CN105158076A - 一种冲击式气动承载装置 - Google Patents

Abstract

一种冲击式承载装置，包括气源、气源三联件、两位三通电磁阀、承载平台气缸组件、压力传感器和单片机，气源依次通过气源三联件、两位三通电磁阀和压力传感器向承载平台气缸组件供气，组成气动回路，压力传感器实时检测气动回路上的实际压力，并将实际压力信号传输给单片机，单片机实时比较实际压力值与设定的气动回路上的目标压力值的大小，并发出PWM信号控制两位三通电磁阀的电磁铁，实现两位三通电磁阀的通断。通过气动系统的压力可调特性，来模拟各种大小不同承载力的工况，并且结合电控系统来保持承载力的稳定和可连续调节。

Description

一种冲击式气动承载装置

技术领域

本发明涉及气动技术领域的冲击式承载装置，尤其是指在产品研发阶段通过本发明来提供稳定和可连续调节的模拟实际工况的负载力承载，来提高产品研发的准确性。

背景技术

气动技术自1856年首次应用在工业以来，以其高效、清洁、成本低廉、维护简易、低污染等优点，得到各种领域的认可，发展至今已广泛应用于各行各业。

目前，在很多产品研发的过程中需要对产品的力学输出特性进行验证，为了得到更加贴近真实工况的力学条件，需要采用不同的方法来达到模拟承受外负载力输出的效果。并且，在承载的模拟分为静态承载和动态承载，所以不具有普遍的通用性。因此，研发一种具有通用性的稳定和可连续调节的承载模拟装置。运用功效高，结构简单，成本低廉的气动系统来完成承载工作，并保持其承载力输出大小的稳定性和可连续调节性。

本发明采用无污染的空气作为动力驱动，承载力及工作速度具有良好的可调节性，能够保持承载力的稳定性和可连续调节性，且对环境的适应能力强，具有普遍的通用性。检索相关专利文献，无类似技术方案的公开。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冲击式承载装置，以解决现有产品研发阶段的输出力承载问题，通过气动系统的压力可调特性，来模拟各种大小不同承载力的工况，并且结合电控系统来保持承载力的稳定和可连续调节。

本发明的目的是依靠以下技术方案实现的：一种冲击式气动承载装置，包括气源、气源三联件、两位三通电磁阀、承载平台气缸组件、压力传感器和单片机，气源依次通过气源三联件、两位三通电磁阀和压力传感器向承载平台气缸组件供气，组成气动回路，压力传感器实时检测气动回路上的实际压力，并将实际压力信号传输给单片机，单片机实时比较实际压力值与设定的气动回路上的目标压力值的大小，并发出PWM信号控制两位三通电磁阀的电磁铁，实现两位三通电磁阀的通断。

本发明所述的压力传感器与气源三联件之间的供气管道上设有安全阀。

本发明所述的气动回路上设有压力表。

本发明所述的承载平台气缸组件由两个相同型号的气缸组成。

本发明所述的气缸为双作用气缸，气缸的无杆腔与气动回路相连通，气缸的有杆腔接消声接头与大气相连通。

本发明所述的两个气缸的底部通过紧固件固定在底座连接板上，活塞杆末端联接有浮动接头，浮动接头另一端与承力板之间通过紧固件固定，构成刚性连接。

本发明的独特之处在于，利用高速开关阀PWM驱动方式实现压力的稳定输出以及可连续调节。通过压力传感器检测无杆腔的压力大小，将检测值输送给单片机，经单片机处理后对高速开关阀的线圈进行PWM功率驱动控制；通过控制高速开关阀电磁铁线圈的通断来实现对无杆腔的压力稳定和可连续调节输出。

进一步的通过承载力平台的刚性连接，实现两个气缸的同步运动，从而达到输出承载力稳定的目的。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中的承载平台气缸组件的结构示意图。

附图标记：1、气源，2、分水滤气器，3、定值减压阀，4、油雾器，5、压力表，6、两位三通电磁阀，7、安全阀，8、承载平台气缸组件，801、底部连接板，802、气缸，8021、无杆腔，8022、有杆腔，803、浮动接头，804、承力板，805、消声接头，806、气管接头，9、压力传感器，YA、电磁铁。

具体实施方式

如附图1和图2所示，是一种冲击式承载装置的实施例。

一种冲击式承载装置，包含气动系统和电控系统两个部分。

所述气动系统包含气源、气源三联件、承载平台气缸组件、压力表、压力传感器以及若干气动控制阀，其中，所述承载平台气缸组件包括两个相同型号的气缸，所述的若干气动控制阀包括定值减压阀、安全阀和一个两位三通电磁阀，两位三通电磁阀为两位三通高速开关阀，所述的气源三联件依次为分水滤气器、定值减压阀和油雾器。

在气动系统中，所述气源三联件的两端分别与气源和两位三通电磁阀连接。两位三通电磁阀一路接气源，一路与两个气缸相连接，一路接消声接头与大气相通，其电磁阀由单片机控制。

所述安全阀于气缸无杆腔相通，为保证冲击式承载模拟装置气动系统安全压力值，保护实验装置。

所述压力表位于三联件之后，也可与三联件集成，用于观察气动回路上的压力值大小。

所述压力传感器处于两位三通电磁阀与两个气缸连接气路之间，所述两个气缸为双作用气缸。所述气缸无杆腔与气路相连通，气缸有杆腔直接接消声接头与大气相通。

所述承载平台气缸组件的两个气缸的底部通过紧固件固定在底座连接板上，活塞杆末端联接有浮动接头，浮动接头另一端与承力板之间通过紧固件固定，构成刚性连接，随着无杆腔内气体压力变化，承载平台气缸组件提供相应的承载力。

所述紧固件为螺栓。

所述底座连接板和承力板，需加工有合适尺寸的孔与气缸配合。

所述电控系统包括电源、压力传感器、调理电路、单片机、功率放大模块、与两位三通电磁阀的电磁铁部分；所述压力传感器为具有模拟量输出功能的压力传感器，能够通过单片机实现压力模拟量的数据传输。

所述单片机为压力传感器信号处理单元，能够实现数据的采集和处理，并且根据数据处理结果给出相应的输出信号。

所述两位三通电磁阀的换向动作由单片机输出PWM开关信号控制。

所述功率放大模块可为固态继电器，是为实现单片机输出PWM开关信号放大后与两位三通电磁阀的电磁铁驱动功率匹配。

所述定值减压阀用于控制气动回路中的最高压力；安全阀用于控制气缸输出加载力时的无杆腔的最大安全压力。

在本实施例中，由气源1来给整个气动系统供气。经过分水滤气器2、定值减压阀3和油雾器4，对气体干燥以及润滑，运用定值减压阀3，来设定整个气动回路的最大压力值，通过压力表5可以检测气动回路的供气压力值大小。安全阀7来设定气缸802的无杆腔的安全压力值大小，以此来控制最大输出压力的大小。

在本实施例中，电控系统采用脉宽调制（PWM）控制两位三通电磁阀6的动作。通过PWM开关信号的控制，可实现多种承载力的输出。选取一定的PWM信号周期，对于两位三通电磁阀6来说，在一定的信号周期内，当信号处于低电平时，电磁铁YA断电，气源供给气缸压缩空气，断电时间越久进气量就越大。这样就可以通过控制调节PWM信号在一个周期内的占空比来改变进气量。

在本实施例开始之前，通过手动调节定值减压阀2来设定系统的最大供气压力值，调节安全阀6来设定承载力所对应的的最大安全气压值。接下来在单片机中设置所需目标压力值。

在本实施例工作时，单片机给出的信号经过I/O口输出开关量，通过功率放大后，控制两位三通电磁阀6的电磁铁YA。气体的实际压力值通过压力传感器以及调理电路进入单片机，经A/D通道以及模数转换后，同单片机内设定的目标压力值进行比较，其差值大小经过单片机程序计算处理，通过单片机内I/O口输出PWM开关信号经功率驱动电路放大后控制电磁铁YA，这样就形成一个完整的闭环控制系统。当系统实际检测到压力信号与设定值产生误差时，通过误差的大小调节PWM信号给出不同的占空比，控制高速开关阀电磁铁YA的通电时间，从而改变进气量，实现气缸无杆腔压力的精密、稳定和可连续调节控制。

在对外输出承载力做功时，气缸802无杆腔体积发生变化，压力也随之改变，运用压力传感器9，来检测压力变化，单片机接收到经过A/D转换的压力传感器9传送的压力数据，当检测到气缸802无杆腔的压力低于所设定值时，单片机经过计算处理，输出PWM开关信号控制两位三通电磁阀6电磁铁YA断电时间增加，使气缸802增加进气量，以此不断调节，直至单片机接收到的压力数据与所设定压力值大小相同。

当无杆腔体积减小、压力增大至大于设定值时，压力传感器9传送检测到的压力信号给单片机，单片机输出PWM开关信号控制两位三通高速开关阀6电磁铁YA通电增加，使气缸802处于排气状态，使气缸802无杆腔压力降低；经压力传感器9检测，压力降至设定值时，单片机再次输出控制信号，再次调节PWM信号的占空比，使得压力恒定，保证承载力的稳定。

上述实施例，为本发明冲击式承载装置的承载力调节形式，经过上述承载力调节形式，能够保持承载力输出的稳定可靠，以及通过控制PWM的不同占空比，可提供承载力的稳定可连续加载。

Claims (6)

1.一种冲击式气动承载装置，其特征在于：包括气源（1）、气源三联件、两位三通电磁阀（6）、承载平台气缸组件（8）、压力传感器（9）和单片机，气源（1）依次通过气源三联件、两位三通电磁阀（6）和压力传感器（9）向承载平台气缸组件（8）供气，组成气动回路，压力传感器（9）实时检测气动回路上的实际压力，并将实际压力信号传输给单片机，单片机实时比较实际压力值与设定的气动回路上的目标压力值的大小，并发出PWM信号控制两位三通电磁阀（6）的电磁铁，实现两位三通电磁阀（6）的通断。

2.如权利要求1所述的一种冲击式气动承载装置，其特征在于：所述的压力传感器（9）与气源三联件之间的供气管道上设有安全阀（7）。

3.如权利要求1所述的一种冲击式气动承载装置，其特征在于：所述的气动回路上设有压力表（5）。

4.如权利要求1所述的一种冲击式气动承载装置，其特征在于：所述的承载平台气缸组件（8）由两个相同型号的气缸（802）组成。

5.如权利要求1所述的一种冲击式气动承载装置，其特征在于：所述的气缸（802）为双作用气缸，气缸的无杆腔（8021）与气动回路相连通，气缸的有杆腔（8022）接消声接头（805）与大气相连通。

6.如权利要求1所述的一种冲击式气动承载装置，其特征在于：所述的两个气缸（802）的底部通过紧固件固定在底座连接板（801）上，活塞杆末端联接有浮动接头（803），浮动接头（803）另一端与承力板（804）之间通过紧固件固定，构成刚性连接。