CN104048873A - 一种低压计量箱接插件弹性变化量检测装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低压计量箱接插件弹性变化量检测装置和方法,所述装置包括安装在水平平台(7)上的竖直支柱(10)、由所述支柱(10)固定支撑的卡具、位于所述卡具一侧且与所述卡具处于同一水平面的静载力施加设备、安装于所述静载力施加设备一端端面中心的力值传感器(9)和与所述静载力施加设备另一端连接的控制器,所述控制器包括单片机。这种装置可高效、简单地完成低压计量箱接插件弹性变化量的测定实验。
Description
技术领域:
本发明涉及一种弹性变化量的检测装置和方法,具体讲涉及一种低压计量箱接插件弹性变化量检测装置和方法。
背景技术:
随着国家电网公司“大营销”体系的快速完善,用户用电安全的重要性与日俱增。在智能电网技术不断发展的过程中,一种新型的过盈配合低压计量箱接插件应运而生。由于接插件一般采用一体化插拔技术,并非传统的螺钉拧紧方式,其弹性变化量的直接影响其插拔力、插拔次数以及温升极限等重要参数和技术指标。而温升过高则会引起电能表工作状态异常,断路器热保护跳闸等问题。民用低压计量箱一般多采用PC、ABS和SMC等绝缘材料,长期工作在高温环境中,也容易造成绝缘材料的老化,从而进一步影响低压计量箱的防护性能,所以只有经过低压计量箱接插件的性能的检测,用户用电才具有真正意义上安全和稳定。
在国家电网企业标准低压计量箱技术规范中,提出了低压计量箱接插件的弹性变化量要大于0.5mm,但无检测方案及参照标准。GB2099.1-2008《家用和类似用途插头插座第1部分:通用要求》、GB17196-1997《连接器件链接铜导线用的扁形快速连接端头安全要求》和GB/T11918-2001《工业用插头插座和耦合器第1部分通用要求》中介绍了类似接插件的插拔力、插拔次数和温升等试验方法,同样无过盈配合结构的接插件的弹性变化量的测量方法。GB/T22315-2008《金属材料弹性模量和泊松比试验方法》中提出了一种测量金属材料弹性模量的方法,但仍无对低压计量箱接插件的方法和标准。
对低压计量箱接插件弹性变化量的要求,主要在于两方面:一方面在接插件***电能表孔后能产生过盈配合,无需使用螺钉等附件进行压紧;另一方面能在表孔自身误差范围内,均能保持一定的插拔力,以确保电能表接插件的连接可靠。
发明内容:
为了克服现有技术中所存在的上述不足,本发明提供一种低压计量箱接插件弹性变化量检测装置和方法;
本发明提供的技术方案是:一种低压计量箱接插件弹性变化量检测装置,其结构在于:所述装置包括安装在水平平台(7)上的竖直支柱(10)、由所述支柱(10)固定支撑的卡具、位于所述卡具一侧且与所述卡具处于同一水平面的静载力施加设备、安装于所述静载力施加设备一端端面中心的力值传感器(9)和与所述静载力施加设备另一端连接的控制器,所述控制器包括单片机。
优选的,所述卡具包括轴线沿水平Z轴方向的第一卡具(5)和第二卡具(6);所述水平平台(7)上有两条沿水平X轴方向平行设置的滑道(8);所述第一卡具(5)和所述第二卡具(6)分别由固定在所述滑道内的竖直Y轴方向的支柱(10)固定支撑;支撑所述第二卡具(6)的支柱底端有可沿所述滑道(8)滑动的滑轮。
进一步,所述第一卡具(5)和所述第二卡具(6)的竖直纵断面呈半径大于接插件半径的圆弧,接插件(4)沿所述第一卡具(5)的轴线安装于所述第一卡具(5)的内腔中央;所述第一卡具(5)与所述接插件的刚性接触面等于所述接插件面积的百分之四十;所述第一卡具(5)的开口指向水平X轴正方向,所述第二卡具(6)的开口指向水平X轴负方向。
进一步,所述第二卡具(6)开口另一侧设有可推动所述第二卡具(6)沿滑道(8)滑动的静载力施加设备;所述静载力施加设备包括沿水平X轴方向依次连接的电动连杆(3)、传动机构(2)和步进电机(1),所述电动连杆(3)一端端面中心安装有力值传感器(9),所述步进电机(1)另一端与单片机连接。
一种低压计量箱接插件弹性变化量检测方法,所述方法包括如下步骤:
S1进行接插件弹性变化量的试验准备操作;
S2启动接插件弹性变化量测定试验;
S3根据判断是否进行下一个接插件弹性变化量检测试验确定进行步骤S1或步骤S4;
S4不进行下一个接插件弹性变化量测定实验,则进行试验结束操作。
优选的,所述步骤S1包括如下步骤:
01调节卡具的位置;
02安装低压计量箱接插件;
03根据判断所述接插件是否可靠安装确定进行步骤02或步骤04;
04接插件可靠安装,则转至所述步骤S2。
进一步,所述步骤01的具体操作为:将第一卡具(5)两端的支柱通过螺丝分别固定在水平平台上两条滑道的同侧端部;将另一第二卡具(6)两端支柱的滑轮安置在两条滑道内,使第二卡具(6)与第一卡具(5)平行,同时保证第一卡具(5)、第二卡具(6)和电动连杆处于同一水平面。
优选的,所述步骤S2包括如下步骤:
(1)启动步进电机,使电动连杆以一定速率推动第二卡具(6)向第一卡具(5)移动;
(2)根据电动连杆端部的力值传感器反馈的力值确定进行步骤(3),步骤(4)、步骤(5)或步骤(6);
(3)当力值传感器反馈的数值小于1N时,调节电动连杆的移动速率为2mm/min;
(4)当力值传感器反馈的数值等于1N时,调节电动推杆的速率为0.01mm/min,并记录位移初始位置;
(5)当力值传感器反馈的数值大于1N且小于1000N时,保持电动推杆速率为0.01mm/min;并记录位移变化量和力值变化量;
(6)当力值传感器反馈的数值等于1000N时,记录位移结束位置,并计算弹性变化量。
优选的,所述步骤S4包括如下操作:拆卸接插件和卡具,初始化试验环境后关闭电源。
与最接近的技术方案相比,本发明具有如下有益效果:
(1)本发明可进行低压计量箱接插件弹性变化量测定试验,为测定接插件弹性变化量和弹性寿命提供一种简单、有效地试验装置和测定方法。
(2)接插件卡具的设计可以保证接插件的可靠固定,并保证在整个夹紧施力过程中,不会有除夹紧损伤外的其他损伤,同时也能保证对接插件弹性余量的尺寸配合。
(3)高精度的带反馈力值传感器可以保证力值的准确判断,进而对接插件的受力情况实时监控;配合准确的位移反馈***,可以绘制力-位移变化曲线,进一步对接插件的弹性变化情况进行试验分析和理论研究。
(4)使用步进电机和传动机构驱动电动连杆施力,可以高效、简单地完成低压计量箱接插件弹性变化量测定试验。
(5)微机交互界面可方便检测人员操作和对试验过程进行监控,力值反馈、位移反馈及力-位移曲线绘制等功能可将试验数据完整的记录下来,方便试验数据分析和理论研究。
附图说明:
图1为一种低压计量箱接插件弹性变化量检测装置原理图。
图2为一种用于低压计量箱接插件弹性变化量的检测方法流程图。
其中:1-步进电机;2-传动机构;3-电动连杆;4-接插件;5-第一卡具;6-第二卡具;7-水平平台;8-滑道;9-力值传感器;10-支柱。
具体实施方式:
为了更好地理解本发明,下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步地说明。
本发明所采用的试验装置原理图如图1所示:
试验装置包括水平平台(7)、卡具(5和6)、接插件(4)、步进电机(1)、传动机构(2)、电动连杆(3)、力值传感器(9)和控制器。卡具包括竖直纵断面呈圆弧的第一卡具(5)和第二卡具(6),卡具采用不锈钢制作,同时卡具应根据接插件规格的不同进行定做。卡具的半径设计成稍大于接插件刚性尺寸,第一卡具(5)和第二卡具(6)与接插件(4)的刚性接触面积为接插件(4)面积的80%,这样可以保证卡具和接插件(4)在其弹性变化区间内具有充分的接触面积,进而可尽可能均匀的施加压力。
水平平台(7)上设有两条相互平行长度相等的滑道(8),两条滑道(8)的端部设有螺孔;第一卡具(5)底端的支柱通过螺丝与滑道固定不动。第二卡具(6)低端的支柱下端安装有可沿滑道滑动的滑轮,第一卡具(5)和第二卡具(6)相互平行。
步进电机通过传动机构连接电动连杆,推动第二卡具(6)移动,可以根据电动连杆与接插件的距离调节推进速度,速度最小可达到0.01mm/min,这样可以尽可能的接近低压计量箱接插件的极限弹性变化量。当电动推杆将卡具推动至压紧力值大于1000N时,认为接插件已经达到其极限弹性变化量。此时电动连杆前进的位移,减去力值反馈大于1N时前进的位移,求得的结果再除以2即可得到接插件的极限弹性变化量。
力值传感器安装在电动连杆的端部,进而对接插件经受的力值进行监控。力值传感器的规格应大于1000N,力值精度应在5%左右。
力值传感器将测量到的力值反馈给单片机,经单片机上传给上位机,上位机的微机交互界面显示力值,方便操作人员进行试验流程监控和试验原始数据记录。同时通过其显示的反馈力值持续跟踪夹具施加的力值。
控制器采用32位单片机ATmega8535对步进电机进行控制;步进电机和传动机构将转动角度和转数传递给单片机,从施加于接插件的力值为1N时,经单片机上传给上位机,上位机对接收到的数据进行计算得到位移的数值,当施加于接插件的力值为1000N时,记录位移结束位置。
上位机的微机交互界面显示位移数值,用于操作人员进行流程监控和试验原始数据记录。
上位机采用描点绘图的原理,将力数值和位移数值,以X,Y两组序列进行一一对应,进一步绘制力-位移变化曲线,可准确地表示接插件在整个夹紧过程中的状态和变化情况。也可以为操作人员研究金属弹片的弹性变化情况提供实验依据。
单片机采用RS232串口与上位机进行数据通信,将力值数据、位移参数传给上位机。由上位机的微机交互界面完成数据显示,同时将试验开始、推进速率等功能按钮设置在交互界面上,方便操作人员进行试验。
上位机还包括数据记录处理模块,数据记录处理模块采用数据库存储技术,将单片机上传给上位机的数据按一定编码进行存储,方便操作人员的二次调用和数据输出;同时设置数据打印功能,更能方便的将试验数据和主要参数打印出来,作为原始记录的一部分;对力-位移曲线图的保存需要操作人员手动选择保存。
接插件的弹性变化量测定试验方法如图2所示,包括如下步骤:
(1)调节左右接插件卡具位置,将接插件放置在夹具中央位置,并检查接插件是否可靠安装。
(2)调节电动推杆以一定的速率推动卡夹夹紧,操作人员判断夹紧速率是否合适。当卡具距接触接插件位置较远时,可以以较大的推进速率进行,如2mm/min;即将接触下接插件时,应选择较小速率推动夹紧,如0.01mm/min。
(3)电动推杆推动接插件卡具接触上接插件后,由力值反馈夹紧力是否大于1N来准确判断接触位置与时间。当判断已经接触后,自动记录位移初始位置,并启动位移记录反馈***。
(4)电动推杆推动卡具不断加紧,由力值反馈、位移反馈和力-位移变化曲线实时监控接插件加紧状态;当力值反馈大于1000N时,自动结束推动夹紧并记录此时位移变化情况。
(5)将位移变化量除以二即可得到接插件的弹性变化量。此时可选择是否进行下一个接插件弹性变化量试验,如继续进行,则重复步骤1至步骤5;
(6)弹性变化量测定试验后,也可选择进行弹性变化寿命试验,即以此时的位移变化量为其极限弹性变化量,设定电动推杆以某一恒定的夹紧速度,不断重复位移0至位移变化量的区间,设定机械寿命次数即可实现。可以方便的进行寿命试验,进一步研究接插件的弹性部分的可靠性。
(7)试验结束后,应拆卸接插件,并检查卡具及电动推杆有无异常,初始化试验环境后,关闭电源。
以上仅为本发明的实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
Claims (9)
1.一种低压计量箱接插件弹性变化量检测装置,其特征在于:所述装置包括安装在水平平台(7)上的竖直支柱(10)、由所述支柱(10)固定支撑的卡具、位于所述卡具一侧且与所述卡具处于同一水平面的静载力施加设备、安装于所述静载力施加设备一端端面中心的力值传感器(9)和与所述静载力施加设备另一端连接的控制器,所述控制器包括单片机。
2.如权利要求1所述的一种低压计量箱接插件弹性变化量检测装置,其特征在于:
所述卡具包括轴线沿水平Z轴方向的第一卡具(5)和第二卡具(6);所述水平平台(7)上有两条沿水平X轴方向平行设置的滑道(8);所述第一卡具(5)和所述第二卡具(6)分别由固定在所述滑道内的竖直Y轴方向的支柱(10)固定支撑;支撑所述第二卡具(6)的支柱底端有可沿所述滑道(8)滑动的滑轮。
3.如权利要求2所述的一种低压计量箱接插件弹性变化量检测装置,其特征在于:
所述第一卡具(5)和所述第二卡具(6)的竖直纵断面呈半径大于接插件半径的圆弧,接插件(4)沿所述第一卡具(5)的轴线安装于所述第一卡具(5)的内腔中央;所述第一卡具(5)与所述接插件的刚性接触面等于所述接插件面积的百分之四十;所述第一卡具(5)的开口指向水平X轴正方向,所述第二卡具(6)的开口指向水平X轴负方向。
4.如权利要求3所述的一种低压计量箱接插件弹性变化量检测装置,其特征在于:
所述第二卡具(6)开口另一侧设有可推动所述第二卡具(6)沿滑道(8)滑动的静载力施加设备;所述静载力施加设备包括沿水平X轴方向依次连接的电动连杆(3)、传动机构(2)和步进电机(1),所述电动连杆(3)一端端面中心安装有力值传感器(9),所述步进电机(1)另一端与单片机连接。
5.一种低压计量箱接插件弹性变化量检测方法,其特征在于:
所述方法包括如下步骤:
S1进行接插件弹性变化量的试验准备操作;
S2启动接插件弹性变化量测定试验;
S3根据判断是否进行下一个接插件弹性变化量检测试验确定进行步骤S1或步骤S4;
S4不进行下一个接插件弹性变化量测定实验,则进行试验结束操作。
6.如权利要求5所述的一种低压计量箱接插件弹性变化量检测方法,其特征在于:
所述步骤S1包括如下步骤:
01调节卡具的位置;
02安装低压计量箱接插件;
03根据判断所述接插件是否可靠安装确定进行步骤02或步骤04;
04接插件可靠安装,则转至所述步骤S2。
7.如权利要求6所述的一种低压计量箱接插件弹性变化量检测方法,其特征在于:
所述步骤01的具体操作为:将第一卡具(5)两端的支柱通过螺丝分别固定在水平平台上两条滑道的同侧端部;将另一第二卡具(6)两端支柱的滑轮安置在两条滑道内,使第二卡具(6)与第一卡具(5)平行,同时保证第一卡具(5)、第二卡具(6)和电动连杆处于同一水平面。
8.如权利要求5所述的一种低压计量箱接插件弹性变化量检测方法,其特征在于:
所述步骤S2包括如下步骤:
(1)启动步进电机,使电动连杆以一定速率推动第二卡具(6)向第一卡具(5)移动;
(2)根据电动连杆端部的力值传感器反馈的力值确定进行步骤(3),步骤(4)、步骤(5)或步骤(6);
(3)当力值传感器反馈的数值小于1N时,调节电动连杆的移动速率为2mm/min;
(4)当力值传感器反馈的数值等于1N时,调节电动推杆的速率为0.01mm/min,并记录位移初始位置;
(5)当力值传感器反馈的数值大于1N且小于1000N时,保持电动推杆速率为0.01mm/min;并记录位移变化量和力值变化量;
(6)当力值传感器反馈的数值等于1000N时,记录位移结束位置,并计算弹性变化量。
9.如权利要求5所述的一种低压计量箱接插件弹性变化量检测方法,其特征在于:
所述步骤S4包括如下操作:拆卸接插件和卡具,初始化试验环境后关闭电源。
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