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多測點便攜式卷板機液壓系統(tǒng)分析儀的開發(fā)及應(yīng)用

發(fā)布時間：2018/1/10

　　多測點便攜式卷板機液壓系統(tǒng)分析儀是新一代的數(shù)據(jù)采集與處理裝置，采用有源傳感器技術(shù)，可在現(xiàn)場同時進行多測點、多參數(shù)的測試，并依靠基于LabVIEW軟件開發(fā)的測試軟件進行實時數(shù)據(jù)采集和處理，為后續(xù)的卷板機液壓系統(tǒng)性能分析和故障診斷提供依據(jù)。
　　1．卷板機液壓系統(tǒng)分析儀的組成
　　卷板機液壓系統(tǒng)分析儀主要由有源傳感器、輔助傳感器、傳感器接口模塊、數(shù)據(jù)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(tǒng)分析儀采用美國HEDLAND公司生產(chǎn)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(tǒng)的8個參數(shù)信號。實際應(yīng)用中可根據(jù)卷板機液壓系統(tǒng)檢測的需要選擇接人傳感器的數(shù)量。

　　　1 　 2 　　　 3
　　1-擋環(huán)；2-轉(zhuǎn)子支撐；3-渦輪轉(zhuǎn)子；4-有源溫度傳感器及信號調(diào)理器；5-有源流量傳感器及信號調(diào)理器；6-有源壓力傳感器及信號調(diào)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(nèi)部還集成了信號調(diào)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(diào)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(zhuǎn)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(fù)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(jù)需要選擇。
　　壓力傳感器采用有機硅聚合物應(yīng)變電阻，產(chǎn)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(shù)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(tǒng)性能參數(shù)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(zhuǎn)換為0～5V的直流電壓模擬信號輸出，經(jīng)輸入／輸出(I/O)電纜傳送到DAQ700數(shù)據(jù)采集卡進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后送入計算機處理。
　　3)數(shù)據(jù)采集卡
　　便攜式卷板機液壓系統(tǒng)分析儀采用筆記本電腦作為最終的輸出端，故采用PCMCIA數(shù)據(jù)采集卡。這里選用NI公司生產(chǎn)的DAQ700型12位數(shù)據(jù)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(shù)器和一個16位的數(shù)字I/0線。
　　2．系統(tǒng)分析軟件
　　卷板機液壓系統(tǒng)分析軟件基于LabVIEW軟件并在Windows XP環(huán)境下開發(fā)而成，由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)管理模塊組成，主要完成人機對話、數(shù)據(jù)采集、濾波消噪、復(fù)雜計算、數(shù)據(jù)分析處理、數(shù)據(jù)顯示、保存、打印等功能。
　　1)數(shù)據(jù)采集模塊
　　數(shù)據(jù)采集模塊具有測量參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)采集功能。參數(shù)設(shè)置可由用戶按測試要求選擇不同的測量單位和傳感器。數(shù)據(jù)采集模塊從數(shù)據(jù)采集卡獲取各個傳感器傳來的原始數(shù)據(jù)，供數(shù)據(jù)顯示模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)管理模塊顯示、分析和存儲。
　　2)數(shù)據(jù)顯示模塊
　　數(shù)據(jù)顯示模塊主要完成將測試結(jié)果通過儀器面板以數(shù)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(shù)據(jù)。
　　3)數(shù)據(jù)處理模塊
　　數(shù)據(jù)處理模塊完成對測量數(shù)據(jù)的平滑和濾波處理，頻域、時域等相關(guān)分析，以及根據(jù)測
　　量的數(shù)據(jù)進行卷板機液壓系統(tǒng)的故障診斷。
　　4)數(shù)據(jù)管理模塊
　　數(shù)據(jù)管理模塊一般完成對測試設(shè)備、測試信息、測試結(jié)果等數(shù)據(jù)的管理，利用數(shù)據(jù)庫可以更有效地管理各種數(shù)據(jù)，以便隨時進行數(shù)據(jù)的讀取、存儲和打印。
　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　系統(tǒng)分析軟件的邏輯框圖如圖2所示。
　　3．應(yīng)用
　　卷板機液壓系統(tǒng)分析儀對卷板機液壓系統(tǒng)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(lián)到液壓回路中直接進行檢測；T接是將卷板機液壓系統(tǒng)分析儀作為卷板機液壓系統(tǒng)的一個旁路，通過旁路參數(shù)的變化來檢測卷板機液壓系統(tǒng)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(diào)至4MPa，高壓可調(diào)至7MPa。低壓用于分度轉(zhuǎn)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(jù)所測卷板機液壓系統(tǒng)的需要來選擇接人傳感器的數(shù)量和量程。如圖2—5所示，將卷板機液壓系統(tǒng)分析儀接入TH6350加工中心的卷板機液壓系統(tǒng)，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(dāng)液壓油溫度達到50℃±3℃時開始測試，保持油泵的轉(zhuǎn)速為1800r／min，然后控制各執(zhí)行元件的動作，其中電磁換向閥用于實現(xiàn)油泵高低壓的轉(zhuǎn)換。測試結(jié)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(xiàn)明顯下降的趨勢，表明柱塞泵內(nèi)部泄漏增加，柱塞副之間已經(jīng)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(shù)的軸向柱塞泵性能測試系統(tǒng)
　　　　

　　　圖3　TH6350加工中心卷板機液壓系統(tǒng)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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