虚拟仪器技术在液压泵性能测试系统的应用

　　1　引言

　　随着机、电、液一体化产品和设备日益增多,液压传动与控制系统的应用水平已成为衡量一个国家工业化水平的重要标志之一。目前,我国的液压工业与先进国家相比还有较大差距,液压元件及设备的监测、仿真、设计水平低下是造成质量和效益较差的一个重要原因运用虚拟仪器技术进行液压传动与控制系统监测和仿真,使之与强而有力的计算机技术更深层次结合,它和传统测量手段相比,更快捷、方便、灵活、稳定可靠,且可缩短开发时间,降低成本,从而提高液压传动产品和设备的性能及效益[1]。为此,我们采用先进的虚拟仪器技术构建了液压泵性能测试系统,以实现测控自动化,提高液压泵测试精度。

　　2　液压原理

　　液压泵测试系统的液压原理简图如图1所示,通过计算机测控系统自动调节电液比例节流阀节流口开口大小,改变液阻,从而对被试液压泵进行加载。在不同的转速下,检测泵的输出压力及流量、输入转矩及转速4个性能参数,并通过数据处理和计算,即可显示出泵的各特性曲线和参数(在不同转速下)。

　　通过测定被试泵在不同工作压力下的实际流量,可得到被试泵的压力-流量特性曲线。

　　由泵的容积效率ηv=q/qt(其中q为实际流量,qt=2πnV为理论流量或空载流量),测出不同压力下的实际流量值便可计算得到相应压力下的容积效率[2],绘出压力-容积效率特性曲线。

　　由泵的输出功率No=pq/612 (kW) ,测得各压力值下所对应的流量值,可计算得到不同压力下的输出功率No,即可得到压力-输出功率特性曲线。

　　液压泵的总效率可通过式ηP=No/Ni计算得到,其中Ni为电机的输入功率,Ni=Mpn/974(kW)(Mp为液压泵的输出转矩,n液压泵的转速),从而可绘出被试泵的压力-总效率特性曲线。

　　3　虚拟测试系统的硬件设计

　　构成虚拟仪器的硬件平台有两部分[3]:首先是计算机,一般为一台PC机或者工作站,它是硬件平台的核心;还有I/O接口设备,主要完成被测输入信号的采集、放大、模/数转换。可根据不同的实际情况采用不同的I/O接口硬件设备,如数据采集卡/板PC-DAQ、GPIB总线仪器、VXI总线仪器、PXI总线仪器模块和串口仪器等。虚拟仪器硬件系统有如图2a所示的各种类型。

　　(1) PC-DAQ系统:是以数据采集板、信号调理电路和计算机为硬件平台组成的插卡式虚拟仪器系统;

　　(2) VXI系统:以VXI标准总线仪器模块与计算机为硬件平台组成的虚拟仪器测试系统;

　　(3)串口系统:Serial标准总线仪器与计算机为硬件平台组成的虚拟仪器测试系统;

　　(4) PXI系统:以PXI标准总线仪器模块与计算机为硬件平台组成的虚拟仪器测试系统。