學號  10110110220    畢  業  設  計（論  文）    微機測控溢流閥性能試驗臺設計    教  學  系：  機械與汽車工程系    指導教師：        肖凌俊        專業班級：      機自 1102              學生姓名：         魯蒙                         2014   年   3 月 04 畢業設計 (論文 )任務書  學生姓名  魯蒙  專業班級  機制 1102 指導教師  肖凌俊  工作單位  武漢理工大學華夏學院  設計 (論文 )題目 :  微機測控溢流閥性能 試驗臺設計  設計（論文）主要內容：   設計采用微機測控的 微機測控溢流閥性能試驗臺 。設計要求：  1 設計的實驗臺滿足 溢流閥性能試驗 要求，符合經濟實用的原則；  2 試驗臺應 具有手動調整功能 ；  3 按試驗規范的要求 ， 加載力應能調節與控制；  4 試驗數據采集和數據處理有較高的精度： 2%  要求完成的主要任務 : 1.完成總體方案設計與論證；  2.完成總體技術方案設計；  3.完成試驗臺總圖（裝配圖）設計；  4.完成微機測控系統方案設計；  5.完成試驗臺液壓傳動系統原理圖和電器控制系統設計；  6.編寫設計說明書   必 讀參考資料：   1.容一鳴撰寫， 機械式封閉功率流試驗臺原理簡介  2.黎啟柏主編，液壓元件手冊   北京：冶金工業出版社，機械工業出版社  3.雷天覺主編，液壓工程手冊   北京：機械工業出版社  4.機械設計手冊（新版）       北京：機械工業出版社  5.王福瑞等編著，單片微機測控系統設計大全，  北京：北京航空航天大學出版社， 2001 年 10 月第 5 次印刷；     指導教師簽名：               教研室主任簽名：            蓋章     鄭  重  聲  明   本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指 導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包括任何其他個人或集體已經發表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。                               本人簽名：      魯蒙                   日期：      2014-3-04          畢業設計 (論文 )開題報告  題目  微機測控溢流閥性能試驗臺設計  1. 目的及意義      溢流閥是液壓傳動中應用最廣泛的一種壓力閥。表征其性能的主要指標是 Q P 靜特性與 P t動特 性。本文研究了一套用于溢流閥性能試驗的微機測控系統 ,利用此系統可對溢流閥開口溢流時的壓力、流量、穩壓時間和壓力超調量等參數進行動態測試與顯示。通過計算機的控制與處理 ,可迅速地測試出有關參數和作出試驗曲線。從而為液壓元件檢測的現代化 ,提高產品質量創造條件。      溢流閥是一種液壓 壓力控制閥 ，在液壓設備中主要起定壓溢流作用，穩壓，系統卸荷和安全保護作用。定壓溢流作用：在定量泵節流調節系統中，定量泵提供的是恒定 流量 。當系統壓力增大時，會使流量需求減小。此時溢流閥開啟，使多余流量溢回 油箱 ，保證溢流閥進口壓力，即泵出口壓力恒定（閥口常隨壓力波動開啟）。      穩壓作用：溢流閥串聯在回油路上，溢流閥產生背壓，運動部件平穩性增加。      系統卸荷作用：在溢流閥的遙控口串接溢小流量的電磁閥，當電磁鐵通電時，溢流閥的遙控口通油箱，此時液壓泵卸荷。溢流閥此時作為卸荷閥使用。      安全保護作用：系統正常工作時， 閥門 關閉。只有負載超過規定的極限（系統壓力超過調定壓力）時開啟溢流，進行過載保護，使系統壓力不再增加（通常使溢流閥的調定壓力比系統最高工作壓力 高 10% 20%）。  實際應用中一般有：作 卸荷閥 用，作遠程 調壓閥 ，作高低 壓多級控制閥，作 順序閥 ，用于產生背壓（串在回油路上）。  溢流閥一般有兩種結構： 1、直動型溢流閥  。 2、 先導式液流閥 。  對溢流閥的主要要求：調壓范圍大，調壓偏差小，壓力振擺小，動作靈敏，過載能力大，噪聲  1.1國內外研究現狀  液壓試驗臺是液壓測試技術的硬件基礎，建立試驗臺是為了完成對被試驗對象 (液壓  元件或系統 )的測試。國外很重視液壓測試技術的發展，隨著液壓技術、計算機技術、控  制技術、測試技術和數字信號等技術的發展，在液壓測試領域出現了一門綜合性的新技術   液壓計算機輔助測試技術 (Computer Aided Test)簡稱液壓 CAT 技術盯 3。液壓 CAT 技術是將計算機技術運用于測試系統中，用計算機實現液壓系統的數據采集和數字控制功  能，由計算機對液壓系統的試驗參數，如壓力、流量、溫度、轉速、扭矩等參數自動進行  采集和分析處理并輸出結果。在試驗過程中計算機根據數字反饋和人工輸入，高精度、高  效率地完成對液壓系統的特性測試，并即時控制測試系統過程及狀態。采用這一技術的試  驗臺被稱為液壓 CAT 試驗臺。  工程機械液壓系統試驗領域，國外已研發了相應的液壓 CAT 試驗臺，但作為核心技術對外保密。國內企業和研發機構無法直 接獲得相關信息。筆者查閱國內外的文獻，沒有獲得相關的內容。因而在研發試驗臺的過程中，只能參考國外一些已經對外開放的非工程機械領域的液壓CAT 實驗臺。  美國、德國許多國外液壓元件制造公司都將液壓 CAT 技術用于對液壓元件的研制開發、出廠檢驗。、英國、日本等在液壓 CAT 方面有很多應用成果：采用高效寬頻的傳感器檢測所需信號；利用目前先進的 HP 系列應變單元和數據采集處理模塊；采用實時高效的數據處理系統和豐富的計算機測試軟件。利用這些技術建立的試驗臺如：如 SUNDSTRON 公司的液壓傳動實驗室的 CAT 系統；德國 REXROTH 公司用于液壓比例閥、比例泵等測試的試驗臺；日本制鋼所的柱塞泵效率試驗臺等隨、國內，關于 CAT 試驗臺和液壓測試技術的文獻相對多，主要分為元件類和系統類。國內開發了大量的液壓缸、液壓閥、馬達專用元件試驗臺；多功能的元件試驗臺；專用于某些行業的特殊元件試驗臺，包括礦山機械、工程機械用液壓元件試驗臺等。元件類試驗臺的一個不足之處是使用范圍有限，只能測試單個元件的性能，無法測試系統性能。  單一的元件試驗臺已經不能滿足研發和生產的要求，迫切需要建立功能多樣、自動化程度高、測試精度高的系統動態性能測試平臺。國內的研 究機構和企業在這方面做了一些卓有成效的探索。廣州機械科學研究院研發的直升飛機液壓綜合試驗站可用于完成液壓元件、液壓附件、液壓部裝件、液壓子系統及部分自制液壓產品的出廠校驗及壽命試驗等，可以設定和控制各實驗裝置的壓力、流量、和溫度等主要參數，具有故障診斷及故障報警功能，其最高試驗壓力達 32MPa，最高流量達 350L min，該實驗臺主要用于直升飛機液壓系統及其零部件校驗及出廠試驗 n 7|。華南理工學研制的陶瓷壓磚機液壓系統試驗臺，該實驗臺為了研發新型壓磚機而開發，主要用來測試壓磚機液壓系統動態性能，它根據壓磚 機的液壓系統特點設計制造，與真實系統高度符合，并采用插裝閥控制閥系統，實現了大流量控制 8|。湖北汽車工業學院研制的液驅混合動力車輛液壓系統試驗臺，能夠滿足液驅混合動力車輛液壓系統的動態特性試驗的需要，該試驗臺能夠模擬車輛的典型工況，試驗系統通過電機模擬發動機的運行工況，帶動液壓泵轉動，與蓄能器組成恒壓油源，帶動雙向變量馬達轉動，經減壓閥進入計算機控制高速開關閥，改變雙向變量馬達的排量和方向，模擬雙向變量馬達的驅動與制動工況，車輛的慣量由飛輪模擬 n 9I。中南大學液壓所研制的雙彈車雙缸同步系統液壓綜合試驗臺 ，可以測試雙彈車雙缸同步液壓系統及其典型液壓元件性能。  值得關注的是國內工程機械液壓試驗臺的研制方面有了一些探索。長安大學研制的工程機械多功能試驗臺能完成多種工程機械的整機性能參數匹配試驗、液壓傳動系統的動態性能試驗、各類工程車輛的牽引性能試驗心 1、 2羽等。廈門廈工機械股份有限公司建立的液壓系統試驗平臺，能夠實現工程機械液壓系統的動態性能測試，該試驗臺可以在模擬負載下，進行工程機械液壓系統及其零部件的靜動態性能測試試驗。  1.2 測試系統與原理  在被試閥前裝設壓力傳感器閥后裝流量傳感器，相應可采集被試閥的壓力 、流量等信號，經有關元件放大和轉換后輸入計算機。由計算機進行控制、檢測和處理。試驗系統如圖  1.3   測試原理  1.3.1  靜態性能測試  (1)調壓范圍 : 調壓范圍是指溢流閥彈簧剛度一定時 ,調節彈簧的預壓縮量 ,所獲得的溢流閥的不同調定壓力 。  試驗時 ,令溢流閥 2的調定壓力較被試閥 6的最高調定壓力高 10%左右 ,關閉閥 3,閥 4通電 ,使被試閥通過額定流量。然后調被試閥 6,使其調壓彈簧的預壓縮量從小到大變化 ,利用壓力傳感器 5測出被試閥不同的調定壓力。由調壓彈簧所控制的溢流閥的最低與最高調定壓力 ,即為該閥的實際壓力調節范圍。   (2)啟閉特性 :在閥的彈簧剛度和預壓縮量一定時 ,溢流閥從開啟到最大開口 ,以及從最大開口到閉合過程的流量 壓力關系 ,稱為溢流閥的啟閉特性。     試驗時 ,將閥 6的壓力調到調壓范圍的最高值 ,并使其通過額定流量。然后調節閥 2,使系統升壓和降 壓。在被試閥 6開、閉過程中 ,通過壓力傳感器 5、流量傳感器 9和計算機系統 ,可測出被試閥的開啟壓力 Pk、調定壓力 PH 閉合壓力 Pb 和對應于 Pk PH、 PH Pb 的相應流量和壓力值 ,從而獲得伐的啟閉特性曲線。     利用本系統尚可進行溢流閥的卸荷壓力和壓力 損失  2信號采集與控制系統      在液壓試驗臺的微機測控系統中 ,計算機接收的只能是數字信號。因此 ,由傳感器獲得的壓力、流量信號必須轉換成數字量。由于傳感器采集的信號較弱 ,我們利用相應的信號轉換與放大裝置 ,將上述信號轉換成 0 5v的電壓模擬信號 ,再通過 A/D數摸 轉換器 ,送入計算機 ,所用的信號采集與控制系統如圖 2所示。信號采集與控制系統由于計算機接收的信號都是模擬電壓 ,需將各信號還原為相應的壓力、流量等參數。因此 ,必須對信號進行標定。我們采用高精度壓力表流量計 ,按照計算機采集的信號值與相應儀表顯示的參數值關系 ,確定相應的標定系數 ,從而將各信號值轉換成實際的參數值 ,經計算機處理運算后 ,可直接顯示出對應的被測參數。             工控機采集和顯示原理圖   3.系統軟件  本微機測控系統 c 語言編程。系統的實現是通過計算機的高速數據通道，對 A/D 板送來的各個被測參 數作巡回測試，由計算機按規定的運算程序，打印出相應測試參數和曲線。系統由三個子系統組成，即系統的數據采集與處理程序，輸入打印程序和曲線繪制程序。  4.結論  4.1 研究的測控系統能直接在計算機上對各測試參數與信號進行動態顯示，打印曲線和數據與理論分析和實驗一致。試驗證實了本測試系統和控制程序的正確性與可靠性。   4.2 本試驗研究僅在中低壓、小流量試驗臺上進行，但研究的系統和軟件，對于高壓大流量系統也是適用的。