一种先进的液压比例阀测试、调试方法

论文摘要：文章首先对REXROTH公司最新技术生产的液压综合试验台中最具代表意义的液压比例阀的测试方法进行了综合介绍，然后以自编的比例方向阀试验程序为实例对DASYLAB软件的编程方式进行了说明。最后附以比例阀试验的试验结果。

1　前言

上海大众工厂服务科由于液压设备维修的需要，经过一年多时间的规划，于1998年10月从德国引进了1台液压元件综合试验台（Universal Test Rig）。这台试验台由德国REXROTH公司生产。它具有对比例阀、比例泵等液压比例元件进行调试、测试等功能。

试验台比例阀试验的最大技术特点在于：对于每一项比例阀试验，虽然系统没有提供现成的试验程序，但用户可以方便地用DASYLAB软件，根据自己的试验要求设计试验程序。因此，试验台功能可以得到最大限度的发挥。

2　比例阀测试、调试技术的背景介绍

在液压元件试验技术中，比例阀的试验难度较大，试验手段发展也较快。

在常规元件的试验中，试验工况的变化一般是通过手调实现，工况点是有限的、离散的。试验结果的记录也是通过读表手抄到试验表格中的。

比例阀的试验与常规元件试验不同，它的工况的变化是连续的，试验结果也是连续的，一般通过特性曲线反映试验结果。

常规的比例阀调试、测试过程如下：用信号发生器根据试验要求产生斜波、三角波等控制信号并将其接入比例阀，比例阀发生工况移动。受控的压力、流量等工况参量通过相应传感器记录到X-Y记录仪上。这样就可以得到受控参量（压力，流量等）与控制信号（电流等）之间的反映比例阀性能的特性曲线。

20世纪80年代后期随着计算机技术的发展，比例阀计算机辅助调试、测试系统开始出现，如由北京理工大学用C＋＋语言开发的宝钢综合液压试验台比例阀测试系统和浙江大学用Turbo C语言开发的杭州液压件厂比例阀测试系统。在这些系统中，都采用“微机＋AD／DA采集卡”及相应传感、变换电路组成信号发生和采集的硬件系统，结合编制的专用软件组成比例阀测试系统，以替代信号发生器和X-Y记录仪。

比例阀辅助测试系统与常规测试系统相比有许多优点。首先信号发生更具柔性。计算机内的信号是由数字序列组成，它可以依据试验要求，编制任意难度的数字序列，而模拟电路却难以做到。其次，试验曲线既可屏幕实时显示，文件存盘，又可打印，还可以事后对记录的数字序列方便地进行分析，这一点传统的X-Y记录仪是难以做到的。总之，计算机辅助测试系统是比例阀测试、调试方法的一个发展方向。

目前国内常见的比例阀辅助测试系统基本上是采用C语言设计的专用软件，用户只能按照程序中预先设计的项目进行试验。用户自己参与试验设计的余地不大，一般仅仅局限于变更试验参量。这样，试验台的应用范围受到了限制。

上海大众液压综合试验台的比例阀测试、调试系统的技术核心是采用了DASYLAB软件。 DASYLAB软件充分利用了Microsoft Windows中图形用户界面（GUI）和面向对象编程（OOP）的技术特点，并提供了数模／模数转换模块、事件模块、信号发生模块、显示模块、文件模块、信号处理模块等功能齐全的众多模块。使用者仅需按照自己的试验要求，方便地通过功能模块的组合来编制试验程序。在整个比例阀测试系统中，没有任何现成的试验程序。任何比例阀试验都需要使用者按照自己的试验要求编制试验程序。这是该试验台的最大特点，也是与以往比例阀计算机辅助测试系统的最大区别。

3　比例阀测试、调试系统介绍

系统的主油源由比例恒压泵与比例调速阀组成的容积节流调速系统组成，计算机通过AO00和AO02控制主系统的压力和流量。动力元件试验通过比例节流阀或比例溢流阀进行加载。加载信号由AO01提供。被试比例元件的试验信号由AO03提供。

AI01和AI02分别采集2个量程不同的流量计的流量信号。根据被测流量范围，通过切换油路可以选择测试用的流量计。AI09～AI14分别取自量程不同的压力传感器。根据试验要求及被测压力的范围，可以选用并在合适的测量点接入合适的压力传感器。AI07和AI08取自温度传感器，根据需要可接入相应的测量点。AI00，AI03固定连接测量主泵出口压力的压力传感器和油箱温度。AI04，AI05，A106固定连接到试验动力元件的转矩／转速测量仪。AI15采集被试比例阀放大板的实际输出电压信号。

比例阀的试验设计过程如下：

1） 确定通过试验想要得到的试验参量和特性曲线。如观察比例方向阀的工作流量随控制电压在时间域变化的情况；

2） 设计和确定试验用的液压回路。本试验台的液压系统采用模块化、积木式思路设计，通过快速接头可方便地组合试验回路；

3） 根据被试阀的规格和试验范围确定压力、流量传感器的选用；

4） 用外接电位计发信号检查油路和电路工作是否正常；

5） 记录实际选用的AI和AO地址，如这次比例方向阀试验中选用AI02，AI12， AI11和AO03，AO00，AO02；

6）用DASYLAB软件处理信号产生、发送、采集、滤波、显示、记录等要求。

下面，用DASYLAB软件编制一个比例方向阀试验的实际程序，借以说明上面过程。

4　比例方向阀试验

被试比例阀的型号为4WRZ10 W50-41／6A24NE TZ4／M。试验用程序见图2。试验结果见图3。本试验中，希望观察工作流量、阀前压力、回油背压随控制电压变化的情况。在时间域观察试验结果。

现对图2加以说明。首先在AD模块中选定AI02，AI12，AI11通道，它们分别采集来自FM2流量计的流量、阀前压力P、阀后压力T（阀的回油压力），再将实时采集来的数字序列进行滤波、平均、校准，然后将这3路信号与发给比例阀的数字序列一起在显示模块Record00中实时显示。同时将4路数字序列与时间序列写入硬盘。起动试验时，这一程序流程就开始工作。

试验开始后，需要设定主泵的压力、流量。主泵工况的变化不能太突然，因此通过序列发生器SWG Pressure和SWG Flow平缓地改变主泵参量。这些序列值通过DA模块的DO00，DO02通道实现。

主泵参量设定好后，需要给定被试比例阀控制信号的数字序列。通过这个数字序列将比例阀的工况按试验要求移动。这一点，主要通过SWG Pressu01序列模块和DA模块的DO03通道实现的。由SWG Pressu01产生的数字序列一方面进入DA模块控制被试比例阀，另一方面进入记录模块Recoder00用于实时显示信号。

在程序中，事件模块在安排试验的进程，变量的赋值等方面起了非常重要的作用，如Start模块起动主泵的参量设定，LEFT，RIGHT等热键触发全局变量V50、V51的赋值；MESSAGE模块起动被试比例阀的控制过程并将此时采集的数据存入新的文件名中。

图3是试验结果。从中可以看出比例方向阀受控制电压控制的情况。从背压曲线可以看到回油阻力随流量变化的情况。

5　结束语

上海大众液压综合试验台比例阀试验方法极大地发挥了试验台的功能，为试验台的二次技术开发提供了广阔的自由发挥空间。

美国米顿罗计量泵（MiltonRoy）：GM0002、GM0005、GM0010、GM0025、GM0050、GM0090