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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
    卷板機  卷板機廠家  液壓機  軸向柱塞泵  平面磨床  折彎機  防爆電器  脫硫噴射器  靜態(tài)混合器  剪板機  防爆正壓柜  濾油機  工業(yè)噴嘴  模具廠家  投入式液位計
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