CN110094386A - 一种比例阀测试系统及测试方法 - Google Patents

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Abstract

一种比例阀测试系统及测试方法，本发明系统包括均为可控件的供油源，供油源外接的供油管用于连通待侧比例阀的进液口，温度传感器a、压力传感器a和溢流阀均设置在供油管上，开关阀a设置的进液口和出液口用于分别一一对应接通待测比例阀的进液口和出液口；开关阀b和开关阀c的进液口均外接出液管用于连通待测比例阀的出液口，温度传感器b和压力传感器b均设置在出液管上，温度传感器c和流量传感器均设置在开关阀b设置的出液口上，量杯用于量取开关阀c设置的出液口的出液量。实现了测试过程的自动化，大大提高了测试效率；实时发出激励信号，并实时采集反馈信号，使实验数据更加可靠；本测试系统简单易设置，且测试方法通用性强。

Description

一种比例阀测试系统及测试方法
技术领域
本发明涉及液压技术领域，特别涉及通用比例阀功能和性能自动化测试系统和测试方法。
背景技术
比例控制阀是一种按输入的电信号连续、按比例地控制液压系统的流量、压力和方向的控制阀，其输出的流量和压力可以不受负载变化的影响，其具有抗污染能力强、工作可靠等优点。液压系统测试技术作为液压系统的设计、调试和故障诊断的重要手段，在比例阀的设计研发阶段越来越被重视。目前比例阀的设计研发单位和液压系统集成单位，均缺少对比例阀进行自动化测试的试验设备和检测手段，传统的比例阀的功能和性能测试及分析大多采用手动操作的方法，其测试结果主要通过压力表、流量计、电子计时器、量杯、温度计等获得，所获得数据的精度较低，并且比例阀随驱动电压（或电流）或者负载变化所表现出的流量、进出口压差等动态数据变化很难连续测量。随后出现了采用 PLC 为主控单元的测试装置和测试方法，PLC 的 I/O 输出控制测试系统的逻辑，PLC 的 D/A 输出控制比例阀的驱动电压（或电流），PLC 的 A/D 模块采集测试系统相关测试点的压力、流量、温度等信号。在一定程度上实现了比例阀的自动化测试，但是由于 PLC 的局限性，很难直观的监控整个测试过程中的动态过程，也很难对测试结果进行形象的表示（比如表述为合适的图表格式），同时测试数据的保存也受到一定限制。
可以看出，上述比例阀测试方法都具有一定的局限性，如传统测试方法基本上局限于比例阀的静态测试。常规的程控测试方法局限于测试结果的表述和数据的处理。一个完整的比例阀测试内容大多包括：稳态控制特性（额定控制输出量、滞环、重复精度、线性度、对称度与零偏）、稳态负载特性、输入阶跃响应特性（输入电信号阶跃响应特性、负载干扰信号阶跃响应特性）、频率响应特性、耐压特性等。除要求测试结果的准确性之外，还要求测试系统具有通用性和易操作性、动态测试过程能够形象表述、测试数据的分析处理能力强等特点。
发明内容
针对现有比例阀测试系统的不足，本发明提供一种比例阀测试系统及测试方法。
一种比例阀测试系统，其特征在于：包括均为可控件的供油源、溢流阀、开关阀a、开关阀b和第三开关阀c及温度传感器a、温度传感器b、温度传感器c、压力传感器a、压力传感器b、流量传感器、量杯，所述供油源外接的供油管用于连通待侧比例阀的进液口，所述温度传感器a、压力传感器a和溢流阀均设置在所述供油管上，所述开关阀a设置的进液口和出液口用于分别一一对应接通待测比例阀的进液口和出液口；
所述开关阀b和开关阀c的进液口均外接出液管用于连通待测比例阀的出液口，所述温度传感器b和压力传感器b均设置在所述出液管上，所述温度传感器c和流量传感器均设置在所述开关阀b设置的出液口上，所述量杯用于量取所述开关阀c设置的出液口的出液量。
进一步为：所述供油源设有储油罐，所述溢流阀和开关阀b设置的出液口均通过管路与储油罐相通。使得液压油从新回流至储油罐中，循环利用。
一种比例阀测试方法，基于所述测试系统，其特征在于，包括以下步骤；
步骤1：将油源流量和溢流阀压力调到实验值；
步骤2：设置测试条件；
步骤3：元器件执行测试指令；
步骤4：采集测试反馈信号；
步骤5：绘制待测比例阀的特性动态曲线。
进一步为：所述步骤2具体为关闭开关阀a和开关阀c，并打开开关阀b；所述步骤3具体为待测比例阀执行激励信号由最小工作值逐增至最大工作值，再由最大工作值逐减至最小工作值；步骤4具体为采集温度传感器、压力传感器和流量传感器信号；步骤5具体为依据所述步骤4中的信号绘制待测比例阀的输入信号-流量特性动态曲线。
进一步为：所述步骤2具体为关闭开关阀a和开关阀c，并打开开关阀b；所述步骤3具体为待测比例阀执行激励信号由最小工作值阶跃至最大工作值，再由最大工作值阶跃至最小工作值；步骤4具体为采集温度传感器、压力传感器和流量传感器信号；步骤5具体为依据所述步骤4中的信号绘制待测比例阀的输入信号阶跃响应特性动态曲线。
进一步为：所述步骤2具体为关闭开关阀a和开关阀c；所述步骤3具体为待测比例阀执行激励信号使其处于实验额定的开口开度，而后开关阀b执行控制信号由完全打开状态到关闭状态阶跃变化；所述步骤4具体为采集温度传感器、压力传感器和流量传感器信号；步骤5具体为依据所述步骤4中的信号绘制待测比例阀的负载阶跃响应特性动态曲线。
本发明的有益效果：
1) 实现了测试过程的自动化，很少需要人的参与，大大提高了测试效率；
2) 实时发出激励信号，并实时采集反馈信号，使实验数据更加可靠；
3) 本测试系统简单易设置，且测试方法通用性强。
附图说明
图1为本发明的系统图；
图2为本发明的实施系统图。
图中，1、溢流阀；2、温度传感器a；3、压力传感器a；4、温度传感器b；5、压力传感器b；6、开关阀a；7、开关阀b；8、开关阀c；9、温度传感器c；10、流量传感器；11、量杯；12、待测比例阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明。需要说明的是，本发明实例中的左、中、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
一种比例阀测试系统，如图1所示，包括均为可控件的供油源、溢流阀1、开关阀a6、开关阀b7和第三开关阀c8及温度传感器a2、温度传感器b4、温度传感器c9、压力传感器a3、压力传感器b5、流量传感器10、量杯11，所述供油源外接的供油管用于连通待侧比例阀12的进液口，所述温度传感器a2、压力传感器a3和溢流阀1均设置在所述供油管上，所述开关阀a6设置的进液口和出液口用于分别一一对应接通待测比例阀12的进液口和出液口；所述开关阀b7和开关阀c8的进液口均外接出液管用于连通待测比例阀12的出液口，所述温度传感器b4和压力传感器b5均设置在所述出液管上，所述温度传感器c9和流量传感器10均设置在所述开关阀b7设置的出液口上，所述量杯11用于量取所述开关阀c8设置的出液口的出液量；所述供油源设有储油罐，所述溢流阀1和开关阀b7设置的出液口均通过管路与储油罐相通。
其中，结合图2所示，比例阀自动测试系统需通过总控计算机、实时仿真系统、调理适配单元进行控制，总控计算机是整个自动化测试系统的控制部分，其下发控制指令信号，处理实时仿真系统传过来的数据，进行显示和存储，并可以实现测试功能的编辑、测试任务的管理等功能。总控计算机中运行采集测试软件；
实时仿真系统基于计算机实时系统搭建，其中运行的是测试激励软件。实时仿真系统接受总控计算机的控制指令，通过测试激励软件实时发出测试激励信号，并实时采集反馈信号。基于比例阀测试的某些特殊需求，实时仿真系统中可以运行基于比例阀的液压的控制模型，进而完成该系统的半物理仿真功能。调理适配单元实现信号的适配以及相关输入输出信号的调理功能。
一种比例阀测试方法，基于所述测试系统，包括以下步骤；
步骤1：通过采集测试软件将油源流量和溢流阀压力调到实验值；步骤2：通过采集测试软件设置测试条件；步骤3：总控计算机发送测试指令，元器件执行测试指令；步骤4：实时仿真系统实时采集测试反馈信号，并将反馈信号通过 UDP 通信上传值总控计算机；步骤5：采集测试软件绘制待测比例阀的特性动态曲线。
在测试待测比例阀的输入信号-流量特性动态曲线时，其中，所述步骤2具体为关闭开关阀a和开关阀c，并打开开关阀b；所述步骤3具体为待测比例阀执行激励信号由最小工作值逐增至最大工作值，再由最大工作值逐减至最小工作值；步骤4具体为采集温度传感器、压力传感器和流量传感器信号；步骤5具体为依据所述步骤4中的信号绘制待测比例阀的输入信号-流量特性动态曲线。
在测试待测比例阀的输入信号阶跃响应特性动态曲线，所述步骤2具体为关闭开关阀a和开关阀c，并打开开关阀b；所述步骤3具体为待测比例阀执行激励信号由最小工作值阶跃至最大工作值，再由最大工作值阶跃至最小工作值；步骤4具体为采集温度传感器、压力传感器和流量传感器信号；步骤5具体为依据所述步骤4中的信号绘制待测比例阀的输入信号阶跃响应特性动态曲线。
在测试待测比例阀的负载阶跃响应特性动态曲线时，所述步骤2具体为关闭开关阀a和开关阀c；所述步骤3具体为待测比例阀执行激励信号使其处于实验额定的开口开度，而后开关阀b执行控制信号由完全打开状态到关闭状态阶跃变化；所述步骤4具体为采集温度传感器、压力传感器和流量传感器信号；步骤5具体为依据所述步骤4中的信号绘制待测比例阀的负载阶跃响应特性动态曲线。
在测试待测比例阀的内泄露特性动态曲线时，所述步骤2具体为关闭开关阀a和开关阀b，打开开关阀c；所述步骤3具体为待测比例阀执行激励信号使其处于关闭状态；所述步骤4具体为10 分钟后记录量杯的油液体积 V1，并将该值填入采集测试软件的相关位置；40 分钟后再次记录量杯的油液体积 V2，并将该值填入采集测试软；步骤5具体为依据所述步骤4中填入软件的数据，绘制待测比例阀的内泄露特性动态曲线。
在测试待测比例阀的耐压特性动态曲线时，所述具体为关闭开关阀a、开关阀b和开关阀c；所述步骤3具体为待测比例阀执行激励信号使其处于实验额定的开口开度；所述步骤4具体为采集测试软件控制液压系统保压 30 分钟，观看比例阀的外形和外泄漏情况，并记录到采集测试软件的相关位置；步骤5具体为依据所述步骤4中填入软件的数据，绘制待测比例阀的耐压特性动态曲线。
本发明方法可以在以下方面产生有益效果：
1) 通过总控计算机、实时仿真系统、调理适配单元和液压系统构建的比例阀自动化测试平台，更符合比例阀测试的要求，可以完成一系列功能和性能的动态测试，弥补了现有测试验证技术的不足；
2) 实现了测试过程的自动化，很少需要人的参与，大大提高了测试效率；
3) 采集测试软件提供了美观易用的操作界面，能够直观的监控整个动态测试过程；
4) 采集测试软件提供了便捷和强大的数据处理功能，能够完成在线的数据显示、分析和存储，以及离线的数据分析；
5) 实时仿真系统可以实时发出激励信号，并实时采集反馈信号，使实验数据更加可靠；
6) 实时仿真系统可以运行液压系统控制模型，与基于比例阀的液压系统构成控制闭环，完成基于比例阀的液压系统的半物理仿真。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种比例阀测试系统，其特征在于：包括均为可控件的供油源、溢流阀、开关阀a、开关阀b和第三开关阀c及温度传感器a、温度传感器b、温度传感器c、压力传感器a、压力传感器b、流量传感器、量杯，所述供油源外接的供油管用于连通待侧比例阀的进液口，所述温度传感器a、压力传感器a和溢流阀均设置在所述供油管上，所述开关阀a设置的进液口和出液口用于分别一一对应接通待测比例阀的进液口和出液口；
所述开关阀b和开关阀c的进液口均外接出液管用于连通待测比例阀的出液口，所述温度传感器b和压力传感器b均设置在所述出液管上，所述温度传感器c和流量传感器均设置在所述开关阀b设置的出液口上，所述量杯用于量取所述开关阀c设置的出液口的出液量。
2.根据权利要求1所述的一种比例阀测试系统，其特征在于：所述供油源设有储油罐，所述溢流阀和开关阀b设置的出液口均通过管路与储油罐相通。
3.一种比例阀测试方法，基于所述测试系统，其特征在于，包括以下步骤；
步骤1：将油源流量和溢流阀压力调到实验值；步骤2：设置测试条件；步骤3：元器件执行测试指令；步骤4：采集测试反馈信号；步骤5：绘制待测比例阀的特性动态曲线。
4.根据权利要求3所述的一种比例阀测试方法，其特征在于：所述步骤2具体为关闭开关阀a和开关阀c，并打开开关阀b；所述步骤3具体为待测比例阀执行激励信号由最小工作值逐增至最大工作值，再由最大工作值逐减至最小工作值；步骤4具体为采集温度传感器、压力传感器和流量传感器信号；步骤5具体为依据所述步骤4中的信号绘制待测比例阀的输入信号-流量特性动态曲线。
5.根据权利要求3所述的一种比例阀测试方法，其特征在于：所述步骤2具体为关闭开关阀a和开关阀c，并打开开关阀b；所述步骤3具体为待测比例阀执行激励信号由最小工作值阶跃至最大工作值，再由最大工作值阶跃至最小工作值；步骤4具体为采集温度传感器、压力传感器和流量传感器信号；步骤5具体为依据所述步骤4中的信号绘制待测比例阀的输入信号阶跃响应特性动态曲线。
6.根据权利要求3所述的一种比例阀测试方法，其特征在于：所述步骤2具体为关闭开关阀a和开关阀c；所述步骤3具体为待测比例阀执行激励信号使其处于实验额定的开口开度，而后开关阀b执行控制信号由完全打开状态到关闭状态阶跃变化；所述步骤4具体为采集温度传感器、压力传感器和流量传感器信号；步骤5具体为依据所述步骤4中的信号绘制待测比例阀的负载阶跃响应特性动态曲线。
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