PCI-1171數(shù)據(jù)采集卡在溢流閥特性檢測(cè)中的應(yīng)用研究

章　鴻

(四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 廣元 628040)

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PCI-1171數(shù)據(jù)采集卡在溢流閥特性檢測(cè)中的應(yīng)用研究

章鴻

(四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 廣元 628040)

摘要：溢流閥是液壓系統(tǒng)中必不可少的重要元件，主要作用是對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)壓、調(diào)壓和限壓，其性能好壞對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)的工作性能有很大影響。傳統(tǒng)方法無(wú)法檢測(cè)其動(dòng)態(tài)特性，靜態(tài)特性的檢測(cè)也存在效率低、精度差且分析不方便等諸多問(wèn)題。選用PCI-1171總線數(shù)據(jù)采集卡作為數(shù)據(jù)采集卡，設(shè)計(jì)了一套溢流閥數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，將液壓系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集卡通過(guò)計(jì)算機(jī)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)處理，配合可視化的監(jiān)測(cè)界面，使檢測(cè)者可以實(shí)時(shí)地觀察溢流閥的動(dòng)態(tài)特性曲線，并可方便地在線采集各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，很好地實(shí)現(xiàn)了溢流閥動(dòng)態(tài)特性的檢測(cè)，同時(shí)提高了靜態(tài)特性數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性與效率。該系統(tǒng)在調(diào)試成功后，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了其準(zhǔn)確性與可靠性。具有較強(qiáng)的實(shí)用性與推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集；溢流閥；靜態(tài)特性；動(dòng)態(tài)特性

1問(wèn)題的提出

溢流閥的主要作用是對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)壓、調(diào)壓和限壓，幾乎應(yīng)用在所有的液壓系統(tǒng)中，其性能好壞對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)的工作性能有很大影響[1]。根據(jù)溢流閥的工作原理，溢流閥分為先導(dǎo)式和直動(dòng)式。溢流閥的性能包括溢流閥的靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能。溢流閥的靜態(tài)性能是指閥在系統(tǒng)壓力沒(méi)有突變的穩(wěn)態(tài)情況下，所控制流體的壓力、流量的變化情況。溢流閥的靜態(tài)特性評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有壓力-流量特性、啟閉特性、壓力調(diào)節(jié)范圍、流量許用范圍和卸荷壓力等。其中啟閉特性是表征溢流閥靜態(tài)性能好壞的重要指標(biāo)，一般用開(kāi)啟壓力比率和閉合壓力比率表示，開(kāi)啟比率應(yīng)≥90%，閉合比率應(yīng)≥85%。先導(dǎo)式溢流閥的正常啟閉特性曲線如圖1所示[2]。溢流閥的動(dòng)態(tài)特性是指在系統(tǒng)壓力突變時(shí)，閥的響應(yīng)過(guò)程中所表現(xiàn)出的性能指標(biāo)。將處于卸荷狀態(tài)下的溢流閥突然關(guān)閉時(shí)，閥的進(jìn)口壓力迅速提升至最大峰值，然后振蕩衰減至調(diào)定壓力，再使溢流閥在穩(wěn)態(tài)溢流時(shí)開(kāi)始卸荷。溢流閥的動(dòng)態(tài)特性曲線如圖2所示[3]。溢流閥的動(dòng)態(tài)特性評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有：壓力超調(diào)量，即Δp/pT×100%，性能良好的溢流閥的壓力超調(diào)量一般應(yīng)≤30%；壓力上升時(shí)間Δt1，它反映閥的快速性；過(guò)渡過(guò)程時(shí)間Δt2；壓力卸荷時(shí)間Δt3。

圖1　溢流閥的啟閉特性曲線圖

圖2　溢流閥的動(dòng)態(tài)特性曲線圖

目前，對(duì)于溢流閥靜態(tài)性能的測(cè)試主要通過(guò)手動(dòng)閥控制壓力與流量，通過(guò)壓力表與流量計(jì)觀察并記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)，然后試驗(yàn)人員根據(jù)數(shù)據(jù)手工處理，得到溢流閥的靜態(tài)性能。而對(duì)于溢流閥的動(dòng)態(tài)性能的測(cè)試則因?yàn)閿?shù)據(jù)的快速變化，根本無(wú)法手動(dòng)記錄，往往只能通過(guò)人的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷其性能的優(yōu)劣。顯然通過(guò)這種方式得到的結(jié)果將帶有嚴(yán)重的人為誤差，效率低，精度差，而且試驗(yàn)過(guò)程操作繁瑣，分析不方便[4]。針對(duì)上述情況，本文研究采用通過(guò)計(jì)算機(jī)安裝PCI-1711多功能數(shù)據(jù)采集卡，設(shè)計(jì)一套溢流閥數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溢流閥性能高效、準(zhǔn)確地檢驗(yàn)、評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)。

2數(shù)據(jù)采集卡聯(lián)調(diào)

PCI-1711采集卡是一款功能強(qiáng)大的低成本多功能PCI總線數(shù)據(jù)采集卡，支持即插即用。在安裝插卡時(shí)，用戶不需要設(shè)置任何跳線和DIP撥碼開(kāi)關(guān)。

2.1數(shù)據(jù)采集卡安裝與調(diào)試[5]

1)在計(jì)算機(jī)關(guān)機(jī)狀態(tài)下，將PCI-1711板卡插入到計(jì)算機(jī)后面空閑的PCI插槽中。

2)開(kāi)機(jī)檢查板卡是否安裝正確，通過(guò)右擊“我的電腦”，點(diǎn)擊“屬性”，彈出“系統(tǒng)屬性”框；選中“硬件”頁(yè)面，點(diǎn)擊“設(shè)備管理器”；通過(guò)彈出畫(huà)面可以判定板卡是否已經(jīng)成功安裝。

3)用PCI-1711板卡廠家提供的配置軟件DevMgr對(duì)板卡進(jìn)行自動(dòng)配置。

4)配置完成后，可對(duì)板卡進(jìn)行測(cè)試，在開(kāi)始菜單中依次選擇“程序”、“Advantech Device Driver V2.1”和“AdvantechDevice Manager”,打開(kāi)“Advantech Device Manager”，即可測(cè)試板卡各項(xiàng)功能。

5)信號(hào)連接。為了達(dá)到準(zhǔn)確測(cè)量并防止損壞應(yīng)用系統(tǒng)，正確的信號(hào)連接是非常重要的，用戶只要嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)進(jìn)行操作即可。

2.2溢流閥性能檢測(cè)界面設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)不同的功能，用戶需要編寫(xiě)相應(yīng)的程序。PCI-1711板卡支持不同語(yǔ)言(VC、VB和C++ Builder等)，廠家都提供有相應(yīng)實(shí)例，基于VB的溢流閥靜態(tài)特性檢測(cè)界面如圖3所示，溢流閥動(dòng)態(tài)特性檢測(cè)界面如圖4所示，2個(gè)界面可以通過(guò)單選按鈕與返回按鈕進(jìn)行切換。界面設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了硬件連接、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)采集的可視化，具有很強(qiáng)的實(shí)用性[6-7]。

圖3　溢流閥靜態(tài)特性檢測(cè)界面

圖4　溢流閥動(dòng)態(tài)特性檢測(cè)界面

3溢流閥性能檢測(cè)

3.1檢測(cè)對(duì)象的選取

本次檢測(cè)對(duì)象為一批型號(hào)為DB10-1-50B/100U的先導(dǎo)式溢流閥，該閥是液壓綜合實(shí)訓(xùn)臺(tái)上的標(biāo)準(zhǔn)配置，適用于低壓系統(tǒng)，其性能參數(shù)見(jiàn)表1。

表1　先導(dǎo)式溢流閥的性能參數(shù)

3.2靜態(tài)特性檢測(cè)

1)根據(jù)檢測(cè)原理連接液壓回路，進(jìn)行流溢閥靜態(tài)特性(開(kāi)啟)檢測(cè)。

2)順時(shí)針調(diào)節(jié)閥4手柄使其開(kāi)度處于最小狀態(tài)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作壓力至6 MPa。

5)重復(fù)步驟4，記錄6組以上檢測(cè)數(shù)據(jù)。為了準(zhǔn)確測(cè)定其啟閉壓力，在流量發(fā)生突變處應(yīng)進(jìn)行密集采點(diǎn)。

表2　溢流閥靜態(tài)特性(開(kāi)啟)檢測(cè)數(shù)據(jù)

表3　溢流閥靜態(tài)特性(閉合)檢測(cè)數(shù)據(jù)

圖5　溢流閥靜態(tài)特性(啟閉)特性曲線

溢流閥靜態(tài)特性(關(guān)閉)檢測(cè)是(開(kāi)啟)檢測(cè)的逆過(guò)程，操作步驟相同，只是將壓力從大調(diào)到小進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

3.3動(dòng)態(tài)特性檢測(cè)

1)根據(jù)檢測(cè)原理連接液壓回路與電氣控制線路。

圖6　溢流閥的實(shí)際動(dòng)態(tài)特性曲線

4檢測(cè)結(jié)果分析

通過(guò)記錄的檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，合格溢流閥的實(shí)際靜態(tài)特性曲線和動(dòng)態(tài)特性曲線與理想曲線高度吻合。本次共檢測(cè)了12個(gè)先導(dǎo)式溢流閥，在檢測(cè)過(guò)程中，有1個(gè)閥的檢測(cè)數(shù)據(jù)與圖線出現(xiàn)了異常，拆開(kāi)閥體檢查發(fā)現(xiàn)閥芯阻尼孔有一定程度的堵塞，經(jīng)修理后再次檢測(cè)，一切正常。由此可見(jiàn)，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能準(zhǔn)確、可靠地對(duì)溢流閥實(shí)施性能檢測(cè)，利用該系統(tǒng)不但可快速準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)溢流閥的性能，同時(shí)還可監(jiān)測(cè)在線工作的溢流閥的故障狀態(tài)，為液壓系統(tǒng)的驗(yàn)收與故障排除提供有力的幫助，該系統(tǒng)應(yīng)用研究結(jié)果具有較強(qiáng)的實(shí)用性與推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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[6] 李淑清． 基于VB的液壓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2008(6):91-92．

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責(zé)任編輯彭光宇

北方車(chē)輛集團(tuán)簽訂“天狼”北斗指揮系統(tǒng)合作協(xié)議

11月11日，中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)北京北方車(chē)輛集團(tuán)公司與西安博宇信息科技有限公司簽訂了“天狼”空天地一體化北斗指揮系統(tǒng)戰(zhàn)略合作協(xié)議，標(biāo)志著北方車(chē)輛集團(tuán)正式進(jìn)入應(yīng)急指揮系統(tǒng)市場(chǎng)。

近年來(lái)，北方車(chē)輛集團(tuán)立足市場(chǎng)需求、挖掘自身技術(shù)特點(diǎn)、轉(zhuǎn)變資本運(yùn)營(yíng)觀念，在特種車(chē)輛和改裝車(chē)技術(shù)的基礎(chǔ)上，積極轉(zhuǎn)變觀念探索市場(chǎng)運(yùn)行模式創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下，企業(yè)健康、快速發(fā)展。此次，北方車(chē)輛集團(tuán)引入社會(huì)資本，與西安博宇信息科技有限公司以合資合作的方式，使公司的車(chē)輛制造技術(shù)與社會(huì)的商業(yè)資本運(yùn)營(yíng)能力相結(jié)合，共同開(kāi)發(fā)應(yīng)急指揮系統(tǒng)市場(chǎng)，推進(jìn)合資公司發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)合資公司整體上市。

——摘自國(guó)防科技成果轉(zhuǎn)化網(wǎng)

PCI-1171 Data Acquisition Card in the Application of Relief Valve Features Detection Research

ZHANG Hong

(Sichuan Information Technology College， Guangyuan 628040， China)

Abstract：Overflow valve is an important component in the hydraulic system, the main function is to regulate the hydraulic system, the pressure regulating and limiting pressure. Its performance has a great influence on the performance of the whole hydraulic system, the traditional method can’t detect its dynamic characteristic, the static characteristic of the test is also low efficiency, poor accuracy and analysis is not convenient, and many other problems. The selected data acquisition card is the PCI-1171 bus data acquisition card, support for plug and play. In this research, we combine the hydraulic system and data acquisition card through the computer. Through the computer to communicate with data processing, with the visual monitoring interface, the detection of the dynamic characteristic curve can be easily acquired. The system can achieve the detection of the dynamic characteristic of the overflow valve, and improve the accuracy and efficiency of the static characteristic data acquisition. After debugging the system successfully, the accuracy and reliability of the system is verified by a lot of experiments.

Key words:the hydraulic system， data acquisition， the overflow valve， static characteristic， the dynamic characteristic

收稿日期：2015-05-27

作者簡(jiǎn)介：章鴻(1977-)，女，副教授，大學(xué)本科，主要從事電液聯(lián)合控制技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造等方面的研究。

中圖分類號(hào)：TH 137

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B