集成液压测试系统的国内外研究概况
论文作者:草根论文网 论文来源:www.lw360.net 发布时间:2016年11月02日

在液压技术领域,无论是设计开发新型产品、新型系统,还是优化性能、改进产品,无论是工厂生产控制质量,还是装备设备检测故障,都需要利用液压实验台进行各方面的性能检测。根据《中国机械工程技术路线图》,可知在液压传动与控制领域,未来一段时期我国液压发展有三大重点:高效、可靠与节能;智能、集成与一体化;人、机与环境友好。这三个重点方向,第一个指向元件制造,第二个指向系统设计,第三个则指向软件配套。然而,每一个方向的突破,都需要以液压测试技术的提升为基础。

二十世纪五六十年代,国内机械行业引入液压技术以来,早期组织的液压系统测试大多依靠模拟仪表和传感器实现,这可以看作是国内发展液压测试技术的第一个阶段。由于自动化水平低,基本依靠人工进行测试和记录,操作复杂、过程粗放,受环境和人工操作影响很大,测量精度低,实用性和适用性都很差。

单片机应用于工业生产中后,一种基于汇编语言,综合运用常规仪表和单片机的测试方法出现了,这可以看作是液压测试技术发展的第二个阶段。相比前一个阶段,这种测试方法有了明显的进步,大大减少了人为操作对测量参数的影响,自动化水平有了进一步提高,但是对于液压系统来说,仍然难以满足实际需求。

随着计算机技术的不断推广,微型计算机也开始被应用到液压测试中来,通过常用的数据接口,前端采集、处理后的信号可以通过计算机显示并输出结果,这可以看作液压测试技术发展的第三个阶段。这一阶段最大的特征就是初步实现了人机交互,进一步摆脱了对人工的依赖,在稳定运行的前提下,可以实现较为自动的数据测试、采集、传输、处理和结果输出。

随着新材料、新技术、新产品的广泛应用,随着电液控制技术、电力电子技术、计算机技术的深度融合,液压测试技术发展到了第四个阶段,这一阶段的液压实验系统自动化和精确化水平更高,快速、高效、智能、多能成为该阶段的突出特点和发展方向。该阶段的产品综合运用计算机技术,实现了数据采集、处理、分析、显示自动化,甚至测试系统控制自动化。这时的测试系统,有许多以闭环反馈机制为基础,被试元件安装好之后,通过计算机端就可以实现所有参数的一体式测量,甚至完成超高压、超大扭矩等极限条件下的测试。

当下,前两个阶段的测试平台已经基本退出了实践运用,第三阶段测试系统还有较多应用,第四阶段测试系统则越来越成为主流,尤其处于液压技术发展前沿的大型公司、企业,在这方面发展的更早、走的更快。

比如贵州力源液压公司生产的液压泵、液压阀、液压缸等实验台专门用于各类液压泵、液压马达、多路阀、液压油缸等产品的试验检测,经过严格性能测试,其生产出的液压泵和液压马达得以保持较高精度和可靠性。宁波广天赛克斯液压公司研制出高压柱塞泵测试系统,专门用于柱塞泵系列产品的出厂检测,依托该套检测系统,有效提高了高压、长寿命变量柱塞泵的生产质量,取得了较好的经济效益。宁波大港意宁液压公司研制出静液压驱动装置型式试验系统及配套的出厂试验台,专门用于对生产过程中工艺工装的检测、型式试验和出厂试验,在严格的质量控制之下,其生产的低速大扭矩液压马达达到了世界领先水平。

除了生产厂家,院校和其他单位也进行了相应的产品开发。上海交大和昆山液压件厂为武钢研制的新国际B级精度液压阀试验台的CAT系统,为该厂优化质量获得国内国际竞争力提供了有力支撑。北京理工大学为液压泵、马达、泵马达联合传动系统工作特性研究的计算机辅助试验系统,广州机床研究所液压系统性能和噪声计算机实时监测系统等,则综合运用工控机、PLC等辅助手段实现了实时监测和自动测试,为综合试验系统的进一步提升奠定了基础。

此外还有空军5721厂研发的某型战机主液压泵及应急液压泵实验台,以及沈阳飞机研究所研制的某型主液压泵实验台,都是专门用于飞机液压系统检测的产品,为飞机故障检测与分析发挥了重要作用。宇通重工建立的液压试验中心,专门用于新产品定型试验、成品出厂检验等,为企业降低成本、提高质量提高了有效保障。

在国外,由于基础工业发达,无论是液压技术,还是计算机技术,都比国内发展快了一个时代,尽管我国工业化进程在不断加速和追赶,但受限于工业基础的落后、生产水平的低下等,仅在液压技术领域,国内行业与美、德、日等第一集团就有至少十年的差距。即使如此,这些国家仍十分重视液压测试系统的改进和创新,并把液压CAT技术大量应用在工业生产中,他们对CAT技术应用己经达到了很高的水平。国外有公司甚至在自行开发配套软件系统,积极构建试验过程控制更加智能、数据采集更加实时的液压CAT系统。早在1964年SUNDSTRON公司的液压传动实验室就开始利用计算机进行各类实验数据的处理。1976年,美国MOOG公司研制出的电液伺服阀试验台通过计算机的控制,可以完成各项预定的试验,并可以实现结果保存和打印。现在,美国的派克液压公司和伊顿液压公司也都建有自己的液压传动实验室,用于辅助研发生产和质量检测。德国博世力士乐(Bosch Rexroth )公司也有自己的液压测试试验中心,专门用于液压比例阀等测试,因此其在液压泵、液压阀等方面发展尤其迅速,成为美国市场的有力竞争者。日本制钢所研制出专用的柱塞泵效率试验台,依托测试技术不断提高液压元件质量水平,成为继美国、德国之后液压行业的第三大市场占有国。

综合国内外发展现状来看,无论是液压产品生产厂家,还是科研院所、高等院校等机构开发的液压实验台或液压试验系统,各有所长,但是面向装备修理后的检测试验,都有不足之处:

第一,这些试验台或测试系统大多是针对液压泵、马达等某一种元器件、某些特性进行性能测试的,能够实现液压系统所有常用部件性能测试的还很少,这就造成功能上的缺陷,缺乏必要的通用性,不能满足多种型号装备、多种液压元件修竣后的综合台架试验要求。

第二,少数的几个能够实现多种液压元件性能测试的成品实验台大多体积庞大,占地面积巨大,对于修理工间要求较高,且只是在各项元件性能测试基础上进行简单堆积,集成性差,难以实现系统测试,更不必说联调联试、离线磨合。

第三,不少实验台应用的技术还比较落后,尤其在国外市场重重封锁之下,国内的液压测试技术整体比较落后,甚至有些仍然停留在第二发展阶段、第三发展阶段,已无法满足液压测试越来越高的性能要求。

为了继承传统技术的优秀成果,并在此基础上进一步提升液压测试技术水平,有必要研究开发一套综合利用传统液压、计算机、虚拟仪器等技术手段的新型、集成性测试系统。通过近年来的不断研究,基于虚拟仪器的测试方法在工程应用、科研开发当中逐渐得到推广应用,应用该系统在液压性能测试方面的重大意义逐渐显现。


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