基于液压传动的大力矩智能测量系统设计

　　力矩测试装置一般是通过特定方式产生恒定的力矩输出，输出力矩可调至与被测量物产生的力矩平衡从而达到测量力矩的目的，广泛应用于印刷、造纸、塑料、印染、电线电缆、橡胶、纺织、冶金、压片机以及其他加工行业中，还经常被用于传动机械的测功加载和制动等场合，是工业生产现场中一种常用的加工和检测设备。

　　电动执行器和阀门被广泛应用于石化管道中，但是，随着近年来管道爆炸事故等意外不断发生，国家对石油管道设备的质量提出了更高的要求。为了保证管道设备的质量和维护的及时性，中国政府要求国内生产厂家，必须按进口设备的高标准要求改进国产产品设计，提升产品档次，逐渐替代进口产品。电动执行器最大输出力矩达到300000N．m，远超国内行业设计标准，而目前市面上也没有设备对如此大力矩电动执行器进行模拟负载加载测试，各种配套开发测试设备的研究与开发也势在必行，尤其是功率测试设备和力矩测试设备，因此，研究并制造出一种可操作性好、测试精度高以及满足超大力矩测试的工装设备具有较大的意义，在此背景下，本文研究了适应工厂生产使用需求的高精度大力矩智能测量装置。

　　1 基于液压传动测力原理

　　测试装置主要目的是应用液压原理对大力矩电动执行器的输出力矩参数进行测试，因此本课题的设计核心是液压缸设计，包括液压逻辑设计、机械接口设计、控制与通讯设计等模块，系统设计框图如图1所示。

　　图1 液压力矩测试系统框图

　　从图1可以看出，为了达到对300000N．m部分回转输出力矩进行精确测量的目的，本文研究的内容内容包括：液压缸进行强度、接口设计、油泵、电机、比例溢流阀、压力传感器、测量电路与PLC系统的连接等。

　　2 测量系统设计与工程实现

　　2.1 力矩测试系统原理系统设计

　　系统中被控对象主要包括比例溢流阀、伺服电机。主要功能检测元件是液体压力传感器。伺服电机主要作用是驱动油泵连续运转，促使液压油在各个液压腔室和部件间连续流动，使整个系统内部随时保持稳定的压力。比例溢流阀主要作用是调节液力流量流速，设定液压缸压力阈值，对应人机界面力矩测量设定理论值。压力传感器则是测量液压回路真实压强大小，由此可以计算出被测对象真实输出力矩。所有给定控制信号和反馈采样信号均通过信号线与PLC连接，而PLC系统则根据预先设定好的逻辑算法对整个测试过程进行控制。操作人员则通过PC机上设计好的人机交互画面对整个过程予以控制，交互界面上应包含压力力矩显示，预设值输入，电机控制按钮等功能设置。系统框图如图2所示。