CN108458864A - 压扭联轴器受力分析测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了压扭联轴器受力分析测试系统，包括信号发生器，所述信号发生器连接有示波器和控制器，所述示波器连接有传感器，所述控制器连接有加载装置，所述加载装置作用于压扭联轴器。压扭联轴器受力分析测试系统的测试方法，所述传感器采用激光位移传感器，且在压扭联轴器的输出端安装有与激光位移传感器配合的反射板，所述加载装置采用比例电磁铁，且比例电磁铁安装在压扭联轴器的输入端。本发明提出的压扭联轴器受力分析测试系统可测试压扭联轴器各项性能指标，配合以测试方法有助于了解压扭联轴器的力放大系数和机械效率。
Description
技术领域
本发明涉及联轴器技术领域，具体为压扭联轴器受力分析测试系统。
背景技术
液压传动技术是现代传动与控制的重要手段和不可替代的基础技术之一，其应用遍及国民经济各领域，而液压控制阀是任何一台液压设备或装置中必不可少的控制元件。20世纪60年代末，随着电子技术（包括传感器）和液压技术的日益结合紧密，不断发展的工程应用对液压控制阀提出了更高要求，各种带反馈型电液比例控制阀的性能指标日臻完善，有替代其他高端液压元件（如伺服阀）的趋势。
在 2D 多功能二通阀中，比例电磁铁通过压扭联轴器将其轴向推力转换为切向力驱动阀芯转动，作为电磁铁和2D阀的中间联结元件，压扭联轴器决定了阀的性能好坏。
发明内容
本发明的目的在于提供压扭联轴器受力分析测试系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：压扭联轴器受力分析测试系统，其特征在于：包括信号发生器，所述信号发生器连接有示波器和控制器，所述示波器连接有传感器，所述控制器连接有加载装置，所述加载装置作用于压扭联轴器。
优选的，所述的压扭联轴器受力分析测试系统的测试方法，所述传感器采用激光位移传感器，且在压扭联轴器的输出端安装有与激光位移传感器配合的反射板，所述加载装置采用比例电磁铁，且比例电磁铁安装在压扭联轴器的输入端；
应用理论力学的虚功原理，建立考虑摩擦力影响的压扭联轴器的运动转换和压扭力放大数学模型，从中求取力放大系数；利用压扭联轴器受力分析测试系统，实际可测比例电磁铁电流与对应的压力传感器和扭矩传感器所对应的数值，通过对应关系可计算压扭联轴器的力放大系数和机械效率，采用经典的力学理论和现代的有限元分析相结合的方法对压扭联轴器的关键部件力传递进行理论研究，并通过实验对理论结果进行验证以确保研究目标的成功实现。
优选的，所述的压扭联轴器受力分析测试系统应用于多功能二通阀的测试方法，包括以下三步：
（1）测试阀导控特性
阀导控特性的研究对溢流阀的导控特性采用解析和数值计算的方法进行研究，解析的方法主要是分析高、低压孔的流量方程，并应用流量连续性原理求取导控流量与阀芯转角及敏感腔的压力三者之间的关系；数值方法主要采用CFD软件对阀口流场以及阀芯与阀芯孔间隙流场进行分析，最终求得阀导控级的静态特性；
（2）测试阀开环特性
2D 多功能二通阀阀开环的静态特性的理论研究是通过对经典的流体动力控制系统的稳定性判据进行分析研究，研究的结果通过调整导控高、低压孔预开口（重叠）量；实验采用电磁铁施加一恒定压力使阀芯处于平衡状态，系统压力发生变化时阀芯位移是否会发生变化，通过激光位移传感器来检测滑楔的位移、力传感器检测滑楔受到的纵向力及压力传感器检测系统压力，得到检测数据进行分析其开环静态特性；
动态特性研究采用流体动力系统理论建立2D多功能阀开环模型，通过数值仿真和线性系统理论研究其动态特性，重点研究阶跃响应特性，实验研究采用初始状态阀芯处于平衡状态，采用对电磁铁叠加一个阶跃信号，使压扭联轴器产生一个位移阶跃输入，通过激光位移传感器测得阀芯位移的阶跃响应、压力传感器检测系统压力的变化来分析其开环动态特性。
（3）测试阀闭环特性
闭环电检测 2D 机械-电反馈多功能阀的稳定性及动态响应研究通过对该阀闭环数学模型进行分析，研究其稳定性，同时对其进行试验分析验证，特性试验方案通过压力传感器检测系统压力，经A/D转换后被控制器实时采集，采集数据经过自适应控制算法进行处理后，输出控制信号到比例电磁铁，对2D阀进行控制，研究系统压力发生突变时，闭环电反馈2D 多功能阀的响应时间及其它各项性能指标。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出的压扭联轴器受力分析测试系统可测试压扭联轴器各项性能指标，配合以测试方法有助于了解压扭联轴器的力放大系数和机械效率；同时配合应用于多功能二通阀的测试方法，可知压扭联轴器实际应用时的各项性能指标。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明测试阀开环动态特性研究模型；
图3为本发明测试阀闭环特性研究模型。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：压扭联轴器受力分析测试系统，包括信号发生器，所述信号发生器连接有示波器和控制器，所述示波器连接有传感器，所述控制器连接有加载装置，所述加载装置作用于压扭联轴器。
所述的压扭联轴器受力分析测试系统的测试方法，所述传感器采用激光位移传感器，且在压扭联轴器的输出端安装有与激光位移传感器配合的反射板，所述加载装置采用比例电磁铁，且比例电磁铁安装在压扭联轴器的输入端；
应用理论力学的虚功原理，建立考虑摩擦力影响的压扭联轴器的运动转换和压扭力放大数学模型，从中求取力放大系数；利用压扭联轴器受力分析测试系统，实际可测比例电磁铁电流与对应的压力传感器和扭矩传感器所对应的数值，通过对应关系可计算压扭联轴器的力放大系数和机械效率。采用经典的力学理论和现代的有限元分析相结合的方法对压扭联轴器的关键部件力传递进行理论研究，并通过实验对理论结果进行验证以确保研究目标的成功实现。
所述的压扭联轴器受力分析测试系统应用于多功能二通阀的测试方法，包括以下三步：
（1）测试阀导控特性
阀导控特性的研究对溢流阀的导控特性采用解析和数值计算的方法进行研究，解析的方法主要是分析高、低压孔的流量方程，并应用流量连续性原理求取导控流量与阀芯转角及敏感腔的压力三者之间的关系；数值方法主要采用CFD软件对阀口流场以及阀芯与阀芯孔间隙流场进行分析，最终求得阀导控级的静态特性；
（2）测试阀开环特性
2D 多功能二通阀阀开环的静态特性的理论研究是通过对经典的流体动力控制系统的稳定性判据进行分析研究，研究的结果通过调整导控高、低压孔预开口（重叠）量；实验采用电磁铁施加一恒定压力使阀芯处于平衡状态，系统压力发生变化时阀芯位移是否会发生变化，通过激光位移传感器来检测滑楔的位移、力传感器检测滑楔受到的纵向力及压力传感器检测系统压力，得到检测数据进行分析其开环静态特性；
动态特性研究采用流体动力系统理论建立2D多功能阀开环模型，通过数值仿真和线性系统理论研究其动态特性，重点研究阶跃响应特性，实验研究，传感器选用压力传感器和激光位移传感器，其中压力传感器感应阀芯位移，压力传感器至少选用两个，分别安装在2D多功能阀的进端和出端，加载装置选用比例磁铁作为撞击件，施力于压扭联轴器的输入端，采用初始状态阀芯处于平衡状态，采用对电磁铁叠加一个阶跃信号，使压扭联轴器产生一个位移阶跃输入，通过激光位移传感器测得阀芯位移的阶跃响应、压力传感器检测系统压力的变化来分析其开环动态特性。
（3）测试阀闭环特性
闭环电检测 2D 机械-电反馈多功能阀的稳定性及动态响应研究通过对该阀闭环数学模型进行分析，研究其稳定性，同时对其进行试验分析验证，传感器采用压力传感器、激光位移传感器和力传感器，特性试验方案通过压力传感器检测系统压力，经A/D转换后被控制器实时采集，采集数据经过自适应控制算法进行处理后，输出控制信号到比例电磁铁，对2D阀进行控制，研究系统压力发生突变时，闭环电反馈 2D 多功能阀的响应时间及其它各项性能指标。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.压扭联轴器受力分析测试系统，其特征在于：包括信号发生器，所述信号发生器连接有示波器和控制器，所述示波器连接有传感器，所述控制器连接有加载装置，所述加载装置作用于压扭联轴器。
2.根据权利要求1所述的压扭联轴器受力分析测试系统的测试方法，其特征在于：所述传感器采用激光位移传感器，且在压扭联轴器的输出端安装有与激光位移传感器配合的反射板，所述加载装置采用比例电磁铁，且比例电磁铁安装在压扭联轴器的输入端；
应用理论力学的虚功原理，建立考虑摩擦力影响的压扭联轴器的运动转换和压扭力放大数学模型，从中求取力放大系数；利用压扭联轴器受力分析测试系统，实际可测比例电磁铁电流与对应的压力传感器和扭矩传感器所对应的数值，通过对应关系可计算压扭联轴器的力放大系数和机械效率；
采用经典的力学理论和现代的有限元分析相结合的方法对压扭联轴器的关键部件力传递进行理论研究，并通过实验对理论结果进行验证以确保研究目标的成功实现。
3.根据权利要求1所述的压扭联轴器受力分析测试系统应用于多功能二通阀的测试方法，其特征在于，包括以下三步：
（1）测试阀导控特性
阀导控特性的研究对溢流阀的导控特性采用解析和数值计算的方法进行研究，解析的方法主要是分析高、低压孔的流量方程，并应用流量连续性原理求取导控流量与阀芯转角及敏感腔的压力三者之间的关系；数值方法主要采用CFD软件对阀口流场以及阀芯与阀芯孔间隙流场进行分析，最终求得阀导控级的静态特性；
（2）测试阀开环特性
2D 多功能二通阀阀开环的静态特性的理论研究是通过对经典的流体动力控制系统的稳定性判据进行分析研究，研究的结果通过调整导控高、低压孔预开口（重叠）量；实验采用电磁铁施加一恒定压力使阀芯处于平衡状态，系统压力发生变化时阀芯位移是否会发生变化，通过激光位移传感器来检测滑楔的位移、力传感器检测滑楔受到的纵向力及压力传感器检测系统压力，得到检测数据进行分析其开环静态特性；
动态特性研究采用流体动力系统理论建立2D多功能阀开环模型，通过数值仿真和线性系统理论研究其动态特性，重点研究阶跃响应特性，实验研究采用初始状态阀芯处于平衡状态，采用对电磁铁叠加一个阶跃信号，使压扭联轴器产生一个位移阶跃输入，通过激光位移传感器测得阀芯位移的阶跃响应、压力传感器检测系统压力的变化来分析其开环动态特性；
（3）测试阀闭环特性
闭环电检测 2D 机械-电反馈多功能阀的稳定性及动态响应研究通过对该阀闭环数学模型进行分析，研究其稳定性，同时对其进行试验分析验证，特性试验方案通过压力传感器检测系统压力，经A/D转换后被控制器实时采集，采集数据经过自适应控制算法进行处理后，输出控制信号到比例电磁铁，对2D阀进行控制，研究系统压力发生突变时，闭环电反馈2D 多功能阀的响应时间及其它各项性能指标。
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