高溫渣油泵ZYB200閥門啟閉特性的研究與在線檢測技術(shù)
為了提高產(chǎn)品的可靠性，確保設(shè)備的正常運(yùn)行，必須正確地檢測出閥門是否失效。長期以來，對閥門啟閉特性的檢測一直沿用六七十年代的傳統(tǒng)方法——采用油液檢測，并在測試過程中是以人工操作為主。用傳統(tǒng)方法模擬高溫渣油泵ZYB200工作情況，需要在出油管道中充入油液，然后通過幾天的時(shí)間來觀察供油逆止閥的泄漏情況。這種檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很難滿足生產(chǎn)自動(dòng)化的要求。而且其檢測精度低、人工工作量大、測試效率低，且產(chǎn)品檢測完后，很難完全清洗還原。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使用計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于液壓測試技術(shù)已顯示出測試精度高、測試速度快和人工工作量大大減少的優(yōu)越性。前不久設(shè)計(jì)出一套高溫渣油泵ZYB200閥門啟閉特性的在線檢測系統(tǒng)，利用氣路檢測代替油液，不但解決了以前存在的問題，而且還可以正確地掌握閥門工作性能與狀態(tài)。
一、高溫渣油泵ZYB200閥門工作特性
在任何工況下，高溫渣油泵ZYB200供給系統(tǒng)都必須給發(fā)動(dòng)機(jī)提供所需的渣油量。高溫渣油泵ZYB200將渣油持續(xù)地從油箱中吸出，經(jīng)過渣油濾清器、渣油分配器，送到電磁噴油器中。噴油器將渣油以精確的油量噴入發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道內(nèi)。多余的渣油通過壓力調(diào)節(jié)器回到油箱。
高溫渣油泵ZYB200的單向閥主要用于防止渣油倒流，保持管路殘余壓力，以便發(fā)動(dòng)機(jī)下次容易啟動(dòng)，并可防止由于溫度較高所產(chǎn)生的油路氣阻現(xiàn)象，影響發(fā)動(dòng)機(jī)熱啟動(dòng)性能。因此對單向閥性能的要求主要是：當(dāng)油液通過單向閥流動(dòng)時(shí)，阻力要小，也就是壓力損失要小；而當(dāng)油液反向流入時(shí)，閥口的密封性要好，無泄漏；工作時(shí)不應(yīng)有振動(dòng)、沖擊和噪聲等。
當(dāng)油泵輸出壓力超過額定值時(shí)，安全溢流閥會自動(dòng)打開，高壓渣油可回至油泵的進(jìn)油室，并在油泵和電動(dòng)機(jī)內(nèi)循環(huán)，以此可以避免由于油路堵塞而引起管路油壓過高造成管路破裂或高溫渣油泵ZYB200損壞等現(xiàn)象的發(fā)生。因而對溢流閥主要性能的要求是：調(diào)壓范圍大，調(diào)壓偏差小，壓力振擺小，動(dòng)作靈敏，過流能力大，壓力損失小和噪聲小等。
在閥的彈簧剛度和預(yù)壓縮量一定時(shí)，溢流閥從開啟到最大開口，以及從最大開口到閉合過程中的流量與壓力之間的關(guān)系，稱為溢流閥的啟閉特性。其動(dòng)態(tài)性能是指當(dāng)系統(tǒng)壓力突變而超過溢流閥的調(diào)定壓力時(shí)，閥的壓力變化和穩(wěn)定過程。一般用壓力超調(diào)量，升壓時(shí)間和穩(wěn)壓時(shí)間來衡量。
二、測試系統(tǒng)工作臺的設(shè)計(jì)
1.測試系統(tǒng)原理
整個(gè)檢測系統(tǒng)部分由帶出油口的端蓋（工件），5個(gè)電磁閥門，一個(gè)負(fù)壓發(fā)生器，一個(gè)傳感器和氣控三聯(lián)件組成。電磁閥1是控制出油口處的單向閥，電磁閥2、3控制正壓源，電磁閥4、5控制負(fù)壓發(fā)生器，傳感器始終檢測工件內(nèi)腔的壓力。
在工件被定位和密封好的情況下，從工件底部采用電動(dòng)調(diào)壓閥加壓，達(dá)到給定壓力后，安全溢流閥開啟，進(jìn)行保壓，計(jì)算機(jī)自動(dòng)定時(shí)，保壓過程中判斷溢流閥的密封性。保壓結(jié)束后，由計(jì)算機(jī)控制的電磁閥1卸壓，單向閥開啟。接下來是利用抽真空檢測單向閥的密封性，改變傳統(tǒng)的方法，用氣路檢測代替油液。
2.測試系統(tǒng)工作臺機(jī)械部分的設(shè)計(jì)
測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括：機(jī)械夾具工作臺的設(shè)計(jì)，氣路檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)控制電路的設(shè)計(jì)。這里主要介紹機(jī)械夾具工作臺的設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)合理的工作臺，有以下幾個(gè)需要特別注意的關(guān)鍵問題：
（1）工件的定位。
（2）汽缸的選取。工件靠汽缸壓緊后，再往工件內(nèi)通正氣壓進(jìn)行檢測。所以要對工件所需的壓緊力進(jìn)行計(jì)算，滿足測試裝置的要求。汽缸選好后，我們才能對支撐汽缸的支架進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定幾何尺寸并進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算和可靠性計(jì)算，提高在線檢測系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性。
（3）設(shè)計(jì)中各個(gè)環(huán)節(jié)的密封問題。
3.測試系統(tǒng)智能化
大多數(shù)閥門生產(chǎn)廠家目前仍沿用人工利用油液方法測試，這種方法效率低、誤差大，并且只能對靜態(tài)性能作出測試，對動(dòng)態(tài)試驗(yàn)往往無能為力。現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)不僅對元件的靜態(tài)性能要求很高，而且對直接影響產(chǎn)品精度的動(dòng)態(tài)特性也提出了愈來愈高的要求。
系統(tǒng)臺只有配備高速A/D轉(zhuǎn)換裝置及高精度計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)才能以規(guī)定精度測得元件的靜態(tài)特性，也只有計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)才能較為準(zhǔn)確地測得元件的動(dòng)態(tài)性能，并對之進(jìn)行分析處理，從中獲取表征元件性能的有關(guān)信息，并為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。與手工測試手段相比，計(jì)算機(jī)輔助測試的優(yōu)點(diǎn)是其具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能、較高的測試精度、可保證測量的實(shí)時(shí)性、防止人為誤差、補(bǔ)償傳感器的非線性、實(shí)現(xiàn)整個(gè)測試過程的智能控制、嚴(yán)格控制試驗(yàn)條件，并提高試驗(yàn)效率等。
它包括：計(jì)算機(jī)、用于接收計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字信號指令并向繼電器模塊輸出模擬信號指令的I/O變換器、用于接收放大器模塊的模擬信號并向計(jì)算機(jī)輸出數(shù)字信號的A/D變換器、用于接收模擬信號并向汽缸輸出控制信號的繼電器模塊、用于接收壓力傳感器輸出的模擬信號并調(diào)節(jié)信號的放大器模塊、用于檢測高溫渣油泵ZYB200供油逆止閥的負(fù)壓傳感器，以及用于控制氣路的各個(gè)電磁閥等。
其中A/D轉(zhuǎn)換器、I/O轉(zhuǎn)換器設(shè)置在計(jì)算機(jī)接口卡上，計(jì)算機(jī)接口卡設(shè)置在計(jì)算機(jī)主機(jī)內(nèi)，計(jì)算機(jī)接口卡通過計(jì)算機(jī)的ISA接口與計(jì)算機(jī)連接；繼電器模塊、放大器模塊、給負(fù)壓傳感器供電的電壓源都安裝在一塊板上。
在有信號后，壓力傳感器通過放大器模塊將模擬信號放大，然后經(jīng)I/O轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化成我們所需要的數(shù)字信號通過計(jì)算機(jī)顯示。我們利用計(jì)算機(jī)，通過D/A轉(zhuǎn)換信號來控制各個(gè)氣路中的電磁閥，完全實(shí)現(xiàn)檢測智能化。
三、結(jié)束語
正常工作時(shí)，單向閥的工作壓力要低于單向閥的額定工作壓力，單向閥的開啟壓力在滿足系統(tǒng)要求的情況下應(yīng)盡量低，以減小壓力損失。溢流閥的調(diào)定壓力不得超過液壓系統(tǒng)的最高壓力，溢流閥的最大流量要在其額定流量范圍內(nèi)。通過試驗(yàn)及實(shí)用電路分析表明，該測試系統(tǒng)工作可靠，具有較高的測試精度和速度以及較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。
為了提高產(chǎn)品的可靠性，確保設(shè)備的正常運(yùn)行，必須正確地檢測出閥門是否失效。長期以來，對閥門啟閉特性的檢測一直沿用六七十年代的傳統(tǒng)方法——采用油液檢測，并在測試過程中是以人工操作為主。用傳統(tǒng)方法模擬高溫渣油泵ZYB200工作情況，需要在出油管道中充入油液，然后通過幾天的時(shí)間來觀察供油逆止閥的泄漏情況。這種檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很難滿足生產(chǎn)自動(dòng)化的要求。而且其檢測精度低、人工工作量大、測試效率低，且產(chǎn)品檢測完后，很難完全清洗還原。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使用計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于液壓測試技術(shù)已顯示出測試精度高、測試速度快和人工工作量大大減少的優(yōu)越性。前不久設(shè)計(jì)出一套高溫渣油泵ZYB200閥門啟閉特性的在線檢測系統(tǒng)，利用氣路檢測代替油液，不但解決了以前存在的問題，而且還可以正確地掌握閥門工作性能與狀態(tài)。
一、高溫渣油泵ZYB200閥門工作特性
在任何工況下，高溫渣油泵ZYB200供給系統(tǒng)都必須給發(fā)動(dòng)機(jī)提供所需的渣油量。高溫渣油泵ZYB200將渣油持續(xù)地從油箱中吸出，經(jīng)過渣油濾清器、渣油分配器，送到電磁噴油器中。噴油器將渣油以精確的油量噴入發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道內(nèi)。多余的渣油通過壓力調(diào)節(jié)器回到油箱。
高溫渣油泵ZYB200的單向閥主要用于防止渣油倒流，保持管路殘余壓力，以便發(fā)動(dòng)機(jī)下次容易啟動(dòng)，并可防止由于溫度較高所產(chǎn)生的油路氣阻現(xiàn)象，影響發(fā)動(dòng)機(jī)熱啟動(dòng)性能。因此對單向閥性能的要求主要是：當(dāng)油液通過單向閥流動(dòng)時(shí)，阻力要小，也就是壓力損失要小；而當(dāng)油液反向流入時(shí)，閥口的密封性要好，無泄漏；工作時(shí)不應(yīng)有振動(dòng)、沖擊和噪聲等。
當(dāng)油泵輸出壓力超過額定值時(shí)，安全溢流閥會自動(dòng)打開，高壓渣油可回至油泵的進(jìn)油室，并在油泵和電動(dòng)機(jī)內(nèi)循環(huán)，以此可以避免由于油路堵塞而引起管路油壓過高造成管路破裂或高溫渣油泵ZYB200損壞等現(xiàn)象的發(fā)生。因而對溢流閥主要性能的要求是：調(diào)壓范圍大，調(diào)壓偏差小，壓力振擺小，動(dòng)作靈敏，過流能力大，壓力損失小和噪聲小等。
在閥的彈簧剛度和預(yù)壓縮量一定時(shí)，溢流閥從開啟到最大開口，以及從最大開口到閉合過程中的流量與壓力之間的關(guān)系，稱為溢流閥的啟閉特性。其動(dòng)態(tài)性能是指當(dāng)系統(tǒng)壓力突變而超過溢流閥的調(diào)定壓力時(shí)，閥的壓力變化和穩(wěn)定過程。一般用壓力超調(diào)量，升壓時(shí)間和穩(wěn)壓時(shí)間來衡量。
二、測試系統(tǒng)工作臺的設(shè)計(jì)
1.測試系統(tǒng)原理
整個(gè)檢測系統(tǒng)部分由帶出油口的端蓋（工件），5個(gè)電磁閥門，一個(gè)負(fù)壓發(fā)生器，一個(gè)傳感器和氣控三聯(lián)件組成。電磁閥1是控制出油口處的單向閥，電磁閥2、3控制正壓源，電磁閥4、5控制負(fù)壓發(fā)生器，傳感器始終檢測工件內(nèi)腔的壓力。
在工件被定位和密封好的情況下，從工件底部采用電動(dòng)調(diào)壓閥加壓，達(dá)到給定壓力后，安全溢流閥開啟，進(jìn)行保壓，計(jì)算機(jī)自動(dòng)定時(shí)，保壓過程中判斷溢流閥的密封性。保壓結(jié)束后，由計(jì)算機(jī)控制的電磁閥1卸壓，單向閥開啟。接下來是利用抽真空檢測單向閥的密封性，改變傳統(tǒng)的方法，用氣路檢測代替油液。
2.測試系統(tǒng)工作臺機(jī)械部分的設(shè)計(jì)
測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括：機(jī)械夾具工作臺的設(shè)計(jì)，氣路檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)控制電路的設(shè)計(jì)。這里主要介紹機(jī)械夾具工作臺的設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)合理的工作臺，有以下幾個(gè)需要特別注意的關(guān)鍵問題：
（1）工件的定位。
（2）汽缸的選取。工件靠汽缸壓緊后，再往工件內(nèi)通正氣壓進(jìn)行檢測。所以要對工件所需的壓緊力進(jìn)行計(jì)算，滿足測試裝置的要求。汽缸選好后，我們才能對支撐汽缸的支架進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定幾何尺寸并進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算和可靠性計(jì)算，提高在線檢測系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性。
（3）設(shè)計(jì)中各個(gè)環(huán)節(jié)的密封問題。
3.測試系統(tǒng)智能化
大多數(shù)閥門生產(chǎn)廠家目前仍沿用人工利用油液方法測試，這種方法效率低、誤差大，并且只能對靜態(tài)性能作出測試，對動(dòng)態(tài)試驗(yàn)往往無能為力。現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)不僅對元件的靜態(tài)性能要求很高，而且對直接影響產(chǎn)品精度的動(dòng)態(tài)特性也提出了愈來愈高的要求。
系統(tǒng)臺只有配備高速A/D轉(zhuǎn)換裝置及高精度計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)才能以規(guī)定精度測得元件的靜態(tài)特性，也只有計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)才能較為準(zhǔn)確地測得元件的動(dòng)態(tài)性能，并對之進(jìn)行分析處理，從中獲取表征元件性能的有關(guān)信息，并為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。與手工測試手段相比，計(jì)算機(jī)輔助測試的優(yōu)點(diǎn)是其具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能、較高的測試精度、可保證測量的實(shí)時(shí)性、防止人為誤差、補(bǔ)償傳感器的非線性、實(shí)現(xiàn)整個(gè)測試過程的智能控制、嚴(yán)格控制試驗(yàn)條件，并提高試驗(yàn)效率等。
它包括：計(jì)算機(jī)、用于接收計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字信號指令并向繼電器模塊輸出模擬信號指令的I/O變換器、用于接收放大器模塊的模擬信號并向計(jì)算機(jī)輸出數(shù)字信號的A/D變換器、用于接收模擬信號并向汽缸輸出控制信號的繼電器模塊、用于接收壓力傳感器輸出的模擬信號并調(diào)節(jié)信號的放大器模塊、用于檢測高溫渣油泵ZYB200供油逆止閥的負(fù)壓傳感器，以及用于控制氣路的各個(gè)電磁閥等。
其中A/D轉(zhuǎn)換器、I/O轉(zhuǎn)換器設(shè)置在計(jì)算機(jī)接口卡上，計(jì)算機(jī)接口卡設(shè)置在計(jì)算機(jī)主機(jī)內(nèi)，計(jì)算機(jī)接口卡通過計(jì)算機(jī)的ISA接口與計(jì)算機(jī)連接；繼電器模塊、放大器模塊、給負(fù)壓傳感器供電的電壓源都安裝在一塊板上。
在有信號后，壓力傳感器通過放大器模塊將模擬信號放大，然后經(jīng)I/O轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化成我們所需要的數(shù)字信號通過計(jì)算機(jī)顯示。我們利用計(jì)算機(jī)，通過D/A轉(zhuǎn)換信號來控制各個(gè)氣路中的電磁閥，完全實(shí)現(xiàn)檢測智能化。
三、結(jié)束語
正常工作時(shí)，單向閥的工作壓力要低于單向閥的額定工作壓力，單向閥的開啟壓力在滿足系統(tǒng)要求的情況下應(yīng)盡量低，以減小壓力損失。溢流閥的調(diào)定壓力不得超過液壓系統(tǒng)的最高壓力，溢流閥的最大流量要在其額定流量范圍內(nèi)。通過試驗(yàn)及實(shí)用電路分析表明，該測試系統(tǒng)工作可靠，具有較高的測試精度和速度以及較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。
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