One for all - 采用二次控制的液压测试台

© HANSA-FLEX AG Foto: Julia Ahlers

目前为止,液压测试台用于特殊的任务和产品。尽管单独的部件已经经过测试,但是泵,控制系统等之间的交互作用只有在客户的系统设备中才能了解清楚。

一种新型的液压通用测试台将改变这一切。测试台能够测试不同部件之间的复杂交互作用。其使用了来自 HBM 的完整测量链, 包括 QuantumX 放大器,确保获得安全可靠的测试结果。

一个特殊的 通用液压测试台 由国际液压学会(IHA)构思, 按照液压系统供应商 HANSA-FLEX 要求定制, 由 adt-Rinck 建造, 其装配了来自 Bosch Rexroth 二次控制驱动系统和来自 HBM 的完整测量链。

这个测试台可以检测不同配置的 完整的液压系统,而不是进行单独的部件测试。通过和 IHA 紧密合作, adt-Rinck 作为测试台总承包商并提供交钥匙工程。现在,这个项目已经完成,已经在位于德累斯顿 Weixdorf 的 IHA 使用。

adt-Rinck 公司是一家在特殊工程领域的创新性公司。其能将自动化技术和信息技术紧密结合,公司成立于 1999 年, 为工业自动化系统开发产品。

产品包括测试台,软件控制器,比对和诊断系统,其在传统的 自动化和 IT 领域架接了一座桥梁,采集,存储和处理过程和生产数据 (例如,液压部件的大规模生产)。

其专门开发的硬件和软件解决方案用于技术和后勤数据的管理或对传统商业系统。

液压解决方案

与电机驱动相比,液压系统 通常作为高动态,高量程的驱动系统。通常其可以在相同的空间内提供4到5倍的动力。

其经常用于压机,工程机械,农业设备,多功能车辆,升降平台和 CNC 数控机床等设备上使用。

低速和高扭矩 是液压驱动的最大特点。如果过载,液压驱动停止。而如果采用电机驱动,可能会发生过热或需要进行冷却。

但是,液压驱动会导致更大的能源消耗。能源消耗能够通过系统的优化来完成。有必要认证损耗来优化系统。

因此不同的部件必须完美匹配。

系统和组件测试

目前为止,液压测试台 用于特殊的任务或产品。尽管单独的部件已经经过测试,但是单独的部件和控制系统地交互作用只有放置在用户系统中才能获知。

在一个完整的系统中,非常困难了解他们之间的相互关系并对根源进行详细,精确地分析。现在经常采用的方式是对部件进行测试和替换

现在,通过 新概念的万能测试台这个问题正在改变。通过现代测试技术能够在毫秒范围内精确获知高动态的过程中发生了什么。

最新的万能测试台 能够精确了解完整的液压传动过程, 从泵到负载的状况。

通过中立的系统能够在开发过程中对生产过程进行优化,并且能够对现有系统与特定的故障诊断和故障分析。

测试台具有更好的燃油效率

测试台系统包括一个 电动液压驱动系统 和一个测试台架。在驱动端,三个博士 Rexroth 二级控制系统通过 速度/扭矩 控制仪表来进行。 (HNC100-SEK 带有 CAN bus 连接).

这些高动态轴向柱塞泵在一个带有独立液压油箱的公用液压环路系统上。一个 ATOS 辅助泵和在四个测试台上的样品通过一个二级液压油箱来供给能源。这个复杂的液压系统,包括 PLC, 变频器,空气冷却系统和各种测试部件通过 adt-Rinck 测试台专用软件来控制。

操作者可以在测试样品附近,在带有移动保护罩中或在控制室内进行操作。

采用这种 万用测试台, IHA 的 R&D 部门能够为液压系统供应商和制造商提供高动态泵,开放和闭合电路,动态部件和液压阀测试。(测试台特点: 功率最大到160 kW, 轴最大转速 2200 或 3200 rpm, 扭矩最大达 750 Nm).

Principle secondary controlled system test rigPrinciple secondary controlled system test rig

二次控制测试台原理

加载的燃料通过二级控制系统重新定向,而不是将全部驱动燃料通过一个压力阀转化成热量,这样大约 60% 的加载燃料 被转化。这样使整个系统的能源转化效率大大提高。

多种应用

液压部件,泵,液压阀等控制都可以通过测试台进行测试。即使四象限运行可以通过二级控制驱动系统完成,这意味着汽车发动机也可以进行仿真。

车辆驱动向上和向前将产生一个正向的负载,反之将产生负向的负载。这同样扭转状态。四个负载对应四个象限。这些负载情况将和测试台的单独驱动相对应并动态运行。 它甚至可以模拟柴油发动机的 速度 - 转矩 特性。

测量技术

Operating mode pump test open circuit

Operating mode pump test open circuit

机械和液压效率就是总效率。

损失包括来自摩擦的机械损失,液压损失,泄露损失和节流损失。在液压系统中损失主要和流速和压力损耗有关。

可以通过测量外部泄露来计算 容积效率.内部泄露可以通过泵的实际交付率来获得。

通过测量不同点得压力获得单独阻值。如果知道流速,功率损失也可计算出。

采用合理的测量技术 是跟踪这些损失的基础。在泵轴上的机械驱动效率可以测量并和液压系统功耗进行比较。通过泵轴的扭矩和速度测量可以获得驱动功率,液压功率基于流量和压力。

泵轴的输入功率通过扭矩和速度测量。来自 HBM 的 T40 扭矩传感器 被安装在泵的驱动轴上,速度通过 HNC100-SEK 获得。

"由于二级单元具有很高的动态性,选择 两台带有CAN 接口的 HBM通用数据采集系统 Quantum MX840 是非常合适的。并能够对 CAN 信号进行监控并能将其输出到工业电脑中,关键的动态数据,例如速度,扭矩,转角等信号都可以通过以太网输出到电脑中",adt-Rinck 的项目负责人 Torsten Sigmund 这样解释道。用于此测试台的软件由 adt-Rinck 自己开发。

每台 MX840 都提供8个输入通道,并可连接多种传感器。其记录了流速,扭矩,压力等信号。整个测试台还使用了 HBM 绝压传感器 P8AP 和 P3ICP 在多个不同点记录压力数据

adt-Rinck 已经使用 HBM 压力传感器多年了。整个测试台使用了HBM 的完整测量链,包括压力,扭矩传感器,以及 MX840 放大器, 和测量软件 catman®Easy进行实时显示和记录测量数据,以及存储和评估数据。

Torsten Sigmund 解释了为何使用来自 HBM 的测量软件 catman®Easy 和 EasyMath module: "HBM 软件非常直观,容易操作,并且具有强大的测量数据进行可视化和分析功能。"

测试台已经在实践中已获证明

测试台 12米长, 4.5米高,6.5米宽, 配有无功补偿柜和空气冷却系统。

重量大约 25 吨 ,两个液压油箱中包括 3000 升液压油。 配有一个带有 10 mm 厚度 Makrolon 面罩的保护罩,用于对操作人员保护。操作过程中,压力高达 400 bar,在100 ms 内,液压驱动的轴的转速可加速到 2000 rpm。

没有自己测试设备的客户可以使用 IHA 的测试台,用于检测部件和系统。测试台和测量系统可以按照客户要求定制。并且可以定义测试过程并进行在线测量。

MX840 灵活方便的测试通道对测试台非常适宜,IHA R&D 研发部门 Dierk Peitsmeyer 这样评价。目前为止,测试台使用的测量技术非常好,能够获得高重复性的测试结果。IHA 软件的各项功能运行非常稳定,并且正在开发新的功能。

移动测量技术

如果需要,测试也可在客户系统上进行测量,因为和以往测试台相比,相关的测量是可以移动进行的。

非常紧凑的 MX840 测试盒 包括电脑和软件都可以从 IHA 系统中取出。非常适合移动应用。非常小巧的 P8APP3ICP 压力传感器 占有空间非常小,几乎不受空间限制。压力测量结果可以通过以太网快速地传输到电脑中。

为何使用 HBM 测量技术

"我们采用 HBM 测试技术 已经有十年历史了,他们给了我们完美的体验,可靠性,精度以及质量。强大的测量软件,建议以及服务给了我们强大的支持。完整的测量技术也是另外一个重要原因。在未来的测量项目中我们依然会采用 HBM 的产品和技术。"

Torsten Sigmund, adt-Rinck 项目负责人.

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