液压传动CAT综合实验台的研究开发.doc

液压传动CAT综合实验台的研究开发 ? 30?煤矿机械 文章编号:1003—0794(2OO5l05一oo3o.o2 2005年第5期 液压传动CAT综合实验台的研究开发* 曾亿山.夏永胜.杨海东.段培永 (合肥工业大学机械与汽车工程学院,合肥230009) 摘要:液压传动CAT综合实验台是以机电液技术为基础,综合运用计算机,传感器,控制, 数据采集等技术在原QCS003B实验台的基础上进行数字化改造而研制开发的一种综合实验检测 装置.它可按照机械设计制造及自动化专业实验教学大纲的有关要求,完成液压泵的特性,节流调 速回路性能,溢流阀静态性能,动态性能等实验. 关键词:CAT;综合实验台;测试数据;自动采集与处理 中图号:TH137文献标识码:A 1引言 在实验教学改革进程中,验证型,综合型和设计 型实验仍然是各高等院校进行实验教学改革中共存 的3种主要形式.实验教学内容与手段改革的重点 在于改革单一的,以演示和验证为主的传统验证型 实验,开设综合型,设计型实验.许多学校将实验教 学改革的突破口放在实验手段的现代化方面,即采 用先进的数据采集和处理系统对原有实验设备进行 改造.根据该实验教学改革方向,研制液压传动 CAT(ComputerAidedTesting)综合实验台.本教学实 验平台,使学生可独立地进行实验的设计,安装,调 试,故障排除,编制控制程序,从而得到工程实际的 综合训练. 2CAT综合实验台的原理 2.1CAT综合实验台装置组成及实验内容 为节约资金,液压传动CAT综合实验台是在实 验室原QCS003B实验台的基础上进行数字化改造 而成的.它是将液压系统中压力和流量信号采用变 送和数字显示技术,在显示当前值的同时,将信号送 入计算机,完成采集,记录等工作,计算机通过所编 写的计算程序对得到的实验数据进行实时处理,从 而得出实验结果.它涉及流体控制,计算机控制和 传感器等方面的技术,是机,电,液一体化的实验设 备.CAT综合实验台可以完成的实验项目: (1)液压泵的特性实验通过测试叶片泵的压 力,流量特性.绘出流量一压力特性曲线,容积效率 一 压力特性曲线,并根据测量数据自动计算出容积 效率.- (2)节流调速回路性能实验测试用节流阀或 调速阀组成的进口,出口或旁路节流调速回路的速 度一负载特性. *本项目受20O4年校科学研究发展基金资助(2000200237) (3)溢流阀静态性能,动态性能实验静态性能 测试内容有:压力调节范围及压力稳定性,启闭特 性,卸荷压力和压力损失;动态性能实验测试内容 有:压力超调量,升压时间和稳压时间等. 实验台采用液压件和液压件问快速插接技术, 可快捷,方便,灵活地组成所需要的实验回路,并可 对系统参数进行计算机自动测试.实验台系统由动 力驱动系统,液压系统组装平台,计算机控制测试及 数据处理系统组成.动力驱动以适应实际液压系统 传动要求设置为流量可变的动力源,液压系统组装 平台设置有液压元件快接板和液压管道快换接头, 控制和测试系统配置了一台微型计算机,控制和测 试系统分别为界面显示,便于人机交互信息. 学生实验前自己收集设计资料,根据指导书提 供的液压,电气元器件设计出液压传动系统原理图 和电气控制原理图,再根据所设计的液压传动系统 及动作要求,分别设计控制原理图,编控制程序.经 教师审核,修改后在实验台上进行液压系统的安装, 电气线路的连接及程序的输入,检查无误后,通电调 试,若再出现问题自己分析或与教师讨论解决,直至 达到设计要求.另外在综合课程设计和毕业设计 时,可开放综合实验台的系统软件,允许学生对其进 行创造性再设计编程,以满足新设计系统的实验计 算需求. 2.2液压CAT综合实验台的微机测控系统 液压CAT综合实验台微机测控系统原理图如 图1所示,包括信号采集和微机控制两大部分,信号 采集部分的数据通过计算机的高速数据通道送入微 机控制部分.实验台通过高精度压力表和流量计获 得的压力和流量信号是模拟信号,因此必须在信号 采集部分将其转换成数字量.按照计算机采集的信 号值与相应仪表显示的参数值关系,确定相应的标 定系数,从而将采集的各模拟量转换成对应的数字 生箜塑鎏压传动CAT综合实验台的研究开发——曾亿山,等.31.—————————————————————————————————————— -=_=———二二二:=:==:: 量.具体的信号采集原理如图2所示.实验系统,极大地扩展了实验内容; 图1液压CAT综合实验台微机测控系统原理图 rig.1TheschematicdiagramofthehydraulicCAT comprehensiveexperimentaltablesmicrocomputerdetecting controlsystem 图2信