基于虛擬儀器的離合器膜片彈簧參數測試系統的
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基于虛擬儀器的離合器膜片彈簧參數測試系統的實(shí)驗研究
介紹基于虛擬儀器的膜片彈簧性能參數微機測試系 統的基本原理及其構成，并闡述了其硬件系統和軟件系統的設計方法及功能。
關(guān)鍵詞：虛擬儀器；膜片彈簧；參數測試?
Application of VI in Parameter Testing of Clutch Diaphragm Sprin g
LIU Cunxiang1, LIU Xuejun2
(1.Guangxi Communication VocationalTechnical Institute, Nanning 5300 23, China;
2.Jinan Shidai Shijin Instrument Co,Ltd. Jinan 250022, China)
2.Jinan Shidai Shijin Instrument Co,Ltd. Jinan 250022, China)
Abstract: The article introduces the basic theory and composing of the diaphragm spring parameter test system based on VI. And at the same time, the author also explains how the system’s hardware and software designs and wo rks.
Keywords: virtual instrument; diaphragm spring; parameter testi ng
Keywords: virtual instrument; diaphragm spring; parameter testi ng
1系統硬件設計
該測試系統的整體結構為門(mén)式結構，在工作臺上加裝液壓系統實(shí)現自動(dòng)控制(圖1)，測試系 統硬件主要有工作臺、橫梁和立柱組成其加載框架。加載框架支承在箱體總成上。加載缸固 定在工作臺下的箱體中，其活塞桿穿過(guò)工作臺。下壓頭固定在加載缸的活塞桿上，其動(dòng)作范 圍由行程開(kāi)關(guān)調節。上油缸固定在調整螺桿上，調整螺桿由兩個(gè)螺母固定在橫梁上。上壓頭 通過(guò)油缸和力傳感器與調整螺桿聯(lián)結。調整螺桿可以根據不同型號彈簧所需要的空間上下調 整。固定在油缸下部的位移傳感器A用于測量彈簧軸向受力時(shí)的整體變形。工作臺上的三個(gè) 位移傳感器B1～B3用于測量彈簧大端的變形量。力傳感器用來(lái)測量加在膜片彈簧上的載 荷。這5路傳感器信號經(jīng)過(guò)信號調理電路后傳送給數據采集卡，Labview(虛擬儀器軟件)對其 處理后得到膜片彈簧的兩個(gè)重要的特性曲線(xiàn)—負荷特性曲線(xiàn)和分離特性曲線(xiàn)；并根據實(shí)際需 要，在系統的操作界面上給出離合器蓋總成參數的特征點(diǎn)，以便工程技術(shù)人員判斷離合器的 工作性能。?
該測試系統的整體結構為門(mén)式結構，在工作臺上加裝液壓系統實(shí)現自動(dòng)控制(圖1)，測試系 統硬件主要有工作臺、橫梁和立柱組成其加載框架。加載框架支承在箱體總成上。加載缸固 定在工作臺下的箱體中，其活塞桿穿過(guò)工作臺。下壓頭固定在加載缸的活塞桿上，其動(dòng)作范 圍由行程開(kāi)關(guān)調節。上油缸固定在調整螺桿上，調整螺桿由兩個(gè)螺母固定在橫梁上。上壓頭 通過(guò)油缸和力傳感器與調整螺桿聯(lián)結。調整螺桿可以根據不同型號彈簧所需要的空間上下調 整。固定在油缸下部的位移傳感器A用于測量彈簧軸向受力時(shí)的整體變形。工作臺上的三個(gè) 位移傳感器B1～B3用于測量彈簧大端的變形量。力傳感器用來(lái)測量加在膜片彈簧上的載 荷。這5路傳感器信號經(jīng)過(guò)信號調理電路后傳送給數據采集卡，Labview(虛擬儀器軟件)對其 處理后得到膜片彈簧的兩個(gè)重要的特性曲線(xiàn)—負荷特性曲線(xiàn)和分離特性曲線(xiàn)；并根據實(shí)際需 要，在系統的操作界面上給出離合器蓋總成參數的特征點(diǎn)，以便工程技術(shù)人員判斷離合器的 工作性能。?
(1)負荷特性測量原理是將彈簧放在工作臺上，工作臺支承在彈簧的大端面上。這 時(shí)，上油缸活塞處于上止點(diǎn)，加載缸上行。上壓頭壓在彈簧上支承環(huán)上，加載缸繼續上行， 這時(shí)測量彈簧大端位移λ1(位移傳感器A)及壓力P1(力傳感 器)，即可得到負荷特性曲線(xiàn)(P1-λ1曲線(xiàn))。?
虛擬儀器軟件有前面板和框圖程序兩部分。前面板主要完成可視化人機交互功能，來(lái)模擬真 實(shí)儀器的前面板。每一個(gè)程序的前面板都有相應的框圖程序與之對應，它采用圖形化的編程 語(yǔ)言編寫(xiě)，可以理解成傳統程序的源代碼。主要完成數據的采集、分析和處理過(guò)程。
軟件在設計過(guò)程中采用了高速磁盤(pán)流技術(shù)，便于事后對數據進(jìn)行回放和分析。另外，如果在 數據采集的過(guò)程中對數據進(jìn)行各種分析會(huì )占用CPU大量時(shí)間，導致數據采集出現誤差。必須 對數據進(jìn)行高速保存。圖2所示的框圖程序為本系統的數據采集模塊。首先利用Oper/Create /ReplaceFile.vi模塊創(chuàng )建一個(gè)數據流文件，然后利用AI Config.vi模塊對DAQ設備進(jìn)行配置 ，用AI Start Config.vi模塊啟動(dòng)DAQ，利用一個(gè)While循環(huán)和AI Read Config.vi模塊將數 據不停的從DAQ的緩存中讀出，然后AI Write Config.vi模塊將數據寫(xiě)入到磁盤(pán)中。在數據 采集完成后，利用AI Config.vi模塊讀出數據進(jìn)行分析和處理，最后用AIClear.vi來(lái)結束整 個(gè)系統的執行，釋放資源。
軟件在設計過(guò)程中采用了高速磁盤(pán)流技術(shù)，便于事后對數據進(jìn)行回放和分析。另外，如果在 數據采集的過(guò)程中對數據進(jìn)行各種分析會(huì )占用CPU大量時(shí)間，導致數據采集出現誤差。必須 對數據進(jìn)行高速保存。圖2所示的框圖程序為本系統的數據采集模塊。首先利用Oper/Create /ReplaceFile.vi模塊創(chuàng )建一個(gè)數據流文件，然后利用AI Config.vi模塊對DAQ設備進(jìn)行配置 ，用AI Start Config.vi模塊啟動(dòng)DAQ，利用一個(gè)While循環(huán)和AI Read Config.vi模塊將數 據不停的從DAQ的緩存中讀出，然后AI Write Config.vi模塊將數據寫(xiě)入到磁盤(pán)中。在數據 采集完成后，利用AI Config.vi模塊讀出數據進(jìn)行分析和處理，最后用AIClear.vi來(lái)結束整 個(gè)系統的執行，釋放資源。
應用本系統對某廠(chǎng)家的膜片彈簧進(jìn)行了多次實(shí)驗，通過(guò)其測試結果可以直觀(guān)的分析膜片彈簧 的負荷特性、分離特性以及具體的參數，圖3是兩片不同規格的膜片彈簧的分離特性的對比 關(guān)系(應用本系統的多曲線(xiàn)對比分析模塊分析的結果)。其測試結果與離合器出廠(chǎng)時(shí)的標定參 數基本一致。虛擬儀器技術(shù)的應用減少了傳統儀器在信號傳遞過(guò)程中帶來(lái)的誤差，有很高的 精確性和穩定性；此外，基于框圖程序編程的技術(shù)還具有組態(tài)靈活、功能擴展性強、信息交 換方便、維護費用低和開(kāi)發(fā)周期短等眾多優(yōu)點(diǎn)，因而，勢必會(huì )在各種測試系統中得到廣泛的 應用。
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