CN112284591A - 一种用于电磁铁动态吸力特性的测试装置及基于该装置的测试方法 - Google Patents

一种用于电磁铁动态吸力特性的测试装置及基于该装置的测试方法 Download PDF

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Abstract

一种用于电磁铁动态吸力特性的测试装置及基于该装置的测试方法，涉及力学测试技术领域。本发明是为了解决目前对电磁铁动态吸反力特性的配合无法采用更接近电磁铁工况的动态吸反力特性的配合方法的问题。本发明通过电磁铁动铁和静铁的气隙可调、气隙范围可自由设定，同时通过若干弹簧形成可自由组合的反力特性，可实现电磁铁更接近实际工况的动态吸反力特性配合曲线测试和方法。该装置结构紧凑、测试便利。该方法可直接快速的获得电磁铁的动铁吸反力特性配合曲线，有利于电磁铁的设计和优化。

Description

一种用于电磁铁动态吸力特性的测试装置及基于该装置的测 试方法
技术领域
本发明属于力学测试技术领域，尤其涉及电磁铁动态吸反力配合的测试。
背景技术
电磁铁的电磁吸力和机械反力是电磁铁正常工作的一对“矛盾”力，二者缺一不可。性能良好的电磁铁，其吸力特性曲线与反力特性曲线必须匹配良好，这种配合关系决定了电磁铁的效率和工作可靠性。
现阶段由于电磁铁在运动过程中，线圈电流是变化的，同时动态吸力曲线与反力有关联，导致动态吸力曲线难以测量。所以，目前电磁铁吸反力特性的配合仍然采用静态吸反力特性的配合，而无法采用更接近电磁铁工况的动态吸反力特性的配合。因此，设计一种满足测试要求的动态吸反力配合的测试装置势在必行。
发明内容
本发明是为了解决目前对电磁铁动态吸反力特性的配合无法采用更接近电磁铁工况的动态吸反力特性的配合方法的问题，现提供一种用于电磁铁动态吸力特性的测试装置及基于该装置的测试方法。
一种用于电磁铁动态吸力特性的测试装置，包括：压力传感器、第一支架、两个第一弹簧、第二弹簧、两个螺栓、上盖板和下盖板，上盖板和下盖板均为条形板，第一支架用于支撑下盖板，下盖板上开有动铁通孔，该动铁通孔的两侧分别开有一个螺栓通孔，动铁通孔和两个螺栓通孔的中心均位于同一条直线上，上盖板的下表面用于固定被测电磁铁的动铁，动铁能够贯穿动铁通孔与被测电磁铁的静铁相对，两个螺栓的一端均固定在上盖板下表面、且两个螺栓能够分别贯穿下盖板上的两个螺栓通孔，两个第一弹簧分别套在两个螺栓上，第一弹簧的下端与下盖板的上表面相接触、且第一弹簧的上端不与上盖板的下表面相接触，第二弹簧用于套接在动铁上、且第二弹簧的两端分别与上盖板的下表面和下盖板的上表面相接触，压力传感器用于采集静铁受力。
上述测试装置还包括第二支架和两个微分测头，第二支架用于支撑两个微分测头，两个微分测头分别位于上盖板的上下两侧，上盖板位于两个微分测头的动端之间。
上述被测电磁铁包括动铁和静铁，静铁位于下盖板下方。
上述测试装置还包括垫块，压力传感器固定在垫块上，压力传感器的检测端通过连接块与静铁相连接。
上述测试装置还包括基座，第一支架、第二支架和垫块均固定在基座上，上盖板(12)和下盖板均与基座表面平行。
基于上述一种用于电磁铁动态吸力特性的测试装置的测试方法，保证初始状态下两个微分测头均不与上盖板接触、且被测电磁铁未通电，
所述测试方法包括以下步骤：
步骤1、在两个第一弹簧和第二弹簧自由状态下，调整上盖板上方的微分测头，使该微分测头的动端与上盖板上表面相接触，记录此时动铁与静铁之间的距离，将该距离记为最大气隙值δm，
步骤2、调整上盖板上方的微分测头，使该微分测头的动端压动上盖板向下移动、直至动铁与静铁相互接触，此时动铁与静铁之间的气隙最小记为δ0，在调整上盖板上方的微分测头的过程中，上盖板下方的微分测头始终不与上盖板接触，
步骤3、调整微分测头使动铁与静铁之间的气隙值为δi，δi∈[δ0,δm]，给被测电磁铁施加额定电压，获得气隙δi下，动铁运动过程中每一时刻压力传感器测得的静铁受力值，
步骤4、将所有时刻与其对应的静铁受力值形成一条曲线，获得被测电磁铁在δi气隙下额定电压下的动态吸力曲线。
在获得动态吸力曲线后，更换不同弹力系数或长度的弹簧、并重复步骤1至步骤4，获得不同反力线性参数下的动态吸力曲线。
步骤3中调整微分测头使动铁与静铁之间的气隙值为δi的具体方法为：
调整上盖板上方的微分测头、使动铁与静铁之间的气隙值为δi，
或调整上盖板下方的微分测头、使动铁与静铁之间的气隙值为δi，
或同时调整上盖板上方与下方的微分测头、使动铁与静铁之间的气隙值为δi。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明通过电磁铁动铁和静铁的气隙可调、气隙范围可自由设定，同时通过若干弹簧形成可自由组合的反力特性，可实现电磁铁更接近实际工况的动态吸反力特性配合曲线测试和方法。该装置结构紧凑、测试便利。该方法可直接快速的获得电磁铁的动铁吸反力特性配合曲线，有利于电磁铁的设计和优化。
附图说明
图1是本发明所述一种用于电磁铁动态吸力特性的测试装置的整体结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种用于电磁铁动态吸力特性的测试装置，包括：基座1、垫块2、压力传感器3、第一支架6、两个微分测头7、两个第一弹簧8、第二弹簧9、两个螺栓10、第二支架11、上盖板12和下盖板13。被测电磁铁5包括动铁和静铁
第一支架6、第二支架11和垫块2均固定在基座1上。上盖板12和下盖板13均为条形板。下盖板13固定在第一支架6-1上，静铁位于下盖板13下方。下盖板13上开有动铁通孔，该动铁通孔的两侧分别开有一个螺栓通孔，动铁通孔和两个螺栓通孔的中心均位于同一条直线上。动铁和两个螺栓10的一端均固定在上盖板12的下表面、且动铁能够贯穿动铁通孔与被测电磁铁5的静铁相对、两个螺栓10能够分别贯穿下盖板13上的两个螺栓通孔。上盖板12和下盖板13均与基座1表面平行。
两个第一弹簧8分别套在两个螺栓10上，第一弹簧8的下端与下盖板13的上表面相接触、且第一弹簧8的上端不与上盖板12的下表面相接触；第二弹簧9用于套接在动铁上、且第二弹簧9的两端分别与上盖板12的下表面和下盖板13的上表面相接触。
压力传感器3固定在垫块2上，压力传感器3的检测端通过连接块4与静铁相连接，压力传感器3用于采集静铁受力。
第二支架11用于支撑两个微分测头7，两个微分测头7分别位于上盖板12的上下两侧，上盖板12位于两个微分测头7的动端之间。
本实施方式中，水平设置的基座1和固定在基座1上的第一支架6和第二支架11为固定部分。垫块2、压力传感器3、连接块4和被测电磁铁5为吸反力测试部分，用于测试动态电磁力。两个第一弹簧8、第二弹簧9、两个螺栓10和下盖板13为反力调节部分，用于调节反力的线性参数。两个微分测头7和上盖板12为气隙调节部分，用于调节静铁与动铁之间的气隙。下盖板13的下表面与被测电磁铁5的轭部上表面紧贴。
本实施方式中，两个第一弹簧8和第二弹簧9可按需拆卸更换，如此设计，可以实现通过弹簧的高度来调节反力折线的折点位置，通过弹簧的刚度调节反力线段的斜率，同时通过上盖板12对第二弹簧9的预压位置来调节反力线段的起点位置，最终使反力特性可实现自由组合。
两个微分测头7可以通过限位上盖板12进而实现对与上盖板12固定连接的动铁进行限位，如此设计，可以实现电磁铁的气隙调节，同时可以实现电磁铁在设定气隙范围内运动，进而获得相应的吸力曲线。
具体实施方式二：本实施方式是基于具体实施方式一所述的一种用于电磁铁动态吸力特性的测试装置的测试方法作进一步说明，本实施方式中，在保证两个微分测头7均不与上盖板12接触、且被测电磁铁5未通电的初始状态下开始进行。所述测试方法包括以下步骤：
步骤1、在两个第一弹簧8和第二弹簧9自由状态下，调整上盖板12上方的微分测头7，使该微分测头7的动端与上盖板12上表面相接触，记录此时微分测头7示数Xm以及动铁与静铁之间的距离，将该距离记为最大气隙值δm。
步骤2、调整上盖板12上方的微分测头7，使该微分测头7的动端压动上盖板12向下移动、直至动铁与静铁相互接触，此时动铁与静铁之间的气隙最小记为δ0，在调整上盖板12上方的微分测头7的过程中，上盖板12下方的微分测头7始终不与上盖板12接触。
步骤3、仅调整上盖板12上方的微分测头7、或仅调整上盖板12下方的微分测头7、或同时调整上盖板12上方与下方的微分测头7，使动铁与静铁之间的气隙值为δi，δi∈[δ0,δm]，给被测电磁铁5施加额定电压，获得气隙δi下，动铁运动过程中每一时刻压力传感器3测得的静铁受力值。
步骤4、将所有时刻与其对应的静铁受力值形成一条曲线，获得被测电磁铁5在δi气隙下额定电压下的动态吸力曲线。
在获得动态吸力曲线后，按需更换弹簧，以改变反力的线性参数，具体通过弹簧的高度来调节反力折线的折点位置，通过弹簧的刚度调节反力线段的斜率，同时通过上盖板12对第二弹簧9的预压位置来调节反力线段的起点位置。然后重复以上步骤1至步骤4。如此，获得被测电磁铁5在设定的反力特性组合下的动态吸力曲线。

Claims (8)

1.一种用于电磁铁动态吸力特性的测试装置，其特征在于，包括：压力传感器(3)、第一支架(6)、两个第一弹簧(8)、第二弹簧(9)、两个螺栓(10)、上盖板(12)和下盖板(13)，
上盖板(12)和下盖板(13)均为条形板，第一支架(6-1)用于支撑下盖板(13)，下盖板(13)上开有动铁通孔，该动铁通孔的两侧分别开有一个螺栓通孔，动铁通孔和两个螺栓通孔的中心均位于同一条直线上，上盖板(12)的下表面用于固定被测电磁铁(5)的动铁，动铁能够贯穿动铁通孔与被测电磁铁(5)的静铁相对，两个螺栓(10)的一端均固定在上盖板(12)下表面、且两个螺栓(10)能够分别贯穿下盖板(13)上的两个螺栓通孔，两个第一弹簧(8)分别套在两个螺栓(10)上，第一弹簧(8)的下端与下盖板(13)的上表面相接触、且第一弹簧(8)的上端不与上盖板(12)的下表面相接触，第二弹簧(9)用于套接在动铁上、且第二弹簧(9)的两端分别与上盖板(12)的下表面和下盖板(13)的上表面相接触，压力传感器(3)用于采集静铁受力。
2.根据权利要求1所述的一种用于电磁铁动态吸力特性的测试装置，其特征在于，还包括第二支架(11)和两个微分测头(7)，
第二支架(11)用于支撑两个微分测头(7)，两个微分测头(7)分别位于上盖板(12)的上下两侧，上盖板(12)位于两个微分测头(7)的动端之间。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于电磁铁动态吸力特性的测试装置，其特征在于，被测电磁铁(5)包括动铁和静铁，静铁位于下盖板(13)下方。
4.根据权利要求3所述的一种用于电磁铁动态吸力特性的测试装置，其特征在于，还包括垫块(2)，压力传感器(3)固定在垫块(2)上，压力传感器(3)的检测端通过连接块(4)与静铁相连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于电磁铁动态吸力特性的测试装置，其特征在于，还包括基座(1)，第一支架(6)、第二支架(11)和垫块(2)均固定在基座(1)上，上盖板(12)和下盖板(13)均与基座(1)表面平行。
6.基于根据权利要求2所述的一种用于电磁铁动态吸力特性的测试装置的测试方法，其特征在于，保证初始状态下两个微分测头(7)均不与上盖板(12)接触、且被测电磁铁(5)未通电，
所述测试方法包括以下步骤：
步骤1、在两个第一弹簧(8)和第二弹簧(9)自由状态下，调整上盖板(12)上方的微分测头(7)，使该微分测头(7)的动端与上盖板(12)上表面相接触，记录此时动铁与静铁之间的距离，将该距离记为最大气隙值δm，
步骤2、调整上盖板(12)上方的微分测头(7)，使该微分测头(7)的动端压动上盖板(12)向下移动、直至动铁与静铁相互接触，此时动铁与静铁之间的气隙最小记为δ0，在调整上盖板(12)上方的微分测头(7)的过程中，上盖板(12)下方的微分测头(7)始终不与上盖板(12)接触，
步骤3、调整微分测头(7)使动铁与静铁之间的气隙值为δi，δi∈[δ0,δm]，给被测电磁铁(5)施加额定电压，获得气隙δi下，动铁运动过程中每一时刻压力传感器(3)测得的静铁受力值，
步骤4、将所有时刻与其对应的静铁受力值形成一条曲线，获得被测电磁铁(5)在δi气隙下额定电压下的动态吸力曲线。
7.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，在获得动态吸力曲线后，更换不同弹力系数或长度的弹簧、并重复步骤1至步骤4，获得不同反力线性参数下的动态吸力曲线。
8.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，步骤3中调整微分测头(7)使动铁与静铁之间的气隙值为δi的具体方法为：
调整上盖板(12)上方的微分测头(7)、使动铁与静铁之间的气隙值为δi，
或调整上盖板(12)下方的微分测头(7)、使动铁与静铁之间的气隙值为δi，
或同时调整上盖板(12)上方与下方的微分测头(7)、使动铁与静铁之间的气隙值为δi。
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