电液换向阀动态特性测试系统的研究与设计

　　0 引 言

　　随着我国采煤技术的不断发展,液压支架电液控制在我国得到广泛应用。电液控制系统的应用既提高了采煤效率,又降低了煤炭事故发生率。电液换向阀是液压支架电液控制系统的核心部件,通过它的换向功能来控制液流方向,从而实现液压支架相应各机构的动作。正是由于电液换向阀的产生,才使煤矿液压支架实现电控甚至跟机自动化成为可能。在整个煤矿支架电液控制系统中,电液换向阀的工作涉及到电信号和流体协调有效的配合,其动态特性复杂多变,用什么样的手段和工具来有效的、科学的研究其动态特性是当前亟待解决的问题。本文正是针对这一点,借助了现代先进的传感器技术、计算机技术和虚拟仪器技术对电液换向阀动态特性测试系统进行了研究和设计。

　　1 电液换向阀动态特性

　　电液换向阀主要由液控换向阀、电磁先导阀组成,其工作原理主要是:电信号控制低压液(由电磁先导阀实现),低压液控制高压液(由液控换向阀实现)。电液换向阀是整个电液控制系统的核心部件,它的性能直接影响到液压支架的可靠性与稳定性,因而对它的动态特性的检测而有着及其重要的意义。电液换向阀动态特性是指主阀中液流在换向过程中所涉及的系统流量、压力以及与电控信号(电磁先导阀的线圈电压和电流)等物理量之间的关系。由于其复杂性,需要研究的特性有:动态测试、冲击测试、阻力损失测试等。

　　1)动态测试:对主阀的压力和流量进行实时检测,以研究主阀换向的动作有效性和实时性。

　　2)冲击测试:检测系统压力随时间变化的关系,以研究系统换向压力冲击响应特性。

　　3)阻力损失测试:研究系统压力与主阀工作腔压力之间的压差与流量之间的关系。

　　总之,对于电液换向阀的动态特性测试同时涉及到对电控信号(电磁先导阀的控制电压与电流)、系统压力、换向阀的工作腔压力、系统流量等物理量的实时检测与分析,本文提到的动态特性测试系统就是为了满足该要求而研究设计的。

　　2 测试系统的基本构成

　　在以往的实验室研究中,对电液换向阀的动态特性测试常采用人工检测和可视化数字仪表检测两种基本方法:

　　1)人工检测。实验人员通过对一些测量仪表(比如压力表、流量计等)进行人工读数来获取实验数据。

　　2)可视化数字仪表检测。先将电液换向阀的物理参数转化为电信号,利用A/D转换技术对电信号进行采集,然后配以相关的LED显示,工作人员可以直接通过LED读取实验数据,另外还采用示波器进行检测。

　　然而,在测试电液换向阀动态特性的过程中,需要实时读取的参量不止一个。这两种常规检测方法都不能同步对这些参量进行采集与显示,同一工况下采集的参量之间必然会存在一定的时差,因而在同一时刻不可能同时得到这些参量的数据,所以对这些数据进行实时相关分析肯定存在误差,从而会影响动态特性的测试结果。