肖云博 巩亚飞 张昆
徐州徐工挖掘机械有限公司 江苏徐州市 221000
摘要：本文介绍了一种挖掘机电磁阀电磁线圈性能测试台，结合相关测试标准和基于Visual Studio C#平台自研开发的数据采集处理软件，能够获取电磁线圈的温度电阻、位移吸力、电流位移曲线，以下讲述了一种基于自主研发的电磁阀线圈性能测试方法。
关键词：电磁阀线圈、性能曲线、温度电阻、位移吸力、电流位移
1、试验目的
基于测试台开展挖掘机电磁线圈的性能试验，获取温度-电阻特性、电流（或PWM）-阀芯位移、电流（或PWM）-阀芯力、阀芯力-阀芯位移等性能曲线，为后续仿真、性能分析、新元件选型等提供参考。
2、试验对象
某一型号比例电磁阀
3、试验方案
电磁阀线圈电气性能测试台主要采集线圈电阻、温度，电流和铁芯位移及吸力数据，通过数据采集卡和CAN总线卡采集回PC，再经软件编程绘制曲线并分析电磁阀线圈性能，测试数据和性能报告将存至数据库。
测试台主要由工装、直流电阻测试仪、位移传感器、微型拉压力传感器、直流电源和数据采集模块等组成，其中工装和数据采集模块将自主设计开发。
3.1线圈温度-电阻关系
设计方案：电气性能测试台采集线圈电阻、温度，通过数据采集卡和CAN总线卡采集回PC，再经软件编程绘制曲线并分析电磁阀线圈性能，测试数据和性能报告将存至数据库。
测试方法：使用直流电阻测试仪来测量电磁阀线圈电阻，温箱使用可编程微型低温箱，PC端通过485串口控制温箱温度给电磁阀线圈加热或降温，使用温度传感器测量线圈温度，经放大器放大，数据采集卡采集温度信息传至PC端；电阻测试仪测量线圈电阻值，通过485串口与PC端进行双向数据通信，PC端进行软件处理和分析，自动生成线圈温度电阻曲线。
通过自研的数据采集处理软件对测试数据进行拟合，可得出比例阀用线圈电阻与温度的关系，近似为：
y=0.1103x+25.12 (1)
y：线圈电阻；x：线圈温度
3.2线圈电流-阀芯力关系
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1步进电机，2丝杠，3位移传感器，4电磁线圈，5微型拉压力传感器
图1 电磁阀电磁线圈性能测试台
设计方案：电气性能测试台采集电流和铁芯位移及吸力数据，通过数据采集卡和CAN总线卡采集回PC，再经软件编程绘制曲线并分析电磁阀线圈性能。
直流螺管式电磁铁在磁非饱和状态下，其电磁吸力的函数关系为：
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测试方法：驱动步进电机使力传感器移动到阀芯的有效位移区保持阀芯位置不变，位移传感器测量电磁阀动铁芯位移量，使用控制器控制电磁阀线圈电流，并通过USB-CAN口将电流信息反馈至PC，微型拉压力传感器测得的压力值即是电磁吸力数据采集卡采集位移和吸力数据并通过USB口上传到PC端。PC端通过软件处理和分析，自动生成电流位移曲线。其测试流程如图2:
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图2 电流-阀芯力/位移曲线测试框图
由试验数据可得知：
①芯的开启电流约为250mA；
②线圈250mA-600mA对应的阀芯力约为0-20N，且阀芯力与线圈电流呈正相关的关系。
3.3阀芯位移-阀芯力关系
设计方案同图2，每组样件分别在300mA、400mA、500mA、600mA励磁电流的作用下有效吸力范围进行测试。
测试方法：使用控制器控制电磁阀线圈电流为要求的恒定值，并通过USB-CAN口将电流信息反馈至PC；控制步进电机运行，位移传感器测量电磁阀芯位移量，微型拉压力传感器检测吸力大小，当压力传感器测得的力为0时，步进电机停止，此时阀芯的位置即是在该电流条件下的最大阀芯位移，数据采集卡采集位移信息和吸力数据并通过USB口上传到PC端，PC端通过软件处理和分析，自动生成位移-阀芯力曲线。
3.4热平衡
将电磁阀接入并连电路中，分别稳压在27V/32V，分别持续通电4小时（大概在前1小时能达到热平衡），在未达到热平衡时每隔3-5min记录一次线圈温度、电流及电阻变化。在热平衡后每隔30min记录一次线圈温度、电流及电阻变化，过程中观察线圈是否正常，每种电压下反复进行3次测试，根据测试数据拟合出线圈热平衡曲线，如下图3：
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图3 线圈热平衡曲线
根据曲线可知，前50min内温升最快，约100min后达到热平衡，线圈热平衡温度约（95-105）°C。
4、结语
该电磁阀电磁线圈性能测试台已承接公司内部国产化电磁阀弹簧选型的测试任务，通过测试阀芯位移与力的关系确定弹簧选型；承接了左右轮独立转向技术开关阀、比例阀线圈性能影响因素相关测试任务。大量试验验证，该测试台能够比较全面、准确地获取电磁阀线圈相关的性能参数。
参考文献
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