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多测点便携式卷板机液压系统分析仪的开发及应用

发布时间：2018/1/10

　　多测点便携式卷板机液压系统分析仪是新一代的数据采集与处理装置，采用有源传感器技术，可在现场同时进行多测点、多参数的测试，并依靠基于LabVIEW软件开发的测试软件进行实时数据采集和处理，为后续的卷板机液压系统性能分析和故障诊断提供依据。
　　1．卷板机液压系统分析仪的组成
　　卷板机液压系统分析仪主要由有源传感器、辅助传感器、传感器接口模块、数据采集卡(DAQ700)、电源、笔记本电脑、传输电缆等组成，如图1所示。
　　1)有源传感器
　　卷板机液压系统分析仪采用美国HEDLAND公司生产的有源传感器，包括两个有源传感器组(图2—3)、一个辅助压力传感器和一个辅助流量传感器，可同时采集卷板机液压系统的8个参数信号。实际应用中可根据卷板机液压系统检测的需要选择接人传感器的数量。

　　　1 　 2 　　　 3
　　1-挡环；2-转子支撑；3-涡轮转子；4-有源温度传感器及信号调理器；5-有源流量传感器及信号调理器；6-有源压力传感器及信号调理器
　　　　　　　　　　　　　图1有源传感器组
　　每个有源传感器除了传感元件外，内部还集成了信号调理电路(包括信号放大器、V/I变换器及两个相同的精密基准恒流源)。该调理电路可将传感器的原始电压输入信号变换为4～20mA的电流输出信号，便于信号的远距离传输且具有较强的抗干扰性能。流量传感器采用涡轮转子作为传感元件，其输出线性度好，顺流精度为满量程的1％～4％，可重复精度为0.2％～4％，压降小(小于0.2MPa)，抗污染。流量传感器的量程为1.5～750L/min，可根据需要选择。
　　压力传感器采用有机硅聚合物应变电阻，产生的噪声级较低且信号输出好。金属膜片和有机硅聚合物电桥几乎不受冲击、振动及安装位置的影响。压力传感器的量程为0～41.4MPa。温度传感器采用铂电阻，电阻温度系数的离散度很小，精度高，灵敏度好。温度传感器的量程为一20～150℃。
　　传感器组还可加装加载阀，可模拟外界负荷变化，便于系统性能参数检测和故障诊断。
　　2)传感器接口模块
　　传感器接口模块是一个模/模电子信号处理器，它可将传感器输入的4～20mA的模拟电流信号转换为0～5V的直流电压模拟信号输出，经输入／输出(I/O)电缆传送到DAQ700数据采集卡进行模数转换后送入计算机处理。
　　3)数据采集卡
　　便携式卷板机液压系统分析仪采用笔记本电脑作为最终的输出端，故采用PCMCIA数据采集卡。这里选用NI公司生产的DAQ700型12位数据采集卡，拥有16个单端或8个差动模拟通道输入，其最高采样速率为100kS/s。另外还有两个16位的8MHz定时/计数器和一个16位的数字I/0线。
　　2．系统分析软件
　　卷板机液压系统分析软件基于LabVIEW软件并在Windows XP环境下开发而成，由数据采集模块、数据显示模块、数据处理模块和数据管理模块组成，主要完成人机对话、数据采集、滤波消噪、复杂计算、数据分析处理、数据显示、保存、打印等功能。
　　1)数据采集模块
　　数据采集模块具有测量参数设置和数据采集功能。参数设置可由用户按测试要求选择不同的测量单位和传感器。数据采集模块从数据采集卡获取各个传感器传来的原始数据，供数据显示模块、数据处理模块和数据管理模块显示、分析和存储。
　　2)数据显示模块
　　数据显示模块主要完成将测试结果通过仪器面板以数字或曲线的形式显示，以方便测试者观察和分析测试情况，记录和存储测试数据。
　　3)数据处理模块
　　数据处理模块完成对测量数据的平滑和滤波处理，频域、时域等相关分析，以及根据测
　　量的数据进行卷板机液压系统的故障诊断。
　　4)数据管理模块
　　数据管理模块一般完成对测试设备、测试信息、测试结果等数据的管理，利用数据库可以更有效地管理各种数据，以便随时进行数据的读取、存储和打印。
　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　系统分析软件的逻辑框图如图2所示。
　　3．应用
　　卷板机液压系统分析仪对卷板机液压系统的检测一般有两种连接方式：串接和T接。串接是将传感器串联到液压回路中直接进行检测；T接是将卷板机液压系统分析仪作为卷板机液压系统的一个旁路，通过旁路参数的变化来检测卷板机液压系统的性能。
　　TH6350加工中心液压泵采用双级压力控制变量柱塞泵，低压可调至4MPa，高压可调至7MPa。低压用于分度转台抬起、下落及夹紧，机械手更换刀具的动作，刀具的松开与夹紧，主轴速度高低挡的变换动作等；高压用于主轴箱的平衡。
　　一般根据所测卷板机液压系统的需要来选择接人传感器的数量和量程。如图2—5所示，将卷板机液压系统分析仪接入TH6350加工中心的卷板机液压系统，传感器组串接在双级压力控制变量柱塞泵的出油口，用于测量油泵出口的压力、流量和温度；辅助流量传感器串接在油泵的泄油口，用于测量油泵的泄漏量。在测试之前，首先启动加工中心，当液压油温度达到50℃±3℃时开始测试，保持油泵的转速为1800r／min，然后控制各执行元件的动作，其中电磁换向阀用于实现油泵高低压的转换。测试结果如图2—6所示。
　　由测试所得曲线可以看出，在柱塞泵输出的低压和高压段，随着输出压力的增加，柱塞泵的输出流量相对标准值呈现明显下降的趋势，表明柱塞泵内部泄漏增加，柱塞副之间已经有一定程度的磨损。如果柱塞泵的容积效率低于标准值，就需要维修或更换。基于CAT技术的轴向柱塞泵性能测试系统
　　　　

　　　图3　TH6350加工中心卷板机液压系统测试
　　　

　　　　　　0 1 　 2 　 3 　　4 　 5 　 6 　 7　　压力/MPa
　　　图4　双级压力控制变量柱塞泵输出特性曲线

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