t t i n g w h e r e a n o l d a u t o mo t i v e wh e e l l i f e t e s t i n g s y s t e m wa s u p g r a d e d w i t h a d v a n c e d d i g i t a l mo t i o n c o n t r o l t e c h n o l o g i e s ． Us i n g d i g i t a l mo t i o n c o n t r o l l e r s w i t h h i g h- p r e c i s i o n tr an s d u c e r s t o r e t r o fit o l d e q u i p m e n t i s a g r e a t w a y n o t o n l y t o r e j u v e n a t e o l d e q u i p me n t a n d s a v e e a r t h s r e s o u r c e s ，b u t a l s o t o i mp r o v e t h e e ff i c i e n c y a n d a c c u r a c y o f t h e ma c h i n e s a n d e x t e n d t h e i r s e r v i c e l i f e s p a n s ． I n t h i s i n s t a n c e ，a D EL T A mo t i o n c o n t r o l l e r wa s u s e d t o u p g r a d e a n o l d w h e e l l i f e t e s t s t an d ， wi t h a c o s t o f o n l y 2 5 ％o f n e w e q u i p me n t ， w h i l e a c h i e v i n g d e s i r a b l e t e s t r e s u l t s a s a n e w ma c h i n e wo u l d ． T h i s i s a me t h o d wo r t h y p r o mo t i n g f o r c o mp a n i e s c o n s i d e r i n g a n e q u i p me n t a n d s y s t e m u p g r a d e ． Ke y wo r d s e l e c t r o - h y d r a u l i c mo t i o n c o n t r o l ； wh e e l d u r a b i l i t y t e s t i n g ； u s e d - e q u i p me n t r e t r o fi t t i n g l 车轮毂耐久性加速试验设备介 绍 在实验室 中用结构耐久性试验来复制模拟现实生 活 中常见 的机件破坏和磨损的情景是一个非常好 的方 法 在力和频率都很高的实际应用 中， 伺服液压动力常 常是复现现场数据 的最好方法 本文描述了密歇根州雷德福得市 的英柯伯 L L C公 司采用一套伺服液压作动器系统进行车轮毂试验。该 系统同时在两个轴向施加力 ．或者说用两个伺服液压 作动器实现双轴向施力测试 见图 1 。 收稿 日期 2 0 1 3 0 8 1 6 作者简介 布鲁 斯 孔斯 1 9 5 1 一 ， 男 ， 美 国人 ， 学士 ， 主要研 究方 向为液压 运动控 制。 图 1 英柯伯 系统当车轮在 一个毂的内侧旋转时在 两个轴 向控制车轮的位置 这种方法相对于传统 的单轴车辆毂耐久试验方法 参考文献 ⋯ 1 路 甬祥， 胡 大跋． 电液 比例控 制技术 【 M】 ． 北 京 机械 工业 出版 社． 1 9 8 8 ． [ 2 ] 雷 天觉， 等． 新 编液压 工程手 册[ M ] ． 北 京 北京 理工 大学 出版 社． 1 9 9 8 ． 【 3 】 黄人豪． 二通插装阀的结构原理和功能分析 续 【 J 】 ． 流体传动 6 4 与控制， 2 0 0 4 ， f 5 4 4 4 6 ． 【 4 】 赵 江龙， 赵 春禾． 板式插装 阀的正 确使用 与分析 [ J 】 ． 流体 传动 与控制， 2 0 0 9 ， 6 1 5 0 5 2 ． [ 5 ] 朱红 岩， 张志国． 插装 阀组 控制差 动液压 缸应用 分析[ J 】 ． 流体 传动与控制， 2 0 0 8 ， 5 5 8 6 0 ． 『 6 1 雷天觉． 新编液 压工程手册f M1 ． 北京 北京理工大学， 1 9 9 9 ． 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 4年 第 0 4期 组成部分。 D E L T A控制器控制液压的另一个优点是具有控制 液压作动器 的位置和施力大小 的能力 ，更重要的是它 可以平滑地从位置控制转到力控制。在英柯伯系统中， 位置控制是用来将车轮放人彀 中。在实际测试时 ， 油缸 则完全在负载力控制下运作。使用 D e l t a指令 ， 能够很 容易地从位置控制转为力控制 。据 K e v i n反映 ， 模式转 换发生在 “ 幕后 ” ． 操作者在运作过程 中甚至察觉不到 控制模式的转换。 在调整运 动控制 回路时 K e v i n使用 了由 D E L T A 的 R MC T o 0 l s工具软件包提供 的 自动调整软件进行位 置控制 他还使用 了 D E L T A的图形调整工具 ， 包括图 形管理 P l o t Ma n a g e r 软件 ， 去精调力 的控制回路。 D E L T A的 R MC1 5 1 控制器也可很容易的“ 嵌入 ” 到 硬件系统中 见图 2 。 控制器保留使用老车轮测试系统 原来的位置传感器和力传感器 。两个油缸的位置信号 都是用装 在油缸杆 内的 L V D T传感器 线性变量差动 互 感器把线性 位移转 换为对应 的电子信 号 的电 子一 机械传感器 传送 。 K e y i n所需要做 的就是调节 L V D T的输出 ． 使之与 D E L T A的 R MC所需要的 1 0 V的输入匹配 在通过液 压油缸控制加在车轮上 的力方面 ．现有 的载荷传感器 要和 R MC的模拟量输入接 口连接。最后 。 作为控制输 出． R MC控制器与机器原有 的伺服阀连接。K e v i n还需 要在运动控制器和阀之间增加一些 电压一 电流转换器 这些 ， 就是使机器工作的所有事情了。 编程 和系统 连接 的简单化使得 D E L T A控制器易 于维护。所有的主要元件都是现成的和标准化的。“ 使 用 D E L T A控制器 ． 几乎任何有资质的电子技术人员都 可以维护它” ． K e v i n K r e t s c h ma n n说 ． “ 故障诊断逻辑也 是工厂里经过培训的电气技师们所熟悉的 ．而且具备 资格去做 的” 。 “ 从翻新 的角度 ． 应该说 D E L T A的控制器是极为 物超所值的” ． K e v i n K r e t s c h a m n n说 ． “ 我估算在我们老 机器控制器翻新所花费的成本 ．仅是一部新机器或客 户化设计的伺服液压 系统成本的 2 5 ％。在我们完成这 个项 目之后 ．我们很快就收到为一个德国客户翻新两 台机器控制器的另一个订单 使用 D E L T A的控制器很 方便很灵活 ．它在 自动化工业领域 中的优势是显而易 见的 当然我们也计划在其他工业领域里 ， 应用它来进 行老系统翻新改造” 4 总结 老旧设备在企业里都是很麻烦 的。 用起来不方便 ． 效率低 ， 精度差 ， 不用又很浪费。当前 ， 各类数字控制器 已经越来越成熟地应用于各类设备 它们的技术进步 ， 打破了人们对它传统的认知 ， 即娇气和复杂 在复杂多 变 的工业应用环境里可靠性很差等。所 以。 用数字控制 器改造老旧设备 ． 是一个事半功倍 的事情 ， 技术上也是 日趋成熟 。新型运动控制器 ， 很容易“ 嵌人” 到老 旧设备 中去 ． 尽可能地采用老设备 的运动元件如油缸 、 阀和传 感器等。 D e l t a类的运动控制器 。 既可以实现开式也可实 现闭式 回路控制 。它的双 回路 压力 和位置 控制和平 滑转换独特功 能．使得设备的控制精度和效率都 比老 设备控制模式有很大进步 在编程和界面操作上 ．该控制器也提供了丰富的 菜单选项和可视化编程 ．可 以很方便地制作客户化的 操作界面 。该 控制器简单易学 ，具有一定技术能力的 电气工程师经过短暂培训 即可实现控制系统 的编程和 调 试 。 另一个很重要的因素就是用数字控制器改造升级 老旧设备 ， 其成本比完全换新设备要低。本案例实际完 成后 。 其改造成本仅为新设备采购成本 的 2 5 ％。 而且它 尽可能地利用了老旧设备的可用元器件 美 国的情 况与中国一样 ． 在很多老企业里 ， 有很多 服役时间很长的设备 ． 过去采用的控制方式 。 以及控制 系统本身都 已老化 ．而且很难再得到老型号元器件 的 补充或维修服务。在这一领域 ． 用新型数字工业控制器 对老旧设备改造 ， 有很广阔的市场 另一领域就是一些 还在生产的设备 ． 其技术也落后于国际先进水平 但其 机械结构 ， 仍是 十分先进 的 机械部分的改进相对于电 子控制来说 ， 其发展是较慢 的 。所以 ， 对在产设备 ． 用 新型数字控制器进行升级改进 ．也是一个非常有 价值 的事情 ． 值得推广。 参 考 文 献 [ 1 】 徐耀挺 ， 宁 晓斌 ， 王秋成 ． 基 于 A ME S i m 的纯 电动 汽车液 压再 生制动系统的研究『 J ] ． 机电工程， 2 0 1 2 ， 2 1 4 6 1 5 0 ． 【 2 】 周翎霄 ， 宁 晓斌 ， 谢伟 东． 纯 电动汽车液 压再生制 动能量 回收 系统的研究[ J ] ． 机 电工程， 2 0 1 3 ， 6 6 6 4 6 6 8 ． [ 3 】 沈 文卫 ， 等． I N B A闭环液压系统故 障分 析与处理【 J 】． 液压气动 与密封， 2 0 1 3 ， 8 7 0 ． [ 4 】 魏太有． 履 带起重 机闭式液压系统故 障分 析及 排除方法研究 [ J 】 ． 液压气动与密封， 2 0 1 2 ， O a 1 ． f 5 1 晏 中华， 等． 汽车转 向器功 能试验 台液压 系统管 路特 性分析 [ J ] ． 液压气动与密封， 2 0 1 3 ， 0 3 5 ． [ 6 】 雷天觉．新编液压工程手册[ M】 ． 北京 北京理工大学， 1 9 9 9 ． 【 7 】 陆元 章． 现代机 械设 备设计 手册【 M】 ． j E 京 机 械工 业 出版 社， 1 9 9 6 ． 【 8 ] 杨文华 ． 液控原理[ M】 ． 北京 学术书刊 出版社， 1 9 9 0 ．