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多測點便攜式卷板機液壓系統分析儀的開發及應用

發布時間：2018/1/10

　　多測點便攜式卷板機液壓系統分析儀是新一代的數據采集與處理裝置，采用有源傳感器技術，可在現場同時進行多測點、多參數的測試，并依靠基于LabVIEW軟件開發的測試軟件進行實時數據采集和處理，為后續的卷板機液壓系統性能分析和故障診斷提供依據。
　　1．卷板機液壓系統分析儀的組成
　　卷板機液壓系統分析儀主要由有源傳感器、輔助傳感器、傳感器接口模塊、數據采集卡(DAQ700)、電源、筆記本電腦、傳輸電纜等組成，如圖1所示。
　　1)有源傳感器
　　卷板機液壓系統分析儀采用美國HEDLAND公司生產的有源傳感器，包括兩個有源傳感器組(圖2—3)、一個輔助壓力傳感器和一個輔助流量傳感器，可同時采集卷板機液壓系統的8個參數信號。實際應用中可根據卷板機液壓系統檢測的需要選擇接人傳感器的數量。

　　　1 　 2 　　　 3
　　1-擋環；2-轉子支撐；3-渦輪轉子；4-有源溫度傳感器及信號調理器；5-有源流量傳感器及信號調理器；6-有源壓力傳感器及信號調理器
　　　　　　　　　　　　　圖1有源傳感器組
　　每個有源傳感器除了傳感元件外，內部還集成了信號調理電路(包括信號放大器、V/I變換器及兩個相同的精密基準恒流源)。該調理電路可將傳感器的原始電壓輸入信號變換為4～20mA的電流輸出信號，便于信號的遠距離傳輸且具有較強的抗干擾性能。流量傳感器采用渦輪轉子作為傳感元件，其輸出線性度好，順流精度為滿量程的1％～4％，可重復精度為0.2％～4％，壓降小(小于0.2MPa)，抗污染。流量傳感器的量程為1.5～750L/min，可根據需要選擇。
　　壓力傳感器采用有機硅聚合物應變電阻，產生的噪聲級較低且信號輸出好。金屬膜片和有機硅聚合物電橋幾乎不受沖擊、振動及安裝位置的影響。壓力傳感器的量程為0～41.4MPa。溫度傳感器采用鉑電阻，電阻溫度系數的離散度很小，精度高，靈敏度好。溫度傳感器的量程為一20～150℃。
　　傳感器組還可加裝加載閥，可模擬外界負荷變化，便于系統性能參數檢測和故障診斷。
　　2)傳感器接口模塊
　　傳感器接口模塊是一個模/模電子信號處理器，它可將傳感器輸入的4～20mA的模擬電流信號轉換為0～5V的直流電壓模擬信號輸出，經輸入／輸出(I/O)電纜傳送到DAQ700數據采集卡進行模數轉換后送入計算機處理。
　　3)數據采集卡
　　便攜式卷板機液壓系統分析儀采用筆記本電腦作為最終的輸出端，故采用PCMCIA數據采集卡。這里選用NI公司生產的DAQ700型12位數據采集卡，擁有16個單端或8個差動模擬通道輸入，其最高采樣速率為100kS/s。另外還有兩個16位的8MHz定時/計數器和一個16位的數字I/0線。
　　2．系統分析軟件
　　卷板機液壓系統分析軟件基于LabVIEW軟件并在Windows XP環境下開發而成，由數據采集模塊、數據顯示模塊、數據處理模塊和數據管理模塊組成，主要完成人機對話、數據采集、濾波消噪、復雜計算、數據分析處理、數據顯示、保存、打印等功能。
　　1)數據采集模塊
　　數據采集模塊具有測量參數設置和數據采集功能。參數設置可由用戶按測試要求選擇不同的測量單位和傳感器。數據采集模塊從數據采集卡獲取各個傳感器傳來的原始數據，供數據顯示模塊、數據處理模塊和數據管理模塊顯示、分析和存儲。
　　2)數據顯示模塊
　　數據顯示模塊主要完成將測試結果通過儀器面板以數字或曲線的形式顯示，以方便測試者觀察和分析測試情況，記錄和存儲測試數據。
　　3)數據處理模塊
　　數據處理模塊完成對測量數據的平滑和濾波處理，頻域、時域等相關分析，以及根據測
　　量的數據進行卷板機液壓系統的故障診斷。
　　4)數據管理模塊
　　數據管理模塊一般完成對測試設備、測試信息、測試結果等數據的管理，利用數據庫可以更有效地管理各種數據，以便隨時進行數據的讀取、存儲和打印。
　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　系統分析軟件的邏輯框圖如圖2所示。
　　3．應用
　　卷板機液壓系統分析儀對卷板機液壓系統的檢測一般有兩種連接方式：串接和T接。串接是將傳感器串聯到液壓回路中直接進行檢測；T接是將卷板機液壓系統分析儀作為卷板機液壓系統的一個旁路，通過旁路參數的變化來檢測卷板機液壓系統的性能。
　　TH6350加工中心液壓泵采用雙級壓力控制變量柱塞泵，低壓可調至4MPa，高壓可調至7MPa。低壓用于分度轉臺抬起、下落及夾緊，機械手更換刀具的動作，刀具的松開與夾緊，主軸速度高低擋的變換動作等；高壓用于主軸箱的平衡。
　　一般根據所測卷板機液壓系統的需要來選擇接人傳感器的數量和量程。如圖2—5所示，將卷板機液壓系統分析儀接入TH6350加工中心的卷板機液壓系統，傳感器組串接在雙級壓力控制變量柱塞泵的出油口，用于測量油泵出口的壓力、流量和溫度；輔助流量傳感器串接在油泵的泄油口，用于測量油泵的泄漏量。在測試之前，首先啟動加工中心，當液壓油溫度達到50℃±3℃時開始測試，保持油泵的轉速為1800r／min，然后控制各執行元件的動作，其中電磁換向閥用于實現油泵高低壓的轉換。測試結果如圖2—6所示。
　　由測試所得曲線可以看出，在柱塞泵輸出的低壓和高壓段，隨著輸出壓力的增加，柱塞泵的輸出流量相對標準值呈現明顯下降的趨勢，表明柱塞泵內部泄漏增加，柱塞副之間已經有一定程度的磨損。如果柱塞泵的容積效率低于標準值，就需要維修或更換。基于CAT技術的軸向柱塞泵性能測試系統
　　　　

　　　圖3　TH6350加工中心卷板機液壓系統測試
　　　

　　　　　　0 1 　 2 　 3 　　4 　 5 　 6 　 7　　壓力/MPa
　　　圖4　雙級壓力控制變量柱塞泵輸出特性曲線

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