本實用新型涉及電液伺服閥特性測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一套用于測試雙輸入伺服閥雙輸入特性測試工裝與測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在電液伺服控制系統(tǒng)中，電液伺服閥作為系統(tǒng)的核心元件，將電氣部分與液壓部分連接起來，實現(xiàn)電液信號的轉(zhuǎn)換與液壓放大，其性能優(yōu)劣直接決定著電液伺服控制系統(tǒng)的性能。雙輸入伺服閥是電液伺服閥的一種特殊形式，在位置控制、冶金、航空航天和軍事等領(lǐng)域，起到了至關(guān)重要的作用。雙輸入伺服閥雙輸入特性測試系統(tǒng)，是測試雙輸入伺服閥性能的重要設(shè)備，在雙輸入伺服閥的設(shè)計、調(diào)試和驗收中起著重要的作用。

目前，雙輸入伺服閥雙輸入特性測試系統(tǒng)在對雙輸入伺服閥的性能參數(shù)進行測試過程中存在自動化程度低，設(shè)備老化，維修頻繁的問題。每次調(diào)試雙輸入伺服閥雙輸入特性測試系統(tǒng)前，需做大量的輔助測試工作。如利用XY記錄儀對雙輸入伺服閥的性能參數(shù)進行測試時，需首先進行調(diào)整記錄儀等，并且還須通過人工分析、處理XY記錄儀記錄的試驗數(shù)據(jù)和相應(yīng)的雙輸入伺服閥特性參數(shù)，工作量大，測試精度低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實用新型提供一種雙輸入伺服閥雙輸入特性測試工裝與測試系統(tǒng)，所述測試工裝包括活塞桿位移傳感器和反饋位移傳感器，檢測被試雙輸入伺服閥時，一次可同時獲得兩個電流與位移曲線數(shù)據(jù)，使檢測結(jié)果更準確；所述測試系統(tǒng)結(jié)合基于工控機與數(shù)據(jù)采集的控制系統(tǒng)，可以提高自動化測試程度，準確地測試雙輸入伺服閥的性能參數(shù)，實現(xiàn)計算機自動化測試電液伺服閥的雙輸入特性。

為達到以上目的，本實用新型提供一種雙輸入伺服閥雙輸入特性的測試工裝，包括：底座5-11、液壓作動器5-1、活塞桿位移傳感器5-3和反饋位移傳感器5-4；

液壓作動器5-1固設(shè)于底座5-11上，包括液壓缸缸體6-9，液壓缸內(nèi)設(shè)活塞6-3，活塞6-3將液壓缸缸體6-9內(nèi)部分成兩腔：液壓缸A腔6-2和液壓缸B腔6-4，活塞6-3上固定設(shè)有兩端均伸出液壓缸缸體6-9之外、且垂直于活塞6-3的活塞桿6-1，活塞桿6-1一端(如右端)設(shè)為錐面桿6-7；

活塞桿位移傳感器5-3平行于液壓作動器5-1并固設(shè)于底座5-11上，活塞桿位移傳感器的測量桿5-8與同側(cè)錐面桿6-7一端的活塞桿6-1固定連接；

反饋位移傳感器5-4固定設(shè)于錐面桿6-7運動方向的垂直方向如豎直方向上，反饋位移傳感器的測量桿6-10與錐面桿6-7的錐面相接觸；即通過與錐面桿6-7錐面的接觸，反饋位移傳感器5-4測量到錐面桿6-7運動方向的垂直方向上的位移，由于錐面的斜度是確定的，進而間接得出活塞桿6-1水平位移；

在錐面桿6-7運動方向的垂直方向如水平方向上設(shè)有伺服閥連接桿5-10，其一端用于與被試雙輸入伺服閥機械反饋彈簧相連接，另一端與錐面桿6-7的錐面相接觸。

在上述測試工裝中，活塞桿位移傳感器的測量桿5-8通過連接桿5-7與活塞桿6-1的一端相連接。

在上述測試工裝中，連接桿5-7的一端通過鎖緊螺母a5-6與活塞桿位移傳感器的測量桿5-8固定連接；

和/或，連接桿5-7的另一端通過鎖緊螺母b5-9與活塞桿6-1的一端固定連接。

在上述測試工裝中，活塞桿6-1與連接桿5-7之間設(shè)有與鎖緊螺母b5-9配套的套環(huán)6-8。

在上述測試工裝中，底座5-11上固設(shè)支座5-5，支座5-5跨過液壓缸缸體6-9，反饋位移傳感器5-4安裝于支座5-5上；

和/或，底座5-11上設(shè)伺服閥轉(zhuǎn)接塊5-12，用于固定安裝被試雙輸入伺服閥；

和/或，活塞桿位移傳感器5-3通過Ω型座5-2固定在底座5-11上。

在上述測試工裝中，支座5-5上設(shè)套筒6-6，反饋位移傳感器5-4安裝于套筒6-6內(nèi)；

和/或，伺服閥連接桿5-10穿過支座5-5，并固定于支座5-5上。

在上述測試工裝中，套筒6-6的頂部開口處設(shè)套筒帽6-5,采用螺紋連接。

本實用新型還提供一種雙輸入伺服閥雙輸入特性的測試系統(tǒng)，包括上述任一所述的雙輸入伺服閥雙輸入特性測試工裝。

在上述測試系統(tǒng)中，所述雙輸入伺服閥雙輸入特性測試系統(tǒng)包括：機械試驗臺系統(tǒng)、能源系統(tǒng)和測控系統(tǒng)；

所述機械試驗臺系統(tǒng)包括：設(shè)操作臺面的試驗臺和設(shè)于操作臺面上的所述雙輸入伺服閥雙輸入特性測試工裝；

所述能源系統(tǒng)包括油路上設(shè)有監(jiān)控裝置(如壓力傳感器、壓力表、溫度傳感器、溫度計、流量計、液位計)的液壓泵站，

液壓泵站通過油路與所述機械試驗臺系統(tǒng)的所述雙輸入伺服閥雙輸入特性測試工裝中被試雙輸入伺服閥的進油口和回油口連接；

所述測控系統(tǒng)包括工控機、分別與工控機相連的人機界面、DA卡、和數(shù)據(jù)采集卡，

數(shù)據(jù)采集卡與所述機械試驗臺系統(tǒng)的所述雙輸入伺服閥雙輸入特性測試工裝中活塞桿位移傳感器(5-3)和反饋位移傳感器(5-4)的信號輸出端連接，

所述能源系統(tǒng)中油路上的監(jiān)控裝置與所述數(shù)據(jù)采集卡連接；

DA卡的模擬量輸出通道與所述機械試驗臺系統(tǒng)的所述雙輸入伺服閥雙輸入特性測試工裝中安裝的被試雙輸入伺服閥的線圈連接。

在上述測試系統(tǒng)中，

所述機械試驗臺系統(tǒng)主要功能是安裝被試雙輸入伺服閥和雙輸入伺服閥雙輸入特性測試工裝，提供特定的液壓回路，提供能進行液壓壓力、流量和方向控制的平臺以及為輸入信號和輸出信號提供操作平臺，所述機械試驗臺系統(tǒng)中的零部件間通過油路連接；

所述能源系統(tǒng)滿足所述機械試驗臺系統(tǒng)的液壓壓力和流量的要求以及解決供油壓力穩(wěn)定性問題；

所述測控系統(tǒng)主要是給被試雙輸入伺服閥施加控制信號，采集所述機械試驗臺系統(tǒng)的輸出信號，進行相關(guān)數(shù)據(jù)的顯示、曲線畫圖等數(shù)據(jù)處理，實時顯示測試信號(如電流、位移)和測試項目(如電流-位移關(guān)系曲線)，并且能夠?qū)敵隹刂菩盘栠M行設(shè)定。

在上述測試系統(tǒng)中，所述測控系統(tǒng)中，

所述人機界面是安裝于工控機上的測試軟件，其功能為：用于與操作人員進行交互，方便操作人員設(shè)置被試雙輸入伺服閥的加載指令，并且能將采集到的數(shù)據(jù)進行處理以曲線圖的形式直觀地顯示出來，還能夠進行數(shù)據(jù)存儲；

所述DA卡即模擬量輸出卡，與工控機相連，其功能為：將工控機發(fā)出的數(shù)字指令信號(如幅值和頻率受控的加載信號)轉(zhuǎn)換成模擬量輸出，用于對被試雙輸入伺服閥進行控制；

所述數(shù)據(jù)采集卡，與工控機相連，其功能為：用于采集所述機械試驗臺系統(tǒng)的輸出信號和所述能源系統(tǒng)中油路上的監(jiān)控信號，并傳送給工控機；

所述工控機即主控制器，按照所述人機界面的指令，發(fā)出數(shù)字指令信號(如幅值和頻率受控的加載信號)給DA卡，收集數(shù)據(jù)采集卡采集的所述機械試驗臺系統(tǒng)輸出信號，由所述人機界面進行數(shù)據(jù)處理和繪制測試曲線。

本實用新型的有益效果如下：

1、本實用新型所提供的雙輸入伺服閥雙輸入特性的測試系統(tǒng)，采用了工控機、數(shù)據(jù)采集卡等自動化設(shè)備，與現(xiàn)有技術(shù)利用XY記錄儀繪制曲線、人工分析處理數(shù)據(jù)相比，對提高雙輸入伺服閥雙輸入特性相關(guān)參數(shù)的測試精確性、高效性具有十分重要的意義。

2、本實用新型所提供的雙輸入伺服閥雙輸入特性測試工裝，采用活塞桿位移傳感器和反饋位移傳感器，檢測被試雙輸入伺服閥時，一次可同時獲得兩個電流與位移曲線數(shù)據(jù)，使檢測結(jié)果更準確。

3、本實用新型將活塞桿的位置通過落在錐面桿上的伺服閥連接桿連接到被試雙輸入伺服閥的機械反饋彈簧上，形成被試雙輸入伺服閥內(nèi)部閉環(huán)。

附圖說明

本實用新型有如下附圖：

圖1為本實用新型測試系統(tǒng)的示意圖A。

圖2為本實用新型測試系統(tǒng)的示意圖B。

圖3為本實用新型測試系統(tǒng)中試驗臺的總體結(jié)構(gòu)圖。

圖4為雙輸入特性曲線示意圖。

圖5為實用新型一個測試工裝的俯視圖。

圖6為實用新型圖5所示測試工裝A-A處剖面圖。

圖7為本實用新型測試系統(tǒng)中試驗臺測試工裝側(cè)視圖。

圖中：

1為Ⅰ反饋位移傳感器，2為Ⅰ液壓作動器，3為Ⅰ活塞桿位移傳感器，4為Ⅱ反饋位移傳感器，5為Ⅱ液壓作動器，6為Ⅱ活塞桿位移傳感器，7為Ⅲ反饋位移傳感器，8為Ⅲ液壓作動器，9為Ⅲ活塞桿位移傳感器；

3-1為1#測試工裝(即工位Ⅰ)，3-2為2#測試工裝(即工位Ⅱ)，3-3為狀態(tài)顯示面板，3-4為3#測試工裝(即工位Ⅲ)，3-5為后備箱；

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。

實施例1、雙輸入伺服閥雙輸入特性測試工裝和測試系統(tǒng)

一、結(jié)構(gòu)和組成

如圖1-7所示，本實用新型提供的雙輸入伺服閥雙輸入特性的高精度自動化測試系統(tǒng)包括：包括機械試驗臺系統(tǒng)、能源系統(tǒng)和測控系統(tǒng)；

1、機械試驗臺系統(tǒng)包括：

設(shè)有操作臺面的試驗臺和設(shè)于操作臺面上的三個雙輸入伺服閥雙輸入特性測試工裝；

如圖3所示，試驗臺采用不銹鋼臺體，內(nèi)部為框架式結(jié)構(gòu)，外形為不銹鋼板，全封閉，并設(shè)活動柜門，試驗臺底部設(shè)置整體式油盤(即與能源系統(tǒng)液壓泵站連接的油路)，試驗臺油路為無泄漏控制。所述試驗臺操作臺面上設(shè)垂直于操作臺面的狀態(tài)顯示面板3-3(用于安裝顯示能源系統(tǒng)中各油路的監(jiān)控裝置如壓力表、溫度計、流量計、液位計)，操作臺面下設(shè)用于油路連接的后備箱3-5。試驗臺總長1400mm,總寬800mm，總高1400mm。試驗臺操作臺面高800mm，操作臺面寬400mm。所述試驗臺操作臺面上分布有三個大小一樣的T形槽，T形槽開口尺寸和槽與槽間的中心距滿足T形槽標(biāo)準要求，T形槽長度為400mm，高度為30mm，寬度為350mm。T形槽上分別布置1#測試工裝3-1(工位Ⅰ)，2#測試工裝3-2(工位Ⅱ)和3#測試工裝3-4(工位Ⅲ)。

每個測試工裝(圖5-7)包括：

底座5-11、液壓作動器5-1、活塞桿位移傳感器5-3(為LVDT(Linear.Variable.Differential.Transformer)線性可變差動變壓器式直線位移傳感器)和反饋位移傳感器5-4(為回彈式直線位移傳感器)；

液壓作動器5-1(實施主動控制的關(guān)鍵部件)固設(shè)于底座5-11上，包括液壓缸缸體6-9，液壓缸內(nèi)設(shè)活塞6-3，活塞6-3將液壓缸內(nèi)部分成兩腔：液壓缸A腔6-2和液壓缸B腔6-4，活塞6-3上固定設(shè)有兩端均伸出液壓缸缸體6-9之外、且垂直于活塞6-3的活塞桿6-1，活塞桿6-1右端設(shè)為錐面桿6-7；

活塞桿位移傳感器5-3平行于液壓作動器5-1，并通過Ω型座5-2固設(shè)于底座5-11上，活塞桿位移傳感器的測量桿5-8通過連接桿5-7與同側(cè)錐面桿6-7一端的活塞桿6-1固定連接；連接桿5-7的一端通過鎖緊螺母a5-6與活塞桿位移傳感器的測量桿5-8固定連接；連接桿5-7的另一端通過鎖緊螺母b5-9與活塞桿6-1的一端固定連接；活塞桿6-1與連接桿5-7之間設(shè)有與鎖緊螺母b5-9配套的套環(huán)6-8；

反饋位移傳感器5-4固定設(shè)于錐面桿6-7運動方向的垂直方向(本實施例中為豎直方向)上，反饋位移傳感器的測量桿6-10與錐面桿6-7的錐面相接觸；底座5-11上固設(shè)支座5-5，支座5-5跨過液壓缸缸體6-9，反饋位移傳感器5-4安裝于支座5-5上；支座5-5上設(shè)套筒6-6，反饋位移傳感器5-4安裝于套筒6-6內(nèi)；套筒6-6的頂部開口處設(shè)套筒帽6-5，采用螺紋連接；

在錐面桿6-7運動方向的垂直方向(本實施例中為水平方向)上設(shè)有伺服閥連接桿5-10，其一端用于與被試雙輸入伺服閥機械反饋彈簧相連接，另一端與錐面桿6-7的錐面相接觸；伺服閥連接桿5-10穿過支座5-5，并固定于支座5-5上；底座5-11上設(shè)伺服閥轉(zhuǎn)接塊5-12，用于固定安裝被試雙輸入伺服閥。

所述測試工裝與被試雙輸入伺服閥(種類)相匹配，被試雙輸入伺服閥的型號不同，壓力和流量特性不同，所需的液壓作動器的尺寸也不同。

被試雙輸入伺服閥的P供油口和T回油口通過油路與能源系統(tǒng)的液壓泵站相連；

活塞桿位移傳感器5-3和反饋位移傳感器5-4的信號輸出端分別與測控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集卡連接。

2、能源系統(tǒng)包括：油路上設(shè)有監(jiān)控裝置(具體為壓力傳感器、壓力表、溫度傳感器、溫度計、流量計和液位計)的液壓泵站和對液壓泵站中的油液進行冷卻的冷卻系統(tǒng)；油路上的監(jiān)控裝置(壓力傳感器、溫度傳感器)與所述測控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集卡連接。

3、測控系統(tǒng)包括：工控機、人機界面、DA卡和數(shù)據(jù)采集卡；

所述人機界面是安裝于工控機上的測試軟件，其功能為：用于與操作人員進行交互，方便操作人員設(shè)置被試雙輸入伺服閥的加載指令，并且能將采集到的數(shù)據(jù)進行處理以曲線圖的形式直觀地顯示出來，還能夠進行數(shù)據(jù)存儲；

所述DA卡即模擬量輸出卡，與工控機相連，其功能為：將工控機發(fā)出的數(shù)字指令信號(如幅值和頻率受控的加載信號)轉(zhuǎn)換成模擬量輸出，DA卡的模擬量輸出通道與被試雙輸入伺服閥的線圈連接，用于對被試雙輸入伺服閥進行控制；

所述數(shù)據(jù)采集卡，與工控機相連，其功能為：用于采集所述機械試驗臺系統(tǒng)的輸出信號和所述能源系統(tǒng)中油路上的監(jiān)控信號(即分別與活塞桿位移傳感器5-3、反饋位移傳感器5-4和能源系統(tǒng)中油路上的監(jiān)控裝置連接)，并傳送給工控機；

所述工控機即主控制器，按照所述人機界面的指令，發(fā)出數(shù)字指令信號(如幅值和頻率受控的加載信號)給DA卡，收集數(shù)據(jù)采集卡采集的所述機械試驗臺系統(tǒng)輸出信號，由所述人機界面進行數(shù)據(jù)處理和繪制測試曲線。

二、雙輸入特性測試原理和工作過程

1、工作原理：

雙輸入特性測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1和2所示，當(dāng)被試雙輸入伺服閥A、B兩控制口(雙輸入伺服閥有四個油口，P供油口、T回油口和A、B兩控制口)分別與液壓作動器(2、5、8)的兩腔接通，且液壓作動器無負載時，用活塞桿位移傳感器(3、6、9)和反饋位移傳感器(1、4、7)測試液壓作動器中活塞桿(圖6中的6-1)的位移隨電流變化的特性，得到雙輸入特性曲線(液壓作動器的位移隨電流變化的關(guān)系曲線)如圖4所示。其中，三個工裝的測試轉(zhuǎn)換開關(guān)用DA卡實現(xiàn)。最終活塞桿6-1位移測量的取值采用兩位移傳感器的平均值，使得測量更準確。

圖4為試驗測得的電流-位移曲線，從該曲線可以計算出額定控制位移、雙輸入增益、雙輸入線性度、雙輸入對稱度、雙輸入滯環(huán)等指標(biāo)。

活塞桿位移傳感器(水平)：

活塞桿位移傳感器5-3通過Ω型座5-2固定在底座5-11上；通過活塞桿位移傳感器連接桿5-7用鎖緊螺母a5-6分別與活塞桿位移傳感器5-3和液壓作動器5-1的錐面桿6-7固定，活塞桿端通過套環(huán)6-8將連接桿5-7墊起，不直接接觸錐面桿6-7，實現(xiàn)活塞桿位移傳感器隨著液壓作動器活塞桿6-1一起運動，從而直接測得活塞桿6-1位移。

反饋位移傳感器(豎直)：

將套筒6-6焊接在支座5-5上，將反饋位移傳感器5-4放入套筒6-6，擰緊套筒帽6-5，可以將反饋位移傳感器5-4固定起來，隨著錐面桿6-7的左右運動，反饋位移傳感器的測量桿6-10會隨著錐面的斜度上下伸縮，從而間接測得活塞桿6-1的位移。

本實施例中雙輸入伺服閥雙輸入特性測試系統(tǒng)有三個液壓作動器5-1，每個液壓作動器5-1的活塞桿6-1都有一個錐度(錐面桿6-7)，活塞桿6-1的位置通過落在錐面桿6-7上的伺服閥連接桿5-10反饋到被試雙輸入伺服閥的機械反饋彈簧上，從而形成一個被試雙輸入伺服閥內(nèi)部閉環(huán)。通過調(diào)整伺服閥連接桿5-10的長度，就可以把液壓作動器5-1的活塞6-3調(diào)整到中位位置。被試雙輸入伺服閥與液壓作動器5-1的閉環(huán)連接如圖5所示(被試雙輸入伺服閥未畫)。

當(dāng)把液壓作動器5-1的活塞6-3調(diào)整到中位位置時，給被試雙輸入伺服閥的線圈不同的電流信號，就能測試被試雙輸入伺服閥不同的雙輸入特性及其它特性。當(dāng)把液壓作動器5-1的位移傳感器(活塞桿位移傳感器5-3和反饋位移傳感器5-4)與控制電路連接時，能夠形成電閉環(huán)控制，即用位移傳感器的輸出作為反饋量，對液壓作動器5-1中活塞桿6-1的位置進行閉環(huán)控制。

當(dāng)給被試雙輸入伺服閥的線圈輸入頻率為0.02Hz幅值為20mA的電流信號時，測控系統(tǒng)的工控機記錄下活塞桿6-1的位移信號相對于電流信號的曲線。與測控系統(tǒng)的人機界面配合使用就可以進行雙輸入伺服閥的雙輸入特性的測試，得到伺服閥雙輸入特性曲線，同時計算出伺服閥的額定控制位移、雙輸入增益、雙輸入線性度、雙輸入對稱度、雙輸入滯環(huán)等指標(biāo)。

2、工作過程

1)安裝被試雙輸入伺服閥

將被試雙輸入伺服閥安裝于試驗臺上對應(yīng)的測試工裝上：

將被試雙輸入伺服閥的A、B兩腔分別與測試工裝上液壓作動器5-1的兩腔(液壓缸A腔6-2，液壓缸B腔6-4)接通；

將被試雙輸入伺服閥的P供油口與能源系統(tǒng)液壓泵站油路的供油端連接，T回油口與能源系統(tǒng)液壓泵站油路的回油端連接；

被試雙輸入伺服閥的線圈與DA卡的模擬量輸出通道連接；

調(diào)整伺服閥連接桿5-10的長度，把液壓作動器5-1的活塞6-3調(diào)整到中位位置。

2)在人機界面中輸入控制信號(如頻率為0.02Hz幅值為20mA的電流)，工控機發(fā)出該控制信號給DA卡，DA卡輸出相應(yīng)模擬電流使被試雙輸入伺服閥動作，使油路產(chǎn)生流量和壓力的變化，最終產(chǎn)生液壓作動器活塞桿6-1的位移變化，

a活塞桿位移傳感器感應(yīng)所述位移變化，產(chǎn)生輸出信號，依次傳送給數(shù)據(jù)采集卡，工控機，人機界面，得到電流與位移的曲線；

b反饋位移傳感器通過錐面桿感應(yīng)所述位移變化，產(chǎn)生輸出信號，依次傳送給數(shù)據(jù)采集卡，工控機，人機界面，得到電流與位移的曲線；

c被試雙輸入伺服閥的機械反饋彈簧通過伺服閥連接桿5-10、錐面桿6-7，感應(yīng)所述位移變化，實現(xiàn)伺服閥自身的閉環(huán)。

3)在步驟2)工作過程中，通過觀察試驗臺上狀態(tài)顯示面板3-3處能源系統(tǒng)中油路上的監(jiān)控裝置(壓力表、溫度計、流量計、液位計)的數(shù)值，調(diào)節(jié)能源系統(tǒng)，滿足所述機械試驗臺系統(tǒng)油路的液壓壓力和流量的要求以及解決供油壓力穩(wěn)定性問題。

本說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。