基于FESTOT P511实验台的电液伺服阀性能测试

　　液压系统在经济建设的各个领域得到了广泛的应用,而电液伺服控制系统在控制领域中占有重要地位,特别是在大功率、快速、精确的控制系统中起着重要作用。电液伺服阀作为液压系统中很重要的部件,其质量的好坏直接影响着整个液压系统控制的精度和稳定性,因此,各个应用领域对电液伺服阀的工作特性要求也越来越高,对用于检测电液伺服阀性能的测试系统也提出了更高的要求。然而工业中常用的液压伺服阀性能测试实验设备造价高、占地面积大、施工复杂、噪声大。目前, TP511实验台是德国FES-TO公司生产的液压伺服实验台,该实验台具有占地面积小、噪声小、各元件的安装和固定都非常容易、密封性好以及操作过程快捷方便等特点。

　　作者首先介绍了实验台的硬件设备组成以及各性能测试原理,对测试中所用的压力、位移传感器进行了标定实验,利用该实验台完成某阀的静动态特性测试实验,并对实验结果进行了分析处理。现有实验台的测控手段相对落后,作者最后针对实验台提出了计算机辅助测试改造方案。

　　1 硬件设备的组成

　　FESTO TP511液压伺服实验台由泵源、滤油器、被测伺服阀、液压缸、位移传感器、压力传感器、压力表、流量计等液压元件及测量元件组成,试验台还配备了专门的信号发生器和PID控制箱[1],利用该实验台可完成电液伺服阀的性能测试功能。

　　(1)泵源指标

　　采用型号为S40-414-230-50/1-K的双外齿轮液压泵,额定电压230V;额定功率111 kW;频率50Hz;最大输出压力10MPa;泵的工作压力pN=4MPa;额定输出流量QN=5 L/min。

　　(2)液压缸参数

　　采用双作用液压缸,活塞直径16 mm;活塞杆直径10 mm;行程200 mm;最大压力pmax= 12MPa。

　　2 电液伺服阀的性能测试原理

　　电液伺服阀静态特性测试主要包括压力-电信号特性、流量-电信号特性、压力-负载流量特性、内泄漏特性测试等。动态特性可以用瞬态响应或频率响应表示,一般用频率响应表示[2]。

　　(1)压力-电信号特性

　　伺服阀的压力-电信号特性是指在供油压力ps为定值,关闭两个负载口(即QL=0)时,负载压力与输入电压的对应关系。压力测试过程中,要求供油压力为伺服阀的额定压力,负载口关闭,电流在正负额定值之间一个循环周期内,测出负载压力与电流关系曲线。由曲线可求出压力增益,即在最大负载压降±40%之间压力特性曲线的平均斜率。

　　(2)流量-电信号特性

　　伺服阀的流量-电信号特性曲线是指在供油压力ps为定值、负载压力pL=0 (即将伺服阀的A口与B口直接相连)时,输出流量Q与输入电压之间的函数关系曲线。测试过程中,输入电流在一个周期内变化的过程中,记录输出流量和输入电流的关系曲线,根据此曲线可以确定伺服阀的额定流量、流量增益、滞环、对称度、零偏等参数,也可以提示出伺服阀零位特性的类型(如零开口、正开口、负开口)。