液压动态性能测试系统的设计与开发

论文摘要

液压传动系统以其结构轻小、速度刚度大、配置柔性大、易于实现动力传输和控制等优点,广泛地应用于冶金、船舶、飞机、汽车、工程机械、工业设备、润滑系统等领域。液压系统性能的好坏直接影响到整机的性能,对液压系统动态性能测试系统的研究将对产品性能的测试、产品的设计开发以及优化、故障诊断等方面产生巨大的影响。本研究以福建省重大专项课题“工程机械液压系统动态性能测试试验平台的研发”为背景,设计出目前国内首次开发完成的模块化、多接口、通用型的工程机械液压系统动态性能试验系统,并完成对各种工程机械液压系统的性能测试。整个试验系统分为三个部分:油源系统、试验台架系统和计算机测控系统。本文针对工程机械液压试验物理平台采集点多,采集量大的特点,为了更好地实现各类变量的控制和数据的采集,计算机测控系统采用上下位机结构。上位机可实现32通道的通用模拟量采集,8通道的模拟量同步采集,4通道模拟量输出控制;下位机可以直接实现对液压系统温度、压力、流量、转速等的控制;系统可扩展性好,界面友好。本研究基于LabVIEW8.0的软件平台重点完成上位机软件的设计开发,采用模块化设计方法,软件系统包括通讯模块、远程控制模块、系统标定模块、工况记录模块、动态测试模块、数据分析模块,经过不断的调试更正,得到能够精确满足要求的稳定运行系统。主要实现了加载压力的直接控制、系统标定、实时数据采集、数据处理分析、报告生成等,同时可以实现流量、转速、加载压力以及温度的远程控制。本系统目前已投入使用并开始进行液压系统的各项动态性能试验测试,能够完成:1、各类工程机械液压系统动态性能测试,并实现液压系统各测试点的数据采集,图像的显示以及数据的分析与处理等;2、实现对液压系统的动态加载控制及模拟加载试验测试;3、实现了室内超常规的试验测试,如恒温、高温、温升、变速、变扭矩等试验测试;4、实现对部分液压元件的动态性能试验测试,包括液压泵、阀、缸、高压管、过滤器、冷却器和加热器等的试验测试;5、实现对各类执行机构的运动与动力特性和动态性能试验测试等。该研究成果已通过国家级验收,对通用化液压系统的性能测试平台开发具有一定的指导意义;对工程机械液压系统乃至整机性能的改善、创新设计提供了有效的保证,并为未来进行半物理仿真及仿真试验的研究提供了基本条件。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 本课题的研究背景及意义
• 1.2 液压测试技术的发展
• 1.3 国内外液压测试技术的应用
• 1.3.1 国内液压测试技术的应用
• 1.3.2 国外液压测试技术的应用
• 1.4 本文主要的研究内容
• 第二章 液压系统测试平台介绍
• 2.1 油源系统
• 2.2 试验台架系统
• 2.3 计算机测控系统
• 2.3.1 上下位机结构设计
• 2.3.2 数据采集板卡的选用
• 2.3.3 传感器的选用
• 2.3.4 现场信号采集板
• 2.3.5 快速航空接头的引脚定义
• 第三章 软件设计
• 3.1 软件平台介绍
• 3.2 测试系统的控制设计
• 3.2.1 转速控制
• 3.2.2 流量控制
• 3.2.3 加载压力控制
• 3.2.4 温度控制
• 3.3 功能模块设计
• 3.3.1 通讯模块
• 3.3.2 远程控制模块
• 3.3.3 系统标定模块
• 3.3.4 工况记录模块
• 3.3.5 动态测试模块
• 3.3.6 数据分析模块
• 第四章 数字信号处理
• 4.1 傅立叶变换
• 4.2 频谱分析的问题与解决方法
• 4.2.1 频谱分析出现的问题
• 4.2.2 解决措施
• 4.3 数字滤波处理
• 4.4 相关分析
• 4.5 功率谱分析
• 第五章 试验验证
• 5.1 设置界面说明
• 5.2 压力损失、系统效率试验
• 5.2.1 试验内容
• 5.2.2 数据采集
• 5.2.3 数据处理和分析
• 5.3 系统加载动态性能试验
• 5.3.1 试验内容
• 5.3.2 数据采集
• 5.3.3 数据处理与分析
• 5.4 恒温试验
• 5.4.1 试验内容
• 5.4.2 数据采集
• 5.4.3 数据处理与分析
• 5.5 试验结论
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 在学期间发表的学术论文目录