CN112213958A - 一种电液控制综合仿真试验平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电液控制综合仿真试验平台，属于试验装置及方法技术领域，包括实时仿真系统、半实物仿真及数据采集系统和液压测试系统，其中实时仿真系统运行实时的仿真模型，通过上位机运行试验软件，半实物仿真及数据采集系统为整个试验平台提供半实物仿真平台以及测量与试验控制功能，实现自动测试，液压测试系统模拟不同元件的各种工况，为被测元件提供加载力，测试元件性能，液压测试系统包括多个功能分区，功能分区包括开式泵测试回路、闭式泵测试回路、阀测试回路、马达测试回路和多路阀测试回路。利用虚拟仪器进行组态监控和试验数据采集。解决了现有技术中存在的问题。

Description

一种电液控制综合仿真试验平台
技术领域
本发明涉及一种电液控制综合仿真试验平台，属于试验装置及方法技术领域。
背景技术
工程机械的发展对我国工业的发展与推进有着巨大的作用，智能化作为如今社会的一大亮点，在工程机械中也得到了鲜明的体现。工程机械的智能化为我国机械的发展指明了良好的发展方向，沿着智能化这条道路发展，工程机械必将在以后的工业化进程中发挥更加重要的作用。工程机械智能化的研究具有深刻的现实意义与历史意义。
液压系统作为工程机械的核心技术，其性能优劣直接影响产品品质，为了更好的开发、测试液压系统，缩短产品研发周期，建立一种高性能的电液控制综合仿真试验平台变得尤为重要。针对复杂系统的设计，国内外研发与测试的主流方式是：对于每个分系统，都需要借助于合适的设计仿真平台开展设计分析和研制工作，在各分系统完成各自功能验证后，需要进行总体集成，在一个统一的综合闭环实验室环境下开展设计验证工作。基于模型的设计(Model-Based Design，简称MBD)方法，是一种设计复杂控制系统的可视化数学方法。随着控制系统设计思路的逐渐变革，电控系统设计推行的V模式的开发流程，逐渐在更多的行业中应用。
开发人员可在MATLAB/Simulink中建模仿真，建立控制对象模型和控制算法的模型。将控制算法模型处理后，通过代码自动生成工具生成代码，最终通过CAN卡下载到ECM中。用户还可通过CCP对仿真参数进行实时标定。针对于测试来讲，在基于模型的思想指导下，测试手段更加的自动化、智能化，测试内容也更加丰富，半实物的测试手段更加的普及。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电液控制综合仿真试验平台，解决了现有技术中出现的问题。
本发明所述的一种电液控制综合仿真试验平台，包括实时仿真系统、半实物仿真及数据采集系统和液压测试系统，其中实时仿真系统运行实时的仿真模型，通过上位机运行试验软件，实时仿真系统将输出的仿真模型数据导入半实物仿真及数据采集系统内，半实物仿真及数据采集系统为整个试验平台提供半实物仿真平台以及测量与试验控制功能，实现自动测试，半实物仿真及数据测试系统连接液压测试系统，液压测试系统模拟不同元件的各种工况，为被测元件提供加载力，测试元件性能，液压测试系统包括多个功能分区，功能分区包括开式泵测试回路、闭式泵测试回路、阀测试回路、马达测试回路和多路阀测试回路。
进一步的，实时仿真系统包括上位机、A&D实时仿真处理器、I/O板卡和上位机软件包，上位机用于运行Matlab/Simulink，完成控制算法的开发，运行上位机试验软件；A&D实时仿真处理器用于运行实时的仿真模型，保证相应的实时仿真的要求；I/O板卡用于连接真实的传感器或执行器，进行信号的输入输出；上位机软件包用于上位机软件编辑、下载和检测功能。
进一步的，半实物仿真及数据采集系统用于被测元件的仿真以及采集试验平台中传感器的信号，并通过总线通讯，将检测结果与电液控制平台的输入指令进行比较，以便对系统的运行进行监控和优化。半实物仿真及数据采集系统以NI的机箱作为计算平台，软件采用虚拟仪器LabVIEW。半实物仿真及数据采集系统被布局在标准机柜中，机柜内设有编程电源、BOB箱、ECU箱、信号调理箱、电缆穿引板、数据采集系统主机和盲板。
进一步的，信号调理箱内设信号调理板卡和信号调理系统，信号调理板卡负责对外部传感器信号和数采板卡之间交互信号的电气一致性调整，信号调理系统将综合仿真试验平台的输出传感器信号调理到计算机测控系统的输入许可范围，以便对综合仿真试验平台的输出信号进行采集、测试。
进一步的，液压测试系统包括：动力源：将机械能转化为液压能，向整个系统提供动力；油液过滤冷却系统：保持液压系统内液压油的温度和清洁度；油泵测试系统：可以对开式泵和闭式泵进行测试；阀类测试系统：对不同的液压阀进行测试；马达测试系统：对马达提供加载和测试；安装台架：对液压元件进行固定支撑；电控操作系统：对液压元件进行远程操控。
进一步的，液压测试系统还包括测功加载系统，测功加载系统包括变频器系统、电力测功机系统、测量控制系统及控制软件、数据采集系统、联轴器及保护罩、被试件安装支架、平板及减振器、集装箱系统；用于模拟不同元件的各种工况，为被测元件提供加载力，测试元件性能。
进一步的，油泵测试系统：包括开式泵测试系统和闭式泵测试系统，分别对开式泵和闭式泵进行测试；开式泵测试系统包括两套开式泵组、两套马达测试模块、先导控制模块、多路阀模块、进回油集成阀块、传感器采集模块、散热系统和液压油箱组件，闭式泵测试系统包括闭式泵组、一套马达测试模块、进回油集成阀块、传感器采集模块、散热系统和液压油箱组件，阀类测试系统包括两套开式泵组、阀测试模块、进回油集成阀块、传感器采集模块、散热系统和液压油箱组件。
进一步的，开式泵组包括变量柱塞泵Ⅰ、电机、转矩转速传感器、联轴器、板式溢流阀Ⅰ、管式单向阀Ⅰ、变量柱塞泵Ⅱ、齿轮泵Ⅱ、板式溢流阀Ⅱ和电磁换向阀Ⅰ，电机通过联轴器连接转矩转速传感器，转矩转速传感器通过联轴器与变量柱塞泵Ⅰ连接，电机同时驱动变量柱塞泵Ⅱ和齿轮泵Ⅱ，变量柱塞泵Ⅰ和变量柱塞泵Ⅱ的出油口分别连接管式单向阀Ⅰ，并汇集于主油路M，主油路M上安装板式溢流阀Ⅰ，变量柱塞泵Ⅰ和变量柱塞泵Ⅱ的负载敏感感应油口汇集于负载敏感油路LS，负载敏感油路LS上安装电磁换向阀Ⅰ，齿轮泵Ⅱ为先导油路LD供油，先导油路LD上安装板式溢流阀Ⅱ，闭式系统泵组包括闭式柱塞泵、变频电机、测功机Ⅰ、齿轮泵Ⅰ、转速转矩传感器和联轴器，闭式柱塞泵内含有补油泵，补油泵与油箱通过吸油管道相连，吸油管道上依次安装有吸油过滤器Ⅰ、蝶阀、压力传感器和耐震压力表，补油泵出口S连接有低压小流量模块SM04的P501口，低压小流量模块SM04的D201口连接闭式泵组的D201-1口，变频电机通过联轴器依次连接测功机Ⅰ、转速转矩传感器和闭式柱塞泵，闭式泵组的TP-01口连接高压大流量SM01的P201口，高压大流量SM01的D101口连接马达测试装置的A301口，闭式泵组的P402口连接高压大流量SM01的P201口，高压大流量SM01的D101口连接马达测试装置的B301口。
进一步的，多路阀模块包括先导控制模块、负载敏感多路阀、高压球阀、板式溢流阀Ⅲ、板式溢流阀Ⅳ和调速阀，先导控制模块分别与两套负载敏感多路阀相连，高压球阀分别安装在2套负载敏感多路阀的工作油口A1、B1、A2、B2处，板式溢流阀Ⅲ、调速阀安装在与D101-06油口相连的主进油管路上，板式溢流阀Ⅳ安装在与D201-01口相连的负载敏感管路上，负载敏感多路阀的A301口与马达测试模块的A301口相连，负载敏感多路阀的B301口与马达测试模块的B301口相连，负载敏感多路阀的A302口与马达测试模块的A302口相连，负载敏感多路阀的B302口与马达测试模块的B302口相连。
进一步的，传感器采集模块包括高压大流量模块、高压小流量模块、低压大流量模块和低压小流量模块，其中高压大流量模块上设有快插接头Ⅰ、高压压力传感器、大流量计和温度传感器，高压小流量模块上设有快插接头Ⅱ、高压压力传感器、小流量计和温度传感器，低压大流量模块上设有快插接头Ⅰ、低压压力传感器、大流量计和温度传感器，低压小流量模块上设有快插接头Ⅲ、低压压力传感器、小流量计和温度传感器。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明所述的一种电液控制综合仿真试验平台，兼顾控制系统开发，试验台架数据监控及部件测试，开闭式回路测试，高动态工况模拟测试，以及工程机械液压系统HIL测试的需求。整个试验平台包括控制研发平台、测试验证平台两部分。控制研发平台包括控制仿真系统和控制器原型机，验证测试平台包括HIL测试、测功加载装置和液压系统。本发明为电液控制综合仿真试验平台，能够进行控制程序及算法的开发，并且程序开发满足基于模型开发流程。本发明基于Matlab\Simulink软件实现液压控制仿真与系统分析，采用比例溢流加载阀、测功机对液压系统进行整机性能匹配的验证；支持液压系统HIL测试平台，进行基于工况的动态开闭环测试；硬件设计方案采用模块化的设计思想，利用虚拟仪器LabVIEW进行组态监控和试验数据采集。解决了现有技术中存在的问题。
附图说明
图1为本发明的整体框图；
图2为本发明电液控制综合试验台系统架构图；
图3为本发明中实时仿真系统的架构图；
图4为本发明中实时仿真系统结构图；
图5为本发明中实时仿真系统的流程图；
图6为本发明中液压测试系统的功能分区图
图7为本发明中半实物仿真及数据采集系统结构图；
图8为本发明中半实物仿真及数据采集系统机柜内部架构图；
图9为本发明中信号调理流程图；
图10为本发明实施例中油泵测试系统的液压原理图；
图11为本发明实施例中进油集成阀块的液压原理图；
图12为本发明实施例中传感器安装模块的液压原理图；
图13为本发明实施例中阀类测试系统的液压原理图；
图14为本发明实施例中多路阀测试模块的液压原理图；
图15为本发明实施例中马达测试模块的液压原理图；
图中：1、吸油过滤器Ⅰ；2、蝶阀；3、油箱；7、温度传感器；8、回油过滤器；9、吸油过滤器Ⅱ；10、风冷却器；11、闭式柱塞泵；12、变频电机；13、测功机Ⅰ；14、齿轮泵Ⅰ；15、变量柱塞泵Ⅰ；16、电机；17、转速转矩传感器；18、联轴器；19、板式溢流阀Ⅰ；20、管式单向阀Ⅰ；21、变量柱塞泵Ⅱ；22、齿轮泵Ⅱ；23、板式溢流阀Ⅱ；24、电磁换向阀Ⅰ；25、比例溢流阀；26、板式球阀；27、电磁换向阀Ⅱ；28、耐震压力表；29、快插接头Ⅰ；30、高压压力传感器；31、大流量计；32、快插接头Ⅱ；33、低压压力传感器；34、小流量计；35、快插接头Ⅲ；36、减压阀；38、节流阀；39、电磁换向阀Ⅲ；40、顺序阀；41、手动换向阀；42、负载敏感多路阀；43、高压球阀；44、板式溢流阀Ⅲ；45、板式溢流阀Ⅳ；46、调速阀；47、溢流阀Ⅱ；48、电液换向阀；49、被测马达；50、测功机Ⅱ；51、管式单向阀Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：
实施例1：
如图1-4所示，本发明所述的一种电液控制综合仿真试验平台，包括实时仿真系统、半实物仿真及数据采集系统和液压测试系统，其中实时仿真系统运行实时的仿真模型，通过上位机运行试验软件，实时仿真系统将输出的仿真模型数据导入半实物仿真及数据采集系统内，半实物仿真及数据采集系统为整个试验平台提供半实物仿真平台以及测量与试验控制功能，实现自动测试，半实物仿真及数据测试系统连接液压测试系统，液压测试系统模拟不同元件的各种工况，为被测元件提供加载力，测试元件性能，液压测试系统包括多个功能分区，功能分区包括开式泵测试回路、闭式泵测试回路、阀测试回路、马达测试回路和多路阀测试回路。
实时仿真系统包括上位机、A&D实时仿真处理器、I/O板卡和上位机软件包，上位机用于运行Matlab/Simulink，完成控制算法的开发，运行上位机试验软件；A&D实时仿真处理器用于运行实时的仿真模型，保证相应的实时仿真的要求；I/O板卡用于连接真实的传感器或执行器，进行信号的输入输出；上位机软件包用于上位机软件编辑、下载和检测功能。
半实物仿真及数据采集系统用于被测元件的仿真以及采集试验平台中传感器的信号，并通过总线通讯，将检测结果与电液控制器平台的输入指令进行比较，以便对系统的运行进行监控和优化。半实物仿真及数据采集系统以NI的机箱作为计算平台，软件采用虚拟仪器LabVIEW。半实物仿真及数据采集系统被布局在标准机柜中，机柜内设有编程电源、BOB箱、ECU箱、信号调理箱、电缆穿引板、数据采集系统主机和盲板。
信号调理箱内设信号调理板卡和信号调理系统，信号调理板卡负责对外部传感器信号和数采板卡之间交互信号的电气一致性调整，信号调理系统将综合仿真试验平台的输出传感器信号调理到计算机测控系统的输入许可范围，以便对综合仿真试验平台的输出信号进行采集、测试。
液压测试系统包括：动力源：将机械能转化为液压能，向整个系统提供动力；油液过滤冷却系统：保持液压系统内液压油的温度和清洁度；油泵测试系统：可以对开式泵和闭式泵进行测试；阀类测试系统：对不同的液压阀进行测试；马达测试系统：对马达提供加载和测试；安装台架：对液压元件进行固定支撑；电控操作系统：对液压元件进行远程操控。
液压测试系统还包括测功加载系统，测功加载系统包括变频器系统、电力测功机系统、测量控制系统及控制软件、数据采集系统、联轴器及保护罩、被试件安装支架、平板及减振器、集装箱系统；用于模拟不同元件的各种工况，为被测元件提供加载力，测试元件性能。
本实施例的工作原理为：如图1-2所示，本发明为液压泵、液压马达、液压阀等提供测试环境，并对加载测试的全过程进行数据监控；为控制系统开发提供调试环境；为半实物仿真提供平台。其中动力源系统为整个系统提供液压油；加载系统模拟不同元件的各种工况，为被测元件提供加载力，测试元件性能；半实物仿真及数据采集系统为整个测试系统提供半实物仿真平台以及测量与试验控制功能，实现自动测试；基于模型的液压系统控制器为控制器控制算法开发提供软硬件环境。
首先利用Matlab/Simulink建立液压系统控制算法模型，完成控制算法的开发。利用Real-Time Workshop交叉编译，生成可执行文件，利用MD Ultility对Virtual Console中用到的有关参数和变量进行定义，通过CAN卡将上位机与快速控制器原型连接，将自动生成的代码下载到快速控制原型中，仿真验证控制策略对液压元件及其回路调节的精确性。
利用CAN卡将实时仿真系统中生成的控制策略代码导入到半实物仿真平台中，应用半实物仿真实验台来代替Simulink中理想的液压系统模型，结合实际的控制条件进行半实物仿真实验，调节上位机中的标定参数，完成液压系统的相关试验测试。
半实物仿真系统利用LabVIEW软件设置控制、监控界面，以NI的机箱作为计算平台。内部安装系统控制器、工业级办卡、模拟输出模块、串行接口模块、模拟输入模块、CAN接口及信号调理设备。用以输出电压、电流等信号控制液压系统内比例溢流阀的比例放大器、电机变频器、测功机变频器等设备。同时接收液压系统内传感器采集的各类信号。
半实物仿真系统通过相应的I/O接口与液压系统相连接。液压系统由液压泵、液压马达、液压阀等液压元件，开、闭式液压回路，及其测功加载装置组成。液压系统回路上安装压力、流量、转速转矩、温度等传感器，用来采集液压系统相应部位的压力、流量、转速转矩和温度，并通过信号处理系统及各类工业级板卡输送到半实物仿真系统中。液压系统中安装控制比例阀的比例放大器、控制液压泵电机转速的变频器及控制测功机转速转矩的变频器，用来接收半实物仿真系统输入的电压、电流等信号指令。
当半实物仿真系统运行时，仿真计算机上建立的控制器模型在Simulink的外部模式下运
行，通过I/O硬件设备向液压系统发出控制量，使液压系统各工种机构开始动作，在液压系统各工种机构发生动作后，传感器对动作量进行测量并将测量的动作量转换成标准的信号，然后通过传感器传递给I/O硬件设备，这时，采集板卡中的模数转换模块将传感器测量的模拟信号转换为计算机识别的数字信号，并将其传递给仿真计算机，仿真计算机对数字信号进行运算，然后将运算后的控制信息通过显示器以图形的形式实时显示出来，并将其通过I/O设备控制液压系统下一动作的执行。
如图3-4所示，实时仿真系统每个部分功能如下：
1)上位机：运行Matlab/Simulink，完成控制算法的开发，运行上位机实验软件；
2)核心仿真机单元：运行实时的仿真模型，保证相应的实时仿真的要求；
3)I/O板卡：连接真实的传感器或执行器，进行信号的输入输出；
4)上位机软件包：上位机软件编辑，下载，检测等功能支持包。
如图5所示，A&D实时仿真系统是以Matlab/Simulink为前端开发软件，并无缝支持。建立的控制算法模型在Real-Time Workshop交叉编译之后，生成可执行文件。然后利用MD Ultility对Virtual Console中用到的有关参数和变量进行定义之后，便可下载到实时仿真机中运行。相应的仿真过程的管理、变量查看、实验结果的分析保存等在实验软件Virtual Console中进行。
本实施例的工作原理为：利用Matlab/Simulink建立液压系统控制算法模型，完成控制算法的开发。利用CAN卡将上位机与快速控制原型连接，在上位机上仿真验证控制策略对液压元件及其回路调节的精确性。将实时仿真系统自动生成的代码导入到半实物仿真平台中，应用半实物仿真实验台来代替Simulink中理想的液压系统模型，结合实际的控制条件进行半实物仿真实验，调节上位机中的标定参数，完成液压系统的相关试验测试。
快速原型的硬件主要有快速原型平台和CAN卡，快速原型平台运行实时的仿真模型，保证相应的实时仿真的要求，CAN卡连接上位机软件与快速原型平台。CAN卡通过数据线将CAN口与快速原型平台相连，将USB口与PC上位机相连，并完成硬件控制器与PC上位机的信息交互，进行程序下载和在线参数标定。
快速原型软件主要有建模软件Matlab/Simulink/Stateflow，实时仿真软件A&D，实验监控软件VistualConsole。实时仿真机支持Matlab/Simulink/Stateflow。可以通过外部PC建模。Simulink是基于MATLAB的框图设计环境，可以用来对各种动态系统进行建模、分析和仿真，它的建模范围广泛，可以针对任何能够用数学来描述的系统进行建模，例如航空航天动力学系统、通讯系统、船舶及汽车动力学系统等等，其中包括连续、离散，混合系统等等。Simulink提供了利用鼠标拖放的方法建立系统框图模型的图形界面，而且Simulink还提供了丰富的功能块以及不同的专业模块集合，利用Simulink几乎可以做到不书写一行代码完成整个动态系统的建模工作。
Stateflow是一个交互式的设计工具，它基于有限状态机的理论，可以用来对复杂的事件驱动系统进行建模和仿真。Stateflow与Simulink和MATLAB紧密集成，可以将Stateflow创建的复杂控制逻辑有效地结合到Simulink的模型中。
A&D系统模块提供用户一系列系统功能。IF板卡功能以Sfunction的形式在Simulink的库中浏览，信号连接和参数化都是在Simulink层次完成，从而保证了在建模阶段提供给用户一个灵活有效的IF板卡设置和系统工程设计的自由度。
VistualConsole可以在上位机中运行的监控实时仿真系统的运行软件。VirtualConsole可以创建GUI和编译模型，例如通过不同形式(增量按钮，指示器，图形建模窗等等)访问变量和显示计算/仿真值，也可以测量物理值。Virtual Console提供有不同工具箱可以让用户拖拽不同的模块。这些不用编码的编程环境只需要直观的操作不需要专业知识。
为进行半实物仿真实验，将A&D提供的用于半实物仿真的模块与Simulink建立的控制策略模块相连接，以把Simulink建立的控制策略模块移植到半实物仿真控制策略模型中。模型包括：信号采集模块、控制策略模块、执行器模块、标定模块、数据接收传送模块。
半实物仿真系统利用LabVIEW软件设置控制、监控界面，以NI的机箱作为计算平台。通过对需求分析中各项指标要求的分析，确定系统的整体构架、实时计算机的配置，操作系统和应用软件的组成模块，I/O板卡的功能、型号和数量、以及设备驱动程序的功能，设计系统各个组成部分的接口和相互关系以及工作模式，明确为保证整个系统相容性并有效工作的集成工作，使之满足项目的各项功能要求信号调理系统。半实物仿真系统内安装系统控制器、工业级办卡、模拟输出模块、串行接口模块、模拟输入模块、CAN接口及信号调理设备。用以输出电压、电流等信号控制液压系统内比例溢流阀的比例放大器、电机变频器、测功机变频器等设备。同时接收液压系统内传感器采集的各类信号。
液压系统由液压泵、液压马达、液压阀等液压元件及其测功加载装置组成。液压系统回路上安装压力、流量、转速转矩、温度等传感器，用来采集液压系统相应部位的压力、流量、转速转矩和温度，并通过信号处理系统及各类工业级板卡输送到半实物仿真系统中。油液系统中安装控制比例阀的比例放大器、控制液压泵电机转速的变频器及控制测功机转速转矩的变频器，用来接收半实物仿真系统输入的电压、电流等信号指令。
半实物仿真及数据采集系统将传感器采集的信号与电液控制器平台的输入指令进行比较，对系统的运行进行监控和优化。如图7所示，半实物仿真及数据采集系统以NI的机箱作为计算平台。通过对需求分析中各项指标要求的分析，确定系统的整体构架、计算机的配置，操作系统和应用软件的组成模块，I/O板卡的功能、型号和数量、以及设备驱动程序的功能，设计系统各个组成部分的接口和相互关系以及工作模式，设计满足项目的各项功能要求的信号调理系统，明确为保证整个系统相容性并有效工作的集成工作。
半实物仿真及数据采集系统用于推土机等工程机械的指令控制及采集试验台中流量传感器、压力传感器、温度传感器、扭矩传感器和转速传感器的信号，并通过总线通讯，将检测结果与电液控制器平台的输入指令进行比较，以便对系统的运行进行监控和优化。
半实物仿真及数据采集系统布局在19英寸的标准机柜中。机柜具备独立供电、通风和接地设施，供电标准AC220V、50Hz；19英寸标准机柜，容量不小于38U；机柜面板布置规矩，横平竖直；机柜为立式安装方式，机柜底配置滚轮，方便移动。
该机柜由编程电源、BOB箱、ECU箱、信号调理箱、电缆穿引板、数据采集系统主机、盲板等构成。机柜上方配置空气开关、漏电保护器、急停开关、电源指示灯；其下方配置可编程电源，可为整个系统提供稳定的工作电压、电流；可编程电源下方配置BOB箱，BOB箱中配置各种信号的接口，以便测量确认；再下方是2个信号调理箱，用于放置各种信号调理的板卡；最下方用于安放数据采集系统主机。
如图8所示，其中信号调理板卡部分负责对外部传感器信号和数采板卡之间交互信号的电气一致性调整。调理板主要对数字/模拟量信号的输入输出进行调理。信号调理系统主要用于信号的转换、隔离、保护等，常用于仿真测试系统与真实系统之间。主要功能：将综合试验台系统的输出传感器信号调理到计算机测控系统的输入许可范围，以便对测控试验台系统的输出信号进行采集、测试。
实施例2：
如图6-15所示，本发明所提供的液压测试试验系统包括5大功能分区，开式系统测试回路、闭式系统测试回路、阀测试回路，马达测试回路，多路阀测试回路。
液压测试系统包括：动力源：将机械能转化为液压能，向整个系统提供动力；油液过滤冷却系统：保持液压系统内液压油的温度和清洁度；油泵测试系统：可以对开式泵和闭式泵进行测试；阀类测试系统：对不同的液压阀进行测试；马达测试系统：对马达提供加载和测试；安装台架：对液压元件进行固定支撑；电控操作系统：对液压元件进行远程操控。
油泵测试系统：包括开式泵测试系统和闭式泵测试系统，分别对开式泵和闭式泵进行测试；开式泵测试系统包括两套开式泵组、两套马达测试模块、先导控制模块、多路阀模块、进回油集成阀块、传感器采集模块、散热系统和液压油箱组件；所述闭式泵测试系统包括闭式泵组、一套马达测试模块、进回油集成阀块、传感器采集模块、散热系统和液压油箱组件；所述阀类测试系统包括两套开式泵组、阀测试模块、进回油集成阀块、传感器采集模块、散热系统和液压油箱组件。
开式泵组包括变量柱塞泵Ⅰ15、电机16、转矩转速传感器17、联轴器18、板式溢流阀Ⅰ19、管式单向阀Ⅰ20、变量柱塞泵Ⅱ21、齿轮泵Ⅱ22、板式溢流阀Ⅱ23和电磁换向阀Ⅰ24，电机16通过联轴器18连接转矩转速传感器17，转矩转速传感器17通过联轴器18与变量柱塞泵Ⅰ15连接，电机16同时驱动变量柱塞泵Ⅱ21和齿轮泵Ⅱ22，变量柱塞泵Ⅰ15和变量柱塞泵Ⅱ21的出油口分别连接管式单向阀Ⅰ20，并汇集于主油路M，主油路M上安装板式溢流阀Ⅰ19，变量柱塞泵Ⅰ15和变量柱塞泵Ⅱ21的负载敏感感应油口汇集于负载敏感油路LS，负载敏感油路LS上安装电磁换向阀Ⅰ24，齿轮泵Ⅱ22为先导油路LD供油，先导油路LD上安装板式溢流阀Ⅱ23。
闭式系统泵组包括闭式柱塞泵11、变频电机12、测功机Ⅰ13、齿轮泵Ⅰ14、转速转矩传感器17和联轴器18，闭式柱塞泵11内含有补油泵，补油泵与油箱3通过吸油管道相连，吸油管道上依次安装有吸油过滤器Ⅰ1、蝶阀2、压力传感器30和耐震压力表28，补油泵出口S连接有低压小流量模块SM04的P501口，低压小流量模块SM04的D201口连接闭式泵组的D201-1口，变频电机12通过联轴器18依次连接测功机Ⅰ13、转速转矩传感器17和闭式柱塞泵11，闭式泵组的TP-01口连接高压大流量SM01的P201口，高压大流量SM01的D101口连接马达测试装置的A301口，闭式泵组的P402口连接高压大流量SM01的P201口，高压大流量SM01的D101口连接马达测试装置的B301口。
液压阀测试系统主要由两套开式泵组、阀测试模块、进回油集成阀块、传感器采集模块、散热系统、液压油箱组件等组成。开式系统泵组由变量柱塞泵Ⅰ15、电机16、转矩转速传感器17、联轴器18、板式溢流阀Ⅰ19、管式单向阀Ⅰ20、变量柱塞泵Ⅱ21、齿轮泵Ⅱ22、板式溢流阀Ⅱ23、电磁换向阀Ⅰ24组成。电机MKL1通过联轴器18连接转矩转速传感器17，转矩转速传感器17通过联轴器18与变量柱塞泵Ⅰ15连接。电机MKL2同时驱动变量柱塞泵21和齿轮泵Ⅱ22，电机MKL2通过联轴器18连接转矩转速传感器17，转矩转速传感器17通过联轴器18连接变量柱塞泵21。变量柱塞泵Ⅰ15、21的出油口分别连接管式单向阀Ⅰ20，并汇集于主油路M，主油路M上安装板式溢流阀Ⅰ19。
开式系统泵组主油路M与进油集成阀块M口相连。进油集成阀块M口依次与板式球阀26(SV07)、板式球阀26(SV06)、板式球阀26(SV04)、比例溢流阀25进油口相连，板式球阀26(SV04)与板式球阀26(SV06)之间安装耐震压力表28，比例溢流阀25出油口与D301-02口相连，进油集成块D301-02口与回油集成块D201-03口相连，回油集成阀块T101-02口与回油管道T101口连接，回油管道上安装单向阀和回油过滤器8。进油集成阀块M口与板式球阀26(SV08)进油口相连，板式球阀26(SV08)出油口与电磁换向阀Ⅱ27进油口P相连。电磁换向阀Ⅱ27工作油口A连接P201-03口，其管路中间安装耐震压力表28，P201-03口连接高压大流量模块SM01的P201口，高压大流量模块SM01的D101口连接阀测试模块(如减压阀测试模块D101-11，溢流阀D101-12等)各进油口。阀测试模块(如减压阀测试模块B201-11，溢流阀B201-12等)各回油口连接低压大流量模块SM03的B201口，低压大流量模块SM03的E101口连接进油集成阀块E101-01口。进油集成阀块E101-01口与电磁换向阀Ⅱ27工作油口B相连，其管路中间安装耐震压力表28。电磁换向阀Ⅱ27回油口T与T101-01口相连，进油集成阀块T101-01口与回油集成块的E101-03口连接，回油集成块T101-02口与回油管道T101口连接，回油管道上安装单向阀和回油过滤器8。
多路阀模块包括先导控制模块41、负载敏感多路阀42、高压球阀43、板式溢流阀Ⅲ44、板式溢流阀Ⅳ45和调速阀46，先导控制模块41分别与两套负载敏感多路阀42相连，高压球阀43分别安装在2套负载敏感多路阀42的工作油口A1、B1、A2、B2处，板式溢流阀Ⅲ44、调速阀46安装在与D101-06油口相连的主进油管路上，板式溢流阀Ⅲ44安装在与D201-01口相连的负载敏感管路上，负载敏感多路阀42的A301口与马达测试模块的A301口相连，负载敏感多路阀42的B301口与马达测试模块的B301口相连，负载敏感多路阀42的A302口与马达测试模块的A302口相连，负载敏感多路阀42的B302口与马达测试模块的B302口相连。
马达测试模块由两套相同的马达测试装置组成，每套测试装置包括溢流阀Ⅱ47、电液换向阀48、被测马达49、测功机Ⅱ50、管式单向阀Ⅱ51。电液换向阀48并联在液压马达49的进回油路上，溢流阀Ⅱ47连接在电液换向阀48的出口处，溢流阀Ⅱ47的出口连接管式单向阀Ⅱ51，两套马达测试装置的单向阀出油口管道汇集于P501-07口，P501-07口与低压小流量模块SM04的P501口相连，低压小流量模块SM04的D201口与回油集成块的D201-04连接，回油集成块T101-03口与回油管道T101口连接，回油管道上安装单向阀和回油过滤器8。板式溢流阀Ⅲ44和板式溢流阀Ⅳ45的出油口汇集于油口D301-01，油口D301-01与低压大流量模块SM03的D301口相连，低压大流量模块SM03的E101口与回油集成块的E101-02口连接，回油集成块T101-02口与回油管道T101口连接，回油管道上安装单向阀和回油过滤器8。
进回油集成阀块包括进油阀块和回油阀块，所述进油阀块上设有比例溢流阀25、板式球阀26、电磁换向阀Ⅱ27和耐震压力表28，回油集成阀块为油泵测试系统、阀类测试系统和马达加载测试系统提供回油油路。
传感器采集模块包括高压大流量模块、高压小流量模块、低压大流量模块和低压小流量模块，，其中高压大流量模块上设有快插接头Ⅰ29、高压压力传感器30、大流量计31和温度传感器7，高压小流量模块上设有快插接头Ⅱ32、高压压力传感器30、小流量计34和温度传感器7，低压大流量模块上设有快插接头Ⅰ29、低压压力传感器33、大流量计31和温度传感器7，低压小流量模块上设有快插接头Ⅱ32、低压压力传感器33、小流量计34和温度传感器7。
马达测试加载系统包括电机、测功机Ⅱ50和转矩转速传感器17和联轴器18，测功机Ⅱ50与被试马达49通过转速转矩传感器17和联轴器18相连。
液压综合试验平台还包括散热系统，散热系统包括吸油过滤器Ⅱ9和风冷却器10，吸油过滤器Ⅱ9安装在液压油箱内，通过管道与风冷却器10相连。
本实施例的工作原理为：液压系统应根据液压控制系统的动作依次严格操作，现把液压系统工作过程叙述如下：
系统工作时将循环过滤冷却油泵电机打开，随时对进入系统的介质进行过滤，以保证介质的清洁度在所允许范围内。
为保证系统工作时介质温度在所允许范围内，可根据情况开启散热器对油温进行控制。
主油泵启动时，电磁溢流阀电磁铁不通电，系统处于泄荷状态，当执行机构需要动作时，电磁溢流阀电磁铁通电，系统切换至工作状态，系统压力为油泵溢流阀调定压力，压力值通过溢流阀调节(顺时针旋转手柄压力上升，反之压力下降)，调节压力的同时可通过压力表去观察读取调定压力。
试验台可测试的元件主要有液压泵、液压马达、多路换向阀、溢流阀、减压阀36、节流阀、电磁换向阀、顺序阀等。本系统可以做开式系统回路测试，也可以做闭式系统回路测试，并可将液压元件通过快速组合成所需的测试回路，比如行走回路，举升回路，调压回路，调速回路等典型的液压回路。进行回路匹配性测试时将系统油泵的比例溢流阀25调至测试压力，变频电机12转速调至需要的转速以获取合适的油泵流量，所调节的油泵压力值、油泵的出油量可通过设于油泵压油口的压力传感器及流量计进行读数，掰动多路阀的手柄或者给电磁换向阀通电换向可以对油路进行换向调节，通过换向阀的换向可实现接入测试回路的执行元件如马达、油缸换向动作。当被测马达49需要进行加载试验时，可通过调整测功机Ⅰ13的电参数进行加载，马达油口的压力，马达的转速和扭矩均可通过相对应的传感器测得，并且数值会显示在控制系统的屏幕上。
测功加载系统包括：变频器系统、电力测功机系统、测量控制系统及控制软件、数据采集系统、联轴器及保护罩、被试件安装支架、平板及减振器、集装箱系统等组成；可模拟不同元件的各种工况，为被测元件提供加载力，测试元件性能。
测试方法及内容：
启动液压系统：在启动液压系统前再次检查各管路是否连接好，溢流阀(或卸荷溢流阀)是否调整到最小压力，泵体内注满清洁的液压油，首次启动时必须给泵内注油；变量柱塞泵上的压力调整是否调整到最小压力；点动液压油泵电机，观察电机的转向是否正确(电机顺时针转动为正确转向)，如转向不正确，则调整电机连线，以保证电机正确转向；点动电机三到五次，以便油泵充分吸油，然后正常启动电机，(为防止泵吸空，在首次启动时，建议油泵启动后，不要加压，让油泵空运行10-30分钟，再次启动时因液压元件、管道内有存储的油液而不再需要空转)。
定频电机驱动开式泵输出高压油，通过压力表测得泵出口处压力，先导系统油路和负载感应油路的压力也通过压力表测得，在泵的出口处高压大流量模块可以测得主油路的压力、温度和流量。液压泵输出的高压油经过两路多路阀控制分配给液压马达，先导油泵串联在开式泵上，通过先导控制模块可以转换马达的进出口油路。马达的转速和转矩能够通过转速转矩传感器测量得到，调节加载系统电机转速可以调节液压马达的转矩，模拟开式系统的各种负载工况。两个马达的加载和测量方式相同，这样可模拟两路马达在不同工况下的试验，模拟所设计系统多个动作的同时联动。
在回油路上有低压大流量模块可以测得回油路上的压力、流量和温度等参数，低压小流量模块可以测得马达溢流处液压油的压力、温度和流量。
1开式泵测试
开式泵测试项目：容积效率；PQ特性；总效率。
开式泵测试原理：将出油口的截止阀关闭，用油泵出油口的比例溢流阀对被测油泵进行加载，可以检测油泵的输入扭矩、转速、输出流量和压力等参数。
1)进口压力
在每次试验中，要按生产商的规定，保持进口压力国家测试内容中的测量准确度等级C允许变化范围的恒定值，如果需要，在不同的进口压力下进行试验。
表1测量准确度等级允许变化范围
Figure BDA0002741100510000131
Figure BDA0002741100510000141
2)试验测量
记录以下测量数据
a)输入转矩；
b)输入转速；
c)出口流量；
d)出口压力；
e)泄油流量(适用时)；
e)液体温度。
在恒定转速和若干输出压力下，测出一组数据，以便在出口压力的整个范围内给出泵性能的具有代表性的示值。
在其他转速时，重复(2)的测量，在转速的整个范围内给出泵性能的具有代表性的示值。
3)变量
在试验规定的最低转速和最低出口压力下，如果泵是变量式的，则应对最大排量值及要求的其他排量值(如最大排量的75％，50％和25％)，进行全部试验。
4)反向流动
如果泵的流动方式可以借助于变量机构来反向，则根据需要针对两种流动方向进行试验。
5)部分流量整体式补油泵
如果补油泵与主泵成整体，使功率输入无法分开，但补油泵仅向主泵的液压回路供给一部分流量而其余部分旁通或用于某些辅助用途如冷却循环等。此时，应测量并记录来自补油泵的流量。
2马达测试
马达测试项目：容积效率；总效率；有效输入流量；输出转矩、输出功率
马达测试原理：把被测马达接入开式系统，利用测功机对被测马达进行加载，可以检测马达的输出扭矩、输出转速、输入流量和压力等参数。
1)出口压力
控制马达的出口压力，并在整个试验过程中保持出口压力的恒定。此出口压力应与为该马达类型设定的应用场合及制造商的建议一致。
2)试验测量
记录下列测量值：
a)输入压力；
b)输入流量；
c)输出转速；
d)输出转矩；
e)油温；
f)泄油流量。
在马达的整个转速范围内和若干个输入压力下，给出在输入压力的整个范围内马达性能的有代表型的示值。
3)变量
如果马达是变量式的，则应对最大和最小排量及要求的其他排量(如：总排量的75％、50％和25％)进行试验。
通过调节变量机构得到一定比例排量，以便在零输出转矩下针对同样的进口流量给出所需比例的转速。以马达在最小排量时实现最高转速运转来确定进口流量。
4)反向旋转
对于需要沿两个旋转方向工作的马达，根据需要针对两个旋转方向进行试验。
3阀测试
阀测试种类及项目：
1)减压阀：调压试验、流量试验；
2)节流阀：调压范围试验、压差特性试验、流量特性试验；
3)溢流阀：调压试验、启闭特性、卸荷压力特性；
4)换向阀：压力损失、内泄量、换向机能；
5)顺序阀：启闭特性；
6)多路阀：压力损失、耐压性能、换向机能、密封性能。
总体实施步骤：
1)将油路与泵站接通；
2)将主油路旁路截止阀打开；
3)主油路接通，液压油将P201路和E101路导通；
4)开启电机，根据试验要求设定溢流阀压力；
5)给电比例溢流阀电磁铁通电，使电比例溢流阀移动到右位，油路接通；
6)读取进出油路的流量与压力值；
7)调节进油压力，观察读取流量与压力值；
8)完成试验。
3.1减压阀测试
减压阀的进油口与高压大流量模块相连，出油口与低压大流量模块相连。调节溢流阀设定系统压力，起动电机驱动开式泵输出高压油。高压大流量模块能够测量进油路上的流量、压力和温度等参数；低压大流量模块能够测量回油路上的流量、压力和温度等参数。
根据国家测试标准对减压阀的测试内容有：
1)调压试验
2)流量特性试验
1)调压试验
调节被试阀的调节手轮，从全开至全闭，再至全开，从压力表看出压力上升与下降情况以及调压范围。压力表指针应平稳上升与下降，调压范围应满足规定的调压范围，在最高压力时，压力脉动值不得超过规定值。
具体步骤：减压阀关闭(调节弹簧处于自由状态)，开启减压阀后的截止阀，调进口压力为最高工作压力，缓慢调节减压阀的调节螺钉(或手轮)，使出口压力在该压力级弹簧的最大与最小之间连续变化。反复两次，每调一档时，必须使出口压力表指针回零，否则重新调整截止阀开度。调节要灵敏，不得有卡阻和异常振动，记录观察情况。
2)流量特性试验
原理及步骤：给定最高进口工作压力，调节减压阀为某一进口压力，同时调节减压阀后的截止阀使出口流量为该工况下的20％最大流量。然后再逐渐开启截止阀使出口流量达该工况下的100％最大流量。
3.2溢流阀测试
溢流阀的进油口与高压大流量模块相连，出油口与低压大流量模块相连。调节溢流阀设定系统压力，起动电机驱动开式泵输出高压油。高压大流量模块能够测量进油路上的流量、压力和温度等参数；低压大流量模块能够测量回油路上的流量、压力和温度等参数。
根据国家测试标准对溢流阀测试内容有：
1)调压性能、
2)启闭特性
3)卸荷压力特性
1)调压范围
检测被试阀能否满足厂家规定的调压范围0.5-10MPa。调节阀的调压手柄从全开至额定压力值，在回至全开，通过压力表观察压力升降是否均匀，是否有突变或滞后等现象。反复试验不少于三次。
具体步骤：将被试阀关闭，将进油路中的电比例溢流阀完全打开。启动泵，运行半分钟后，调节电比例溢流阀，使泵出口压力升至10MPa。将被试阀完全打开，泵的压力降至最低值。调节被试阀的手柄，从全开至全关，再全关至全开，观察压力的变化理否平稳，并测量压力的变化范围是否符合规定的调节范围。
2)启闭特性
启闭特性曲线的获得，可采用自动记录法，需将压力和流量通过传感器经两次仪表输给记录仪直接绘出，试验结果的可信性和真实性较高，且试验效率高。
具体步骤：关闭进油路中的电比例溢流阀，将被试阀调定在所需压力值(比如5MPa)，打开电比例溢流阀，使通过被试阀的流量为零，逐渐关闭电比例溢流阀并记录相对应的压力，流量。并通过对压力和溢流量的比值的分析，可以绘制特性曲线图。开启试验作完后，再将电比例溢流阀逐渐打开，分别记录下各压力处的流量。即得到闭合数据。
3)卸荷压力损失
通过额定流量时，测出阀前后压差即为泄荷压力。由于阀后阻力很小，可忽略不计，所以此时压力表的值即为泄荷压力，反复试验不少于两次。
具体步骤：关闭进油路中的电比例溢流阀，将被试阀调定在所需试验压力下(比如5MPa)，将电磁阀通电，系统处于卸荷状态，然后将电磁阀断电。卸荷控制阀换向阀切换时，数据采集系统记录测试被试阀从所控制的压力卸到最低压力值所需的时间和重新建立控制压力值的时间。电磁阀的切换时间不得大于被试阀的响应时间的10％，最大不超过10ms。
3.3顺序阀测试
顺序阀的进油口与高压大流量模块相连，出油口与低压大流量模块相连。调节溢流阀设定系统压力，起动电机驱动开式泵输出高压油。高压大流量模块能够测量进油路上的流量、压力和温度等参数；低压大流量模块能够测量回油路上的流量、压力和温度等参数。
根据国家测试标准对顺序阀的测试内容有：
启闭特性
启闭特性测试
关闭电比例溢流阀，调节被试阀至最高压力，调节电比例溢流阀使系统逐渐降压，当降至被试阀的闭合压力时测量被试阀的溢流量。调节电比例溢流阀，从被试阀不溢流开始，使系统逐渐升压，当升至被试阀的开启压力时，测量被阀的溢流量。
具体步骤：关闭进油路中的电比例溢流阀，将被试阀调定在所需压力值(比如5MPa)，打开电比例溢流阀，使通过被试阀的流量为零，逐渐关闭电比例溢流阀并记录相对应的压力，流量。并通过对压力和溢流量的比值的分析，可以绘制特性曲线图。开启试验作完后，再将电比例溢流阀逐渐打开，分别记录下各压力处的流量，即得到闭合数据。
3.4节流阀测试
节流阀的进油口与高压大流量模块相连，出油口与低压大流量模块相连。调节溢流阀设定系统压力，起动电机驱动开式泵输出高压油。高压大流量模块能够测量进油路上的流量、压力和温度等参数；低压大流量模块能够测量回油路上的流量、压力和温度等参数。
根据国家测试标准对流量阀的测试内容有：
1)调节范围试验；
2)压差与流量特性试验。
1)调节范围试验
检测被试阀能否满足厂家规定的调节范围。调节阀的调压手柄从全开至额定压力值，在回至全开，通过压力表观察压力升降是否均匀，是否有突变或滞后等现象。反复试验不少于三次。
具体步骤：将被试阀关闭，将进油路中的电比例溢流阀完全打开。启动泵，运行半分钟后，调节电比例溢流阀。将被试阀完全打开，泵的压力降至最低值。调节被试阀的手柄，从全开至全关，再全关至全开，观察压力的变化是否平稳，并测量压力的变化范围是否符合规定的调节范围。
2)压差与流量特性试验
通过试验系统的流量调节装置，在被试阀所允许的流量范围内调节流量，测定不同流量通过被试阀给定通道时的压差。
具体步骤：将系统中的电比例溢流阀设定到所需压力值，开启油泵，在被试阀所允许的流量范围内，通过调节进油路上的节流阀的流量，改变被试阀的进油流量，测定不同流量时的压差。
3.5换向阀测试
换向阀的进油口与高压大流量模块相连，出油口与低压大流量模块相连。调节溢流阀设定系统压力，起动电机驱动开式泵输出高压油。高压大流量模块能够测量进油路上的流量、压力和温度等参数；低压大流量模块能够测量回油路上的流量、压力和温度等参数。
根据国家测试标准对换向阀的测试内容有：
1)压力损失
2)内泄量
3)换向机能试验。
1)压力损失
换向阀在公称流量下的压力损失是指进油口到工作油口或回油口的压力差，压力损失应按下列公式(1)～公式(4)计算：
a)当油流方向为P到T时，压力损失为：
△p＝pp-pT…………………………………………………(1)
b)当油流方向为P到A、B到T时，压力损失为：
△p＝(pp-pA)+(pB-pT)……………………………………(2)
c)当油流方向为P到B、A到T时，压力损失为：
△p＝(pp-pB)+(pA-pT)………………………………………(3)
d)对于A(B)型滑阀，当油流方向为P到A(B)时，压力损失为：
△p＝pp-pA(B)………………………………………………(4)式中：
pp——P口压力值；
pT——T口压力值；
pA——A口压力值；
pB——B口压力值。
具体步骤：将被试阀的阀芯置于各通油位置，并使通过被试阀的流量为额定流量，分别用压力表测出各油口的压力。对三位四通中间位置为K、M、H型滑阀机能的被试阀，油流方向为P到T时，压力损失为△p＝pp-pT。其他滑阀机能，在中间位置不做试验。
2)内泄量
过载阀、补油阀泄漏量不应大于下表的规定：
表2内泄漏量表
Figure BDA0002741100510000201
具体步骤：调节溢流阀，使被试阀的P油口压力为公称压力。按照被试阀的滑阀机能和结构，分别从A(或B)和T油口测量被试阀的阀芯在各不同位置时的内泄漏量，在测试内泄漏量前，将被试阀动作十次，30秒钟后再测量内泄漏量。
3)换向机能
换向阀的换向过程应操纵手感灵活，复位迅速，无卡滞，定位准确可靠。
具体步骤：调节电比例溢流阀使被试阀的P油口压力为公称压力，并使通过被试阀的流量为试验流量。在上述试验条件下，将被试阀的电磁铁通电和断点，连续动作十次以上，试验被试阀的换向和复位。
3.6液压多路换向阀测试
多路阀的进油口与高压大流量模块相连，出油口与低压大流量模块相连。调节溢流阀设定系统压力，起动电机驱动开式泵输出高压油。高压大流量模块能够测量进油路上的流量、压力和温度等参数；低压大流量模块能够测量回油路上的流量、压力和温度等参数。
多路阀测试项目
1)压力损失；
2)耐压性能；
3)换向机能；
4)密封性能。
1)压力损失：
多路阀在公称流量下的压力损失不应大于下表的规定。下表中指标是指多路阀联数为4联时，每一流向的压力损失。多路阀联数每增加(或减少)1联，压力损失指标增加(或减少)0.05MPa。
表3压力损失表
Figure BDA0002741100510000211
压力损失应按下列公式(1)～公式(4)计算：
a)当油流方向为P到T时，压力损失为：
△p＝pp-pT…………………………………………………(1)
b)当油流方向为P到A、B到T时，压力损失为：
△p＝(pp-pA)+(pB-pT)……………………………………(2)
c)当油流方向为P到B、A到T时，压力损失为：
△p＝(pp-pB)+(pA-pT)………………………………………(3)
d)对于A(B)型滑阀，当油流方向为P到A(B)时，压力损失为：
△p＝pp-pA(B)………………………………………………(4)
式中：
pp——P口压力值；
pT——T口压力值；
pA——A口压力值；
pB——B口压力值。
2)耐压性能：多路阀应能承受其公称压力1.5倍的压力，不应有外泄漏、零部件损坏及安全问题；
3)换向性能：多路阀换向过程应操纵手感灵活，复位迅速，无卡滞，定位准确可靠；
4)密封性能：静密封处不应渗油，动密封处不应滴油。
液压闭式系统主要由闭式泵组、一套马达测试模块、进回油集成阀块、传感器采集模块、散热系统、液压油箱组件等组成。
测试方法及内容：
启动液压系统：在启动液压系统前再次检查各管路是否连接好，溢流阀(或卸荷溢流阀)是否调整到最小压力，泵体内注满清洁的液压油，首次启动时必须给泵内注油；变量柱塞泵上的压力调整是否调整到最小压力；点动液压油泵电机，观察电机的转向是否正确(电机顺时针转动为正确转向)，如转向不正确，则调整电机连线，以保证电机正确转向；点动电机三到五次，以便油泵充分吸油，然后正常启动电机，(为防止泵吸空，在首次启动时，建议油泵启动后，不要加压，让油泵空运行10-30分钟，再次启动时因液压元件、管道内有存储的油液而不再空转)。
变频电机驱动闭式泵输出高压油，同时驱动补油泵进行补油，补油量根据系统泄漏量自动进行补油，高压油经高压大流量模块流入马达，驱动马达运转。闭式泵的输入转速和转矩由转矩转速传感器测量，输出压力和流量由压力传感器和流量计测得。布置在马达进出口油路上的高压大流量模块，能够测量油路的压力、流量和温度等参数。低压小流量模块能够测量补油泵补油路上的压力、流量和温度等参数。马达的转速和转矩能够通过转速转矩传感器测量得到，调节加载系统电机转速可以调节液压马达的转矩，模拟闭式系统的加载试验，进行闭式系统的优化和功能开发等测试。
闭式泵测试
闭式泵测试项目：容积效率；PQ特性；总效率。
闭式泵测试原理：将出油口的截止阀关闭，用油泵出油口的比例溢流阀对被测油泵进行加载，可以检测油泵的输入转矩、转速、输出流量和压力等参数。
1)进口压力
在每次试验中，要按生产商的规定，保持进口压力国家测试内容中的测量准确度等级C允许变化范围的恒定值，如果需要，在不同的进口压力下进行试验。
表4测量准确度等级允许变化范围
Figure BDA0002741100510000221
Figure BDA0002741100510000231
2)试验测量
记录以下测量数据
a)输入转矩；
b)输入转速；
c)出口流量；
d)出口压力；
e)泄油流量(适用时)；
e)液体温度。
在恒定转速和若干输出压力下，测出一组数据，以便在出口压力的整个范围内给出泵性能的具有代表性的示值。
在其他转速时，重复(2)的测量，在转速的整个范围内给出泵性能的具有代表性的示值。
3)变量
在试验规定的最低转速和最低出口压力下，如果泵是变量式的，则应对最大排量值及要求的其他排量值(如最大排量的75％，50％和25％)，进行全部试验。
4)反向流动
如果泵的流动方式可以借助于变量机构来反向，则根据需要针对两种流动方向进行试验。
5)部分流量整体式补油泵
如果补油泵与主泵成整体，使功率输入无法分开，但补油泵仅向主泵的液压回路供给一部分流量而其余部分旁通或用于某些辅助用途如冷却循环等。此时，应测量并记录来自补油泵的流量。
马达测试加载系统由变频器系统、电力测功机系统、测量控制系统及控制软件、数据采集系统、联轴器及保护罩、被试件安装支架、平板及减振器、集装箱系统等组成；可模拟不同元件的各种工况，为被测元件提供加载力，测试元件性能。
1系统用途及说明
本系统主要用于液压系统及其零部件(液压泵、液压马达、控制阀等)的综合性能试验以及使用方自定义的研发试验，并负责控制外围其它设备，自动完成相应的测试循环和用户定义的测试循环。具有实时数据采集和试验结果处理功能，实现本技术要求所提出的全部试验要求或规范标准。
2系统设备选型及功能特点
1)电力测功机
交流电力测功机采用国产电力测功机专用电机，体积小，重量轻，噪音小，电机上加装扭矩法兰用于扭矩测量；电力测功机含风冷装置(风机)、旋转编码器及轴温监测系统，电机轴承选用进口轴承。
转速信号通过专用屏蔽电缆送往变频驱动柜及下位机，扭矩信号采用原装屏蔽电缆送往下位机控制系统，以形成闭环控制。与此同时该转速、扭矩值均在计算机单元存贮、显示、调节控制。
2)变频控制系统
本系统所选变频器矢量控制功能与传动要求相适应。矢量电流控制能快速地将电流以最短的采样时间接入到电机绕组中。转矩的相对高的动态上升率是高水平的闭环控制回路一个很好的基础。可以选择电流控制形式和U/f控制形式。U/f控制形式可以用于同步电机和异步电机的运行。电流控制形式用于带有或不带有速度检测的不同编码器的异步电机控制运行。
3)扭矩法兰
本系统所选扭矩法兰具有紧凑的外形和多种可选择的安装方式。不仅适用于实验室，也适用于工业环境中。供电和测量信号都采用非接触式传输方式，磨损低，使用时间长，并且无需任何维护。
采用以上结合附图描述的本发明的实施例的一种电液控制综合仿真试验平台，利用虚拟仪器进行组态监控和试验数据采集。解决了现有技术中存在的问题。但本发明不局限于所描述的实施方式，在不脱离本发明的原理和精神的情况下这些对实施方式进行的变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电液控制综合仿真试验平台，其特征在于：包括实时仿真系统、半实物仿真及数据采集系统和液压测试系统，其中实时仿真系统运行实时的仿真模型，通过上位机运行试验软件，实时仿真系统将输出的仿真模型数据导入半实物仿真及数据采集系统内，半实物仿真及数据采集系统为整个试验平台提供半实物仿真平台以及测量与试验控制功能，实现自动测试，半实物仿真及数据采集系统连接液压测试系统，液压测试系统模拟不同元件的各种工况，为被测元件提供加载力，测试元件性能，液压测试系统包括多个功能分区，功能分区包括开式泵测试回路、闭式泵测试回路、阀测试回路、马达测试回路和多路阀测试回路。
2.根据权利要求1所述的一种电液控制综合仿真试验平台，其特征在于：所述的实时仿真系统包括上位机、A&D实时仿真处理器、I/O板卡和上位机软件包，上位机用于运行Matlab/Simulink，完成控制算法的开发，运行上位机试验软件；A&D实时仿真处理器用于运行实时的仿真模型，保证相应的实时仿真的要求；I/O板卡用于连接真实的传感器或执行器，进行信号的输入输出；上位机软件包用于上位机软件编辑、下载和检测功能。
3.根据权利要求1所述的一种电液控制综合仿真试验平台，其特征在于：所述的半实物仿真及数据采集系统用于被测元件的仿真以及采集试验平台中传感器的信号，并通过总线通讯，将检测结果与电液控制平台的输入指令进行比较，以便对系统的运行进行监控和优化；半实物仿真及数据采集系统以NI的机箱作为计算平台，软件采用虚拟仪器LabVIEW，半实物仿真及数据采集系统被布局在标准机柜中，机柜内设有编程电源、BOB箱、ECU箱、信号调理箱、电缆穿引板、数据采集系统主机和盲板。
4.根据权利要求3所述的一种电液控制综合仿真试验平台，其特征在于：所述的信号调理箱内设信号调理板卡和信号调理系统，信号调理板卡负责对外部传感器信号和数采板卡之间交互信号的电气一致性调整，信号调理系统将综合仿真试验平台的输出传感器信号调理到计算机测控系统的输入许可范围，以便对综合仿真试验平台的输出信号进行采集、测试。
5.根据权利要求1所述的一种电液控制综合仿真试验平台，其特征在于：所述的液压测试系统包括：动力源：将机械能转化为液压能，向整个系统提供动力；油液过滤冷却系统：保持液压系统内液压油的温度和清洁度；油泵测试系统：可以对开式泵和闭式泵进行测试；阀类测试系统：对不同的液压阀进行测试；马达测试系统：对马达提供加载和测试；安装台架：对液压元件进行固定支撑；电控操作系统：对液压元件进行远程操控。
6.根据权利要求5所述的一种电液控制综合仿真试验平台，其特征在于：所述的液压测试系统还包括测功加载系统，测功加载系统包括变频器系统、电力测功机系统、测量控制系统及控制软件、数据采集系统、联轴器及保护罩、被试件安装支架、平板及减振器、集装箱系统；用于模拟不同元件的各种工况，为被测元件提供加载力，测试元件性能。
7.根据权利要求5所述的一种电液控制综合仿真试验平台，其特征在于：所述的油泵测试系统：包括开式泵测试系统和闭式泵测试系统，分别对开式泵和闭式泵进行测试；开式泵测试系统包括两套开式泵组、两套马达测试模块、先导控制模块、多路阀模块、进回油集成阀块、传感器采集模块、散热系统和液压油箱组件；所述闭式泵测试系统包括闭式泵组、一套马达测试模块、进回油集成阀块、传感器采集模块、散热系统和液压油箱组件；所述阀类测试系统包括两套开式泵组、阀测试模块、进回油集成阀块、传感器采集模块、散热系统和液压油箱组件。
8.根据权利要求7所述的一种电液控制综合仿真试验平台，其特征在于：所述的开式泵组包括变量柱塞泵Ⅰ(15)、电机(16)、转矩转速传感器(17)、联轴器(18)、板式溢流阀Ⅰ(19)、管式单向阀Ⅰ(20)、变量柱塞泵Ⅱ(21)、齿轮泵Ⅱ(22)、板式溢流阀Ⅱ(23)和电磁换向阀Ⅰ(24)，电机(16)通过联轴器(18)连接转矩转速传感器(17)，转矩转速传感器(17)通过联轴器(18)与变量柱塞泵Ⅰ(15)连接，电机(16)同时驱动变量柱塞泵Ⅱ(21)和齿轮泵Ⅱ(22)，变量柱塞泵Ⅰ(15)和变量柱塞泵Ⅱ(21)的出油口分别连接管式单向阀Ⅰ(20)，并汇集于主油路M，主油路M上安装板式溢流阀Ⅰ(19)，变量柱塞泵Ⅰ(15)和变量柱塞泵Ⅱ(21)的负载敏感感应油口汇集于负载敏感油路LS，负载敏感油路LS上安装电磁换向阀Ⅰ(24)，齿轮泵Ⅱ为先导油路LD供油，先导油路LD上安装板式溢流阀Ⅱ(23)，闭式系统泵组包括闭式柱塞泵(11)、变频电机(12)、测功机Ⅰ(13)、齿轮泵Ⅰ(14)、转速转矩传感器(17)和联轴器(18)，闭式柱塞泵(11)内含有补油泵，补油泵与油箱(3)通过吸油管道相连，吸油管道上依次安装有吸油过滤器Ⅰ(1)、蝶阀(2)、压力传感器(30)和耐震压力表(28)，补油泵出口S连接有低压小流量模块SM04的P501口，低压小流量模块SM04的D201口连接闭式泵组的D201-1口，变频电机(12)通过联轴器(18)依次连接测功机Ⅰ(13)、转速转矩传感器(17)和闭式柱塞泵(11)，闭式泵组的TP-01口连接高压大流量SM01的P201口，高压大流量SM01的D101口连接马达测试装置的A301口，闭式泵组的P402口连接高压大流量SM01的P201口，高压大流量SM01的D101口连接马达测试装置的B301口。
9.根据权利要求7所述的一种电液控制综合仿真试验平台，其特征在于：所述的多路阀模块包括先导控制模块(41)、负载敏感多路阀(42)、高压球阀(43)、板式溢流阀Ⅲ(44)、板式溢流阀Ⅳ(45)和调速阀(46)，先导控制模块(41)分别与两套负载敏感多路阀(42)相连，高压球阀(43)分别安装在2套负载敏感多路阀(42)的工作油口A1、B1、A2、B2处，板式溢流阀Ⅲ(44)、调速阀(46)安装在与D101-06油口相连的主进油管路上，板式溢流阀Ⅳ(45)安装在与D201-01口相连的负载敏感管路上，负载敏感多路阀(42)的A301口与马达测试模块的A301口相连，负载敏感多路阀(42)的B301口与马达测试模块的B301口相连，负载敏感多路阀(42)的A302口与马达测试模块的A302口相连，负载敏感多路阀(42)的B302口与马达测试模块的B302口相连。
10.根据权利要求7所述的一种电液控制综合仿真试验平台，其特征在于：所述的传感器采集模块包括高压大流量模块、高压小流量模块、低压大流量模块和低压小流量模块，其中高压大流量模块上设有快插接头Ⅰ(29)、高压压力传感器(30)、大流量计(31)和温度传感器(7)，高压小流量模块上设有快插接头Ⅱ(32)、高压压力传感器(30)、小流量计(34)和温度传感器(7)，低压大流量模块上设有快插接头Ⅰ(29)、低压压力传感器(33)、大流量计(31)和温度传感器(7)，低压小流量模块上设有快插接头Ⅲ(35)、低压压力传感器(33)、小流量计(34)和温度传感器(7)。
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