一种轴向负载模拟加载装置设计

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液压传动技术与机械技术、电子技术越来越紧密的结合，推动液压传动与控制系统向拈化、集成化、系统化方向发展n ，加强电液控制技术的研究 ，特别是对电液比例/伺服技术的深入研究，并在检测系统上的推广应用，对提高测试精度、自动化程度和检钡4效率，以及增强系统可靠性方面具有重大的意义。

液压缸作为液压系统的执行元件之-，其性能的优劣不但直接决定了液压系统的可靠性，而且影响着设备的正常运行和维护，因此需要通过检测系统检验其性能是否达到技术要求。

本系统是基于所承担的孝感某高新企业-套液压缸负载模拟加载检测设备而开展设计。在运用-系列先进理论和技术的基础上，考虑到工业应用的实际情况 ，因此本装置以追求实际应用的可靠性为主，辅以部分较先进的技术。

本文设计液压缸加载试验台主要考虑以下几个方面。-是分析被测量液压缸之间共同的性能以及测量范围；二是适应不同型号的缸加载装置的设计；三是结合设计要求提出新的便捷的测量方法。

l 系统方案设计本系统是在充分解读用户的技术协议的基础上提出的，性能指标必须满足用户的设计要求。轴向负载模拟加载装置主要由液压系统、电气测控系统、负载加载平台三部分组成。液压系统实现两个加载液压缸的模拟负载，而电气测控系统则实现对整个液压系统加载台架和实验过程进行全程控制和监测，这部分是整个系统控制中枢，负载加载平台用来收稿 日期：2012-08.28作者简介：谈宏华(1963-)，男 ，教授。研究方向为机电-体化及控制技术。

喜 厂面 茸 l lI LabVlEw I 测 L 兰 -J控 --L--～ 系 通信接口 f统 - ------ l PLC控制系统 启动柜加载台架两组液压缸油管液压系统鱼墨阀组 I传感器组图1 系统组成框图2 加载装置液压系统设计液压系统主要指标 ：环境温度为-5℃～50℃ ，湿度为5%～98%，最大压力压力为35 MPa，工作压力为0 MPa-25 MPa。

根据以上性能指标 ，系统最大压力为35 MPa，工作压力为25 MPa，流量为 160 L/rain。液压系统压力和流量都较大，因此选用斜盘式轴向柱塞泵。其它液压组件依据要求选龋本系统采用离散液压组件和集成液压块组成液压系统，采用集成块的方式能使系统结构紧凑，不易泄漏，占用空间校如图2为负载加载装置液压系统原理图，11为加载液压缸，l0为被试液压缸，6-1和6.2为电磁换向阀，3.1和3.2为比例溢流阀，23为溢流阀，24为安全阀，7-1、7-2为比例节流阀。

2013年3月 谈宏华，等：-种轴向负载模拟加载装置设计 第31页采用比例溢流阀来实现对液压回路压力的调节作用。通过改变输人比例电磁铁电流的大小来调节和改变调压弹簧的预紧力，从而实现对调节系统压力的作用，可方便地实现远程连续的调压功能，其优点是能使加载试验台的自动化、智能化程度更高，便于操控。

6-2J8-6 23 j6-18-124 琴 1 -1 6" 山1-2◇ ◇令 ， ◇ 厶1图2 液压系统原理图液压站向试验台供压力油。通过先导溢流阀24调整加载液压缸系统的安全压力，确保系统在安全可控范围内正常运行。比例调压阀23调节被试缸工作压力。电磁换向阀6-1和6-2分别控制被试缸和加载缸的前进、后退及停止等运行状态。单向节流阀7-1和7.2(出口节流)控制被试缸往复运动的速度。电磁换向阀6控制回油经流量计或直接回油。系统压力P口、两种液压缸A口和B口接有压力表，A口和B口接有压力传感器。电磁换向阀6-2控制加载缸运动状态，比例溢流阀3-1和3-2调节加载缸的模拟加载力。

试验台整体上采用集成化的设计思路，液压缸试验台内液压元件大部分集成到集成块 ，如图3所示。加载缸和被试缸的运行工况 ，如速度 ，加载力 ，运动方向，连续运行等，都可以通过系统压力和流量控制组件选择不同的开启组合来满足测试试验的各项要求。对于需要大排量来满足额定的大负载时可以调节柱塞变量泵，而需要用到的小排量时，则可以采用调节节流阀来达到小排量的目的。

图3 液压元件集成块3 控制与数据采集系统3.1系统硬件组成图4所示为加载装置测控系统结构框图。i贝4控系统主要由工控机监控台和手动操作台及其配套电气电路组成。手动操作台是控制液压站各个电机、加热器、冷却器以及试验时的手动调节的主令控制台；工控机监控台由工控机、信号调理卡、数据采集卡、信号输出卡、显示器、打愈等组成，对整个负载模拟测试系统进行 自动化集中控制和检测，并通过运行于工控机上的人工界面实现对各种测试实验实时监控，并将测得的数据保存至系统试验数据库中生成报表，支持历史试验数据的查询。

[二 ] 巨 数据采集卡凳 薹l羹霎l 3萎l垂霎l l i篓 握器图4 加载装置电气测控系统框图数据采集系统主要由各种传感器作为信号采集终端 ，由于种类和种类繁多，为保证系统集成的简便性和信号调理的可靠与方便，本系统传感器均采用输出信号为4 mA～20 mA标准信号的传感器。压力传感器监测加载缸和被试缸的进、出油口的压力，位移传感主要用在系统加载试验时各种工况下，监视被试缸的行程，往复运动位移，力传感器测量在进行加载试验时，加载缸和被试缸的对顶时，连接杆上的加载力。监控系统通过数据采集系统将以上各种传感器的数据进行处理分析，然后通过设定的程序算法，对比例溢流阀，比例节流阀，电磁换向阀实时控制，使系统在既定的状态下运行 ，从而实现试验系统的各种测试要求。

3.2测控 系统软件设计工控机监控系统软件采用 NI公司的LabVIEW设计而成，LabVIEW依托性能优越的工控机发挥 自身强大的数据采集和运算能力的优势，可以很好完成系统测试数据的采集和设备控制任务。监控系统包