伺服閥的動壓反饋特性的自動化測試系統的制作方法
【專利摘要】本發明實施例提供了一種伺服閥的動壓反饋特性的自動化測試系統。互相連接的機械試驗臺系統、能源系統和測控系統；機械試驗臺系統，用于加載伺服閥，提供特定的液壓回路，為輸入信號和輸出信號提供操作平臺，機械試驗臺系統中的零部件間通過液壓油管路連接；所述的能源系統，用于由油箱、泵組、過濾系統、壓力調節系統、溫度控制系統、電氣控制及動力配電、電機啟動組成，對伺服閥的動壓反饋特性的自動化測試系統進行供油；測控系統用于給機械試驗臺系統加載的伺服閥施加控制信號，采集被試動壓反饋伺服閥的測試參數，并進入上位機軟件進行相關數據的處理和顯示。本發明的系統對提高伺服閥動壓反饋網絡相關參數的測試準確性、高效性具有十分重要的意義。
【專利說明】
伺服閥的動壓反饋特性的自動化測試系統
技術領域
[0001]本發明涉及伺服閥特性測試技術領域，尤其涉及一種伺服閥的動壓反饋特性的自 動化測試系統。
【背景技術】
[0002 ]在電液伺服控制系統中，伺服閥作為系統的核心兀件，將電氣部分與液壓部分連 接起來，實現電液信號的轉換與液壓放大，其性能優劣直接決定著電液控制系統的性能。在 精密位置控制、冶金、航空航天和軍事等領域中，為解決大慣量低剛度系統由于結構帶來的 阻尼小、伺服控制系統穩定性差的問題，常采用動壓反饋伺服閥作為控制元件。動壓反饋伺 服閥中的動壓反饋網絡決定了其抑制負載壓力諧振的能力。通過調定動壓反饋的時間常數 和反饋流量增益，對伺服系統進行動壓反饋校正補償，既可以在動態時有效地提高系統阻 尼，改善動態性能，又能在穩態時保持系統的剛性，使系統具有良好的抗負載干擾能力。因 此，必須較為準確地配置反饋流量增益和時間常數，才能在抑制諧振的同時保證整個測試 頻率范圍的數據合格。
[0003] 目前，伺服閥的動壓反饋特性測試方法是對時間常數和反饋流量增益進行分步測 試，在測試過程中需要更換測試工裝并重新調試測試參數，過程較為繁瑣，隨著產品型號和 數量的增加，動壓反饋特性測試已經成為影響生產效率的一個重要因素。且測試過程依靠 手動逐點測試，人工判讀數據，自動化程度低，數據覆蓋面窄，測試準確性較低，不能完全真 實的反映動壓反饋特性。
【發明內容】
[0004] 本發明的實施例提供了一種伺服閥的動壓反饋特性的自動化測試系統，以實現有 效地測量伺服閥的動壓反饋特性。
[0005] 為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。
[0006] -種伺服閥的動壓反饋特性的自動化測試系統，包括:互相連接的機械試驗臺系 統、能源系統和測控系統；
[0007] 所述的機械試驗臺系統，用于加載伺服閥，提供特定的液壓回路，提供能進行壓 力、流量和方向控制的平臺以及為輸入信號和輸出信號提供操作平臺，機械試驗臺系統中 的零部件間通過液壓油管路連接；
[0008] 所述的能源系統，用于由油箱、栗組、過濾系統、壓力調節系統、溫度控制系統、電 氣控制及動力配電、電機啟動組成，對伺服閥的動壓反饋特性的自動化測試系統進行供油；
[0009] 所述的測控系統，用于給所述機械試驗臺系統加載的伺服閥施加控制信號，采集 被試動壓反饋伺服閥的測試參數，并進入上位機軟件進行相關數據的處理和顯示。
[0010] 進一步地，所述的機械試驗臺系統，包括機械試驗臺臺架、加載伺服閥、被試動壓 反饋伺服閥、上閥塊、下閥塊、加載液壓缸和栗站系統;將兩個加載液壓缸布置在閥塊下面 的機械試驗臺系統內部，所述上閥塊設置在操作平臺上，在所述上閥塊上安裝加載伺服閥、 被試動壓反饋伺服閥和壓力傳感器。
[0011] 進一步地，所述機械試驗臺系統的臺架包括框架式支撐平臺、帶有油槽的閥塊支 撐平臺和液壓缸支撐平臺。
[0012] 進一步地，所述操作平臺用六個螺栓與框架式臺架連接，中間是鏤空結構，方便上 下閥塊的安裝，周圍是平板結構，周圍帶有油槽和回油口。
[0013] 進一步地，所述上閥塊的正上面用于安裝被試動壓反饋伺服閥，頂部預留P、T、A、B 油路的油口，側面用于固定加載伺服閥，所述被試動壓反饋伺服閥和所述加載伺服閥共用 進出油口。
[0014] 進一步地，所述下閥塊通過管路與加載液壓缸進行連接，所述上閥塊與所述下閥 塊間通過油口連接，采用端面密封的方式進行密封。
[0015] 進一步地，將油路劃分為加載伺服閥進出油口、加載伺服閥負載A、B腔、被試動壓 反饋伺服閥進出油口和被試動壓反饋伺服閥負載A、B腔，所述加載伺服閥的進出油口和所 述被試動壓反饋伺服閥的進出油口相通，分別對上述各腔預留出兩個接口，用于連接傳感 器。
[0016] 進一步地，每個加載液壓缸的兩端分別安裝有位移傳感器和速度傳感器，所述位 移傳感器用于對加載液壓缸實施位置閉環控制，所述速度傳感器用于測量液壓缸活塞的速 度。
[0017] 由上述本發明的實施例提供的技術方案可以看出，本發明實施例的伺服閥的動壓 反饋特性的自動化測試系統，對提高伺服閥動壓反饋網絡相關參數的測試準確性、高效性 具有十分重要的意義。
[0018] 本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0019] 為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用 的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本 領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他 的附圖。
[0020] 圖1動壓反饋特性測試結構圖；
[0021 ]圖2機械試驗臺總體結構圖；
[0022]圖3試驗臺外形框架圖；
[0023]圖4操作平臺三維結構圖；
[0024]圖5加載液壓缸二維圖；
[0025]圖6上閥塊和下閥塊連接示意圖；
[0026]圖7上閥塊連接結構示意圖；
[0027] 圖8上閥塊內部管路連接二維圖和剖面視圖；
[0028] 圖9下閥塊內部管路連接二維圖和剖面視圖；
[0029] 圖10下閥塊與加載液壓缸連接示意圖；
[0030] 圖中：
[0031] 1. DA卡2.主控制器3.人機界面4.數據采集卡5.被試動壓反饋伺服閥6.加載 液壓缸7.加載伺服閥。
[0032] 2-1.試驗臺臺架2-2.栗站狀態顯示面板2-3.加載伺服閥2-4.被試動壓反饋伺 服閥
[0033] 2-5.上閥塊2-6.測試試驗狀態顯示面板2-7.操作平臺2-8.加載液壓缸I 2-9. 下閥塊支撐平臺2-10.加載液壓缸II
[0034] 3-1.框架式支撐平臺3-2.液壓缸支撐平臺3-3.閥塊支撐平臺
[0035] 7-1.加載伺服閥A腔壓力表7-2.加載伺服閥安裝位置7-3.上閥塊7-4.出油口 壓力表
[0036] 7-5.被試動壓反饋伺服閥安裝位置7-6.被試動壓反饋伺服閥A口壓力表7-7.進 油口壓力表7-8.被試動壓反饋伺服閥B 口壓力表7-9.加載伺服閥B 口壓力表
[0037] 10-1.加載液壓缸I 10-2.加載液壓缸IA1 口 10-3.加載液壓缸IA2 口
[0038] 10-4.加載液壓缸IB2 口 10-5.加載液壓缸IB1 口 10-6.下閥塊與上閥塊連接油口
[0039] 10-7.加載液壓缸IIA1 口 10-8.加載液壓缸IIB1 口 10-9.加載液壓缸IIA2 口
[0040] 10-10.加載液壓缸IIB2 口 10-11.截止閥10-12.加載液壓缸II。
【具體實施方式】
[0041] 下面詳細描述本發明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始 至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參 考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。 [0042]本技術領域技術人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數形式"一"、"一 個"、"所述"和"該"也可包括復數形式。應該進一步理解的是，本發明的說明書中使用的措 辭"包括"是指存在所述特征、整數、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加 一個或多個其他特征、整數、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應該理解，當我們稱元 件被"連接"或"耦接"到另一元件時，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在 中間元件。此外，這里使用的"連接"或"耦接"可以包括無線連接或耦接。這里使用的措辭 "和/或"包括一個或更多個相關聯的列出項的任一單元和全部組合。
[0043]本技術領域技術人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術 語和科學術語)具有與本發明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該 理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意 義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0044] 為便于對本發明實施例的理解，下面將結合附圖以幾個具體實施例為例做進一步 的解釋說明，且各個實施例并不構成對本發明實施例的限定。
[0045] 本發明實施例針對現行測試技術的不足，精確度不高等存在問題，研制一套利用 電液伺服閥、加載液壓缸、工控機、數據采集卡、傳感器以及測試軟件，實現計算機自動化測 試動壓反饋特性的系統。
[0046] 本發明實施例提供的一種伺服閥的動壓反饋特性的自動化測試系統主要由三部 分組成，包括機械試驗臺系統、能源系統和測控系統。
[0047] 所述機械試驗臺系統，主要功能是安裝伺服閥，提供特定的液壓回路，提供能進行 壓力、流量和方向控制的平臺以及為輸入信號和輸出信號提供操作平臺。機械試驗臺系統 中的零部件間主要是通過液壓油管路連接。試驗臺采用不銹鋼臺體，內部為框架式結構，外 形為不銹鋼板，全封閉，并設活動柜門，試驗臺底部設置整體式油盤，試驗臺油路做到無泄 漏控制。
[0048] 所述能源系統由油箱、栗組、過濾系統、壓力調節系統、溫度控制系統、電氣控制及 動力配電、電機啟動等組成。采用變量栗和溢流閥遠程自動調壓。能源系統滿足系統壓力、 流量的要求以及解決供油壓力穩定性問題，供油壓力波動不超過額定壓力的2%。能源供油 油路的油液清潔度不低于NAS5級。
[0049] 所述測控系統，主要是給加載伺服閥施加控制信號，采集被試動壓反饋伺服閥的 測試參數，并進入上位機軟件進行相關數據的顯示、曲線畫圖等數據處理。測控系統還包括 上位機操作界面，能夠實時顯示測試信號和測試項目，并且能夠對輸出控制信號進行設定。
[0050] 結合附圖為實施方式對本發明進一步說明。
[0051] 本發明實施例提供的動壓反饋特性測試原理圖如圖1所示。靜態測試時，利用位移 傳感器和低通濾波器對加載液壓缸(1)實施位置閉環控制，使活塞保持在中位附近，被試動 壓反饋伺服閥（2)處于零位狀態便于建立負載壓差。再利用計算機對加載伺服閥（3)施加控 制信號，使被試動壓反饋伺服閥（2)負載兩腔的壓差幅值達到相關規范要求。
[0052] 動態測試時，利用低通濾波器的作用打破位置閉環，被試動壓反饋伺服閥（2)感受 負載壓差的變化而產生負載輸出流量，引起活塞的往復運動，利用速度傳感器的輸出幅值 反映負載輸出流量的大小。
[0053] 本發明實施例提供的一種機械試驗臺的總體結構圖如圖2所示，主要包括機械試 驗臺臺架(2-1)，加載伺服閥（2-3)和被試動壓反饋伺服閥（2-4)，上閥塊(2-5)，下閥塊，加 載液壓缸(2-8、2-10 )，栗站系統。試驗臺總長1400mm，總寬800mm，總高1400mm。試驗臺操作 面高800mm，操作面寬400mm。
[0054] 為了便于器件的布置，由于管路中液壓油的質量對加載液壓缸固有頻率有很大的 影響，要盡可能減小管路的長度，因此將兩個加載液壓缸(2-8、2_10)布置在閥塊下面試驗 臺內部，這樣能最大限度的減小液壓油管路的長度，同時為了操作的方便，加載伺服閥（2-3)和被試動壓反饋伺服閥（2-4)安裝在操作平臺上的上閥塊(2-5)上。采用兩個閥塊結構， 上閥塊(2-5)上除了安裝加載伺服閥（2-3)和被試動壓反饋伺服閥（2-4)之外，還安裝相應 的壓力傳感器。
[0055] 本發明實施例提供的一種機械試驗臺的臺架結構圖如圖3所示，根據試驗臺總體 結構要求和各個零部件間的裝配關系，臺架主要包括框架式支撐平臺（3-1)，帶有油槽的閥 塊支撐平臺（3-3)和液壓缸支撐平臺（3-2)。
[0056] 本發明實施例提供的一種操作平臺的結構示意圖如圖4所示，用六個螺栓將操作 平臺與框架式臺架連接，中間是鏤空結構，方便上下閥塊的安裝，周圍是平板結構，便于擺 放其他試驗儀器設備，周圍帶有油槽和回油口，以便滲漏的油液能夠回到回收裝置中，避免 污染。
[0057]加載液壓缸結構：
[0058]為了得到被試動壓反饋伺服閥真實的動態特性，不能使加載動態缸的固有頻率過 低而使被試動壓反饋伺服閥的頻率特性失真，需要對加載缸的外形尺寸進行設計，以保證 加載缸的固有頻率能夠達到要求。對加載液壓缸結構進行設計得到分別用于大伺服閥的動 態加載缸和中小型伺服閥測試用的動態加載缸的尺寸大小和行程如下表1所示。本發明實 施例提供的一種加載液壓缸的二維圖如圖5所示。
[0059]表1加載液壓缸具體尺寸列表
[0061] 伺服閥安裝閥塊結構：
[0062] 本發明中用兩個閥塊安裝加載伺服閥和被試動壓反饋伺服閥，以及安裝相應的壓 力傳感器。其中上閥塊正上面用于安裝被試動壓反饋伺服閥，頂部預留P、T、A、B油路的油 口，側面用于固定加載伺服閥，為了減小液壓油管路內油液的容積，被試動壓反饋伺服閥和 加載伺服閥共用進出油口。上閥塊與下閥塊間通過油口連接，采用端面密封的方式進行密 封。本發明提供的一種上閥塊和下閥塊連接示意圖如圖6所示，上閥塊連接示意圖如圖7所 示。將油路劃分為加載伺服閥進出油口，加載伺服閥負載A、B口，被試動壓反饋伺服閥進出 油口，被試動壓反饋伺服閥負載A、B口。其中加載伺服閥和被試動壓反饋伺服閥的進出油口 是相通的。另外為了方便測量液壓油管路壓力等參數，分別對上述各口預留出兩個接口，用 于連接必要的傳感器。上閥塊內部管路連接二維圖以及剖面視圖如圖8所示。
[0063] 下閥塊一方面是考慮到與加載液壓缸連接的方便性，同時上下兩個閥塊集成一體 會造成體積龐大，質量過重，給后期安裝會造成不必要的麻煩，所以本發明還設計了下閥 塊，主要用于與加載液壓缸用管路進行連接。下閥塊內部管路連接二維圖和剖面視圖如圖9 所示。
[0064] 下閥塊與加載液壓缸的連接示意圖如圖10所示，每個加載液壓缸兩端分別裝有位 移傳感器和速度傳感器。用于測量液壓缸活塞的位移和速度。利用位移傳感器對加載液壓 缸實施位置閉環控制，速度傳感器用于測量液壓缸活塞的速度，就能根據流量一速度關系 求得被試動壓反饋伺服閥的負載流量，傳感器和液壓缸具有匹配的接口形式。
[0065] 綜上所述，本發明實施例的伺服閥的動壓反饋特性的自動化測試系統對提高伺服 閥動壓反饋網絡相關參數的測試準確性、高效性具有十分重要的意義。
[0066] 目前伺服閥的動壓反饋特性測試方法是依靠手動逐點測試，人工判讀數據，自動 化程度低，數據覆蓋面窄，測試準確性較低，不能完全真實的反映動壓反饋特性。本發明提 供了一種伺服閥的動壓反饋特性的自動化測試系統，能夠實時、快速、準確地測量伺服閥的 動壓反饋特性。
[0067] 本領域普通技術人員可以理解:附圖只是一個實施例的示意圖，附圖中的模塊或 流程并不一定是實施本發明所必須的。
[0068] 本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部 分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于裝置或 系統實施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所以描述得比較簡單，相關之處參見方法 實施例的部分說明即可。以上所描述的裝置及系統實施例僅僅是示意性的，其中所述作為 分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或 者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可以根 據實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現本實施例方案的目的。本領域普通技術 人員在不付出創造性勞動的情況下，即可以理解并實施。
[0069]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍 為準。
【主權項】
1. 一種伺服閥的動壓反饋特性的自動化測試系統，其特征在于，包括:互相連接的機械 試驗臺系統、能源系統和測控系統； 所述的機械試驗臺系統，用于加載伺服閥，提供特定的液壓回路，提供能進行壓力、流 量和方向控制的平臺以及為輸入信號和輸出信號提供操作平臺，機械試驗臺系統中的零部 件間通過液壓油管路連接； 所述的能源系統，用于由油箱、栗組、過濾系統、壓力調節系統、溫度控制系統、電氣控 制及動力配電、電機啟動組成，對伺服閥的動壓反饋特性的自動化測試系統進行供油； 所述的測控系統，用于給所述機械試驗臺系統加載的伺服閥施加控制信號，采集被試 動壓反饋伺服閥的測試參數，并進入上位機軟件進行相關數據的處理和顯示。2. 根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述的機械試驗臺系統，包括機械試驗臺 臺架、加載伺服閥、被試動壓反饋伺服閥、上閥塊、下閥塊、加載液壓缸和栗站系統;將兩個 加載液壓缸布置在閥塊下面的機械試驗臺系統內部，所述上閥塊設置在操作平臺上，在所 述上閥塊上安裝加載伺服閥、被試動壓反饋伺服閥和壓力傳感器。3. 根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述機械試驗臺系統的臺架包括框架式支 撐平臺、帶有油槽的閥塊支撐平臺和液壓缸支撐平臺。4. 根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述操作平臺用六個螺栓與框架式臺架連 接，中間是鏤空結構，方便上下閥塊的安裝，周圍是平板結構，周圍帶有油槽和回油口。5. 根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述上閥塊的正上面用于安裝被試動壓反 饋伺服閥，頂部預留P、T、A、B油路的油口，側面用于固定加載伺服閥，所述被試動壓反饋伺 服閥和所述加載伺服閥共用進出油口。6. 根據權利要求5所述的系統，其特征在于，所述下閥塊通過管路與加載液壓缸進行連 接，所述上閥塊與所述下閥塊間通過油口連接，采用端面密封的方式進行密封。7. 根據權利要求1所述的系統，其特征在于，將油路劃分為加載伺服閥進出油口、加載 伺服閥負載A、B腔、被試動壓反饋伺服閥進出油口和被試動壓反饋伺服閥負載A、B腔，所述 加載伺服閥的進出油口和所述被試動壓反饋伺服閥的進出油口相通，分別對上述各腔預留 出兩個接口，用于連接傳感器。8. 根據權利要求1所述的系統，其特征在于，每個加載液壓缸的兩端分別安裝有位移傳 感器和速度傳感器，所述位移傳感器用于對加載液壓缸實施位置閉環控制，所述速度傳感 器用于測量液壓缸活塞的速度。
【文檔編號】F15B19/00GK106089856SQ201610446403
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月20日
【發明人】延皓, 李長春, 董立靜, 劉沁, 黃靜
【申請人】北京交通大學