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汽車橡膠襯套綜合試驗臺的研究 試驗臺技術(shù)指標

時間:2020-07-30    來源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
伴隨著科學技術(shù)水平的不斷發(fā)展,人們對汽車的乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性提出了越來越高的要求。汽車懸架系統(tǒng)的參數(shù)直接影響車輛的平順性,而彈簧幾乎是所有懸架系統(tǒng)動力性能的核心。由于橡膠材料本身具有重量輕、抗沖擊和易吸收高頻振動等優(yōu)點,加上橡膠和金屬粘接技術(shù)的提高,金屬和橡膠組合起來形成的金屬橡膠彈簧即橡膠襯套廣泛應用于汽車懸架中的導向裝置和支撐裝置中,因此很有必要研究橡膠襯套剛度對懸架彈性運動學規(guī)律的影響。這種襯套一般由1個或2個剛性套筒中間用橡膠體粘接填充。使用時外筒固定,內(nèi)筒隨車輪的運動產(chǎn)生相應變形,其變形響應特性直接影響到懸架的運動學、動力學性能。

橡膠彈性元件的使用壽命一般可達到16年,由于缺乏必要的檢測設(shè)備,無法對彈性元件的剛度等主要參數(shù)進行測試,同時缺乏相關(guān)的試驗數(shù)據(jù),致使在架修期(5年)不得不對橡膠彈性元件進行更換,大大增加了維修成本,而且某些橡膠彈性元件主要依靠進口。因此,中國汽車技術(shù)研究中心先后為浙江萬向系統(tǒng)有限公司和合肥車橋有限責任公司研制了適合多種橡膠彈性元件剛度測量和壽命疲勞試驗的綜合試驗臺(見圖1)。該試驗臺主要由臺體、液壓系統(tǒng)、電伺服系統(tǒng)、電控和測量系統(tǒng)組成,采用研華工控機和采集卡作為試驗臺測控中心,可以分別完成橡膠襯套X、Y、Z直線方向的靜態(tài)剛度、動態(tài)剛度和疲勞壽命試驗以及旋轉(zhuǎn)方向的靜態(tài)剛度和疲勞壽命試驗,還可完成橡膠襯套內(nèi)筒的拉脫力試驗,試驗過程的控制與測試均由計算機自動完成,軟件通過特定的程序處理,其系統(tǒng)的控制精度和測量精度均可達到1%以下,人機交互界面友好,測試的數(shù)據(jù)準確可靠,完全達到MSA要求。


圖1 汽車橡膠襯套綜合試驗臺

總體結(jié)構(gòu)

試驗臺總體結(jié)構(gòu)如圖2所示,試驗臺分為液壓和伺服兩個通道,其中液壓通道由上固定橫梁、中間移動橫梁和立柱組成試件裝夾框架,位于工作臺面之上,液壓缸和伺服閥位于工作臺之下。力傳感器與移動橫梁相對固定,位移傳感器為磁滯伸縮式,傳感器主體固定在液壓缸底部,磁環(huán)固定在液壓活塞上,隨液壓缸運動產(chǎn)生磁信號變化從而測量位移信號。旋轉(zhuǎn)通道是一個曲柄連桿結(jié)構(gòu),伺服電機系統(tǒng)位于臺面之下,扭矩傳感器和角度傳感器及試件工裝位于臺面之上,角度傳感器軸與試件連接,殼體通過支架與扭矩傳感器法蘭連接,從而測量試件扭轉(zhuǎn)時內(nèi)套和外套的相對角度。曲柄偏心輪刻有刻度,每個刻度對應一個角度,通過調(diào)整偏心距來調(diào)整試件擺動角度大小。


圖2 試驗臺總體結(jié)構(gòu)

液壓通道最大載荷為20kN,行程為±20mm。動態(tài)剛度試驗最高頻率為25Hz,幅值為±2mm,疲勞試驗最高頻率為5Hz。旋轉(zhuǎn)通道最大擺動角度為±18°,最大測量扭矩為±500N.m,最大工作頻率為3.6Hz。

液壓系統(tǒng)

液壓泵站容量為100L,額定壓力為21MPa,額定流量為100L/min。泵站電機采用ABB的產(chǎn)品、意大利ATOS溢流閥和進口柱塞泵,并設(shè)有液位計、溫度計、分油器和過濾器等輔助設(shè)備。油溫、油壓配有數(shù)字顯示儀表,且油溫具有超溫報警卸載保護功能。油壓通過數(shù)字電位器從0~21MPa可無級調(diào)節(jié)。

測控系統(tǒng)

試驗臺采用的測控方案為:以研華工控機作為主控制機,通過數(shù)據(jù)采集卡對試驗系統(tǒng)進行測控。工控機將動作指令經(jīng)模擬輸出卡下發(fā)給液壓伺服控制卡,控制卡根據(jù)傳感器的反饋信號與指令信號的偏差,經(jīng)PID調(diào)節(jié)后輸出閥信號,控制液壓缸產(chǎn)生相應的動作。工控機將數(shù)據(jù)采集卡采集的位移和載荷信號經(jīng)過處理,得到試件的力—位移特性曲線。

伺服電機驅(qū)動時,工控機通過MPC-08伺服控制卡控制伺服驅(qū)動器,使其驅(qū)動電機產(chǎn)生相應的轉(zhuǎn)動,同時測量扭矩和角度信號,經(jīng)過處理后得到扭矩—角度特性曲線。

1.系統(tǒng)硬件

系統(tǒng)硬件組成如圖3所示,其中可分為液壓測控系統(tǒng)和伺服電機測控系統(tǒng)兩部分。


圖3 計算機測控系統(tǒng)硬件組成

(1)液壓測控系統(tǒng):

液壓測控系統(tǒng)主要由位移傳感器、載荷傳感器、信號放大器ADAM3016、818L數(shù)據(jù)采集卡、液壓伺服控制卡、高速模擬輸出卡PCI1721、開關(guān)量輸入輸出卡PCLD782/785和伺服閥等組成。

(2)伺服電機測控系統(tǒng):

伺服電機測控系統(tǒng)主要由角位移傳感器、扭矩傳感器、信號放大器ADAM3016、818L數(shù)據(jù)采集卡、32位四軸步進/數(shù)字式伺服控制卡MPC-08、開關(guān)量輸入輸出卡PCLD782/785和伺服控制器等組成。

2.系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件主要包含以下幾個模塊:系統(tǒng)初始化模塊、傳感器標定及開關(guān)量檢測模塊、通道手動調(diào)試模塊、試驗測試模塊、數(shù)據(jù)庫查詢模塊和試驗報告輸出模塊。初始化模塊主要是加載板卡硬件驅(qū)動程序,設(shè)置板卡初始狀態(tài)、試驗參數(shù)初始值等。標定模塊主要完成傳感器信號及指令輸出信號的標定,采用多點插值法,有效地解決了信號非線性問題。手動調(diào)試模塊主要是對各試驗通道的初始位置或初始載荷進行調(diào)節(jié),滿足試件不同初始安裝位置和載荷的需要。試驗測試模塊是整個測控系統(tǒng)的核心部分,它將用戶輸入的參數(shù)轉(zhuǎn)化為一系列控制指令,調(diào)用相應硬件的訪問模塊,驅(qū)動測試裝置及執(zhí)行裝置完成相應試驗功能。試驗結(jié)束后,可以將試驗結(jié)果存儲到數(shù)據(jù)庫中,在數(shù)據(jù)庫管理模塊可以查詢各試驗記錄。考慮到運行速度、可擴展性及維護性,系統(tǒng)軟件采用VB6.0編寫。

(1)DMA高速信號采集

一般情況下,當采集頻率大于信號頻率100倍以上時采集信號不失真(即信號每波形至少100點)。由于動態(tài)剛度試驗加載波形頻率較高(20Hz),普通的軟件觸發(fā)采集方式根本無法滿足該頻率信號采集的要求。因此,該測控系統(tǒng)采用DMA采集方式,最高采集頻率可以達到40kHz,通過Timer控件定時從DMA緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù),既滿足了高速信號采集的要求,也保證了各采樣點時間的一致性。

(2)DMA高速波形輸出

當驅(qū)動液壓伺服閥的信號波形電壓點數(shù)較少時,液壓缸會出現(xiàn)爬行或運動不平滑現(xiàn)象。由于VB6.0環(huán)境下的最小定時周期為30ms左右,采用定時輸出時每秒較多也只有30多個點,對于1Hz頻率以上的信號時就已經(jīng)嚴重失真。因此,該系統(tǒng)采用PCI-1721高速模擬輸出卡,它支持DMA高速輸出功能,最高輸出速率可達到10MHz,每波形輸出1000點時,完全能輸出100Hz波形信號,足以滿足試驗臺要求。該卡DMA輸出函數(shù)可以返回輸出波形的個數(shù),利用此功能可以計算試驗所需的時間及剩余時間,進行200h的疲勞試驗考核時其時間誤差不大于5s。

(3)指令修正

由于傳感器輸出信號有溫漂,經(jīng)過一定的使用次數(shù)后,其零點也會發(fā)生變化,此外傳感器供電電壓的波動、系統(tǒng)油壓的不同都會對測控系統(tǒng)測量和控制精度產(chǎn)生影響。為提高系統(tǒng)的控制精度,我們在軟件中對控制指令進行了修正。在動態(tài)剛度試驗時,試驗前首先按照設(shè)定波形和頻率進行一次預加載試驗,根據(jù)測量的試驗結(jié)果對指令進行調(diào)整,然后再按照調(diào)整后的指令進行正式試驗,消除了由于測量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和不同試件剛度差異等因素對控制精度的影響,大大提高了控制精度。在疲勞試驗中,根據(jù)傳感器反饋信號與試驗要求信號誤差對指令波形進行實時在線調(diào)整,使系統(tǒng)的控制精度小于0.5%。

結(jié)束語

系統(tǒng)軟件在WINDOWS 2000系統(tǒng)下基于VB6.0開發(fā),人機交互界面友好,操作簡單。

傳感器信號采用多點線性標定后,系統(tǒng)測量精度可以保證在0.5%以上。軟件控制在采用指令修正后,控制精度大大提高,在使用100kN載荷傳感器載荷范圍在3kN以上時均能保證控制誤差在0.5%之內(nèi)。

試驗臺的應用為橡膠元件國產(chǎn)化提供了必要的試驗數(shù)據(jù)。該試驗臺通用性好,能滿足多種橡膠彈性元件的性能測試,具有廣泛的市場前景。

  斜面沖擊試驗臺的安裝步驟及接線方法

  斜面沖擊試驗臺功能及特點

  ①靈活的定位電動滑車,便于簡易固定位置,實現(xiàn)需要的速度變化值;

 ?、诨嚨母叨缺容^低,有利于安裝試品;

 ?、劭梢詫⒒嚺_面調(diào)整為水平,便于用戶安裝試件;

 ?、芸梢圆捎眠b控方式操作,充分保證試驗人員的安全;

 ?、莅惭b時客戶只需將機器固定在地基上,無其它復雜的操作或安裝,試驗方便。

  斜面沖擊試驗臺安裝步驟

  1先確認好機器要放置的位置.

  2定位方法(固定方法):

 ?、?定位的位置地面一定要水平,否則振動臺振動不均勻

 ?、?用配件的腳杯先量好臺體底下橡膠腳的固定位置,定好位置并做好標志或記號.注:一定要安裝腳杯固定臺體。

  ③用沖擊鉆在記好的標志或記號位置打固定螺絲(也稱膨脹螺絲)固定的孔位,要注意孔位的深度是否足夠。

  ④.把配件中的膨脹螺絲打到孔位里面去,再裝上腳杯后把臺體的橡膠腳套進去腳杯后,再把其螺絲母鎖緊即可

 ?、?控制箱不能放在地上或振動臺上面,要與臺體分開位置,建議自配電腦桌子,把控制箱放在電腦桌子上。

 ?、薇粶y試的物品應放在臺面中間位置,不能放在臺面四角的任何一個腳,否則長時間會變型(長時間會引起振動不均勻)

  3斜面沖擊試驗臺的接線方法:

 ?、?臺體高20CM為沖擊試驗臺,接到控制箱垂直輸出

 ?、?水平輸出瑞為備用垂直輸出,功能都一樣。

  ③.電源是AC220V/10A接到電源插座端口

 ?、?要注意AC

  220V/10V保險在電源插扦內(nèi),可用小一字螺絲刀拔開更換,保險燒掉時,機器無任何顯示(即可),電源開關(guān)指示燈不亮及數(shù)位操作面板無顯示).

 ?、荽怪陛敵雠c水平輸出接線接反時會無輸出,即臺體不振動

 ?、奕绻_體接線沒有接錯,振動不振動,請檢查垂直(上下)臺體的連接線接頭的航空母座的1腳與2腳,如導通證明臺體是好的,如不通請檢查連接線有無假焊或斷開。保養(yǎng)制度

  為保證斜面沖擊試驗臺設(shè)備經(jīng)常處于良好的技術(shù)狀態(tài),隨時可以投入運行,減少故障停機日,提高機械完好率、利用率,減少機械磨損,延長機械使用壽命,降低機械運行和維修成本

  確保安全生產(chǎn),必須強化對斜面沖擊臺,


跌落試驗臺的那些用途介紹

    跌落試驗臺通過自由跌落對運輸包裝件進行垂直沖擊試驗,適用于電子產(chǎn)品包裝跌落、塑膠產(chǎn)品包裝跌落、玩具產(chǎn)品包裝跌落、其它成品包裝跌落等。

    跌落試驗機的適用

    試件可事先自由選擇面、棱、角三個狀態(tài)跌落試驗。

    跌落高度可預置,當試件升至預置高度任自動定位。

    釋放機構(gòu)自由靈活、可靠、確保試件在釋放瞬間和自由跌落途中不受任何外力影響,從而確保了試件所要求的跌落狀態(tài)。

    結(jié)構(gòu)科學合理,使用安全可靠,斜度沖擊試驗臺。

    運輸包裝件進行斜臺沖擊試驗,許定運輸包裝件所能承受的沖擊力和對內(nèi)裝物的保護能力本機可對包裝件的面、角、菱作自由跌落試驗。

    跌落試驗臺注意事項

    1.每次測試完畢,須把跌落臂落下,以免長時間復位的跌落臂把彈簧拉變形;

    影響測試效果,每次跌落前請先復位置電機停止轉(zhuǎn)動后方可按跌落鍵;

    2.雙翼跌落試驗機新機到廠安裝完成后,須在滑動圓桿處加適當?shù)蜐舛葯C油,嚴禁加入防銹油或高濃度機油及積壓種帶有腐蝕性油類。

    3.如果上油處時間長了有過多灰塵請將機器降到低部,擦試完以前的機油,再重機上油;

    4.跌落試驗機屬沖擊力機械性設(shè)備,新機使用過于500次以上時,須把各螺絲緊固一以,以免發(fā)生故障。

    5.試驗機的升降軸及鏈條需定期加潤滑油。

    6.齒輪減速箱每半年換輸油一次。

    7.非工作時應切斷所有電源,保證升降軸的清潔。

    8.非操作人員不得任意操作本跌落測試機。

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