液压传动实验数据动态流动的创新设计

摘要：液压传动实验数据动态流动的模拟程序一直存在许多不足，如缺乏生动性、直观性等。文章以液压传动CAT综合实验台为基础，以LabVIEW为平台设计了一个简洁实用的模拟数据动态流动的程序，实现了LabVIEW对实验中采集到的数据进行动态显示和观察数据流动的目的。

关键词：液压传动实验；数据动态流动；LabVIEW；模拟程序；CAT综合实验台

中图分类号：TH137 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）32-0033-02

1 概述

目前的虚拟液压传动实验在数据动态显示方面缺乏生动性、直观性，本文以液压传动CAT综合实验台为基础，提出了一个较具创新意义的液压传动实验数据动态流动实施方案，以LabVIEW为平台设计了一个简洁实用的模拟数据动态流动的程序，实现了LabVIEW对实验中采集到的数据进行动态显示和观察数据流动的目的。

2 液压传动实验的教学现状

以C、VB、Photoshop、Flash等软件为开发平台模拟液压传动CAT综合实验台有很多不足之处，如模拟实验过程和结果与实际实验不太一致，模拟实验在动画显示上缺乏生动性、直观性等；有些数据采集、处理、显示步骤繁琐，操作界面缺乏友好性。

3 LabVIEW的应用

LabVIEW是一个功能强大且灵活的软件，利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣，而且操作较其他计算机语言简单。LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。图形化的程序语言，又称为“G”语言。使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是程序框图或程序框图。

LabVIEW在包括航空、航天、通信、汽车、半导体和生物医学等世界范围的众多领域内得到了广泛的应用，从简单的仪器控制、数据采集到尖端的测试盒工业自动化，从大学实验室到工厂，从探索研究到技术集成，都可以发现应用LabVIEW的成果和开发产品，如LabVIEW应用于测试与测量、LabVIEW应用于过程控制与工业自动化、LabVIEW应用于实验室研究与自动化。

LabVIEW为科学家和工程师提供了功能更为强大的高级数学分析库，包括统计、估计、回归分析、线性代数、信号生成算法、时域和频域算法等众多科学领域，可满足各种计算和分析需要。即使在联合时域分析、小波和数字滤波器设计等高级或特殊场合，LabVIEW也为此提供了专门的附加软件包。

4 基于LabVIEW的数据动态流动创新设计过程

本文以薄壁孔液阻特性实验为例，简单介绍了该实验的数据采集过程，并详细介绍如何借助LabVIEW软件实现数据在虚拟液压回路中的动态流动。

4.1 实验简介

4.1.1 实验内容：测定细长孔、薄壁孔的液阻特性（压力、流量特性）。液压系统中，油液流经被测液阻时产生的压力损失和流量Q之间有关系：Q=1/R。式中：——液阻特性指数；——被测对象两端压差；R——液阻。与通油截面积尺寸、几何形状及油液性质和流过状态等因素有关。

上式取对数，得：。取为横坐标，取为纵坐标，为纵坐标上的截距，则为直线的斜率。

理想情况下：当液阻为薄壁孔时，=0.5；当液阻为细长孔时，=1.0；实验装置按理论进行设计，薄壁孔L=0.3mm、d=1.6mm，细长孔L=290mm、d=2.0mm。

4.1.2 实验设备：液压传动CAT综合试验台。

4.1.3 实验方法与步骤：（1）当被试元件（细长孔或薄壁孔）的进口接B，出口接C。关闭截止阀8，电磁阀10断电，松开节流阀9、溢流阀3，即构成原理图油路。（2）启动油泵3，用溢流阀5调节工作压力至2～3MPa（显示）。（3）用调速阀6调节被测试组件流量，两组件推荐使用流量1升/分以上。实验温度在24℃～30℃之间进行。调好后，在调节流量过程中，应基本不变。实验过程中的实际流量由流量计测得。（4）调出一个流量对应一个压差（），用计算机采样、计算、画图，即可算出各自的液阻特性指数值。=（2-1）/（2-1）。薄壁孔实验=0.5，实测资料应逼近0.5；细长孔实验=1.0，实测资料应逼近1.0。

以上实验的几何意义：细长孔逐点测得流量对应的压差作图是条直线。薄壁孔逐点测得流量对应的压差作图是条近似直线。

4.1.4 实验要求：（1）根据实验记录曲线，计算出各自的液阻特性指数。（2）分析实验值和理论值误差产生的原因。（3）用对数坐标纸画出特性曲线，求出。a/b，式中a，b可用直尺在图中直接量得。

4.2 数据采集

（1）点击“执行”按钮或运行组合键“Ctrl+R”使程序开始运行。（2）调节滑块选择数据，点击“确认采集”按钮采集数据。此时无需执行第三歩，系统已经采集了一个数据点，现在打开数据动态流动VI开始观察刚才整个动作中的数据流动过程。

4.3 数据流动

在前面板上，借助LabVIEW自带的控件虚拟了一个薄壁孔液阻特性实验液压回路图，与数据采集前面板上的液压回路图对应。

程序框图中放置了很多的全局变量，用于传递数据采集VI中的数据，主要有进油压力、液压泵出口压力、单向阀出口压力、溢流阀出口压力、进口压力、出口压力、压力表、流量计等。其中一个需要注意的地方：在放置全局变量的过程中，一定要按照液压回路图中油液的流动方向按顺序放置各全局变量，否则程序运行时会出现油液乱流的情况。

以上是程序解释，现在对观察数据动态流动的过程做出说明。参看实验说明，点击“开始单步执行按钮”使程序开始运行，然后在需要测试的管路上放置探针，这样当程序开始运行之后，就可以从探针显示框中直接观察到流经该管路的各项参数。如此往复，在数据采集界面调节滑块采集到合理的数据后便可以在数据动态流动VI中直观地观察到油液的动态流动过程及各管路中的压力和流量。

5 结语

该虚拟实验系统模拟了我校液压传动CAT综合实验台数据动态流动的过程，可使学生随时随地地在计算机上模拟液压传动实验，观察实验现象和模拟实验数据的采集、分析。实验过程简单直观。在模拟实验的过程中，学生不仅可以看到仿真的动画效果，还可以看到运行时现实实验所看不到的液压油路回路图。实验产生的数据将自动保存到电子表格中，方便了学生日后数据的调看和编写实验报告。系统还具备实时显示和记录调速阀-负载特性等波形的能力。

参考文献

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[7] 张小牛.LabVIEW环境下的数据采集系统[D].清华大学，2001.

作者简介：张辉（1985-），男，山东济南人，山东钢铁股份有限公司济钢分公司宽厚板厂综合管理办公室副主任，工程师，研究方向：炼钢及轧钢设备的使用性研究与开发。

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