双输入伺服阀双输入特性测试工装与测试系统的制作方法

本实用新型涉及电液伺服阀特性测试技术领域，特别涉及一套用于测试双输入伺服阀双输入特性测试工装与测试系统。

背景技术：

在电液伺服控制系统中，电液伺服阀作为系统的核心元件，将电气部分与液压部分连接起来，实现电液信号的转换与液压放大，其性能优劣直接决定着电液伺服控制系统的性能。双输入伺服阀是电液伺服阀的一种特殊形式，在位置控制、冶金、航空航天和军事等领域，起到了至关重要的作用。双输入伺服阀双输入特性测试系统，是测试双输入伺服阀性能的重要设备，在双输入伺服阀的设计、调试和验收中起着重要的作用。

目前，双输入伺服阀双输入特性测试系统在对双输入伺服阀的性能参数进行测试过程中存在自动化程度低，设备老化，维修频繁的问题。每次调试双输入伺服阀双输入特性测试系统前，需做大量的辅助测试工作。如利用XY记录仪对双输入伺服阀的性能参数进行测试时，需首先进行调整记录仪等，并且还须通过人工分析、处理XY记录仪记录的试验数据和相应的双输入伺服阀特性参数，工作量大，测试精度低。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供一种双输入伺服阀双输入特性测试工装与测试系统，所述测试工装包括活塞杆位移传感器和反馈位移传感器，检测被试双输入伺服阀时，一次可同时获得两个电流与位移曲线数据，使检测结果更准确；所述测试系统结合基于工控机与数据采集的控制系统，可以提高自动化测试程度，准确地测试双输入伺服阀的性能参数，实现计算机自动化测试电液伺服阀的双输入特性。

为达到以上目的，本实用新型提供一种双输入伺服阀双输入特性的测试工装，包括：底座5-11、液压作动器5-1、活塞杆位移传感器5-3和反馈位移传感器5-4；

液压作动器5-1固设于底座5-11上，包括液压缸缸体6-9，液压缸内设活塞6-3，活塞6-3将液压缸缸体6-9内部分成两腔：液压缸A腔6-2和液压缸B腔6-4，活塞6-3上固定设有两端均伸出液压缸缸体6-9之外、且垂直于活塞6-3的活塞杆6-1，活塞杆6-1一端(如右端)设为锥面杆6-7；

活塞杆位移传感器5-3平行于液压作动器5-1并固设于底座5-11上，活塞杆位移传感器的测量杆5-8与同侧锥面杆6-7一端的活塞杆6-1固定连接；

反馈位移传感器5-4固定设于锥面杆6-7运动方向的垂直方向如竖直方向上，反馈位移传感器的测量杆6-10与锥面杆6-7的锥面相接触；即通过与锥面杆6-7锥面的接触，反馈位移传感器5-4测量到锥面杆6-7运动方向的垂直方向上的位移，由于锥面的斜度是确定的，进而间接得出活塞杆6-1水平位移；

在锥面杆6-7运动方向的垂直方向如水平方向上设有伺服阀连接杆5-10，其一端用于与被试双输入伺服阀机械反馈弹簧相连接，另一端与锥面杆6-7的锥面相接触。

在上述测试工装中，活塞杆位移传感器的测量杆5-8通过连接杆5-7与活塞杆6-1的一端相连接。

在上述测试工装中，连接杆5-7的一端通过锁紧螺母a5-6与活塞杆位移传感器的测量杆5-8固定连接；

和/或，连接杆5-7的另一端通过锁紧螺母b5-9与活塞杆6-1的一端固定连接。

在上述测试工装中，活塞杆6-1与连接杆5-7之间设有与锁紧螺母b5-9配套的套环6-8。

在上述测试工装中，底座5-11上固设支座5-5，支座5-5跨过液压缸缸体6-9，反馈位移传感器5-4安装于支座5-5上；

和/或，底座5-11上设伺服阀转接块5-12，用于固定安装被试双输入伺服阀；

和/或，活塞杆位移传感器5-3通过Ω型座5-2固定在底座5-11上。

在上述测试工装中，支座5-5上设套筒6-6，反馈位移传感器5-4安装于套筒6-6内；

和/或，伺服阀连接杆5-10穿过支座5-5，并固定于支座5-5上。

在上述测试工装中，套筒6-6的顶部开口处设套筒帽6-5,采用螺纹连接。

本实用新型还提供一种双输入伺服阀双输入特性的测试系统，包括上述任一所述的双输入伺服阀双输入特性测试工装。

在上述测试系统中，所述双输入伺服阀双输入特性测试系统包括：机械试验台系统、能源系统和测控系统；

所述机械试验台系统包括：设操作台面的试验台和设于操作台面上的所述双输入伺服阀双输入特性测试工装；

所述能源系统包括油路上设有监控装置(如压力传感器、压力表、温度传感器、温度计、流量计、液位计)的液压泵站，

液压泵站通过油路与所述机械试验台系统的所述双输入伺服阀双输入特性测试工装中被试双输入伺服阀的进油口和回油口连接；

所述测控系统包括工控机、分别与工控机相连的人机界面、DA卡、和数据采集卡，

数据采集卡与所述机械试验台系统的所述双输入伺服阀双输入特性测试工装中活塞杆位移传感器(5-3)和反馈位移传感器(5-4)的信号输出端连接，

所述能源系统中油路上的监控装置与所述数据采集卡连接；

DA卡的模拟量输出通道与所述机械试验台系统的所述双输入伺服阀双输入特性测试工装中安装的被试双输入伺服阀的线圈连接。

在上述测试系统中，

所述机械试验台系统主要功能是安装被试双输入伺服阀和双输入伺服阀双输入特性测试工装，提供特定的液压回路，提供能进行液压压力、流量和方向控制的平台以及为输入信号和输出信号提供操作平台，所述机械试验台系统中的零部件间通过油路连接；

所述能源系统满足所述机械试验台系统的液压压力和流量的要求以及解决供油压力稳定性问题；

所述测控系统主要是给被试双输入伺服阀施加控制信号，采集所述机械试验台系统的输出信号，进行相关数据的显示、曲线画图等数据处理，实时显示测试信号(如电流、位移)和测试项目(如电流-位移关系曲线)，并且能够对输出控制信号进行设定。

在上述测试系统中，所述测控系统中，

所述人机界面是安装于工控机上的测试软件，其功能为：用于与操作人员进行交互，方便操作人员设置被试双输入伺服阀的加载指令，并且能将采集到的数据进行处理以曲线图的形式直观地显示出来，还能够进行数据存储；

所述DA卡即模拟量输出卡，与工控机相连，其功能为：将工控机发出的数字指令信号(如幅值和频率受控的加载信号)转换成模拟量输出，用于对被试双输入伺服阀进行控制；

所述数据采集卡，与工控机相连，其功能为：用于采集所述机械试验台系统的输出信号和所述能源系统中油路上的监控信号，并传送给工控机；

所述工控机即主控制器，按照所述人机界面的指令，发出数字指令信号(如幅值和频率受控的加载信号)给DA卡，收集数据采集卡采集的所述机械试验台系统输出信号，由所述人机界面进行数据处理和绘制测试曲线。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型所提供的双输入伺服阀双输入特性的测试系统，采用了工控机、数据采集卡等自动化设备，与现有技术利用XY记录仪绘制曲线、人工分析处理数据相比，对提高双输入伺服阀双输入特性相关参数的测试精确性、高效性具有十分重要的意义。

2、本实用新型所提供的双输入伺服阀双输入特性测试工装，采用活塞杆位移传感器和反馈位移传感器，检测被试双输入伺服阀时，一次可同时获得两个电流与位移曲线数据，使检测结果更准确。

3、本实用新型将活塞杆的位置通过落在锥面杆上的伺服阀连接杆连接到被试双输入伺服阀的机械反馈弹簧上，形成被试双输入伺服阀内部闭环。

附图说明

本实用新型有如下附图：

图1为本实用新型测试系统的示意图A。

图2为本实用新型测试系统的示意图B。

图3为本实用新型测试系统中试验台的总体结构图。

图4为双输入特性曲线示意图。

图5为实用新型一个测试工装的俯视图。

图6为实用新型图5所示测试工装A-A处剖面图。

图7为本实用新型测试系统中试验台测试工装侧视图。

图中：

1为Ⅰ反馈位移传感器，2为Ⅰ液压作动器，3为Ⅰ活塞杆位移传感器，4为Ⅱ反馈位移传感器，5为Ⅱ液压作动器，6为Ⅱ活塞杆位移传感器，7为Ⅲ反馈位移传感器，8为Ⅲ液压作动器，9为Ⅲ活塞杆位移传感器；

3-1为1#测试工装(即工位Ⅰ)，3-2为2#测试工装(即工位Ⅱ)，3-3为状态显示面板，3-4为3#测试工装(即工位Ⅲ)，3-5为后备箱；

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1、双输入伺服阀双输入特性测试工装和测试系统

一、结构和组成

如图1-7所示，本实用新型提供的双输入伺服阀双输入特性的高精度自动化测试系统包括：包括机械试验台系统、能源系统和测控系统；

1、机械试验台系统包括：

设有操作台面的试验台和设于操作台面上的三个双输入伺服阀双输入特性测试工装；

如图3所示，试验台采用不锈钢台体，内部为框架式结构，外形为不锈钢板，全封闭，并设活动柜门，试验台底部设置整体式油盘(即与能源系统液压泵站连接的油路)，试验台油路为无泄漏控制。所述试验台操作台面上设垂直于操作台面的状态显示面板3-3(用于安装显示能源系统中各油路的监控装置如压力表、温度计、流量计、液位计)，操作台面下设用于油路连接的后备箱3-5。试验台总长1400mm,总宽800mm，总高1400mm。试验台操作台面高800mm，操作台面宽400mm。所述试验台操作台面上分布有三个大小一样的T形槽，T形槽开口尺寸和槽与槽间的中心距满足T形槽标准要求，T形槽长度为400mm，高度为30mm，宽度为350mm。T形槽上分别布置1#测试工装3-1(工位Ⅰ)，2#测试工装3-2(工位Ⅱ)和3#测试工装3-4(工位Ⅲ)。

每个测试工装(图5-7)包括：

底座5-11、液压作动器5-1、活塞杆位移传感器5-3(为LVDT(Linear.Variable.Differential.Transformer)线性可变差动变压器式直线位移传感器)和反馈位移传感器5-4(为回弹式直线位移传感器)；

液压作动器5-1(实施主动控制的关键部件)固设于底座5-11上，包括液压缸缸体6-9，液压缸内设活塞6-3，活塞6-3将液压缸内部分成两腔：液压缸A腔6-2和液压缸B腔6-4，活塞6-3上固定设有两端均伸出液压缸缸体6-9之外、且垂直于活塞6-3的活塞杆6-1，活塞杆6-1右端设为锥面杆6-7；

活塞杆位移传感器5-3平行于液压作动器5-1，并通过Ω型座5-2固设于底座5-11上，活塞杆位移传感器的测量杆5-8通过连接杆5-7与同侧锥面杆6-7一端的活塞杆6-1固定连接；连接杆5-7的一端通过锁紧螺母a5-6与活塞杆位移传感器的测量杆5-8固定连接；连接杆5-7的另一端通过锁紧螺母b5-9与活塞杆6-1的一端固定连接；活塞杆6-1与连接杆5-7之间设有与锁紧螺母b5-9配套的套环6-8；

反馈位移传感器5-4固定设于锥面杆6-7运动方向的垂直方向(本实施例中为竖直方向)上，反馈位移传感器的测量杆6-10与锥面杆6-7的锥面相接触；底座5-11上固设支座5-5，支座5-5跨过液压缸缸体6-9，反馈位移传感器5-4安装于支座5-5上；支座5-5上设套筒6-6，反馈位移传感器5-4安装于套筒6-6内；套筒6-6的顶部开口处设套筒帽6-5，采用螺纹连接；

在锥面杆6-7运动方向的垂直方向(本实施例中为水平方向)上设有伺服阀连接杆5-10，其一端用于与被试双输入伺服阀机械反馈弹簧相连接，另一端与锥面杆6-7的锥面相接触；伺服阀连接杆5-10穿过支座5-5，并固定于支座5-5上；底座5-11上设伺服阀转接块5-12，用于固定安装被试双输入伺服阀。

所述测试工装与被试双输入伺服阀(种类)相匹配，被试双输入伺服阀的型号不同，压力和流量特性不同，所需的液压作动器的尺寸也不同。

被试双输入伺服阀的P供油口和T回油口通过油路与能源系统的液压泵站相连；

活塞杆位移传感器5-3和反馈位移传感器5-4的信号输出端分别与测控系统的数据采集卡连接。

2、能源系统包括：油路上设有监控装置(具体为压力传感器、压力表、温度传感器、温度计、流量计和液位计)的液压泵站和对液压泵站中的油液进行冷却的冷却系统；油路上的监控装置(压力传感器、温度传感器)与所述测控系统中的数据采集卡连接。

3、测控系统包括：工控机、人机界面、DA卡和数据采集卡；

所述人机界面是安装于工控机上的测试软件，其功能为：用于与操作人员进行交互，方便操作人员设置被试双输入伺服阀的加载指令，并且能将采集到的数据进行处理以曲线图的形式直观地显示出来，还能够进行数据存储；

所述DA卡即模拟量输出卡，与工控机相连，其功能为：将工控机发出的数字指令信号(如幅值和频率受控的加载信号)转换成模拟量输出，DA卡的模拟量输出通道与被试双输入伺服阀的线圈连接，用于对被试双输入伺服阀进行控制；

所述数据采集卡，与工控机相连，其功能为：用于采集所述机械试验台系统的输出信号和所述能源系统中油路上的监控信号(即分别与活塞杆位移传感器5-3、反馈位移传感器5-4和能源系统中油路上的监控装置连接)，并传送给工控机；

所述工控机即主控制器，按照所述人机界面的指令，发出数字指令信号(如幅值和频率受控的加载信号)给DA卡，收集数据采集卡采集的所述机械试验台系统输出信号，由所述人机界面进行数据处理和绘制测试曲线。

二、双输入特性测试原理和工作过程

1、工作原理：

双输入特性测试系统结构如图1和2所示，当被试双输入伺服阀A、B两控制口(双输入伺服阀有四个油口，P供油口、T回油口和A、B两控制口)分别与液压作动器(2、5、8)的两腔接通，且液压作动器无负载时，用活塞杆位移传感器(3、6、9)和反馈位移传感器(1、4、7)测试液压作动器中活塞杆(图6中的6-1)的位移随电流变化的特性，得到双输入特性曲线(液压作动器的位移随电流变化的关系曲线)如图4所示。其中，三个工装的测试转换开关用DA卡实现。最终活塞杆6-1位移测量的取值采用两位移传感器的平均值，使得测量更准确。

图4为试验测得的电流-位移曲线，从该曲线可以计算出额定控制位移、双输入增益、双输入线性度、双输入对称度、双输入滞环等指标。

活塞杆位移传感器(水平)：

活塞杆位移传感器5-3通过Ω型座5-2固定在底座5-11上；通过活塞杆位移传感器连接杆5-7用锁紧螺母a5-6分别与活塞杆位移传感器5-3和液压作动器5-1的锥面杆6-7固定，活塞杆端通过套环6-8将连接杆5-7垫起，不直接接触锥面杆6-7，实现活塞杆位移传感器随着液压作动器活塞杆6-1一起运动，从而直接测得活塞杆6-1位移。

反馈位移传感器(竖直)：

将套筒6-6焊接在支座5-5上，将反馈位移传感器5-4放入套筒6-6，拧紧套筒帽6-5，可以将反馈位移传感器5-4固定起来，随着锥面杆6-7的左右运动，反馈位移传感器的测量杆6-10会随着锥面的斜度上下伸缩，从而间接测得活塞杆6-1的位移。

本实施例中双输入伺服阀双输入特性测试系统有三个液压作动器5-1，每个液压作动器5-1的活塞杆6-1都有一个锥度(锥面杆6-7)，活塞杆6-1的位置通过落在锥面杆6-7上的伺服阀连接杆5-10反馈到被试双输入伺服阀的机械反馈弹簧上，从而形成一个被试双输入伺服阀内部闭环。通过调整伺服阀连接杆5-10的长度，就可以把液压作动器5-1的活塞6-3调整到中位位置。被试双输入伺服阀与液压作动器5-1的闭环连接如图5所示(被试双输入伺服阀未画)。

当把液压作动器5-1的活塞6-3调整到中位位置时，给被试双输入伺服阀的线圈不同的电流信号，就能测试被试双输入伺服阀不同的双输入特性及其它特性。当把液压作动器5-1的位移传感器(活塞杆位移传感器5-3和反馈位移传感器5-4)与控制电路连接时，能够形成电闭环控制，即用位移传感器的输出作为反馈量，对液压作动器5-1中活塞杆6-1的位置进行闭环控制。

当给被试双输入伺服阀的线圈输入频率为0.02Hz幅值为20mA的电流信号时，测控系统的工控机记录下活塞杆6-1的位移信号相对于电流信号的曲线。与测控系统的人机界面配合使用就可以进行双输入伺服阀的双输入特性的测试，得到伺服阀双输入特性曲线，同时计算出伺服阀的额定控制位移、双输入增益、双输入线性度、双输入对称度、双输入滞环等指标。

2、工作过程

1)安装被试双输入伺服阀

将被试双输入伺服阀安装于试验台上对应的测试工装上：

将被试双输入伺服阀的A、B两腔分别与测试工装上液压作动器5-1的两腔(液压缸A腔6-2，液压缸B腔6-4)接通；

将被试双输入伺服阀的P供油口与能源系统液压泵站油路的供油端连接，T回油口与能源系统液压泵站油路的回油端连接；

被试双输入伺服阀的线圈与DA卡的模拟量输出通道连接；

调整伺服阀连接杆5-10的长度，把液压作动器5-1的活塞6-3调整到中位位置。

2)在人机界面中输入控制信号(如频率为0.02Hz幅值为20mA的电流)，工控机发出该控制信号给DA卡，DA卡输出相应模拟电流使被试双输入伺服阀动作，使油路产生流量和压力的变化，最终产生液压作动器活塞杆6-1的位移变化，

a活塞杆位移传感器感应所述位移变化，产生输出信号，依次传送给数据采集卡，工控机，人机界面，得到电流与位移的曲线；

b反馈位移传感器通过锥面杆感应所述位移变化，产生输出信号，依次传送给数据采集卡，工控机，人机界面，得到电流与位移的曲线；

c被试双输入伺服阀的机械反馈弹簧通过伺服阀连接杆5-10、锥面杆6-7，感应所述位移变化，实现伺服阀自身的闭环。

3)在步骤2)工作过程中，通过观察试验台上状态显示面板3-3处能源系统中油路上的监控装置(压力表、温度计、流量计、液位计)的数值，调节能源系统，满足所述机械试验台系统油路的液压压力和流量的要求以及解决供油压力稳定性问题。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。