近20年来,气动行业迅速发展。20世纪70年代,液压与气动元件的产量比约为9︰1;30多年后的今天,在工业技术发达的欧美、日本等国家,该比例已达6︰4 ,甚至接近5︰5。气动元件的使用量及使用范围已远远超过了液压行业。同时行业也涌现了诸如SMC、FESTO、NORGREN、PARKER等大型跨国公司,研发的产品达到了十几万种,规格有上百万种。在我国,气动元件产值递增率更是达到了24.2%,2008年产值达到了52亿元。 从目前情况来看,我国的气动产品仍然停留在对国外产品的模仿阶段,其研发能力弱,创新能力差,加工手段有限,导致质量低下、价格低廉,不具备竞争力,同时与国外的各大知名公司相比,实验设施缺乏,意识淡薄,缺乏有效的质量体系检测手段和管理体系。针对诸多问题,某大学面向企业研发需求,开发了气动元器件通用特性测试平台。该测试平台从最基本的气动元器件人手,结合当前适用的新的国际标准,对各类元器件的基本特性进行研究规划,采用最先进的检测仪器,共同搭建了一个气动元器件的基本特性测试平台。
1 测试对象产品及其特性 在气动行业中,常见的气动产品主要有气源处理元件、气动执行元件、气动控制元件、气动辅助元件、真空元件以及其他元器件。该测试平台可以检测的元器件和特性范围见表1。

2 测试系统构成 2.1 机械结构 该测试平台由型材、不锈钢板、钣金件共同搭建而成,各组件由硬支撑管和软管共同连接形成一个层次分明、结构合理、功能齐全的测试系统。该平台采用环绕结构,分区规划,操作方便,按照各类气动元器件的特性测试要求,合理布置测试区域。 为增加测试范围的广阔性,更好满足不同的检测量程需要,测试平台采用了开放式结构,在面板预留多个通道,多个端口。测试时,可以根据气缸的缸径、阀的接口尺寸以及流量范围等要素合理选择通道和端口自由搭配组合。开放式的结构不仅节约了空间,还增强了测试的通用性。其具体结构见图1。

2.2 测试回路 为实现元器件的特性测试,测试回路主要实现的功能有直线缸基本特性的测试、摆缸基本特性的测试、减压阀基本特性的测试、方向阀基本特性的测试、流量阀基本特性的测试和真空元件基本特性的测试。 测试回路主要由三联件、压力比例阀、流量比例阀、减压阀、截止阀、流量计、压力测量管、温度测量管及各类传感器组成,测试回路总图见图2。

由回路总图可以看出,测试平台的多功能性和开放性。可以层次分明的看出测试特性的结构安排。 主要三支干路,截止阀9、10关闭,8打开,可以实现元器件特性的自动控制;截止阀8、9关闭,10打开,可以实现元器件特性测试的手动压力控制;截止阀8、10关闭,9打开,可以完成元器件泄漏特性的测试。 干路后面的支路,功能测试做了区域划分。 截止阀18控制的支路可以完成两个测试功能:通过手动阀26可以完成夹紧汽缸的控制,通过手动阀25实现对摆缸的控制,结合各种传感器实现对摆缸特性的测试。 截止阀19控制的支路可以实现对大缸径直线缸的性能测试,同时支路留有多个可选择端El和压力测量端口。 截止阀20控制的支路可以实现对小口径直线缸的性能测试,同时支路同样配有开放的接口,可以依缸径自由选择。 截止阀2l、22、23分别控制的支路主要用来测量阀的特性和真空元器件的特性。3条支路分别配有不同流量的流量计、不同口径的温度测量管和压力测量管,可以满足流量阀、方向阀、减压阀以及真空发生器、真空调压阀的特性检测。 测试回路中布置了开放式的诸多端口,各种传感器根据元件测试特性的需求可以自由搭配。 2.3 信号采集和功能实现 测试平台的功能实现,信号的采集流程如图3所示。

软件设计可以实现以下要求: (1)测试参数设置及控制界面; (2)数据采集模块完成参数的采集、滤波; (3)根据采集数据计算各测试元件的性能参数; (4)监视试验系统状态参数,判断工作状态,异常安全报警功能; (5)记录存储和即时显示功能; (6)测试报告的生成和打印; (7)历史数据查询检索。
3 综述 气动元器件通用特性测试平台以企业研发需求为向导,以国际最新标准为基准,采用开放式的结构设计,实现了气动元器件多功能测试的共享。测试平台的研制为气动元器件的性能测试提供了新的方便有效的检测手段,它必将极力促进我国气动产品质量的提升,使气动行业得到更好的发展。
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