CN106762987A - 一种工程车辆液压系统综合训练平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种工程车辆液压系统综合训练平台，一种工程车辆液压系统综合训练平台，包括：公用模块，其包括公用液压回路和集成安装接口和平台台架，所述公用液压回路和集成安装接口均设置在所述平台台架上；典型回路模块，其包括多个常用液压回路；电气控制系统，其与所述公用模块和典型回路模块连接，以对公用模块和典型回路模块进行控制；数据采集与处理系统，其用于采集公用模块、典型回路模块中液压参数，并将采集的数据传递给电气控制系统。

Description

一种工程车辆液压系统综合训练平台

技术领域

本发明属于汽车测试技术领域，特别涉及一种工程车辆液压系统综合训练平台。

背景技术

工程车辆液压系统综合训练平台能够进行各主要装备车型液压系统构建练习，代替实装进行元件拆装、管路连接、系统检查调整、故障设置、分析判断与排除等实作训练及考核；同时通过电气控制系统及数据采集系统与模拟训练系统建立有机联系，作为模拟训练的依托平台。

现有技术中的液压系统综合训练平台，基本都是单纯操作的，实训过程中只能根据元器件的动作结果来观察分析学习，无法直观了解液压油的流动方向，各种元器件内部的工作状态，影响教学效率。

发明内容

本发明的目的是克服现有车辆液压系统综合训练平台功能单一的缺陷，提供了一种工程车辆液压系统综合训练平台。

本发明提供的技术方案为：

一种工程车辆液压系统综合训练平台，包括：

公用模块，其包括公用液压回路和集成安装接口和平台台架，所述公用液压回路和集成安装接口均设置在所述平台台架上；

典型回路模块，其包括多个常用液压回路；

电气控制系统，其与所述公用模块和典型回路模块连接，以对公用模块和典型回路模块进行控制；

数据采集与处理系统，其用于采集公用模块、典型回路模块中液压参数，并将采集的数据传递给电气控制系统。

优选的是，所述平台台架包括六个独立的支架，所述支架采用金属焊接结构外挂铝合金型材。

优选的是，所述集成安装接口包括：

机械安装接口，用于与机械装置连接；

电气控制接口，其与所述电气控制系统，以实现对集成安装接口的控制；

数据采集接口，其与所述数据采集与处理系统连接，以进行数据采集；

电力及备用接口，其与电气设备连接；

压力油路以及回油路，其与所述公用液压回路连接，以形成循环油路。

优选的是，所述电气控制系统包括故障设置及排除模块、液压泵控制模块以及电磁阀控制模块。

优选的是，所述故障设置及排除模块具有三种类型的故障设置模式，分别为液压元件的故障设置、传感器故障设置和电器故障设置。

优选的是，所述液压泵控制模块包括主电路及其控制电路，所述主电路及其控制电路需要采用三相380V 50HZ交流电源供电。

优选的是，所述电磁阀控制模块与电磁换向阀连接，以控制电磁换向阀的得电与失电。

优选的是，所述数据采集与处理系统包含A/D转换器和I/O接口，所述A/D转换器用来检测液压系统的流量和压力等模拟信号，I/O接口用来实现计算机故障设置，通过I/O接口输出的开关量控制故障继电器产生相应的工作状态，从而实现故障设置功能。

优选的是，还包括数据库与系统控制软件，其包括性能检测评估模块、故障诊断模块、趋势分析模块、数据库管理模块、使用帮助模块和数据库。

本发明的有益效果体现在以下方面：本发明提供的工程车辆液压系统综合训练平台，综合集成运用交互式仿真、机电液综合控制、现代测试、多级远程调压等技术，按照智力技能和行为技能形成理论，研制的仿真、半实物仿真和实物相结合的维修综合训练平台，覆盖了保障人员全部知识技能训练要求范围，首次在同一平台实现了可快速转换的多车型液压系统学习、训练与考核等功能，训练针对性、有效性和综合性有机结合，填补了国内这一领域的空白，更新了常规训练模式，有效提高了新型装备的维修训练效益，具有重要的经济。首次提出并自主设计的可重构车型典型液压回路与系统集成安装接口，采用交互式仿真技术、机电液综合控制技术、现代测试技术、多级远程调压等技术，集压力控制、流量控制、方向控制、电气控制、数据采集于一体，实现了液压基本回路、多车型液压系统搭建、转换的便捷化，故障设置、诊断、隔离、监测、解除的自动化、智能化，并预留冗余接口具有扩展功能。能够实现多种压力故障设置、状态监测和诊断评判，具有智能化和自动化特点，实现了装备液压系统常见故障有效训练难题。

附图说明

图1为本发明所述的工程车辆液压系统综合训练平台架构示意图。

图2为本发明所述的电气控制系统模块等模块组成示意图

图3为本发明所述的集成安装接口示意图。

图4为本发明所述的传感器模块结构示意图。

图5为本发明所述的电气控制模块结构示意图。

图6为本发明所述的系统软件构成示意图。

图7为本发明所述的性能检测软件流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所述，本发明提供了一种工程车辆液压系统综合训练平台，包括公用模块110、典型回路模块120、电气控制系统130、实装操作技能训练模块140、数据采集与处理系统以及数据库与系统控制软件160。其中，所述公用模块110包括公用液压回路和集成安装接口和平台台架。

通过公用模块110和典型液压回路模块120可以搭建不同车型装甲车辆典型液压系统，并可以运行，通过测控系统可以采集性能参数和设置故障，通过公用阀板和实装操作技能训练模块可以完成元件拆换、故障排除等技能训练。

全部模块通过信息总线连接，交换信息可靠，可以灵活增减组合。不同模块的不同组配可以完成各种不同功能。

主控机完成电气控制、信号采集、信息处理、教学演示和模拟训练等功能。

公共液压回路提供所需压力和流量的液压油，满足各模块液压系统使用要求。

液压元件集成安装接口可以提供各车型液压系统和待测液压元件测试时所需的液压、电气接口以及安装工位，搭建各主要车型液压系统回路、测试回路等；用于液压元件拆装、维修、清洗、检查、调整、测试等实际操作训练，实现无损故障设置与排除。

监控演示系统利用多媒体技术、无线网络和非接触定位技术，实现液压系统工作过程和结构全方位监控及同步可视化演示。

所述平台台架是整个系统的支撑和安装平台，由六个独立台架组成，采用金属焊接结构外挂铝合金型材，可移动、能调整，通过系统的结构设计，合理区分各工作区间，安装各硬件系统。平台包括操作部分、液压系统、各训练模块安装固定位置。可重组构建不同装备液压系统的安装环境，由各元件构建的各车型液压系统具有视觉真实感。在平台上可完成典型液压元件的更换、调整和液压系统的联调训练。每个底座下面都有微调螺丝，这样即使地面有些不平也能保证模型总体的平整。然后将模型联结后在整个模型底盘下面制作一圈装饰性底座，经过专业设计，最后制作完成。面饰材料为铝塑板，饰面板材料等。配以不锈钢装饰钉装饰，豪华大方。

如图2所示，所述公用液压回路采用模块化设计，包括多油源液压泵站、多级远程调压模块、回油控制模块、液压元件检测模块、液压参数检测模块、执行元件控制模块、电气控制系统模块等模块组成。借助于可重构车型液压回路与系统集成安装接口，可快速搭建组合出多种车型、11类液压系统(操纵助力、锄铲驱动、起重驱动、绞盘驱动、转向控制、机液综合变速控制、制动控制、油气悬挂、防浪板自动控制、变速控制、操纵控制)，实现多车型液压系统工作原理和运行过程演示。

液压源模块是液压系统最基本的模块，主要由油箱、变量泵、安全阀、系统压力调节溢流阀、系统压力加载卸载换向阀等液压元件组成。安全阀调好后一般不再变动。系统压力调节溢流阀可根据要求调节到规定的工作压力。电磁换向阀主要用于控制系统压力的加载和卸载。旁路节流阀和旁路调速阀用于调节流量。

液压元件检测模块由先导式溢流阀和换向阀等液压元件组成，先导式溢流阀为被检测阀，换向阀用来选择检测流量方式。

液压参数检测模块由椭圆齿轮流量计、换向阀、压力传感器等组成，可以用来检测压力、流量和速度等参数，反映液压系统及液压元件的技术状况。

执行元件控制模块由加载缸、加载阀、换向阀、节流阀、传感器等组成。传感器作为行程开关和限位开关使用，主要起行程控制和安全作用。当油缸中活塞杆往复运动时，用它们控制方向改变的位置。运动方向由三位四通换向阀控制，速度由进油路单向节流阀和出油路单向节流阀控制。溢流阀作为负载用，既方便调节，又与实际相符。当速度由旁向节流阀控制时，通过溢流阀调节负载变化，对速度影响较大；当速度由旁向调速阀控制时，通过溢流阀调节负载变化，对速度影响较小。

如图3所示，集成安装接口集压力控制、流量控制、方向控制、电气控制、数据采集于一体，并有冗余接口。通过集成安装接口使车型液压系统各基本回路实现了搭建的快速化、故障设置的自动化。所述集成安装接口包括机械安装接口111、电气控制接口112、数据采集接口113、电力及备用接口114、压力油路115以及回油路116。

集成安装接口采用自主研发的多种故障模拟控制回路，集成机电液综合控制与采集技术，实现了同类液压元件故障设置、监测、解除的自动化。

故障设置模块回路由液压、电气和机械装置构成，实现故障模拟和系统状态转换，布置标准液压接口、电气接口和安装接口；外形尺寸可安放在平台内部；采用快速接头、弹性卡扣、航空插头、实现了接口机械、液压、电气快速拆连。液压回路与系统集成安装接口已申请实用新型专利。

电气控制系统模块主要由故障设置及排除模块、液压泵控制模块、电磁阀控制模块组成，如图5所示。电气控制模块与数据采集与处理模块有着紧密的联系。

故障设置及排除模块主要由故障设置继电器组成，它控制实作训练与考核平台故障设置的情况，该模块具有三种类型的故障设置，分别为液压元件的故障设置、传感器故障设置和电器故障设置。

电磁阀控制模块主要是控制各个电磁换向阀的得电与失电情况。通过该控制模块可以实现对液压系统的压力控制、速度控制和方向控制，实现系统的非破坏性故障设置。

液压泵控制模块由主电路及其控制电路组成，该模块主要是用来控制液压泵的启停动作。由于控制对象为液压泵，其主电路及其控制电路需要采用强电控制，拟采用三相380V 50HZ交流电源“四线制”供电。

数据采集与处理模块主要包含A/D转换功能和I/O功能，其中A/D转换功能主要用来检测液压系统的流量和压力等模拟信号；I/O功能用来实现计算机故障设置，通过I/O口输出的开关量控制故障继电器产生相应的工作状态，从而实现故障设置功能。

根据系统性能要求。拟采用总线技术和数据采集卡来实现数据采集与处理模块的各项功能。

根据功能设计要求，选用研华HT265型便携式工控机作为本系统的主机设备，其双核2.3GHz的CPU和4GB的内存提供强大的数据处理和分析能力，能实现各种复杂任务的并行执行和调度；1TB硬盘提供了足够的数据库扩展空间；自带电池可提供4h的续航能力，基本满足野外试验的要求。

根据检测参数信息来源，传感器模块划分为图4所示的结构。

(a)流量检测

遵循免拆解和原位检测的原则即尽量少破坏原有系统结构，应用先进的超声波测试设备实现流量参数的准确获取。超声波流量计技术指标如下，测量范围：流速为0.01～15.00m/s；配管外径为6～160mm；准确度为±1％；输出信号为0～10V。

(b)压力检测

采用外卡式和辅助嵌入式压力传感器相结合，可针对不同类型油管，测试压力数值或压力等级，测量范围：－100KPa～40MPa；配管外径为6～80mm；外卡式非线性度1－2％，嵌入式精度为±1％；输出信号为0～10V。

(c)数据采集和控制模块设计

数据采集与处理模块主要包含A/D转换功能和I/O功能，其中A/D转换功能主要是用来检测液压系统的流量和压力等模拟信号；I/O功能主要是用来实现辅助液压系统控制信号发送，通过I/O口输出的开关量控制故障继电器产生相应的动作，从而实现辅助液压系统压力流量控制。

综合考虑通道个数、通道精度、采样频率及与主机连接方式等因素,选用基于USB总线连接方式的USB-6210采集卡，其驱动与Windows/CVI的DAQMX函数库完全兼容，极大方便了软件的设计。

测点的确定

压力测点：

缸的进出口；

泵进出口；

阀的进出口；

液压锁的进出口；

油气悬挂动力缸和蓄能器的进出口；

流量测点：

缸的进出口；

泵的进出口；

油气悬挂动力缸和蓄能器的进出口；

转速测点：

马达；

泵；

温度测点：

回油温度。

利用传感器和计算机数据采集装置构成液压系统参数和运行状态检测系统，可检测液压系统压力、流量、温度、输出位移和输出力或力矩等5类20个以上节点的重要参数，实现液压系统状态检测，记录和考核操作训练过程。

软件系统采用模块化设计，包括性能检测评估模块、故障诊断模块、趋势分析模块、数据库管理模块、使用帮助模块和数据库等。

软件系统采用模块化设计，包括性能检测评估模块、故障诊断模块、趋势分析模块、数据库管理模块、使用帮助模块和数据库等，结构如图6所示。性能检测与评估模块用于进行检测控制和评估；故障诊断模块可根据用户输入或选择故障征兆，综合检测数据分析进行故障诊断，给出诊断结论和维修建议等；趋势分析模块提供对技术状况检测结果数据的分析，并给出结果，实现装备液压系统的历史分析和故障预测；数据库管理模块用于评估标准数据库和检测结果数据库以及专家知识库的管理和维护；使用帮助模块提供检测与故障诊断系统的帮助。

性能检测评估模块设计主要实现液压系统的检测方案动态配置、检测流程控制、数据采集及存储、技术状况评估及其输出，检测评估模块软件流程见图7所示。

故障诊断模块设计主要实现该车液压系统故障定位.用于根据系统提示输入故障征兆,故障诊断模块综合检测数据分析，按照预先存储的专家诊断流程,引导完成故障元件的定位并给出维修建议。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种工程车辆液压系统综合训练平台，其特征在于，包括：

公用模块，其包括公用液压回路和集成安装接口和平台台架，所述公用液压回路和集成安装接口均设置在所述平台台架上；

典型回路模块，其包括多个常用液压回路；

电气控制系统，其与所述公用模块和典型回路模块连接，以对公用模块和典型回路模块进行控制；

数据采集与处理系统，其用于采集公用模块、典型回路模块中液压参数，并将采集的数据传递给电气控制系统。

2.根据权利要求1所述的工程车辆液压系统综合训练平台，其特征在于，所述平台台架包括六个独立的支架，所述支架采用金属焊接结构外挂铝合金型材。

3.根据权利要求2所述的工程车辆液压系统综合训练平台，其特征在于，所述集成安装接口包括：

机械安装接口，用于与机械装置连接；

电气控制接口，其与所述电气控制系统，以实现对集成安装接口的控制；

数据采集接口，其与所述数据采集与处理系统连接，以进行数据采集；

电力及备用接口，其与电气设备连接；

压力油路以及回油路，其与所述公用液压回路连接，以形成循环油路。

4.根据权利要求3所述的工程车辆液压系统综合训练平台，其特征在于，所述电气控制系统包括故障设置及排除模块、液压泵控制模块以及电磁阀控制模块。

5.根据权利要求4所述的工程车辆液压系统综合训练平台，其特征在于，所述故障设置及排除模块具有三种类型的故障设置模式，分别为液压元件的故障设置、传感器故障设置和电器故障设置。

6.根据权利要求5所述的工程车辆液压系统综合训练平台，其特征在于，所述液压泵控制模块包括主电路及其控制电路，所述主电路及其控制电路需要采用三相380V 50HZ交流电源供电。

7.根据权利要求6所述的工程车辆液压系统综合训练平台，其特征在于，所述电磁阀控制模块与电磁换向阀连接，以控制电磁换向阀的得电与失电。

8.根据权利要求7所述的工程车辆液压系统综合训练平台，其特征在于，所述数据采集与处理系统包含A/D转换器和I/O接口，所述A/D转换器用来检测液压系统的流量和压力等模拟信号，I/O接口用来实现计算机故障设置，通过I/O接口输出的开关量控制故障继电器产生相应的工作状态，从而实现故障设置功能。

9.根据权利要求8所述的工程车辆液压系统综合训练平台，其特征在于，还包括数据库与系统控制软件，其包括性能检测评估模块、故障诊断模块、趋势分析模块、数据库管理模块、使用帮助模块和数据库。