齒輪泵數(shù)字化測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)

楊經(jīng)勇　黃康軍

摘要：齒輪泵測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)是對(duì)齒輪泵產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)的設(shè)備，通過(guò)齒輪泵測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)測(cè)得的數(shù)據(jù)判斷齒輪泵是否符合要求。本文介紹了齒輪泵測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)的組成及工作原理，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及測(cè)試系統(tǒng)的規(guī)范，設(shè)計(jì)了一個(gè)齒輪泵數(shù)字化測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)，構(gòu)建了齒輪泵測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)的液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，對(duì)齒輪泵測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)的油路和電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，合理選擇系統(tǒng)所需的元器件，再通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)齒輪泵測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)所測(cè)數(shù)據(jù)的顯示，檢驗(yàn)齒輪泵是否合格。

關(guān)鍵詞：齒輪泵 數(shù)字化 測(cè)試試驗(yàn)臺(tái) 傳感器

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）09-0158-01

1 引言

齒輪泵是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用普遍的動(dòng)力元件，而現(xiàn)有的齒輪泵試驗(yàn)臺(tái)，設(shè)備簡(jiǎn)陋，通過(guò)手工操作方式進(jìn)行試驗(yàn)和記錄數(shù)據(jù)。這樣對(duì)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確掌握不夠，試驗(yàn)的方法也缺乏了一致性，不僅操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且測(cè)試出來(lái)的數(shù)據(jù)也不真實(shí)，效率低，測(cè)試效果非常差，達(dá)不到通過(guò)試驗(yàn)來(lái)測(cè)試最終的控制和提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。而隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，虛擬儀器的測(cè)試系統(tǒng)在各種液壓元件性能測(cè)試上使用非常廣泛，本文中的齒輪泵數(shù)字化測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)采用了計(jì)算機(jī)散集系統(tǒng)，對(duì)液壓測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行智能檢測(cè)、管理和控制。主要研究?jī)?nèi)容是：

（1）齒輪泵的性能測(cè)試方法；

（2）齒輪泵測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)的油路系統(tǒng)、電路系統(tǒng)和加載系統(tǒng)；

（3）液壓壓力、流量的測(cè)量方法和參數(shù)模數(shù)轉(zhuǎn)換；

（4）測(cè)試參數(shù)的數(shù)字化及顯示。

2 測(cè)試油路設(shè)計(jì)

齒輪泵測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)的油路系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖1所示。油路系統(tǒng)中，加載閥選擇了比例溢流閥13，因?yàn)楸壤缌鏖y產(chǎn)生壓力沖擊時(shí)，會(huì)使測(cè)量壓力有了一定的誤差，因而在比例溢流閥的前端添加了節(jié)流閥12。在壓力傳感器4和10前都裝有截止閥3和10，在不需要測(cè)試壓力時(shí)可以關(guān)閉截止閥3和10延長(zhǎng)壓力傳感器的壽命。在流量傳感器14附近也裝有截止閥14和17，通過(guò)選擇性地開(kāi)關(guān)截止閥14和17也可以延長(zhǎng)流量傳感器的壽命。本設(shè)計(jì)的測(cè)試系統(tǒng)中不使用加熱器，只選用了冷卻器將油溫控制在一定的范圍當(dāng)中。

3 測(cè)試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

齒輪泵數(shù)字化測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)的總體硬件設(shè)計(jì)中，電機(jī)開(kāi)啟轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)齒輪泵運(yùn)轉(zhuǎn)，齒輪泵輸出的各種信號(hào)如壓力、流量、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速等，通過(guò)各類測(cè)傳感器經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換電路，再傳送到A/D轉(zhuǎn)換接口芯片經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后輸入到單片機(jī)，在通過(guò)液晶顯示屏顯示出各個(gè)數(shù)據(jù)。

4 測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

利用單片機(jī)及其接口的電路對(duì)齒輪泵在運(yùn)行當(dāng)中的各個(gè)參數(shù)和性能的指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量及數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)的軟件將硬件所采集的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)采集的程序輸入單片機(jī)，單片機(jī)利用數(shù)據(jù)處理的程序?qū)λ玫臄?shù)據(jù)加以轉(zhuǎn)換、計(jì)算及處理并通過(guò)顯示的程序在液晶顯示屏中顯示。

4.1 主程序流程

將程序燒錄在單片機(jī)STC12C5A60當(dāng)中，通過(guò)單片機(jī)STC12C5A60來(lái)控制A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)傳感器輸出的電壓模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再處理模數(shù)轉(zhuǎn)換出來(lái)的數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析計(jì)算，最后通過(guò)驅(qū)動(dòng)液晶顯示器LCM2004A來(lái)顯示出所整合的參數(shù)。其中還包括控制按鈕進(jìn)行翻頁(yè)和排量參數(shù)的儲(chǔ)存。

4.2 顯示模塊的調(diào)試

顯示模塊選用液晶顯示屏LCM2004A，通過(guò)原理圖與單片機(jī)最小系統(tǒng)連接完成后，通電，通過(guò)連接管腳V0的電位器來(lái)調(diào)節(jié)液晶顯示屏的亮度，用單片機(jī)燒錄簡(jiǎn)單的顯示程序，確認(rèn)顯示屏的每個(gè)顯示位置都能顯示，顯示的數(shù)據(jù)與程序所要求的一致，如圖2所示。

5 結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)針對(duì)齒輪泵的性能進(jìn)行測(cè)試并對(duì)其測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化的顯示，設(shè)計(jì)了齒輪泵的油路系統(tǒng)，確定了油路系統(tǒng)中的加載方式并且選擇了整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)力源，選擇傳感器，設(shè)計(jì)了傳感器的輸出轉(zhuǎn)換電路和濾波電路；以單片機(jī)為主機(jī)設(shè)計(jì)了A/D轉(zhuǎn)換模塊和液晶顯示模塊，采用了C語(yǔ)言Keil軟件編寫(xiě)各個(gè)模塊的程序；為了實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的功能，用proteus軟件對(duì)A/D轉(zhuǎn)換模塊和液晶顯示模塊進(jìn)行了相應(yīng)的仿真調(diào)試，并結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況構(gòu)建了A/D轉(zhuǎn)換模塊和液晶顯示模塊的硬件系統(tǒng)，保證達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)。

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