电液比例溢流阀动态性能的实验研究

　　1　引言

　　液体黏性传动调速离合器(Hydro-Viscous Drive)简称H.V.D,是流体传动中一门新兴的学科,它的基本原理是基于牛顿内摩擦定律,利用液体的黏性或油膜剪切作用传递动力。它是继液压传动、液力传动之后第三种以液体为工作介质的传动技术,在基本概念和工作原理上均与前两者有着本质上的不同,并且在传动性能上具有一系列的优点:输出转速无级调节、调速灵敏度高且调速范围广、运行可靠、稳定性好等。液体黏性传动自问世以来,在许多工程技术领域中获得了广泛应用,并取得了明显的经济和社会效益。

　　电液加载试验台主要利用液体黏性传动调速离合器模拟绞车、带式输送机等的运行情况,靠盘式制动器施加扭矩载荷,其载荷控制主要通过电液比例系统实现。电液比例溢流阀是电液比例控制系统的核心元的影响。因此,在研究试验台的加载精度时,首先应充分了解比例阀的动态特性。

　　2　实验系统设计

　　本实验所用加载试验台的液压系统使用隔爆型直动式电液比例溢流阀dBY-C6A,压力等级6. 3MPa,额定流量6 L/min,配套的比例放大板为NB2000,输入信号范围0-10V。为了分析电液比例溢流阀在液体黏性调速离合器中的压力控制特性,需采集比例阀的运行参数作为研究依据。

　　实验数据的采集对实时性要求较高,采集系统需有较高的采样频率,本文选用PCI-1713数据采集卡。该板卡为32路模拟量电压输入,每一路具有多个可选量程,采用12位精度的A/D转换器,内部集成4 KB的FIFO缓存,支持采样频率高达100 kHz,并具备增益可调功能,采用高速PCI总线,可嵌入到PC机上。此外,WaveSCAN2. 0数据采集软件可方便地实现数据存储和曲线生成。

　　实验需测定的参数包括输入控制电压和输出油压。控制电压信号由采集卡从信号发生器输出端直接获取,油压信号由压力变送器获取。实验选取ST3000LB型的硅压阻式压力变送器,其量程为0~20MPa,输出信号为标准的4~20 mA电流,经500Ω精密电阻处理后可获得2~10 V的电压信号。实验系统结构如图1所示。

　　在加载过程中,比例溢流阀在其额定流量6 L/min下工作,而实验台用液压站的电机转速为1410 r/min,泵的排量为10 mL/r,为了得到相应流量,采用变频器M440将电机调至相应转速。

　　实验过程中发现变频器及其他因素对输入输出信号有强烈干扰,所获得的曲线很不光滑,因此在采集卡转接板上的信号输入端口并联滤波电容,以获得较光滑曲线。

　　3　电液比例溢流阀性能测试及分析

　　3. 1　时域响应

　　瞬态响应是系统在某一输入信号的作用下其输出量从初始态到稳定态的响应过程。在分析瞬态响应时,往往选择典型输入信号,如阶跃函数、斜坡函数、正弦函数和脉冲函数等,这里选用最为典型的阶跃函数信号。电液比例溢流阀压力的阶跃响应如图2。由图可知,电液比例溢流阀的阶跃响应时间大约为0. 2 s,满足液黏传动装置响应时间的要求。