一種多功能機械傳動(dòng)試驗臺的設計
隨著(zhù)機械工業(yè)的發(fā)展和科研水平的不斷提高,對機械傳動(dòng)產(chǎn)品的實(shí)驗與檢測手段不斷提出了更高的要求。長(cháng)期以來(lái),我國的傳動(dòng)試驗臺的研制基本上還停留在傳統的人工方式水平上,主要類(lèi)型為以機械力或液壓力的機械功率流封閉式試驗臺和用發(fā)電機作負載的電功率封閉試驗臺。這些試驗臺或由于節能或由于加載方面而各具特色,都存在一個(gè)共同的缺點(diǎn),但自動(dòng)化程度低,很難按事先設計的試驗過(guò)程進(jìn)行試驗,無(wú)法模擬實(shí)際工況對各種機械傳動(dòng)產(chǎn)品的影響,因此試驗結果與實(shí)際情況總難免有相當距離,這在很大程度上影響了試驗數據對機械傳動(dòng)產(chǎn)品的設計、生產(chǎn)的直接指導作用。傳動(dòng)試驗平臺大多采用人工操縱方式,試驗過(guò)程的監控及試驗數據的采集和處理都較麻煩且準確性低,不易實(shí)現多參數自動(dòng)控制和失效判定。
為了彌補以上不足,我們提出了一種新的方案—以一機械封閉式機械傳動(dòng)實(shí)驗臺為基礎,由交流電動(dòng)機驅動(dòng),采用交流變頻調速系統實(shí)現無(wú)級調速,數字液壓加載控制系統實(shí)現無(wú)級加載和載荷譜的模擬??刂葡到y采用面向對象程序設計技術(shù)和分層的設計思想,將多種控制算法和數據處理算法集成于一體,提供友好的人機交互界面,對計算機采集的數據進(jìn)行可視化處理。
l多功能試驗臺的組成及工作原理
根據試驗臺的功率傳遞原理和加載方法的不同,試驗臺可分為開(kāi)放式功率流式、封閉功率流式和電功率流閉式三大類(lèi)。機械封閉功率流式試驗臺(如圖1),由于可用小功率原動(dòng)機與低的功耗進(jìn)行大的功率試驗,具有不需要安置耗能裝置,節能等優(yōu)點(diǎn),而運用很廣泛。在封閉系統中,功率一端流出,又從另一端流人,形成循環(huán)封閉流,因此只要從外界輸入不多的能量便可保持系統運轉。電動(dòng)機供給的能量,主要是補償封閉系統中各零部件在運轉時(shí)的摩擦功率損失,其值約為封閉功率值的10%~15%左右。

2系統方案
試驗臺控制裝置應能夠在線(xiàn)實(shí)時(shí)控制轉速、載負的變化,響應速度快,抗干擾能力強;數據的采集與處理應滿(mǎn)足采樣范圍寬,能實(shí)現不同頻率下的采樣,自動(dòng)處理分析數據,得出分析結果,操作界面方便,易于控制。
2.1硬件方案
采用硬件的方法主要是采用專(zhuān)用集成電路和專(zhuān)門(mén)設計的硬件線(xiàn)路板來(lái)完成轉矩轉速信號的采集、轉換、求平均值和放大、計數、濾波等。硬件線(xiàn)路復雜,僅電源就要提供正負24V、10V、5V等各種不同的穩壓電源,結構復雜,可靠性低且功能單一,只能瞬時(shí)得到各種指標值,不能存儲、顯示和打印等。
2.2軟件方案
本系統建立在Windows2000平臺上,用VC++語(yǔ)言編制而成。將變頻器、電機、載器、加傳感器、數據采集卡等抽象為類(lèi),設備模塊化,對系統可針對試驗臺試件和設備的更換,對類(lèi)進(jìn)行擴充、修改、添加、組合,實(shí)現多種不同的實(shí)驗,大大提高了試驗臺及其控制系統的適用性。
2.3設計方案
試驗臺以一臺高檔工業(yè)控制計算機作為核心,配以單片機系統,分別對電機調速系統和液壓加載系統進(jìn)行控制。工控機不但是控制器,同時(shí)還具有記錄儀、示波儀、動(dòng)態(tài)信號分析儀等功能,還能方便地根據不同實(shí)驗的需要設置不同的轉速、轉矩、溫度等報警參數和失效判定指標。其總體設計方案見(jiàn)圖2。

3計算機數據采集、測試及控制
3.1計算機數據采集、測試
在對CB2000卡式轉矩儀和PCL-812PG多功能數據采集卡的參數進(jìn)行配置后,性能參數測試是通過(guò)用JC2B轉矩轉速傳感器(如圖3所示)和配套CB2000卡式轉矩儀,由計算機來(lái)完成數據采集、處理和控制任務(wù)。采用人機對話(huà)形式操作,根據不同的任務(wù),可按標準的或非標準的試驗方法進(jìn)行試驗,其試驗結果均可實(shí)現以數字或曲線(xiàn)形式顯示在屏幕上,或輸出到打印機上,還可保存在數據庫中。
評論