CN113176146B - 一种熨平板拱度检测液压试验台 - Google Patents

一种熨平板拱度检测液压试验台 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种熨平板拱度检测液压试验台，包括工件悬挂固定系统、液压站、电控系统和拱度检测系统，工件悬挂固定系统用于装夹和固定被试件熨平板，液压站用于提供油源动力满足熨平板不同的试验需求，电控系统用于控制液压站和熨平板各动作，拱度检测系统采集安装在熨平板底部的倾角传感器的倾角数值，并经工控机计算拟合出熨平板底板的倾角和位移函数。本发明可满足熨平板不同工况下的试验要求，实现熨平板静态和动态工况下的拱度试验，并生成试验曲线，具有操作便捷，适用范围广，测量精度高特点。

Description

一种熨平板拱度检测液压试验台
技术领域
本发明涉及摊铺机检测领域，特别是涉及一种熨平板拱度检测液压试验台。
背景技术
随着我国公路建设的发展，摊铺机的应用越来越广泛。熨平板作为摊铺机的核心部件，作用将摊铺料振捣压实，其部件的拱度决定了铺设公路的平整程度，因此，拱度调整是熨平板出厂中重要的一环。
通常，熨平板的出厂调试都是装在主机上进行的，由于主机环境的制约，无法对熨平板液压回路的参数进行精确的测量和控制。不仅如此，熨平板拱度只能由人工在熨平板静止的情况下测量，需要花费大量的时间而且无法得到熨平板动作下的性能数据。
发明内容
本发明克服现有技术不足，为满足熨平板各类功能试验，提供一种熨平板拱度检测液压试验台，用于实现液压熨平板延伸段的伸缩和振捣马达的运转，并在此基础上通过倾角传感器检测熨平板在不同工况下的拱度变化情况，由工控机自动采集数据并完成计算，实现了熨平板静态和动态下的拱度自动测量。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案。
一种熨平板拱度检测液压试验台，包括工件悬挂固定系统、液压站、电控系统和拱度检测系统，所述工件悬挂固定系统连接液压站和电连接电控系统、拱度检测系统。优选地，工件悬挂固定系统用于装夹固定被试件熨平板，液压站和熨平板液压系统通过液压软管连接，液压站和电控系统通过线缆连接，电控系统和熨平板的电气接口通过线缆连接，电控系统和拱度检测系统通过线缆连接。工件悬挂固定系统目的是把熨平板安装和固定在试验台上。液压站用于提供动力，使熨平板能进行各种动作。电控系统用于控制试验台和熨平板的动作。拱度检测系统用于检测熨平板拱度。
优选地，所述工件悬挂固定系统包括支撑底座、支撑立柱和工件悬挂架；支撑底座为铸铁平台，该铸铁平台用调整垫铁调平直至平台水平；支撑立柱上面有四个支撑面与平台平行且等高，立柱与平台通过螺栓连接固定；立柱的内侧面与工件保持间隙设置；四个支撑面处安装钢板；工件悬挂架下方有连接孔；工件悬挂架连接孔和熨平板的连接孔采用插销连接，工件悬挂架放置于支撑架上方，实现对熨平板的安装。
优选地，所述的液压站包括油箱、过滤器、球阀、单向阀、油泵、溢流阀、换向阀、减压阀、气动球阀、压力传感器，流量传感器和温度传感器；油泵的吸油口处和油箱相连，过滤器和油泵的出口相连，两个油泵的出口均和单向阀相连，单向阀出口和流量计相连，同时在单向阀出口处装有压力传感器，流量计出口和两个并联的气动球阀相连，气动球阀出口分别通向熨平板的伸缩油路和振捣油路，回油口和熨平板的回油口相连，漏油口和熨平板的漏油口相连，温度传感器位于油箱底部。优选地，油泵旋转为熨平板提供流量，换向阀用于切换溢流压力的大小；气动球阀用于控制油源到熨平板的油路走向。压力传感器、流量传感器和温度传感器用于监测系统状态。
优选地，电控系统包括变频器，变频电机，工控机，PLC，比例放大器和数据采集卡组成。变频器用于控制变频电机转速。工控机用于实现操作员和测试系统的交互操作，PLC执行操作台或工控机的命令，实现对试验系统和熨平板的控制。比例放大器输出电流给振捣比例阀用于控制熨平板振捣马达的运转。数据采集卡用于采集各类传感器信号。
优选地，所述的拱度检测系统包括8个倾角传感器和磁铁，倾角传感器底部开有4个小孔，通过沉头螺栓和螺母将带有沉头孔的磁铁和倾角传感器固定连接；8个倾角传感器对称地放置于熨平板基准段中间、基准段边缘、伸出段中间和伸出段边缘，左右两侧各放置4个。优选地，倾角传感器用于检测熨平板各部位的倾角，其底部安装有磁铁，可吸附在熨平板底部，并且其采集到的数据被电控系统的数据采集卡采集。倾角传感器共8个，分别吸附在熨平板底部不同部位。
优选地，所述拱度检测系统为工控机，用于电连接倾角传感器，计算熨平板底板倾角曲线和位移曲线，具体方法如下：
(1)根据倾角传感器安装的位置，以熨平板中心距离为0，向右为正，向左为负，得到8个倾角传感器和熨平板中心的距离，从左往右分别为x0,x1...x7，将这些数据记为xi,i＝0,1...7；
(2)经过数据采集卡采集得到每个倾角传感器的角度值θi，对每个倾角传感器所在的位置求斜率ki＝tan(θi)；
(3)构造一个距离-斜率函数g(x)＝a2x2+a1x+a0，把xi代入g(x)使得
Figure BDA0002991580360000021
最小，通过最小二乘法运算得到g(x)的各项系数；
(4)对g(x)求导可得距离-倾角函数
Figure BDA0002991580360000022
对g(x)积分可得距离-位移函数f2(x)＝∫g(x)dx,x0≤x≤x7，且令x＝0时f2(x)＝0，得到熨平板底板倾角曲线和位移曲线。
本发明与现有技术相比，拥有以下显著的特点和优点：
1.本发明通过悬挂架吊装熨平板的方式，避免了熨平板与地面的接触，在试验时可保证熨平板不受到损坏，而且安装方便，提高试验效率；
2.本发明采用变频电机带定量泵方式控制系统流量，采用换向阀切换系统压力，以模拟不同流量和压力下熨平板的工作状态，相较于主机上固定的流量和压力；本发明能满足不同工况下对熨平板拱度的试验要求；
3.本发明的倾角传感器通过磁铁吸附方式安装在熨平板底板上，不仅无需再熨平板上增加额外的工装，而且方便倾角传感器安装和拆卸；
4.本发明通过有限个倾角传感器，运用拟合方法，实现在熨平板伸缩或振捣时在屏幕上实时显示熨平板底板的倾角和位移曲线，同时实现熨平板静态和动态工况下的拱度试验，提高了试验效率。
附图说明
图1是本发明的悬挂固定系统。
图2是本发明的倾角传感器安装示意图。
图3是本发明的液压站液压原理图。
具体实施方式
下面结合附图和优选实施例作进一步说明。
实施例一：
参见图1-图3，一种熨平板拱度检测液压试验台，包括工件悬挂固定系统、液压站、电控系统和拱度检测系统，所述工件悬挂固定系统连接液压站和电连接电控系统、拱度检测系统。本实施例熨平板拱度检测液压试验台通过拱度检测系统检测熨平板在不同工况下的拱度变化情况，由工控机自动采集数据并完成计算，实现了熨平板静态和动态下的拱度自动测量。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：
在本实施例中，所述工件悬挂固定系统包括支撑底座1、支撑立柱2和工件悬挂架3；支撑底座1为铸铁平台，该铸铁平台用调整垫铁调平直至平台水平；支撑立柱2上面有四个支撑面与平台平行且等高，立柱与平台通过螺栓4连接固定；立柱的内侧面与工件保持间隙设置；四个支撑面处安装钢板5；工件悬挂架3下方有连接孔6；工件悬挂架3连接孔6和熨平板的连接孔9采用插销连接，工件悬挂架3放置于支撑架上方，实现对熨平板的安装。
在本实施例中，所述的液压站包括油箱14、过滤器17、球阀15、单向阀18、油泵16、溢流阀19、换向阀20、减压阀21、气动球阀22、压力传感器23，流量传感器24和温度传感器25；油泵16的吸油口处和油箱14相连，过滤器17和油泵16的出口相连，两个油泵16的出口均和单向阀18相连，单向阀18出口和流量计24相连，同时在单向阀18出口处装有压力传感器23，流量计出口和两个并联的气动球阀22相连，气动球阀22出口分别通向熨平板的伸缩油路P1和振捣油路P2，回油口T和熨平板的回油口相连，漏油口L和熨平板的漏油口相连，温度传感器25位于油箱底部。
在本实施例中，所述的拱度检测系统包括8个倾角传感器10和磁铁11，倾角传感器10底部开有4个小孔，通过沉头螺栓12和螺母13将带有沉头孔的磁铁11和倾角传感器10固定在一起；8个倾角传感器10对称地放置于熨平板基准段7中间、基准段7边缘、伸出段8中间和伸出段8边缘，左右两侧各放置4个。
本实施例通过悬挂架吊装熨平板的方式，避免了熨平板与地面的接触，在试验时可保证熨平板不受到损坏，而且安装方便，提高试验效率；本实施例采用变频电机带定量泵方式控制系统流量，采用换向阀切换系统压力，以模拟不同流量和压力下熨平板的工作状态，相较于主机上固定的流量和压力；本实施例能满足不同工况下对熨平板拱度的试验要求；本实施例的倾角传感器通过磁铁吸附方式安装在熨平板底板上，不仅无需再熨平板上增加额外的工装，而且方便倾角传感器安装和拆卸。
实施例三：
在本实施例中，所述拱度检测系统为工控机，用于电连接倾角传感器10，计算熨平板底板倾角曲线和位移曲线，具体方法如下：
(1)根据倾角传感器安装的位置，以熨平板中心距离为0，向右为正，向左为负，得到8个倾角传感器和熨平板中心的距离，从左往右分别为x0,x1...x7，将这些数据记为xi,i＝0,1...7；
(2)经过数据采集卡采集得到每个倾角传感器的角度值θi，对每个倾角传感器所在的位置求斜率ki＝tan(θi)；
(3)构造一个距离-斜率函数g(x)＝a2x2+a1x+a0，把xi代入g(x)使得
Figure BDA0002991580360000041
最小，通过最小二乘法运算得到g(x)的各项系数；
(4)对g(x)求导可得距离-倾角函数
Figure BDA0002991580360000042
对g(x)积分可得距离-位移函数f2(x)＝∫g(x)dx,x0≤x≤x7，且令x＝0时f2(x)＝0，得到熨平板底板倾角曲线和位移曲线。
本实施例通过有限个倾角传感器，运用拟合方法，实现在熨平板伸缩或振捣时在屏幕上实时显示熨平板底板的倾角和位移曲线，同时实现熨平板静态和动态工况下的拱度试验，提高了试验效率。
实施例四：
在本实施例中，如图1所示，工件悬挂固定系统包括支撑底座1、支撑立柱2和工件悬挂架3。支撑架底座1采用铸铁平台，长6500mm，宽度2500mm，高度450mm，平台的上平面进行刮研处理，达到三级检验平台的标准要求。铸铁平台用调整垫铁调平，调整垫铁直至平台水平。支撑架的支撑立柱2截面积长300mm，宽300mm，板厚20mm，四个支撑面与平台平行且等高，误差0.2mm内，立柱与平台通过螺栓4连接固定。立柱的内侧面与工件保持一定的间隙，便于吊装。支撑面处安装钢板5，保证支撑强度。悬挂架截面积长300mm，宽260mm，板厚20mm，下方的连接孔6进行焊后加工，保证平行度和尺寸精度，支撑面处同样安装钢板5，保证支撑强度。悬挂架连接孔6和熨平板连接孔9采用插销连接，安装完成后悬挂架放置于支撑架上方，实现对熨平板的工装。
在本实施例中，如图3所示，液压站包括油箱14、过滤器17、球阀15、单向阀18、油泵16、溢流阀19、换向阀20、减压阀21、气动球阀22、压力传感器23，流量传感器24和温度传感器25。油泵16的吸油口处和油箱14相连，过滤器17和油泵16的出口相连，两个油泵16的出口均和单向阀18相连，单向阀18出口和流量计24相连，同时在单向阀18出口处装有压力传感器23，流量计出口和两个并联的气动球阀22相连，气动球阀22出口分别通向熨平板的伸缩油路P1和振捣油路P2，回油口T和熨平板的回油口相连，漏油口L和熨平板的漏油口相连，温度传感器25位于油箱底部。系统压力由溢流阀19、换向阀20、减压阀21共同控制，油泵16出口处溢流阀19外控口和换向阀20入口相连，换向阀20出口和减压阀19相连。当溢流阀19开启时，系统处于卸荷状态。当溢流阀19关闭时，当换向阀20处于关闭状态时，溢流阀19外控口堵死，系统压力为溢流阀压力；当换向阀20开启时，溢流阀19外控口接减压阀21，系统压力为减压阀压力。
电控系统包括变频器，变频电机，工控机，PLC、比例放大器和数据采集卡等。变频器用于控制电机转速从而调节输入流量。工控机通过各种接口实现和下位机之间的通讯，用于实现操作员和测试系统的交互操作，PLC作为下位机，执行操作台或工控机的命令，实现变频电机启停、高低压力切换，熨平板延伸段伸缩等功能。比例放大器通过接收到的控制电压输出相应的电流控制振捣比例阀，从而控制振捣马达的运转。数据采集卡安装于工控机的PCI插槽内，用于采集各类传感器信号。
拱度检测系统如图2所示，倾角传感器10底部开有4个小孔，通过沉头螺栓12和螺母13将带有沉头孔的磁铁11和倾角传感器固定在一起。8个倾角传感器对称地放置于熨平板基准段7中间，基准段7边缘，伸出段8中间，伸出段8边缘，左右两侧各放置4个。为计算熨平板底板倾角曲线和位移曲线，具体方法如下：
(1)根据倾角传感器安装的位置，以熨平板中心距离为0，向右为正，向左为负，得到8个倾角传感器和熨平板中心的距离，从左往右分别为x0,x1...x7，将这些数据记为xi,i＝0,1...7。
(2)经过数据采集卡采集得到每个倾角传感器的角度值θi，对每个倾角传感器所在的位置求斜率ki＝tan(θi)。
(3)构造一个距离-斜率函数g(x)＝a2x2+a1x+a0，把xi代入g(x)使得
Figure BDA0002991580360000061
最小，通过最小二乘法运算得到g(x)的各项系数。
(4)对g(x)求导可得距离-倾角函数
Figure BDA0002991580360000062
对g(x)积分可得距离-位移函数f2(x)＝∫g(x)dx,x0≤x≤x7，且令x＝0时f2(x)＝0。
本实施例只需输入8个倾角传感器的位置，工控机通过读取倾角传感器的数值就可以计算出距离-倾角曲线和距离-位移曲线，并在屏幕上实时显示这些曲线与数据，方便试验人员分析与计算。
综上所述，上述实施例熨平板拱度检测液压试验台，包括工件悬挂固定系统、液压站、电控系统和拱度检测系统，工件悬挂固定系统用于装夹和固定被试件熨平板，液压站用于提供油源动力满足熨平板不同的试验需求，电控系统用于控制液压站和熨平板各动作，拱度检测系统采集安装在熨平板底部的倾角传感器的倾角数值，并经工控机计算拟合出熨平板底板的倾角和位移函数。上述实施例可满足熨平板不同工况下的试验要求，实现熨平板静态和动态工况下的拱度试验，并生成试验曲线，具有操作便捷，适用范围广，测量精度高特点。
上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化。只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种熨平板拱度检测液压试验台，包括工件悬挂固定系统、液压站、电控系统和拱度检测系统，其特征在于：所述工件悬挂固定系统连接液压站和电连接电控系统、拱度检测系统；所述的液压站包括油箱(14)、过滤器(17)、球阀(15)、单向阀(18)、油泵(16)、溢流阀(19)、换向阀(20)、减压阀(21)、气动球阀(22)、压力传感器(23)，流量传感器(24)和温度传感器(25)；油泵(16)的吸油口处和油箱(14)相连，过滤器(17)和油泵(16)的出口相连，两个油泵(16)的出口均和单向阀(18)相连，单向阀(18)出口和流量计(24)相连，同时在单向阀(18)出口处装有压力传感器(23)，流量计出口和两个并联的气动球阀(22)相连，气动球阀(22)出口分别通向熨平板的伸缩油路(P1)和振捣油路(P2)，回油口(T)和熨平板的回油口相连，漏油口(L)和熨平板的漏油口相连，温度传感器(25)位于油箱底部。
2.根据权利要求1所述熨平板拱度检测液压试验台，其特征在于：所述工件悬挂固定系统包括支撑底座(1)、支撑立柱(2)和工件悬挂架(3)；支撑底座(1)为铸铁平台，该铸铁平台用调整垫铁调平直至平台水平；支撑立柱(2)上面有四个支撑面与平台平行且等高，立柱与平台通过螺栓(4)连接固定；立柱的内侧面与工件保持间隙设置；四个支撑面处安装钢板(5)；工件悬挂架(3)下方有连接孔(6)；工件悬挂架(3)连接孔(6)和熨平板的连接孔(9)采用插销连接，工件悬挂架(3)放置于支撑架上方，实现对熨平板的安装。
3.根据权利要求1所述熨平板拱度检测液压试验台，其特征在于：所述的拱度检测系统包括8个倾角传感器(10)和磁铁(11)，倾角传感器(10)底部开有4个小孔，通过沉头螺栓(12)和螺母(13)将带有沉头孔的磁铁(11)和倾角传感器(10)固定在一起；8个倾角传感器(10)对称地放置于熨平板基准段(7)中间、基准段(7)边缘、伸出段(8)中间和伸出段(8)边缘，左右两侧各放置4个。
4.根据权利要求3所述熨平板拱度检测液压试验台，其特征在于：所述拱度检测系统为工控机，用于电连接倾角传感器(10)，计算熨平板底板倾角曲线和位移曲线，具体方法如下：
(1)根据倾角传感器安装的位置，以熨平板中心距离为0，向右为正，向左为负，得到8个倾角传感器和熨平板中心的距离，从左往右分别为x0,x1...x7，将这些数据记为xi,i＝0,1...7；
(2)经过数据采集卡采集得到每个倾角传感器的角度值θi，对每个倾角传感器所在的位置求斜率ki＝tan(θi)；
(3)构造一个距离-斜率函数g(x)＝a2x2+a1x+a0，把xi代入g(x)使得
Figure FDA0003951003310000011
最小，通过最小二乘法运算得到g(x)的各项系数；
(4)对g(x)求导可得距离-倾角函数
Figure FDA0003951003310000021
x0≤x≤x7；对g(x)积分可得距离-位移函数f2(x)＝∫g(x)dx,x0≤x≤x7，且令x＝0时f2(x)＝0，得到熨平板底板倾角曲线和位移曲线。
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