一種先進的液壓比例閥測試、調試方法

論文摘要：文章首先對REXROTH公司最新技術生產的液壓綜合試驗臺中最具代表意義的液壓比例閥的測試方法進行了綜合介紹，然后以自編的比例方向閥試驗程序為實例對DASYLAB軟件的編程方式進行了說明。最后附以比例閥試驗的試驗結果。

1　前言

上海大眾工廠服務科由于液壓設備維修的需要，經過一年多時間的規(guī)劃，于1998年10月從德國引進了1臺液壓元件綜合試驗臺（Universal Test Rig）。這臺試驗臺由德國REXROTH公司生產。它具有對比例閥、比例泵等液壓比例元件進行調試、測試等功能。

試驗臺比例閥試驗的最大技術特點在于：對于每一項比例閥試驗，雖然系統(tǒng)沒有提供現(xiàn)成的試驗程序，但用戶可以方便地用DASYLAB軟件，根據(jù)自己的試驗要求設計試驗程序。因此，試驗臺功能可以得到最大限度的發(fā)揮。

2　比例閥測試、調試技術的背景介紹

在液壓元件試驗技術中，比例閥的試驗難度較大，試驗手段發(fā)展也較快。

在常規(guī)元件的試驗中，試驗工況的變化一般是通過手調實現(xiàn)，工況點是有限的、離散的。試驗結果的記錄也是通過讀表手抄到試驗表格中的。

比例閥的試驗與常規(guī)元件試驗不同，它的工況的變化是連續(xù)的，試驗結果也是連續(xù)的，一般通過特性曲線反映試驗結果。

常規(guī)的比例閥調試、測試過程如下：用信號發(fā)生器根據(jù)試驗要求產生斜波、三角波等控制信號并將其接入比例閥，比例閥發(fā)生工況移動。受控的壓力、流量等工況參量通過相應傳感器記錄到X-Y記錄儀上。這樣就可以得到受控參量（壓力，流量等）與控制信號（電流等）之間的反映比例閥性能的特性曲線。

20世紀80年代后期隨著計算機技術的發(fā)展，比例閥計算機輔助調試、測試系統(tǒng)開始出現(xiàn)，如由北京理工大學用C＋＋語言開發(fā)的寶鋼綜合液壓試驗臺比例閥測試系統(tǒng)和浙江大學用Turbo C語言開發(fā)的杭州液壓件廠比例閥測試系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，都采用“微機＋AD／DA采集卡”及相應傳感、變換電路組成信號發(fā)生和采集的硬件系統(tǒng)，結合編制的專用軟件組成比例閥測試系統(tǒng)，以替代信號發(fā)生器和X-Y記錄儀。

比例閥輔助測試系統(tǒng)與常規(guī)測試系統(tǒng)相比有許多優(yōu)點。首先信號發(fā)生更具柔性。計算機內的信號是由數(shù)字序列組成，它可以依據(jù)試驗要求，編制任意難度的數(shù)字序列，而模擬電路卻難以做到。其次，試驗曲線既可屏幕實時顯示，文件存盤，又可打印，還可以事后對記錄的數(shù)字序列方便地進行分析，這一點傳統(tǒng)的X-Y記錄儀是難以做到的。總之，計算機輔助測試系統(tǒng)是比例閥測試、調試方法的一個發(fā)展方向。

目前國內常見的比例閥輔助測試系統(tǒng)基本上是采用C語言設計的專用軟件，用戶只能按照程序中預先設計的項目進行試驗。用戶自己參與試驗設計的余地不大，一般僅僅局限于變更試驗參量。這樣，試驗臺的應用范圍受到了限制。

上海大眾液壓綜合試驗臺的比例閥測試、調試系統(tǒng)的技術核心是采用了DASYLAB軟件。 DASYLAB軟件充分利用了Microsoft Windows中圖形用戶界面（GUI）和面向對象編程（OOP）的技術特點，并提供了數(shù)模／模數(shù)轉換模塊、事件模塊、信號發(fā)生模塊、顯示模塊、文件模塊、信號處理模塊等功能齊全的眾多模塊。使用者僅需按照自己的試驗要求，方便地通過功能模塊的組合來編制試驗程序。在整個比例閥測試系統(tǒng)中，沒有任何現(xiàn)成的試驗程序。任何比例閥試驗都需要使用者按照自己的試驗要求編制試驗程序。這是該試驗臺的最大特點，也是與以往比例閥計算機輔助測試系統(tǒng)的最大區(qū)別。

3　比例閥測試、調試系統(tǒng)介紹

系統(tǒng)的主油源由比例恒壓泵與比例調速閥組成的容積節(jié)流調速系統(tǒng)組成，計算機通過AO00和AO02控制主系統(tǒng)的壓力和流量。動力元件試驗通過比例節(jié)流閥或比例溢流閥進行加載。加載信號由AO01提供。被試比例元件的試驗信號由AO03提供。

AI01和AI02分別采集2個量程不同的流量計的流量信號。根據(jù)被測流量范圍，通過切換油路可以選擇測試用的流量計。AI09～AI14分別取自量程不同的壓力傳感器。根據(jù)試驗要求及被測壓力的范圍，可以選用并在合適的測量點接入合適的壓力傳感器。AI07和AI08取自溫度傳感器，根據(jù)需要可接入相應的測量點。AI00，AI03固定連接測量主泵出口壓力的壓力傳感器和油箱溫度。AI04，AI05，A106固定連接到試驗動力元件的轉矩／轉速測量儀。AI15采集被試比例閥放大板的實際輸出電壓信號。

比例閥的試驗設計過程如下：

1） 確定通過試驗想要得到的試驗參量和特性曲線。如觀察比例方向閥的工作流量隨控制電壓在時間域變化的情況；

2） 設計和確定試驗用的液壓回路。本試驗臺的液壓系統(tǒng)采用模塊化、積木式思路設計，通過快速接頭可方便地組合試驗回路；

3） 根據(jù)被試閥的規(guī)格和試驗范圍確定壓力、流量傳感器的選用；

4） 用外接電位計發(fā)信號檢查油路和電路工作是否正常；

5） 記錄實際選用的AI和AO地址，如這次比例方向閥試驗中選用AI02，AI12， AI11和AO03，AO00，AO02；

6）用DASYLAB軟件處理信號產生、發(fā)送、采集、濾波、顯示、記錄等要求。

下面，用DASYLAB軟件編制一個比例方向閥試驗的實際程序，借以說明上面過程。

4　比例方向閥試驗

被試比例閥的型號為4WRZ10 W50-41／6A24NE TZ4／M。試驗用程序見圖2。試驗結果見圖3。本試驗中，希望觀察工作流量、閥前壓力、回油背壓隨控制電壓變化的情況。在時間域觀察試驗結果。

現(xiàn)對圖2加以說明。首先在AD模塊中選定AI02，AI12，AI11通道，它們分別采集來自FM2流量計的流量、閥前壓力P、閥后壓力T（閥的回油壓力），再將實時采集來的數(shù)字序列進行濾波、平均、校準，然后將這3路信號與發(fā)給比例閥的數(shù)字序列一起在顯示模塊Record00中實時顯示。同時將4路數(shù)字序列與時間序列寫入硬盤。起動試驗時，這一程序流程就開始工作。

試驗開始后，需要設定主泵的壓力、流量。主泵工況的變化不能太突然，因此通過序列發(fā)生器SWG Pressure和SWG Flow平緩地改變主泵參量。這些序列值通過DA模塊的DO00，DO02通道實現(xiàn)。

主泵參量設定好后，需要給定被試比例閥控制信號的數(shù)字序列。通過這個數(shù)字序列將比例閥的工況按試驗要求移動。這一點，主要通過SWG Pressu01序列模塊和DA模塊的DO03通道實現(xiàn)的。由SWG Pressu01產生的數(shù)字序列一方面進入DA模塊控制被試比例閥，另一方面進入記錄模塊Recoder00用于實時顯示信號。

在程序中，事件模塊在安排試驗的進程，變量的賦值等方面起了非常重要的作用，如Start模塊起動主泵的參量設定，LEFT，RIGHT等熱鍵觸發(fā)全局變量V50、V51的賦值；MESSAGE模塊起動被試比例閥的控制過程并將此時采集的數(shù)據(jù)存入新的文件名中。

圖3是試驗結果。從中可以看出比例方向閥受控制電壓控制的情況。從背壓曲線可以看到回油阻力隨流量變化的情況。

5　結束語

上海大眾液壓綜合試驗臺比例閥試驗方法極大地發(fā)揮了試驗臺的功能，為試驗臺的二次技術開發(fā)提供了廣闊的自由發(fā)揮空間。

美國米頓羅計量泵（MiltonRoy）：GM0002、GM0005、GM0010、GM0025、GM0050、GM0090