CN104677541B - 一种比例电磁铁动静态性能测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的是一种比例电磁铁动静态性能测试装置，包括底板、安装在底板上的静态性能测试机构、安装在底板上的动态性能测试机构和安装在底板上的第一执行器支架和第二执行器支架，被测比例电磁铁安装在所述的第一执行器支架和第二执行器支架上，静态性能测试机构用来测试被测比例电磁铁的静态性能，动态性能测试机构用来测试被测比例电磁铁的动态性能。本发明既可以测试比例电磁铁的静态性能，又可以测试比例电磁铁的动态性能，测试内容全面，结合工控机、多功能数据采集卡等设备可以极大的提高测试过程的精度、效率和自动化程度。
Description
技术领域
本发明涉及电磁铁测试技术领域，具体的说是涉及一种比例电磁铁动静态性能测试装置。
背景技术
比例电磁铁作为比例控制元件中的电—机械转换器件，其功能是将比例控制放大器输出的电信号转换成力或位移。由于结构上的特殊设计，比例电磁铁在其工作行程内具有良好的“力—位移”水平特性。此外，与其余“电—机械”转换器相比，比例电磁铁具有推力大、结构简单、对油质要求不高、成本低廉，功能拓展性强等综合优势，因此赢得了比例控制领域用户的广泛青睐。
作为比例控制***中的关键元件，比例电磁铁的动静态性能对整个控制***具有重要影响，需要通过合理的测试装置对其进行测试。
1990年发表在高压电器第1期上的论文“电磁机构中电磁铁动态吸力特性的测定”中提出了一种采用电阻应变片测试技术来测定ZN4-10/1000-16型真空断路器所用直流电磁铁的动态吸力特性。这种测试方法比较直接，但是测量精度有限，且需要较多的手工操作，自动化程度低。
2001年发表在同济大学学报第29卷第4期上的论文“液压阀用电磁铁CAT***的开发”以某型液压阀用电磁铁CAT试验台配套的测试软件为例，阐述了测试软件在实现数据采集、处理、曲线输出功能等方面的特点。该***属微机型数据采集***，硬件部分包括试验台架、传感器、预处理电路、采集卡、计算机及***设备，软件开发采用Visual C++6.0。可自动化完成测试数据的采集与处理，在屏幕及打印机上输出曲线和试验报告，测试精度及效率都有较大提高，但其功能比较单一，主要是完成电磁铁的位移—吸力试验测试工作。而且主要是侧重介绍整个***的原理，未涉及具体的测试试验台。
申请号为201310112752.2的中国专利提出了一种比例电磁铁静特性测试设备，其主要包括伺服电机、滚珠丝杠、位移传感器、力传感器、控制板和计算机，具有全数字化显示，良好的人机界面，较高的测试精度和测试效率等优点。但其只针对比例电磁铁的静态特性，功能不够全面。
因此，设计一种测试精度和自动化程度高、功能全面、操作方便的比例电磁铁性能测试装置具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种可以全面准确的测试比例电磁铁的各项性能，为比例电磁铁的设计与优化奠定基础的比例电磁铁动静态性能测试装置。
本发明的目的是这样实现的：包括底板、安装在底板上的静态性能测试机构、安装在底板上的动态性能测试机构和安装在底板上的第一执行器支架和第二执行器支架，被测比例电磁铁安装在所述的第一执行器支架和第二执行器支架上，所述静态性能测试机构包括安装在底板上的电动缸支架、安装在电动缸支架上的电动缸、拉压传感器和推杆，电动缸的输出轴和拉压传感器的两端均设置有螺纹孔，电动缸的输出轴和拉压传感器之间通过两端均设置螺纹的连接销连接在一起，推杆的一端设置有外螺纹并通过螺纹配合安装在拉压传感器的螺纹孔里，推杆的另一端沿着垂直于推杆轴线的方向设置一竖直孔，与静态性能测试机构对应的被测比例电磁铁安装在第一执行器支架上，被测比例电磁铁的输出端上固定安装有第一上加紧块和第一下加紧块，第一下加紧块左端设置第一圆柱凸台，所述第一圆柱凸台上分别设置有沿轴向的第一圆孔和垂直于轴向的第二圆孔，推杆的另一端安装在第一圆孔里，垂直于推杆轴线的方向设置的竖直孔与第二圆孔同轴线且竖直孔与第二圆孔中安装有销钉；
所述动态性能测试机构包括安装在底板上的垫板、安装在垫板上的导轨、安装在导轨上的可移动的安装板和安装在可移动的安装板上的连接轴，连接轴的端部设置有外螺纹，与动态性能测试机构对应的被测比例电磁铁安装在第二执行器支架上，被测比例电磁铁的输出端上固定安装有第二上加紧块和第二下加紧块，第二下加紧块的左端设置有第二圆柱凸台，第二圆柱凸台上设置有外螺纹，连接轴与第二圆柱凸台通过具有内螺纹的螺套连接在一起。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明既可以测试比例电磁铁的静态性能，又可以测试比例电磁铁的动态性能，测试内容全面，结合工控机、多功能数据采集卡等设备可以极大的提高测试过程的精度、效率和自动化程度。
附图说明
图1是本发明的静态性能测试机构的主视图；
图2是图1的左视图；
图3是本发明的动态性能测试机构的主视图；
图4是图3的左视图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
结合图1至图4，本发明包括比例电磁铁静态性能测试机构和比例电磁铁动态性能测试机构两大部分。具体的说是：本发明包括底板3、安装在底板3上的静态性能测试机构、安装在底板3上的动态性能测试机构和安装在底板3上的第一执行器支架10和第二执行器支架18，被测比例电磁铁11安装在所述的第一执行器支架10和第二执行器支架18上，所述静态性能测试机构包括安装在底板3上的电动缸支架2、安装在电动缸支架2上的电动缸1、拉压传感器5和推杆6，电动缸1的输出轴和拉压传感器5的两端均设置有螺纹孔，电动缸的输出轴和拉压传感器5之间通过两端均设置螺纹的连接销4连接在一起，具体的说是连接销4两端均有外螺纹，电动缸1的输出轴和拉压传感器5两端均有内螺纹孔，连接销4通过螺纹联接将电动1的缸输出轴和拉压传感器5连接在一起，推杆6的一端设置有外螺纹并通过螺纹配合安装在拉压传感器5的螺纹孔里，推杆6的另一端沿着垂直于推杆轴线的方向设置一竖直孔，与静态性能测试机构对应的被测比例电磁铁11安装在第一执行器支架10上，被测比例电磁铁11的输出端上固定安装有第一上加紧块9和第一下加紧块8，也即第一下加紧块8和第一上加紧块9通过螺栓与被测比例电磁铁11的输出端固定在一起，第一下加紧块8的左端设置第一圆柱凸台，所述第一圆柱凸台上分别设置有沿轴向的第一圆孔和垂直于轴向的第二圆孔，推6杆的另一端安装在第一圆孔里，垂直于推杆轴线的方向设置的竖直孔与第二圆孔同轴线且竖直孔与第二圆孔中安装有销钉7，也即所述推杆6的一端有螺纹、另一端有垂直于推杆轴线的竖直孔，第一下加紧块8左端有第一圆柱凸台，第一圆柱凸台上有沿轴向的圆孔和垂直于轴向的圆孔，推杆6有螺纹端和拉压传感器5的螺纹孔配合，推杆6有圆孔端可以套入第一圆柱凸台上的轴向孔内，将销钉7***两者的垂直于轴向的圆孔内，实现固定；所述动态性能测试机构包括安装在底板3上的垫板21、安装在垫板21上的导轨20、安装在导轨20上的可移动的安装板13和安装在可移动的安装板13上的连接轴14，连接轴14的端部设置有外螺纹，与动态性能测试机构对应的被测比例电磁铁11安装在第二执行器支架18上，被测比例电磁铁11的输出端上固定安装有第二上加紧块17和第二下加紧块16，第二下加紧块16的左端设置有第二圆柱凸台，第二圆柱凸台上设置有外螺纹，连接轴14与第二圆柱凸台通过具有内螺纹的螺套15连接在一起。
具体的说是垫板21通过螺栓固定安装在底板3上，导轨20固定安装在垫板21上，可移动的安装板13固定安装在导轨20上部，连接轴14与可移动的安装板13固定连接或为一体式结构，第二下加紧块16和第二上加紧块17通过螺栓与被测比例电磁铁11的输出轴固定在一起，第二执行器支架18通过螺栓固定在底板3上，被测比例电磁铁11安装在第二执行器支架18上。所述连接轴14右端有螺纹，第二下加紧块16左端有第二圆柱凸台，第二圆柱凸台端部有外螺纹，可以通过螺套15利用螺纹联接将连接轴14和第二下加紧块16的圆柱凸台连接在一起。所述垫板21设计为阶梯形结构，以节省材料，降低成本。
本发明的具体测试功能实现方式如下：
首先说明本发明的被测比例电磁铁11，其内部自带位移传感器，在对被测比例电磁铁11进行性能测试时，被测比例电磁铁11内部自带的位移传感器也会工作，辅助完成性能测试。
(1)比例电磁铁的静态性能测试。
将被测比例电磁铁11固定在第一执行器支架10上，在被测比例电磁铁11不通电的情况下，启动电动缸1带动推杆6向右低速运行，当推杆6套入下加紧块8的圆柱凸台轴向孔后停止，在两者的垂直于轴向的孔内***销钉7，将两者固定在一起。然后再启动电动缸1，将衔铁从初始位置缓慢拉到最大位移处。同时，通过拉压传感器5和位移传感器获得复位弹簧在不同位置的弹力、位移对应信号，经数据采集卡送至工控机，经软件处理后得到复位弹簧的弹力—位移特性曲线。
对被测比例电磁铁11通入不同大小的恒定电流，使其衔铁运动至某一位移处，启动电动缸1带动推杆6向右低速运行，当推杆6套入第一下加紧块8的圆柱凸台轴向孔后停止，在两者的垂直于轴向的孔内***销钉7，将两者固定在一起。然后再启动电动缸1，带动衔铁缓慢运动以改变其位移。同时，通过拉压传感器5得到被测比例电磁铁11克服复位弹簧的弹力后的电磁力信号，通过位移传感器获得相应的位移信号，这些信号经数据采集卡送至工控机，经软件处理后得到被测比例电磁铁11的力—位移特性曲线。
利用电动缸1带动被测比例电磁铁11的衔铁至行程范围内某一位置后停止，使位移保持不变，然后对被测比例电磁铁11通入不同大小的恒定电流，可以得到被测比例电磁铁11的力—电流特性曲线。
综上，本发明的静态性能测试机构在被测比例电磁铁11不通电的情况下可以测试复位弹簧的弹力—位移曲线，在被测比例电磁铁11通电的情况下可以测试其克服弹簧力后输出的力—位移曲线，通过软件将这两条曲线对应位移上的力相加，可以得到被测比例电磁铁11的电磁力—位移曲线。
(2)比例电磁铁的动态性能测试。
将被测比例电磁铁11固定在第二执行器支架18上，在可移动的安装板13上固定具有一定质量的物块以模拟运动件质量，利用螺套15将被测比例电磁铁11和物块连接在一起，对被测比例电磁铁11突加电流、突泄电流，通过位移传感器得到其位移信号，经数据采集卡送至工控机，经软件处理后可以得到负载情况下被测比例电磁铁的位移—时间曲线，以测试其负载情况下的阶跃响应情况。
对被测比例电磁铁11通入一定频率的按正弦规律变化的电流，通过位移传感器得到衔铁位移信号，经数据采集卡送至工控机，经软件处理后可以得到负载情况下被测比例电磁铁的位移—时间曲线，以测试其负载情况下位移随电流变化的跟随响应情况。
松开螺套15，使负载与被测比例电磁铁11分离，同理可获得空载情况下的阶跃响应情况和跟随响应情况。
综上，本发明的动态性能测试机构可以通过螺套15实现被测比例电磁铁11和负载的连接或分离，测试其负载或空载情况下突加、突泄电流的阶跃响应特性和输入不同频率控制信号时的跟随响应特性。
Claims (1)
1.一种比例电磁铁动静态性能测试装置，包括底板、安装在底板上的静态性能测试机构、安装在底板上的动态性能测试机构和安装在底板上的第一执行器支架和第二执行器支架，被测比例电磁铁安装在所述的第一执行器支架和第二执行器支架上，其特征在于：所述静态性能测试机构包括安装在底板上的电动缸支架、安装在电动缸支架上的电动缸、拉压传感器和推杆，电动缸的输出轴和拉压传感器的两端均设置有螺纹孔，电动缸的输出轴和拉压传感器之间通过两端均设置螺纹的连接销连接在一起，推杆的一端设置有外螺纹并通过螺纹配合安装在拉压传感器的螺纹孔里，推杆的另一端沿着垂直于推杆轴线的方向设置一竖直孔，与静态性能测试机构对应的被测比例电磁铁安装在第一执行器支架上，被测比例电磁铁的输出端上固定安装有第一上加紧块和第一下加紧块，第一下加紧块左端设置第一圆柱凸台，所述第一圆柱凸台上设置有沿轴向的第一圆孔和垂直于轴向的第二圆孔，推杆的另一端安装在第一圆孔里，垂直于推杆轴线的方向设置的竖直孔与第二圆孔同轴线且竖直孔与第二圆孔中安装有销钉；
所述动态性能测试机构包括安装在底板上的垫板、安装在垫板上的导轨、安装在导轨上的可移动的安装板和安装在可移动的安装板上的连接轴，所述安装板上还固定有用于模拟运动件质量的物块，连接轴的端部设置有外螺纹，与动态性能测试机构对应的被测比例电磁铁安装在第二执行器支架上，被测比例电磁铁的输出端上固定安装有第二上加紧块和第二下加紧块，第二下加紧块的左端设置有第二圆柱凸台，第二圆柱凸台上设置有外螺纹，连接轴与第二圆柱凸台通过具有内螺纹的螺套连接在一起，所述被测比例电磁铁内部自带位移传感器。
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