2.3.3　大流量电液比例插装阀测试试验台

电液比例插装阀具有流量大、响应快、耐高压、寿命长等特点，可满足快速、平稳、高精度的技术要求。电液比例插装阀作为关键液压元件，其性能的好坏直接影响到整个系统的可靠性，研发高品质的电液比例插装阀并进行全面、准确的测试，具有重要意义。

（1）测试项目

①稳态控制特性测试

a.流量-压差特性：是电液比例插装阀在实际应用中最受关注的性能之一，反映了电液比例插装阀的通流能力。

b.滞环特性：由滞环指标H_x表示，是指元件内存在的磁滞、静摩擦、弹性滞环等因素对元件稳态控制特性的影响程度，反映了电液比例插装阀的控制精度。

②动态控制特性测试

a.流量突变时的抗干扰能力：在输入信号一定（即被试阀的开口一定）的情况下，测试在输入流量阶跃变化时，被试阀主阀芯位移的稳定性。

b.阶跃响应特性：反映了电液比例插装阀的快速响应能力。在设计的试验台中，对被试阀在低压情况和高压情况下的阶跃特性均进行了准确的测试。

（2）液压试验台

为了更有针对性地完成上述测试项目，电液比例插装阀的液压测试试验台分为低压大流量试验系统和高压试验系统。其中高压试验系统包括高压小流量和瞬态高压大流量两部分。

①低压大流量试验系统　该试验系统主要可以进行流量-压差特性的试验，液压系统原理如图2-47所示。该液压系统由主回路、循环过滤回路和控制回路组成。主回路由6台双轴电动机驱动12台定量齿轮泵提供油源，在工作压力为2MPa的情况下，能够提供3600L/min的流量。控制回路为先导阀提供压力油。被试阀前后均设置了压力表和压力传感器，用以检测压力。

在进行流量-压差特性测试时，给定被测阀一定的输入信号，即令其主阀开口固定不变，改变泵的输入流量，由于设置了12台泵，所以能够保证12组不同的流量输入，记录在不同流量情况下被试阀前后压差，这样便可以得到12组数据，从而可以得到被试阀在全开情况下的流量-压差的特性曲线。除了流量-压差特性的测试，该试验系统还能对被试阀的静态滞环特性、抗流量干扰能力和低压时的动态响应特性进行测试。

②高压试验系统　该试验系统主要进行被试阀的阶跃响应试验，液压系统原理如图2-48所示。该液压系统主要由主回路、蓄能器组和控制回路组成。高压小流量系统主回路由2台PVG-10比例变量泵提供油源，最大稳态流量为300L/min，最大压力为31.5MPa。瞬态高压大流量系统由4个容积为100L的气囊式蓄能器串联而成，能提供瞬态的高压大流量，功耗低，又能验证被试阀的动态性能。控制回路为先导阀提供压力油。

在进行阶跃响应特性测试时，首先对阀输入关闭信号，比例变量泵开启向蓄能器充液，当蓄能器充满液，压力达到设定值后，给被试阀以阶跃信号，这时蓄能器和比例变量泵一起向被试阀供液。数据采集系统记录被试阀前后压力变化和阀芯位移情况，可以得到主阀芯的阶跃响应曲线。

在不使用蓄能器组的情况下，该试验系统还可以进行高压小流量情况下的动态响应特性测试，并且可以对小流量范围内的流量-压差特性进行补充试验。

③测试系统　该试验系统的测试系统组成框图如图2-49所示，主要由测试试验台、传感器、控制放大板、数据采集与显示四个部分组成。传感器包括两个位移传感器和两个压力传感器，控制放大板是测试系统的控制单元，主要对输入信号进行处理放大，最终控制被测元件主阀芯的位移。数据采集卡采用研华4711A，是一块12位多功能USB数据采集卡，可进行数字信号和模拟信号的输入输出，采样速率高达150KS/s。利用虚拟仪器软件LabVIEW 实现数据记录和图像输出。

（3）测试结果

①被试阀具有良好的通油能力。在被试阀主阀全开，阀前后压差为0.35MPa的情况下，流量能达到3000L/min，测试曲线如图2-50所示。

②静态滞环测试曲线如图2-51所示，可以看出阀芯开启和关闭的反馈信号与输入信号的曲线基本重合，最终计算滞环指标H_x仅为0.13%。

③抗流量干扰能力测试如图2-52所示。当输入流量由1200L/min到3600L/min阶跃变化时，被测试进口压力也阶跃变化，但其位移基本不受影响，有较强的抗干扰能力。

④在系统压力为15MPa左右，输入阶跃信号值为0.3～9.5V情况下，阶跃响应曲线如图2-53所示。

从图2-53中可以看出，阶跃上升时间和下降时间以10%～90%计算，响应时间在30～40ms之间。