CN106706209B - 一种用于准静态校准的全自动化脉冲压力激励装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于准静态校准的全自动化脉冲压力激励装置，包括底座、造压油缸、摆杆轴组件、离合器从动件、离合器主动件、减速器、步进电机、第一轴承座、第二轴承座、激光传感器发射端、激光传感器接收端、摆杆；所述造压油缸、第一轴承座、第二轴承座、步进电机均固定在底座上，第一轴承座、第二轴承座位于造压油缸与步进电机之间；摆杆组件中间安装在第一轴承座与第二轴承座上，摆杆组件一端部安装有摆杆，另一端安装有离合器从动件；离合器主动件安装在减速器上，减速器与步进电机相连；采用PLC控制步进电机、离合器主动件；本发明的压力激励装置能够防止摆杆的二次撞击，结构简单，重量轻，适用于不同场合的校准；采用PLC控制操作方便。

Description

一种用于准静态校准的全自动化脉冲压力激励装置

技术领域

本发明属于测试计量装备领域，特别是一种用于准静态校准的全自动化脉冲压力激励装置。

背景技术

压力传感器长期使用后灵敏度会发生偏移，导致组建的压力测试系统的工作特性参数存在很大的不确定性。因此，压力传感器在进行现场测试前，应进行灵敏度等工作特性的校准。

准静态校准是利用落锤液压校准装置产生类似于半正弦的压力激励源对压力传感器进行校准。半正弦信号的有效频谱从零频开始并且具有一定的有效频带，能充分激发传感系统DC～1kHz的低频模态。现有的落锤液压校准装置只能产生峰值大于10MPa的半正弦脉冲，而要实现低于10MPa，落锤液压校准装置中要采用二次锤的方案，而二次锤释放及接锤不能像一次锤一样可实现自动接锤功能，从而导致锤体在撞击精密活塞杆时会出现多次撞击的情况，产生的压力波形和半正弦波形有极大差异。而且现有的落锤液压校准装置结构复杂，体积笨重，不便移动，不宜实现不同场所的校准。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种用于准静态校准的全自动化脉冲压力激励装置，压力激励装置能够防止摆杆的二次撞击，结构简单，重量轻，适用于不同场合的校准；采用PLC控制操作方便。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种用于准静态校准的全自动化脉冲压力激励装置，包括底座、造压油缸、摆杆轴组件、离合器从动件、离合器主动件、减速器、步进电机、第一轴承座、第二轴承座、激光传感器发射端、激光传感器接收端、摆杆；

所述造压油缸、第一轴承座、第二轴承座、步进电机均固定在底座上，所述造压油缸安装在底座的一端，步进电机安装在底座的另一端；第一轴承座、第二轴承座位于油缸与步进电机之间；所述第一轴承座靠近步进电机端安装，第二轴承座靠近油缸端安装，且第一轴承座与第二轴承座的轴孔同轴；所述摆杆组件中间安装在第一轴承座与第二轴承座上，摆杆组件靠近第二轴承座侧端部安装有摆杆，摆杆组件靠近第一轴承座侧端部安装有离合器从动件；离合器主动件安装在减速器上，减速器与步进电机相连；采用PLC控制步进电机、离合器主动件；所述摆杆的敲击端位于造压油缸的活塞杆中心位置的上方。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

(1)本发明的用于准静态校准的全自动化脉冲压力激励装置结构简单、体积小、重量轻可移动，适用于不同场所的校准；

(2)本发明的用于准静态校准的全自动化脉冲压力激励装置具有防止二次撞击的功能，摆杆下落时只有一次落锤；

(3)本发明的用于准静态校准的全自动化脉冲压力激励装置采用PLC全自动控制，操作简单；

(4)本发明的用于准静态校准的全自动化脉冲压力激励装置可根据需要产生压力的大小调整摆杆的长度、材料、升高角度。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明全自动化脉冲压力激励装置结构示意图的主视图。

图2为本发明全自动化脉冲压力激励装置结构示意图的俯视图。

图3为本发明全自动化脉冲压力激励装置结构示意图的由视图。

图4为本发明摆杆轴组件结构示意图。

具体实施方式

一种用于准静态校准的全自动化脉冲压力激励装置，其特征在于：包括底座1、造压油缸2、摆杆轴组件、离合器从动件7、离合器主动件8、减速器9、步进电机10、第一轴承座11、第二轴承座12、激光传感器发射端13、激光传感器接收端14、摆杆15；

结合图1-3，所述造压油缸2、第一轴承座11、第二轴承座12、步进电机10均固定在底座1上，所述造压油缸2安装在底座1的一端，步进电机10安装在底座的另一端，第一轴承座11、第二轴承座12位于造压油缸2与步进电机10之间，用于支撑摆杆组件的旋转运动；所述第一轴承座11靠近步进电机10端安装，第二轴承座12靠近造压油缸2端安装，且第一轴承座11与第二轴承座12的轴孔同轴；所述第一轴承座11、第二支撑轴承20均设有轴孔，分别用于安装第一支撑轴承19和第二支撑轴承20；所述摆杆组件中间安装在第一轴承座11与第二轴承座12上，摆杆组件用于提供摆杆15旋转的输出轴；摆杆组件靠近第二轴承座12侧端部安装有摆杆15，摆杆组件靠近第一轴承座11端部安装有离合器从动件；离合器主动件8安装在减速器9上，通过PLC控制离合器主动件8的通断电，即可控制离合器主动件8与离合器从动件7之间的闭合与分离，从而达到控制减速器9与摆杆轴3之间扭矩的传递。减速器9与步进电机10相连；步进电机10采用PLC控制；所述摆杆15的敲击端位于造压油缸2的活塞杆18中心位置的上方；

所述减速器9采用的带自锁功能的蜗轮蜗杆减速结构，通过PLC控制离合器主动件8的通断电，即可控制离合器主动件8与离合器从动件7之间的闭合与分离，从而达到控制减速器9与摆杆轴3之间扭矩的传递。

结合图4，所述摆杆组件包括摆杆轴3、第一支撑轴承19、第二支撑轴承20、单向轴承21和单向轴承座4；摆杆轴3作为安装摆杆15的旋转轴，摆杆轴3的中间安装有第一支撑轴承19、第二支撑轴承20；所述第一支撑轴承19、第二支撑轴承20分别安装在第一轴承座11和第二轴承座12上；位于第二支撑轴承20和摆杆15之间，摆杆轴3上安装有单向轴承21，单向轴承21外部安装有单向轴承座4；摆杆15安装在摆杆组件的摆杆轴3上，采用过盈配合的安装方式，并且摆杆15与摆杆轴3之间装有平键，用于传递扭矩；所述摆杆15的轴线与摆杆轴3的轴线相互垂直；

结合图2，所述摆杆轴3上安装有限位杆17，且限位杆17位于第一轴承座11和第二轴承座12之间；所述限位杆17的轴线与摆杆15相的轴线相互平行，限位杆17与摆杆15的安装方向呈180度；所述第一轴承座11下端安装有激光传感器发射端13，第二轴承座12下端安装有激光传感器接收端14；所述激光传感器发射端13和激光传感器接收端14的轴线重合，并且均位于摆杆轴3的正下方；当摆杆15向上摆动至最高点(即转动90度)时，限位杆17转动至向下的最低点，限位杆17会挡住激光传感器发射端13和激光传感器接收端14之间的激光信号，PLC接收到信号时，立即停止驱动步进电机10，从而达到限位保护的作用。

结合图1，所述单向轴承座4上还安装有制动器衔铁16，第二轴承座12上安装有电磁制动器5；单向轴承21的安装方向设置为：当单向轴承21的外圈固定时，摆杆15可以自由提升；通过PLC控制电磁制动器5的通断电，即可通过制动器衔铁16控制单向轴承21外圈固定不动或者自由转动。

在一些实施方式中，第一轴承座11上还固定有旋转编码器6，且旋转编码器6位于第一支撑轴承19和第二支撑轴承20之间，所述旋转编码器6用于检测摆杆轴3的转角和旋转方向。

在一些实施方式中，所述摆杆15根据需要可以设计为不同的长度和不同的材料的摆杆，当需要产生小压力时，可采用较短的长度和轻质的材料，如塑料、陶瓷材料；当需要产生较大压力时，可采用较长的长度和密度较大的金属材料，如铁制材料、铜制材料、合金材料、碳钢材料。

作为对上述实施方式的进一步优化，根据摆杆3长度的不同，所述底座1上设有不同位置的造压油缸2的安装槽22，用于保证不同长度的摆杆15能够打击在造压油缸2的活塞杆18上。

作为对上述实施方式的进一步优化，所述油缸安装槽22可以是数量固定的定位孔，根据几个常用长度的摆杆安装造压油缸22设置孔位；油缸安装槽22也可以是长孔槽，通过调节造压油缸2的安装位置以适应不同长度摆杆15的长度。

工作时，通过PLC控制离合器主动件8通电，使得离合器从动件7和离合器主动件8相结合。PLC给步进电机10发出脉冲指令，步进电机10按PLC给出的脉冲数旋转，摆杆15向上提升，并通过旋转编码器6实时读取摆杆15的提升角度；当摆杆15到达预设角度后，步进电机10停止旋转，利用减速器9的自锁功能使得摆杆15固定在预设的角度位置。当需要摆杆15下落时，将离合器主动件8断电，摆杆15在重力作用下向下摆动，此时PLC实时读取摆杆轴3的旋转方向；当摆杆轴3的旋转方向使摆杆15由下落突变为上升时，表明摆杆15已经撞击在活塞杆18上并产生了反弹，此时立即控制电磁制动器5通电，从而使得单向轴承座4固定不动。虽然单向轴承21的外圈被电磁制动器5固定，但摆杆15仍能向上反弹一定的角度，但由于单向轴承21的作用，摆杆15不能自由下落，防止了摆杆15和活塞杆18之间的二次撞击，从而实现了压力激励装置仅产生一个压力脉冲的功能。

若因输入PLC的角度错误或其它原因，当摆杆15向上摆动至最高点(即转动90度)时，此时限位杆17转动至向下的最低点，限位杆17会挡住激光传感器发射端13和激光传感器接收端14之间的激光信号，PLC接收到这一变化信号时，立即停止驱动步进电机10，从而达到限位保护的作用。当需要再次产生压力脉冲时，通过PLC再次控制离合器从动件7和电磁制动器5断电，摆杆3在重力作用下自由落在活塞杆18上。重复上述过程，即可全自动控制产生半正弦压力脉冲。

Claims (9)

1.一种用于准静态校准的全自动化脉冲压力激励装置，其特征在于：包括底座(1)、造压油缸(2)、摆杆轴组件、离合器从动件(7)、离合器主动件(8)、减速器(9)、步进电机(10)、第一轴承座(11)、第二轴承座(12)、激光传感器发射端(13)、激光传感器接收端(14)、摆杆(15)；

所述造压油缸(2)、第一轴承座(11)、第二轴承座(12)、步进电机(10)均固定在底座(1)上，所述造压油缸(2)安装在底座(1)的一端，步进电机(10)安装在底座的另一端；第一轴承座(11)、第二轴承座(12)位于造压油缸(2)与步进电机(10)之间；所述第一轴承座(11)靠近步进电机(10)端安装，第二轴承座(12)靠近造压油缸(2)端安装，且第一轴承座(11)与第二轴承座(12)的轴孔同轴；所述摆杆轴组件中间安装在第一轴承座(11)与第二轴承座(12)上，摆杆轴组件靠近第二轴承座(12)侧端部安装有摆杆(15)，摆杆轴组件靠近第一轴承座(11)侧端部安装有离合器从动件(7)；离合器主动件(8)安装在减速器(9)上，减速器(9)与步进电机(10)相连；采用PLC控制步进电机(10)、离合器主动件(8)；所述摆杆(15)的敲击端位于造压油缸(2)的活塞杆(18)中心位置的上方；

所述摆杆轴组件包括摆杆轴(3)、第一支撑轴承(19)、第二支撑轴承(20)、单向轴承(21)和单向轴承座(4)；所述摆杆轴(3)作为安装摆杆(15)的旋转轴，摆杆轴(3)的中间安装有第一支撑轴承(19)和第二支撑轴承(20)；所述第一支撑轴承(19)、第二支撑轴承(20)分别安装在第一轴承座(11)、第二轴承座(12)上；位于第二支撑轴承(20)和摆杆(15)之间，摆杆轴(3)上安装有单向轴承(21)，单向轴承(21)外部安装有单向轴承座(4)；摆杆(15)安装在摆杆轴组件的摆杆轴(3)上。

2.根据权利要求1所述的用于准静态校准的全自动化脉冲压力激励装置，其特征在于所述减速器(9)采用带自锁功能的蜗轮蜗杆减速结构。

3.根据权利要求1所述的用于准静态校准的全自动化脉冲压力激励装置，其特征在于所述摆杆(15)与摆杆轴(3)之间装有平键。

4.根据权利要求1或3所述的用于准静态校准的全自动化脉冲压力激励装置，其特征在于所述摆杆轴(3)上安装有限位杆(17),且限位杆(17)位于第一轴承座(11)和第二轴承座(12)之间；所述限位杆(17)的轴线与摆杆(15)的轴线相互平行，限位杆(17)与摆杆(15)的安装方向呈180度；所述第一轴承座(11)下端安装有激光传感器发射端(13)，第二轴承座(12)下端安装有激光传感器接收端(14)；所述激光传感器发射端(13)和激光传感器接收端(14)的轴线重合，并且均位于摆杆轴(3)的正下方。

5.根据权利要求1或3所述的用于准静态校准的全自动化脉冲压力激励装置，其特征在于所述单向轴承座(4)上还安装有制动器衔铁(16)，第二轴承座(12)上安装有电磁制动器(5)；单向轴承(21)的安装方向设置为：当单向轴承(21)的外圈固定时，摆杆(15)可以自由提升。

6.根据权利要求1所述的用于准静态校准的全自动化脉冲压力激励装置，其特征在于所述第一轴承座(11)上还固定有旋转编码器(6)，且旋转编码器(6)位于第一支撑轴承(19)和第二支撑轴承(20)之间。

7.根据权利要求1所述的用于准静态校准的全自动化脉冲压力激励装置，其特征在于所述摆杆(15)可根据需要产生压力的大小，设计为不同的长度和不同的材料的摆杆。

8.根据权利要求1所述的用于准静态校准的全自动化脉冲压力激励装置，其特征在于所述底座(1)上设有不同位置的造压油缸(2)的安装槽(22)。

9.根据权利要求8所述的用于准静态校准的全自动化脉冲压力激励装置，其特征在于所述造压油缸(2)的安装槽为数量固定的定位孔或长孔槽。