學號  10110110220    畢  業(yè)  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(yè)班級：      機自 1102              學生姓名：         魯蒙                         2014   年   3 月 04 畢業(yè)設計 (論文 )任務書  學生姓名  魯蒙  專業(yè)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(nèi)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(jīng)濟實用的原則；  2 試驗臺應 具有手動調(diào)整功能 ；  3 按試驗規(guī)范的要求 ， 加載力應能調(diào)節(jié)與控制；  4 試驗數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)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(shù)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(tǒng)方案設計；  5.完成試驗臺液壓傳動系統(tǒng)原理圖和電器控制系統(tǒng)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(yè)出版社，機械工業(yè)出版社  3.雷天覺主編，液壓工程手冊   北京：機械工業(yè)出版社  4.機械設計手冊（新版）       北京：機械工業(yè)出版社  5.王福瑞等編著，單片微機測控系統(tǒng)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(nèi)容外，本論文不包括任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)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(yè)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(tǒng) ,利用此系統(tǒng)可對溢流閥開口溢流時的壓力、流量、穩(wěn)壓時間和壓力超調(diào)量等參數(shù)進行動態(tài)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(guān)參數(shù)和作出試驗曲線。從而為液壓元件檢測的現(xiàn)代化 ,提高產(chǎn)品質(zhì)量創(chuàng)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(wěn)壓，系統(tǒng)卸荷和安全保護作用。定壓溢流作用：在定量泵節(jié)流調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，定量泵提供的是恒定 流量 。當系統(tǒng)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(wěn)壓作用：溢流閥串聯(lián)在回油路上，溢流閥產(chǎn)生背壓，運動部件平穩(wěn)性增加。      系統(tǒng)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(tǒng)正常工作時， 閥門 關(guān)閉。只有負載超過規(guī)定的極限（系統(tǒng)壓力超過調(diào)定壓力）時開啟溢流，進行過載保護，使系統(tǒng)壓力不再增加（通常使溢流閥的調(diào)定壓力比系統(tǒng)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(diào)壓閥 ，作高低 壓多級控制閥，作 順序閥 ，用于產(chǎn)生背壓（串在回油路上）。  溢流閥一般有兩種結(jié)構(gòu)： 1、直動型溢流閥  。 2、 先導式液流閥 。  對溢流閥的主要要求：調(diào)壓范圍大，調(diào)壓偏差小，壓力振擺小，動作靈敏，過載能力大，噪聲  1.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀  液壓試驗臺是液壓測試技術(shù)的硬件基礎(chǔ)，建立試驗臺是為了完成對被試驗對象 (液壓  元件或系統(tǒng) )的測試。國外很重視液壓測試技術(shù)的發(fā)展，隨著液壓技術(shù)、計算機技術(shù)、控  制技術(shù)、測試技術(shù)和數(shù)字信號等技術(shù)的發(fā)展，在液壓測試領(lǐng)域出現(xiàn)了一門綜合性的新技術(shù)   液壓計算機輔助測試技術(shù) (Computer Aided Test)簡稱液壓 CAT 技術(shù)盯 3。液壓 CAT 技術(shù)是將計算機技術(shù)運用于測試系統(tǒng)中，用計算機實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和數(shù)字控制功  能，由計算機對液壓系統(tǒng)的試驗參數(shù)，如壓力、流量、溫度、轉(zhuǎn)速、扭矩等參數(shù)自動進行  采集和分析處理并輸出結(jié)果。在試驗過程中計算機根據(jù)數(shù)字反饋和人工輸入，高精度、高  效率地完成對液壓系統(tǒng)的特性測試，并即時控制測試系統(tǒng)過程及狀態(tài)。采用這一技術(shù)的試  驗臺被稱為液壓 CAT 試驗臺。  工程機械液壓系統(tǒng)試驗領(lǐng)域，國外已研發(fā)了相應的液壓 CAT 試驗臺，但作為核心技術(shù)對外保密。國內(nèi)企業(yè)和研發(fā)機構(gòu)無法直 接獲得相關(guān)信息。筆者查閱國內(nèi)外的文獻，沒有獲得相關(guān)的內(nèi)容。因而在研發(fā)試驗臺的過程中，只能參考國外一些已經(jīng)對外開放的非工程機械領(lǐng)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(shù)用于對液壓元件的研制開發(fā)、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(shù)據(jù)采集處理模塊；采用實時高效的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和豐富的計算機測試軟件。利用這些技術(shù)建立的試驗臺如：如 SUNDSTRON 公司的液壓傳動實驗室的 CAT 系統(tǒng)；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(nèi)，關(guān)于 CAT 試驗臺和液壓測試技術(shù)的文獻相對多，主要分為元件類和系統(tǒng)類。國內(nèi)開發(fā)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(yè)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(tǒng)性能。  單一的元件試驗臺已經(jīng)不能滿足研發(fā)和生產(chǎn)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(tǒng)動態(tài)性能測試平臺。國內(nèi)的研 究機構(gòu)和企業(yè)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(fā)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(tǒng)及部分自制液壓產(chǎn)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(shù)，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(tǒng)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(tǒng)試驗臺，該實驗臺為了研發(fā)新型壓磚機而開發(fā)，主要用來測試壓磚機液壓系統(tǒng)動態(tài)性能，它根據(jù)壓磚 機的液壓系統(tǒng)特點設計制造，與真實系統(tǒng)高度符合，并采用插裝閥控制閥系統(tǒng)，實現(xiàn)了大流量控制 8|。湖北汽車工業(yè)學院研制的液驅(qū)混合動力車輛液壓系統(tǒng)試驗臺，能夠滿足液驅(qū)混合動力車輛液壓系統(tǒng)的動態(tài)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(tǒng)通過電機模擬發(fā)動機的運行工況，帶動液壓泵轉(zhuǎn)動，與蓄能器組成恒壓油源，帶動雙向變量馬達轉(zhuǎn)動，經(jīng)減壓閥進入計算機控制高速開關(guān)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(qū)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(tǒng)液壓綜合試驗臺 ，可以測試雙彈車雙缸同步液壓系統(tǒng)及其典型液壓元件性能。  值得關(guān)注的是國內(nèi)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(shù)匹配試驗、液壓傳動系統(tǒng)的動態(tài)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(tǒng)試驗平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)工程機械液壓系統(tǒng)的動態(tài)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(tǒng)及其零部件的靜動態(tài)性能測試試驗。  1.2 測試系統(tǒng)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(jīng)有關(guān)元件放大和轉(zhuǎn)換后輸入計算機。由計算機進行控制、檢測和處理。試驗系統(tǒng)如圖  1.3   測試原理  1.3.1  靜態(tài)性能測試  (1)調(diào)壓范圍 : 調(diào)壓范圍是指溢流閥彈簧剛度一定時 ,調(diào)節(jié)彈簧的預壓縮量 ,所獲得的溢流閥的不同調(diào)定壓力 。  試驗時 ,令溢流閥 2的調(diào)定壓力較被試閥 6的最高調(diào)定壓力高 10%左右 ,關(guān)閉閥 3,閥 4通電 ,使被試閥通過額定流量。然后調(diào)被試閥 6,使其調(diào)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(diào)定壓力。由調(diào)壓彈簧所控制的溢流閥的最低與最高調(diào)定壓力 ,即為該閥的實際壓力調(diào)節(jié)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(guān)系 ,稱為溢流閥的啟閉特性。     試驗時 ,將閥 6的壓力調(diào)到調(diào)壓范圍的最高值 ,并使其通過額定流量。然后調(diào)節(jié)閥 2,使系統(tǒng)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(tǒng) ,可測出被試閥的開啟壓力 Pk、調(diào)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(tǒng)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(tǒng)      在液壓試驗臺的微機測控系統(tǒng)中 ,計算機接收的只能是數(shù)字信號。因此 ,由傳感器獲得的壓力、流量信號必須轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。由于傳感器采集的信號較弱 ,我們利用相應的信號轉(zhuǎn)換與放大裝置 ,將上述信號轉(zhuǎn)換成 0 5v的電壓模擬信號 ,再通過 A/D數(shù)摸 轉(zhuǎn)換器 ,送入計算機 ,所用的信號采集與控制系統(tǒng)如圖 2所示。信號采集與控制系統(tǒng)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(shù)。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(shù)值關(guān)系 ,確定相應的標定系數(shù) ,從而將各信號值轉(zhuǎn)換成實際的參數(shù)值 ,經(jīng)計算機處理運算后 ,可直接顯示出對應的被測參數(shù)。             工控機采集和顯示原理圖   3.系統(tǒng)軟件  本微機測控系統(tǒng) c 語言編程。系統(tǒng)的實現(xiàn)是通過計算機的高速數(shù)據(jù)通道，對 A/D 板送來的各個被測參 數(shù)作巡回測試，由計算機按規(guī)定的運算程序，打印出相應測試參數(shù)和曲線。系統(tǒng)由三個子系統(tǒng)組成，即系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與處理程序，輸入打印程序和曲線繪制程序。  4.結(jié)論  4.1 研究的測控系統(tǒng)能直接在計算機上對各測試參數(shù)與信號進行動態(tài)顯示，打印曲線和數(shù)據(jù)與理論分析和實驗一致。試驗證實了本測試系統(tǒng)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(tǒng)和軟件，對于高壓大流量系統(tǒng)也是適用的。