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1、基于组态软件离合器总成试验台监控系统设计中文摘要汽车离合器是汽车传动系统中的主要部件之一，离合器工作状况的好坏直接影响到汽车整体性能，对离合器的检测至关重要。研究开发自动化程度较高的此类试验设备，对于提高产品质量，促进国内汽车零部件工业的发展具有重要意义。 该离合器总成参数测试系统是一台集机、电、液、计算机于一体的高性能半自动测试台，其主要功能是连续采集多路传感器信号、动态显示测试过程、高速保存测试数据、实时回放磁盘数据、多组数据对比分析等。该测试系统还具有后台打印功能，能根据测试者的需要将测试结果打印出来。为了满足本系统所包含的丰富的测控功能，设计了以工控机为核心的微机控制系统，详细介绍了该
2、系硬件和软件的结构和工作原理。硬件设计方面，研制了单独的测试操作平台，并设计了液压伺服控制系统，使整个系统具有了稳定的可控性，响应动作的快速性，较大可变的驱动力等优点，更符合市场的需求和发展。本系统控制软件的开发所采用的组态王软件已经成为现代设计复杂测试系统和测试仪器的主要方法和手段，同一般的编程语言相比，使用更加简捷方便，开发过程更加简单，大大缩短了开发周期。该测试系统在开发完成后进行了多次的验证试验，并根据试验结果和设计要求对其作了进一步的改进和完善。试验证明，该测试系统具有测试精度高、抗千扰能力强、性能稳定、人机界面交互友好等优点。已达到了仪器产品的要求。关键词: 试验台 工控机 离合器
3、总成 自动控制 组态王软件AbstraCtClutch is the main parts auto transmission system, one of the clutch of working condition of the direct influence on the overall performance cars, the detection of the clutch is very important. Research and development of high automation such test equipment, to improve product q
4、uality, promote the domestic auto parts industrial development to have the important meaning.The clutch assembly parameters test system is a collection of machine, electricity, liquid, computer in the integration of high performance semi-automatic testboard, its main function is continuous collectio
5、n multi-channel sensor signal, dynamic test process, high speed that save test data, real time playback disk data, sets of data analysis, etc. This test system also has the background print function, can according to the test of will need to print out the test results. In order to meet the system co
6、ntains rich measurement and control function, design with the industrial computer as the core of the microcomputer control system, detailed introduces the hardware and software of the department of the structure and working principle. The hardware design, developed a separate test operation platform
7、, and designed a hydraulic servo control system, the system has a stable controllable, the response of the speed of action, the bigger the driving forces of variable etc, and more in line with the needs of the market and development. The control system of the development of software used by the conf
8、iguration king software has become the modern design complex testing system and test instrument, the main method and means, the same of programming language, compared to use more simpler.can development process is more simple, greatly shorten the development cycle.This test system development after
9、completing the DuoCi validation testing, and based on the results of experiment and design requirements for the further improvement and perfect. The experiment proved that the testing system has high precision, fight test interference ability strong, stable performance, man-machine interface interac
10、tion friendly, etc. The instrument has reached the requirements of the product.Keywords:Test the clutch assembly industrial automatic control configuration king software第l章绪论1.1课题研究的背景离合器总成惯性试验台的研制课题是应山东五征集团农用车有限公司的要求而提出的。此公司是一家国内知名的农用车生产基地，其产品以经久耐用而闻名。由于公司规模的扩大及对产品质量的进一步提高，要求在原有的离合器试验台的基础上研制出改进型的新设
11、备。由于离合器总成惯性试验是离合器性能试验的重要内容，试验对试验设备的测试精度，自动化程度及可靠性均有较高要求。本项目于2005年3月立项2006年1月通过专家鉴定验收，并且受到了一致好评。作者作为该项目监测系统的主研人员参加了从设计方案到调试验收的全部过程。与设备较旧的试验台相比，该试验台无论在机械性能，控制性能，测量范围，测量精度，使用寿命及安全性等方面都有进一步的提高。1.2课题研究的意义离合器是汽车传动系的重要部件，它用来切断和实现对传动系的动力传递。通过它与发动机相连接，以保证:在起步时将发动机与传动系统平顺地结合，使汽车能平稳起步;在换档时将发动机与传动系迅速彻底分离，减少变速器中
12、齿轮之间的冲击，便于换档;在运转中汽车受到过大的载荷冲击时，能依靠离合器打滑保护整个传动系统，防止零件因超载而损坏。因而，其性能的优劣对于增加汽车传动系的负载能力、汽车的寿命，增强起步和换档的平稳性、以及减轻驾驶员的劳动强度等各方面都有着极其重要的关系。现代汽车发动机功率的加大，行驶速度的提高，对离合器的工作条件与技术要求日趋严格，要求离合器应具有更高的传递性能和使用可靠性，基本有要求如下:1.能可靠地传递发动机的最大扭矩。2.接合时要平顺、柔和，使汽车起步时没有抖动和冲击。3.分离时要迅速彻底。4.离合器从动部分的转动惯量要小，以减轻汽车起步和换档时变速器齿轮、轮齿间的冲击，方便换档。5离合
13、器的工作性能应保持稳定，这就要求作用在摩擦片上的总压力要不因摩擦表面的磨损而变化，或者变化较小。6. 操纵轻便，要求使用寿命长等等。汽车离合器静摩擦性能检验可获得扭矩一压力特性曲线。曲线图能反映离合器总成压力与扭矩之间的关系，从中能得到离合器性能的重要参数。试验表明，这些参数对离合器的整体寿命起着至关重要的作用。因此，要全面准确评估离合器的性能，需要准确检测出这些参数。国外先进工业国家的汽车产业大都相当发达和成熟，一个非常重要的原因是拥有相当丰富和成熟的产品检测和试验手段。我国的汽车工业从无到有，发展相当迅速，促进了汽车零部件性能试验技术及设备的发展。许多大中型生产厂家都具备了一定的对重要零部
14、件进行各项性能试验的能力。但总体而言，在这方面我们与国外先进水平相比，还是有一定的差距的。单就离合器总成而言目前国内许多离合器生产厂家对离合器总成惯性试验尚处初期阶段，只能完成简单的分合运动和粗略地记录运行时间，设备简单。许多试验参数无法调整检测和控制，自动化程度也很低。通过本课题的研究，能够比较准确地综合评估离合器的寿命，可以增强国内研制类似的汽车零部件试验设备的能力，推动国内试验研究技术及设备的发展。当今世界先进工业国家正处于由“工业经济”模式向“信息经济”模式转变的时期，其中技术进步因素起着极为重要的作用，它在经济增长中占7既至80%。以高新技术为核心，以信息电子化为手段，提高工业产品附
15、加值，这己经成为现代工业企业自动化的重要发展目标。从我国经济发展史来看，其工业经济增长主要是依靠投入大量资金和劳动力来实现的，尚未充分发挥技术进步在工业经济增长中的“二次效益倍增器”的作用。如何加快发展电子信息技术，调整产业结构，适应世界经济发展需求，是当前我国工业企业自动化界研究的重要课题之一。因此，通过本课题的研究可以提高国内机电一体化设备普及程度，促进国内机械制造水平的提高。1.3课题研究的内容根据离合器总成惯性试验的要求以及用户对试验台的操作使用和规格性能等方面的要求，归纳出本课题应完成的主要研究内容如下。计算机监测系统的含义是指:具有数据采集、监测、控制功能的计算机系统，加上检测装置
16、、执行机构与被监测控制的对象(生产过程)共同构成的整体。在这个系统中，计算机直接参与被控对象的检测、监督、控制。根据试验特点，采用工业组态软件实现离合器总成惯性试验台的计算机监测与管理，完成对工业现场的实时监制。试验台的主要功能如下:1.离合器总成惯性试验数据采集利用各种传感器测得压力、扭矩、位移等参数，并进行AD/转换后传到上位机。2.选择合适的监控软件进行数据检测结合山东五征集团有限公司离合器总成惯性试验台的实际情况，选择对此系统进行实时检测的监控软件组态王，并在WindowSZ000系统下编制离合器总成惯性试验系统的监控软件。3.实现运行趋势的分析报告利用监控软件对历史数据及当前数据进行
17、分析，做出历史曲线，总结规律。4.报警功能利用监控软件对系统出现紧急情况进行实时报警。第2章离合器总成惯性试验台概述摩擦离合器是应用得最广也是历史最久的一类离合器，它基本上是由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分组成。主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传动动力的基本结构，而离合器的操纵机构主要是使离合器分离的装置。发动机飞轮是离合器的主动件，带有摩擦片的从动盘和从动毅借滑动花键与从动轴(即变速器的主动轴)相连。压紧弹簧则将从动盘压紧在飞轮端面上。发动机转矩即靠飞轮与从动盘接触面之间的摩擦作用而传到从动盘上，再由此经过从动轴和传动系中一系列部件传给驱动轮。压紧弹簧的压紧力
18、越大，则离合器所能传递的转矩也越大。由于汽车在行驶过程中，需经常保持动力传递，而中断传动只是暂时的需要，因此汽车离合器的主动部分和从动部分是经常处于接合状态的。摩擦副采用弹簧压紧装置即是为了适应这一要求。当希望离合器分离时，只要踩下离合器操纵机构中的踏板，套在从动盘毅的环槽中的拨叉便推动从动盘克服压紧弹簧的压力向松开的方向移动，而与飞轮分离，摩擦力消失，从而中断了动力的传递。当需要重新恢复动力传递时，为使汽车速度和发动机转速变化比较平稳，应该适当控制离合器踏板回升的速度，使从动盘在压紧弹簧压力作用下，向接合的方向移动与飞轮恢复接触。二者接触面间的压力逐渐增加，相应的摩擦力矩也逐渐增加。当飞轮和
19、从动盘接合还不紧密，二者之间摩擦力矩比较小时，二者可以不同步旋转，即离合器处于打滑状态。随着飞轮和从动盘接合紧密程度的逐步增大，二者转速也渐趋相等。直到离合器完全接合而停止打滑时，汽车速度方能与发动机转速成正比。摩擦离合器所能传出的最大转矩取决于摩擦面间的最大静摩擦力矩，而后者又由摩擦面间最大压紧力和摩擦面面积及性质决定。故对于一定结构的离合器来说，静摩擦力矩是一个定值，输入转矩一达到此值，离合器就会打滑，因而限制了传动系所受转矩，防止超载。2.2离合器总成试验台系统的组成本系统测试平台主要由测试试验台和液压伺服系统两大部分组成。工作时，各构件之间协调工作来完成我们既定的测试功能。图2.2所示
20、为试验台的组成情况，简述如下。1.试验环境常见的环境条件有温度、湿度、电场磁场等，有些情况下也对振动、冲击等环境条件提出专门的试验要求。温度、湿度、电场、磁场等试验环境可用带自动控制系统的专门试验设备来实现，如温度自动调节系统等，而振动冲击等环境试验则要在专门试验台上进行。图2.2试验台系统组成框图 2.驱动系统零部件的性能试验往往是在运行的情况下进行的，这时需要可调节的驱动系统。目前较常使用的驱动装置有直流或交流调速电动机驱动装置等。3.加载系统被试件的加载方式有多种，如定幅加载、周期变幅加载、程序控制载荷谱随机加载等。方式不同，加载系统复杂程度也不同、为适应不同的试验载荷，加载系统要求对受
21、控参量可调。加载手段有机械、液压、电磁等多种，而动力的提供大多以电力为基础。在离合器总成参数测试系统中，采用液压伺服系统作为其加载部分的动力执行元件。它具有友好的可控性和较大的驱动力，响应速度快，控制精度高，并能达到较好的稳定性。4.参数测量系统在试验过程中，要使用各种传感器和数据记录、采集设备，以获得被测对象在运行中的各种参数，经过处理后得到反映其性能的各项指标。对于不同的试验和参数，所要求的测量精确度各不相同，因此对试验用的传感器必须进行精确度等级的标定，以确保试验结果的精确性。测试仪器还应定期检定。为确保试验中采集到的数据的精确度和减少噪声干扰，通常要根据试验要求进行各种处理和变换，以得
22、到可靠的最终检测结果。5.设备控制系统在产品试验中通常要对被试对象的驱动、加载、运行过程以及信号适调、处理、显示等进行各种控制，以确保测量及试验过程的正确进行和数据的准确采集。离合器总成试验台的具体构成还将在后面分别加以论述。第3章试验台测控系统的总体设计思路离合器总成试验台的组成有四部分:加载部分、液压执行机构、电气驱动部分、检测部分和控制部分。所以其总体设计主要包括液压伺服系统设计、驱动系统设计、检测系统设计以及控制系统设计。试验台属机电一体化系统，除机械外还涉及计算机接口技术、传感器技术、信号采集与处理技术等，在构建系统控制电路时还需要具有强电的专业知识。其中，本课题则主要研究检测系统与
23、控制系统的原理与设计。3.1测控系统简介本文所设计的离合器总成惯性试验测控系统，按结构可分为输入级，监控级和现场执行级三个部分。输入级是监控系统的前向通道，由传感器测得各参数的变化值，通过各路数据采集卡送入工控机;现场执行级是测控系统的执行部分，执行部分作为本测控系统的后向通道，将DA/转换器的输出信号送给液压系统的比例调节阀，从而对所加负载进行大小控制;并输出开关量信号，控制离合器分合，以及各电机的启动情况。监控级是整个测控系统的管理端，为测控系统的正常运行提供良好的人机交界面，如提供报表打印、数据库查询功能、实时曲线显示、历史曲线显示、故障报警等功能。整个测控系统框图用图3.1表示:图3.
24、1系统设计思路框图通过框图可看出，控制系统中包含一个由工控机、采集卡、D/A转换器单元、伺服放大器、电磁比例阀和液压执行机构组成的单回路伺服控制系统，整个系统的工作流程如下:(一)测试离合器的静摩擦转矩。被试离合器处于接合状态，由上位机控制面板按钮控制液压执行机构对离合器进行缓慢加载，测量记录离合器静摩擦转矩;(二)测试离合器的起步性能和热负荷性能。被试离合器处于分离状态，启动电机，由液压执行机构对离合器加压，使离合器逐渐处于压紧状态，待主从轴同步旋转后，分开离合器，制动从动轴转速为零，计算离合器接合一次的滑磨功、主从动轴的角速度、接合一次的时间;(三)测试离合器的耐久性能。使离合器处于分离状
25、态，启动试验台，达到试验转速，开始计接合次数。试验离合器的分合由计算机自动控制动力缸的位移或轴承载荷的大小来实现。计算机输出信号控制比例调节阀，比例阀推动动力缸并通过杠杆来实现位移调节。采用了动态响应高、稳定可靠的电液比例闭环控制系统，实现对被试离合器的加载和往复运动。该系统采用电液比例换向阀和放大器作为控制元件，油缸作为执行元件，通过位移传感器、力传感器的反馈信号，由反馈调节系统实现了离合器行程、载荷的自动控制。此时，压力传感器测得离合器的压紧力，扭矩传感器测得离合器的静摩擦转矩，位移传感器测得离合器分离行程以及编码器测得主从动轴的转速，通过AD/转换板卡PCL一7lBl将信号传到上位机监控
26、程序中实时显示。3.2电气控制系统技术要求1.计算机采用研华610H型工控机;2.工控机与外围系统的通讯稳定可靠，抗干扰能力强;3.系统使用的各种传感器和仪表工作稳定可靠，抗干扰能力强;4.转速0147Orpm时电机(包括风扇)噪声小于70dB，电机功率满足实验要求:5.扭矩传感器转速在1470rmP时噪声小于7OBd;6.系统在各档位可以分别调速，按要求加载，转速控制精度士3RAD/MNI，扭矩控制精度士N3.M;7.系统的各种运动应有连锁保护;8.电磁阀的电源采用24VDC;9.系统各传感器信号线及通讯线均采用屏蔽电缆，屏蔽层在仪表侧接信号线，以增强抗干扰能力。动力线与信号线及通讯线分开布
27、线;10.输入及输出电机的动力线采用屏蔽电缆，屏蔽层在电机侧和驱动侧可靠接地，以降低电磁干扰;3.3设计原则与思路3.3.1设计原则离合器总成惯性综合测控系统的工作环境相对要求较高，动作互锁性强，其工作性能直接影响到所测参数的不确定度，因而在设计时必须要遵循可靠、适用、先进和开放的原则。 可靠性原则。在系统中所采用的控制设备的耐用是很重要的，必须选用成熟可靠的控制产品和各类传感器。主要控制设备必须具备防尘、防震、防干扰的能力。在信号采集、开关确认等方面进行模拟调试，确保系统的长期稳定可靠运行，总之，可靠性原则必须贯穿整个系统设计始终。适用性原则。离合器总成惯性试验测控系统的控制方式必须从安全运
28、行、简化操作、实现自动控制的目标出发，能控制离合器准确分合，实时记录各参数值和曲线，监控程序界面友好，人机交互功能强。先进性原则。随着工业控制理论、传感器技术、计算机控制技术的发展，本测控系统将采用最新技术成果和理论。开放性原则。系统在设计时应充分考虑到以后足够的扩充和升级余地。在测控系统设备选型时应考察其接口的通用性与互连性，不宜采用封闭式的、自成体系的连接模式，为今后的系统功能扩展留有余地。3.3.2设计思路整个测控系统的设计思路着重分三个方面考虑，具体如下:1.测控系统的前向通道是指从工业现场到上位机终端的前向通道部分。在本系统中，压力传感器、扭矩传感器等测得参数变化信号，经变送器得到调
29、理信号，通过数据采集卡送入工控机进行实时显示。被测参数包括离合器压紧力、离合器静摩擦转矩及离合器分离行程三个参数。2.控制柜电路部分设计。控制柜起到了对测控系统的硬件控制电路屏蔽和干扰作用，它含有系统供电电路，继电器等开关量和模拟量输入输出系统;比例控制器要是对DA/单元输出的模拟量进行放大，进而控制电磁比例阀的动作。3.上位机实时监控程序部分。该试验台采用了性能可靠、工作稳定的工业控制微机技术。采用模块化设计，实现了多项功能试验，具有完备的设定、存储、打印、报警、图谱跟踪等功能。第4章离合器总成试验台的测控原理汽车离合器总成惯性试验台的电气控制和测试系统是以工业控制计算机为中心，由变频无级调
30、速系统、液压比例控制加载系统、离合器动作控制系统和测试系统等组成。如图4.1是试验台控制系统的组成框图，主要有微机系统、变频电机控制系统、检测系统、操作面板及强电控制装置组成。微机系统采用工业CP机，它在图4.1测控系统组成框图功能上与标准个人计算机CP完全相同。各硬件模块也与CP总线标准兼容，因此可以充分利用PC机丰富的软、硬件资源，产品开发周期短，功能强，适应性宽。微机通过各种外设接口对检测系统和驱动系统等进行实时控制，并实现各部分的协调工作。主要的接口板为AD/转换板、计数器板和并行工/0板。控制系统的详细工作原理将在后续部分详细介绍。4.1变频无级调速系统4.1.1转速控制原理离合器试
31、验台主轴转速都要求无级可调，因此我们选择了三相异步交流电机和变频器组成交流变频调速系统作为设备转速控制部件。其中采用了SB4os18.5的森兰变频器和一台18.SKw的变频调速电动机。该系统所选用的器融合最新微电脑控制技术，具有多项自动保护功能，可自测电流、电压与频率。除可使用手动模式设置运转方式外，还可通过RS一485串行通讯口与计算机通讯，由计算机输出信号进行运转方式控制。4.1.2试验台所用变频器的控制方式选择该试验台所采用的变频器是成都希望森兰变频器制造有限公司生产的变频器。该变频器的电路连接分为主电路端子和控制端子，如图3.4所示。主电路端子分输入端子和输出端子，输入端子用来外接三相
32、交流电源，输出端子连接三相电机。变频器控制端子用于连接外部控制信号输入、与微机的RS485串口通信以及各种监测信号以及报警信号的输出。变频器的控制包括运行频率设定和变频器起停控制两个内容，可以分别由键盘操作、外部端子输入命令操作两种方式完成，也可以两种方式混合使用。键盘操作就是由变频器自身所带键盘面板直接输入控制命令完成频率的设定和起停控制。采用外部端子输入命令方式则便于与微机接口，实施远程控制。由变频器外部端子接线图可知，变频器输入方式主要有以下三种:1.RS485串口通信RS485串口通信端子用于与上位计算机进行通信，实现上位机对变频器的控制。其通信的数据格式有严格的要求。这种方式的优点是
33、接线简单，很容易实现一台微机对多台变频器进行控制，缺点是上位机通信程序编制较为复杂，而且变频器响应速度受限，不如接点输入方式快。2.模拟量输入方式模拟量输入分为电压输入和电流输入两种，分别有不同的端子实现。变频器根据输入模拟量的大小完成对输出频率的设定。这种方式的优点是可以实现平滑无级调速，进而可以与电机形成闭环控制回路，实现高精度转速控制，缺点是模拟信号抗干扰性较差，容易导致调速系统不稳定。采用这种方法与微机接口，还需要用到DA/转换接口。3.接点输入方式接点输入方式是采用开关信号形式输入命令，由多个开关信号的开关状态组合构成多种频率选择命令，对变频器实施控制。采用这种方式需要通过键盘在变频
34、器内部预先设定多种频率，分别对应每种开关信号。因此采用这种方式实际上是有限多级调速，但通过改变预存在变频器中的频率值，也可以实现所需的各种频率输出，即间接实现无级调速。这种方式简单易行，响应速度快，与微机接口只需并行1/0接口板，硬软件实现较为简单，而且开关信号抗干扰性较强，系统稳定性好。虽然根据技术协议要求对试验台扭转频率能够无级调节，也即对电机控制能够无级调速，但通过对试验方法和试验过程的分析可知，试验机对连续无级调速要求并不高。综合比较上述各种方式的优缺点，本课题设备采用了接点输入控制方式。试验台所选用的变频器有5个接点输入端子，可以由键盘对每个端子的功能及作用进行定义，其中3个端子可以
35、定义为频率选择端子，可以选择多段频率1一7段，完全可以满足试验台扭转频率对电机转速的要求。除了3路频率选择信号外，试验台为控制变频器的起停还需要一路正转信号;所以需要正、反转两条信号线;以及4种加、减速时间和外控频率加减信号。变频器控制信号与微机的接口详见后续章节。4.2液压比例控制加载系统4.2.1电液比例控制技术电液比例控制技术广泛应用于工业控制，从而实现了设备控制的自动化。采用电液比例控制技术，不仅能完成诸如压力控制、位移和速度控制并能承受高频率的载荷冲击，而且控制精度高、响应速度快、体积小，可实现连续信号控制和脉冲信号控制同时充分发挥了比例控制系统的优点:对外界环境的低敏感性，无须精细
36、的滤油装置，固有的稳定性能，较小的滞环，更重要的是其使用较为经济，特别适用于离合器试验台的应用。在本课题中，控制的对象为柱塞泵控制活塞的位移和速度，从而控制液压泵排量来控制压力油作用力。电液比例控制是指按电信号调制液压参数，是一种理想的液压系统与电子系统的结合，可用于开环和闭环控制系统中，以实现对各种运动进行快速、稳定和精确的控制。电液控制的核心是比例阀，电子放大器根据输入信号调整供给比例电磁铁的电流，电磁铁将此电流转换为作用于滑阀芯/锥阀上的力，从而实现比例阀的功能要求。4.2.2电液比例控制原理1.开环控制系统开环控制系统适用于在两个不等同的液压参数之间提供一个平滑渐进的变换控制过程。此时
37、被控对象的运动过程须靠连续手动控制和测量。开环控制系统适用于控制精度不高的场合，且易受到环境的干扰，例如温度变化、液压油粘度变化、以及物体运动产生的惯性作用等均对开环装置的控制产生影响。2.闭环控制系统闭环控制系统中，被控液压参数的变化是通过传感器的反馈信号而连续检测的。因此闭环控制系统不易受环境干扰，系统测试精度较高。如图4.3所示，传感器向电子放大器传送电信号，放大器(模拟比例积分微分调节插板或数字中枢控制插板件)接收此反馈信号，并将反馈信号与输入电信号进行比较，这两个信号的差值作用于PDI，改变送给比例阀的指令信号，比例阀自动控制调整量，消除差值，以实现被控对象进行连续不断地测试与控制。
38、4.2.3加载控制系统设计1、工作原理 电液比例速度系统是由液压能源装置和电液比例闭环控制系统构成的。液压能源装置用来向电液比例速度系统提供具有一定压力和流量的液压油，以满足液压执行机构的要求。为了保证电液比例速度系统的工作可靠，性能稳定，那么就要求液压能源装置提供给比例阀的液压油工作压力的脉动峰值要小，液压执行机构一油缸的速度要足够快，液压油的清洁度要高，液压油的工作温度应控制在比例阀允许的范围内。液压能源装置主要由油箱、粗滤油器、油泵、电机、精滤油器、溢流阀、冷却器、单向阀和液压附件等组成，详见图4一2。液压油经滤油器进入叶片泵，通过溢流阀按工作需要调整压力后，分别进入比例换向阀，再由比例
39、换向阀控制流量大小及换向阀控制方向来驱动轴向柱塞泵控制活塞动作，从而完成轴向柱塞泵的加载工作。2.闭环控制系统试验台的电液比例速度系统是一个完善的闭环控制系统见图4.5。它主要由三部分组成:由比例放大器和比例阀的力矩马达组成的控制部分，由比例阀和油缸组成的液压执行机构，由压力传感器组成的测试反馈系统。该系统由微机控制系统发出相应的指令信号，通过DA/转换，由比例放大器驱动电液比例阀，使其输出相应的流量，再驱动控制活塞实现压力的控制。通过压力传感器的反馈，由PID对信号自动调节、修正。图.45闭环控制系统框图采用比例阀液压控制方式可以按输入的电信号来进行流量和位移控制，控制范围大，精度高，并可以
40、远距离连续按比例控制试验轴承所需载荷的大小和位移的大小。3.比例电液控制器本试验采用VT一ZOOBS40G型电液比例控制器，其通常用于VA/E变量叶片泵，AV7、AZV轴向柱塞泵、A6V轴向柱塞马达及DEB系列先导式比例溢流阀，DBE系列先导式比例压力阀的控制。主要技术参数如下:电源:直流24V(22V一35V)功率:30w负载电阻:1825Q先导电流:10OmA颤振额率:200/100HZ最大输出电流:800mA控制电源:士V9士%1环境温度:O一40温度漂移:0.5(最大电流值的)%。4.3离合器动作控制原理汽车动力传动系统换档时，离合器的接合分为三个阶段:空行程阶段、滑磨阶段、无滑磨阶段
41、。在空行程阶段，离合器不传递转矩，此阶段内不管离合器的接合速度如何都不会在传动系中引起冲击，也不会增加滑磨功，因此应以最快的速度结束空行程阶段，以减少换档时间。在滑磨阶段，主从动片产生滑磨，开始产生转矩而且转矩将随着离合器行程的加大而增加，直到克服最大的滚动阻力，使车辆开始运动，在此阶段内离合器的接合情况将对整个控制系统产生非常重要的影响。到同步接合阶段，滑磨己经停止，转矩不再增长，离合器的接合对换档已无任何影响，应尽快结束。该部分采用液压控制方式，由计算机给出开关信号，启动油泵电机，打开加压电磁阀，压力油推动动力油缸给试验离合器施加压紧力，离合器接合;压紧力达到定值，保持一段时间，启动卸压电
42、磁阀，压力油回流，离合器分离。动力缸在压力油的推动下形成的作用力和产生的位移，分别由力传感器和位移传感器的信号送入计算机，计算机对位移、压紧力实现实时显示。此外，在离合器接合阶段，扭矩传感器测得离合器静摩擦转矩，主从动轴的转速均通过AD/转换模块传到计算机上显示记录。采用液压控制离合器分离方式可以分为手动控制和自动控制两种。按照测试的离合器的性能参数标准以及厂方的操作要求，特地研制了一套实时监控软件，它能够对系统进行实时监测、显示和记录，对数据进行分析处理和对控制参数进行现场修改，实质上是实现同控制系统的人机对话。4.4离合器试验台的检测系统设计4.4.1试验台的测试参数试验台主要的测量参数是
43、:输入模拟信号包括加载扭矩值、离合器压紧力、柱塞泵压力和主电机转速等;输出模拟信号包括比例控制器设定值;输入开关信号包括接近开关信号;输出开关信号包括多段速指令、离合器合开关、离合器关开关、油泵开关、主电机开关等信号;输入脉冲信号包括离合器位移等。另外，轴向柱塞泵的油压也需要测量，以便于及时对所加试件的负载进行调节。4.4.2扭矩侧试原理在离合器总成扭转过程中，由于弹簧和摩擦片的作用而产生扭矩，这个扭矩不易直接测量，而测试主轴连接驱动源和试件，因此可以通过测量主轴所受扭矩间接测量试件所受扭矩。实际上，本项目设备的主轴作为扭转轴弹性元件与粘贴在其表面的电阻应变片一起组成电阻应变式扭矩传感器对试件
44、所受扭矩进行测量。电阻应变式扭矩传感器主要由扭转轴弹性元件、电阻应变片和测量电路等组成。扭转轴弹性元件的作用是感受扭矩，并将扭矩的变化转换成应变的变化。电阻应变片是传感器中的敏感元件，能将弹性元件的应变变化转换成电阻变化。由于电阻变化不易直接测量，因此需要采用测量电路将应变片电阻变化转换为电压或电流的变化，常用的传感器测量电路是电桥电路。在电桥供电电压稳定时，电桥电压输出与扭转轴所受扭矩线性变化，通过这种线性关系，就可以将非电量扭矩转化为电压量进行测量。采用全桥电路可减小非线性误差，且可起到温度补偿作用。本试验的扭矩测量采用中国航天科技集团公司第701研究所的Hx一90系列扭矩信号电子祸合器以
45、及与之结合使用的旋转轴参数显示仪。将带电子藕合器的传感器安装在输出花键轴上，靠近轴向柱塞泵。电子祸合器主要测试离合器静摩擦转矩和从动轴转速。由电子藕合器测出的扭矩经扭矩传感器将非电量信号(扭矩)转换成电量信号，送入计算机处理，并经旋转轴参数显示仪显示。下面简要介绍旋转轴参数显示仪。1.用途及特点:本仪器与HX一90系列扭矩传感器结合使用可以有效地解决转矩、转速、功率等各参数的测试。它具有精度高、频响快、可靠性好、寿命长等优点。它与HX一90系列扭矩传感器配合可广泛用于电动机、风机、泵、减速器、卷扬机、钻探机械等设备的负载转矩及输入功率的检测。本参数显示仪器在设计时，采用信号输入通道实行电平检测
46、和信号输入通道与主控部分使用光电藕合实行电气隔离，同时使用看门狗技术以及软件部分采用数字滤波技术，以提高系统的抗干扰能力。2.主要参数指标:测量范围:0I0000N.M精度:扭矩士0.%5转速精度:30个脉冲/转，无累积误差电源电压:AC22V0士2%04.4.3压紧力测试原理由于计算机能够进行非线性校正，因此选择传感器时，主要根据精度选择传感器，而把传感器的线性度要求放在次位，同时考虑传感器在动态性能上的工作频率是否满足要求。本系统压力传感器用来测量动力缸施加给离合器总成的压力。本系统采用的是PT一S型，精度2%，量程40MPa应变电阻式压力传感器，它根据电阻丝的阻值随几何尺寸变化的原理制成
47、的。油的压力作用在膜片上，膜片变形而推压感侧薄壁圆筒，在筒壁上沿轴线方向上贴着一个应变片，沿圆周方向贴一同阻值的应变片。当受压时，轴向压缩、横向膨胀，因而使轴向上的应变片阻值降低，横向上的阻值增加。这样既提高了电桥的灵敏度，又实现了温度补偿。在离合器总成试验中，打开压紧电磁阀，离合器接合并压紧，压紧力逐步增大，这个压力由压力传感器测得。本试验的压力测试采用中国航天科技集团公司第701研究所的BK一1型传感器配合TS一SH智能测试仪来完成。TS一SH智能测试仪的性能参数简述如下:1.用途TSH5智能测试仪，运用单片微处理机技术，采用高精度数据采集转换器，抗干扰能力强。因此本仪表适合用于高可靠性的
48、工业测控场合。本仪表可直接配接各种电阻应变传感器使用，表内提供高稳定度直流1v2或2v4激励电源，用户接通220v电源，即可形成一个完整的应变应力测量装置，可精确的测量显示力、重量、压力、力矩、倾角、位移和应变等多种物理量。峰值保持功能可实时测量并保持显示正向或负向最大值，直到功能解除。2.主要技术指标安装形式:本仪表为面板表，可方便地安装在仪表盘上。开口尺寸(二):巧+IlX7+5l。报警形式:上、下限双点报警，报警点位置可在15%0量程内任意设定，用发光二极管指示。输入信号及显示:输入为0一10mA、4一20mA、1一V5、O一V5信号等。显示为O一9999，小数点位置可调，可因测量对象选择显示单位。精度等级:0.%1。工作环境:电源为交流22V0士10%/50Hz，功耗为10W。温度为550，湿度为0一90%HR，无腐蚀性气体场合。表内提供传感器用1V2或2V4直流电源。外形尺寸(mm):160X80X180。重量:约1.0公斤。.4.44转速测试原理在离合器总成试验中，需要测试主从动轴的转速，采用HX一9
