CN113188695B - 一种大扭矩气动执行器测功机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大扭矩气动执行器测功机，属于检测设备领域，一种大扭矩气动执行器测功机，包括测试台，测试台内安装有气动执行器，测试台内固定安装有一对可调负载式油缸，可以通过可调负载式油缸带动双负载型连杆驱动机构驱动气动执行器，测试系统对的油压可调负载式油缸进行不断调控，进而对动执行器从开到关的整个过程施加变化的扭矩，有效使双负载型连杆驱动机构动作特性曲线与启动阀门特性曲线相一致，提高对气动执行器的测试效果，并且通过可调负载式油缸和双负载型连杆驱动机构实现加载过程，有效解决现有技术中心存在的扭矩偏小和稳定性不好等问题，使测功机能够有效对拨叉式气动执行器进行测试。
Description
技术领域
本发明涉及检测设备领域，更具体地说，涉及一种大扭矩气动执行器测功机。
背景技术
拨叉式气动执行器被广泛应用于石油、化工、电力等相关行业，国内外小型规格的研发生产已有几十年的历史。随着石油、化工、电力行业技术的不断地更新发展与进步，大扭矩的执行器市场需求也越来越广泛。与之相适应的执行器性能检测设备也必须满足其发展需求。
目前拨叉式气动执行器的检测设备的加载柱装置主要有以下几种方式：a.采用阀门气缸式作为加载装置；b.采用齿轮齿条液压作为加载装置；c.采用增速齿轮配液压马达作为加载装置；d.采用磁粉制动器作为加载装置；e.采用摩擦盘作为加载装置。但是以上加载装置均存在动作特性曲线与启动阀门特性曲线不一致、扭矩偏小和稳定性不好等缺点，进而不能够有效对拨叉式气动执行器良好的性能测试。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种大扭矩气动执行器测功机，可以通过可调负载式油缸带动双负载型连杆驱动机构驱动气动执行器，测试系统对的油压可调负载式油缸进行不断调控，进而对动执行器从开到关的整个过程施加变化的扭矩，有效使双负载型连杆驱动机构动作特性曲线与启动阀门特性曲线相一致，提高对气动执行器的测试效果，并且通过可调负载式油缸和双负载型连杆驱动机构实现加载过程，有效解决现有技术中心存在的扭矩偏小和稳定性不好等问题，使测功机能够有效对拨叉式气动执行器进行测试。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种大扭矩气动执行器测功机，包括测试台，所述测试台内安装有气动执行器，所述测试台内固定安装有一对可调负载式油缸，且两个可调负载式油缸分别位于气动执行器左右两侧，所述测试台内连接有位于两个可调负载式油缸之间的双负载型连杆驱动机构，且双负载型连杆驱动机构与气动执行器输入端连接，所述气动执行器输出端连接有气动执行器连接轴，所述测试台上端连接有与气动执行器连接轴相匹配的数据采集器，所述数据采集器通过导线与测试系统电性连接。通过可调负载式油缸带动双负载型连杆驱动机构驱动气动执行器，测试系统对的油压可调负载式油缸进行不断调控，进而对动执行器从开到关的整个过程施加变化的扭矩，有效使双负载型连杆驱动机构动作特性曲线与启动阀门特性曲线相一致，提高对气动执行器的测试效果，并且通过可调负载式油缸和双负载型连杆驱动机构实现加载过程，有效解决现有技术中心存在的扭矩偏小和稳定性不好等问题，使测功机能够有效对拨叉式气动执行器进行测试。
进一步的，所述双负载型连杆驱动机构包括有旋转连杆，所述气动执行器下端连接有旋转连杆，所述旋转连杆一端转动连接有驱动滑块，且驱动滑块左右两端分别与相对应可调负载式油缸的活动端连接。通过旋转连杆和驱动滑块的传动，将可调负载式油缸的直线驱动力转化为转动力，带动气动执行器产生动作，利用液体阻尼形成可调负载式油缸的阻力，无需通过液压马达来实现可调负载式油缸压力，有效节约能耗。
进一步的，所述测试台下端固定连接有导向轴，所述导向轴外端滑动连接有导向座，所述导向座上端与驱动滑块固定连接。通过导向轴和导向座对驱动滑块的动作进行限位和导向，有效提高传动精度，减少传动误差带来的测试误差，提高测试精度。
进一步的，所述数据采集器包括有扭矩传感器和脉冲编码器，且扭矩传感器和脉冲编码器均与测试系统电性连接。扭矩传感器能够对气动执行器的扭力特性进行检测，脉冲编码器对气动执行器的转角进行检测，有效提高检测精度。
进一步的，所述测试系统包括有工控机，所述工控机连接有伺服控制单元和数据采集单元，所述伺服控制单元输出端与可调负载式油缸相连接，所述数据采集单元输入端与数据采集器相连接。通过伺服控制单元和数据采集单元分别对可调负载式油缸进行控制和对数据采集器产生的数据进行采集，通过工控机对采集到的数据进行存储，并绘制气动执行器的启闭曲线，有效实现对测试步骤的自动控制，提高测试精度和测试效率。
进一步的，所述数据采集单元输出端连接有高速A/D转换器，所述高速A/D转换器输出端与工控机相连接。高速A/D转换器能有效将数据采集单元采集的模拟信号转换成数字信号，便于工控机的存储和使用。
进一步的，所述测试系统的测试方法包括如下步骤：
S1.伺服控制单元首先通过改变可调负载式油缸内的油压大小，使可调负载式油缸产生负载；
S2.气动执行器带动双负载型连杆驱动机构动作，使双负载型连杆驱动机构驱动可调负载式油缸；
S3.气动执行器带动气动执行器连接轴动作，使得数据采集器对气动执行器的动作进行检测；
S4.数据采集单元对数据采集器的数据进行采集，并通过高速A/D转换器转换后，输送至工控机存储；
S5.工控机根据收集到的数据，绘制出气动执行器的启闭曲线；
S6.完成气动执行器的测试。通过伺服控制单元不断改变可调负载式油缸内的油压的大小，进而实现对气动执行器从开到关的整个过程施加变化的扭矩，并且在整个运动过程中，通过数据采集单元采集数据采集器的扭矩信号，有效实时检测气动执行器连接轴从开始到关闭的整个过程中的扭矩变化规律，准确有效的对气动执行器进行检测。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案通过可调负载式油缸带动双负载型连杆驱动机构驱动气动执行器，测试系统对的油压可调负载式油缸进行不断调控，进而对动执行器从开到关的整个过程施加变化的扭矩，有效使双负载型连杆驱动机构动作特性曲线与启动阀门特性曲线相一致，提高对气动执行器的测试效果。
(2)通过可调负载式油缸和双负载型连杆驱动机构实现加载过程，有效解决现有技术中心存在的扭矩偏小和稳定性不好等问题，使测功机能够有效对拨叉式气动执行器进行测试。
(3)通过旋转连杆和驱动滑块的传动，将可调负载式油缸的直线驱动力转化为转动力，带动气动执行器产生动作，利用液体阻尼形成可调负载式油缸的阻力，无需通过液压马达来实现可调负载式油缸压力，有效节约能耗。
(4)通过导向轴和导向座对驱动滑块的动作进行限位和导向，有效提高传动精度，减少传动误差带来的测试误差，提高测试精度。
(5)扭矩传感器能够对气动执行器的扭力特性进行检测，脉冲编码器对气动执行器的转角进行检测，有效提高检测精度。
(6)通过伺服控制单元和数据采集单元分别对可调负载式油缸进行控制和对数据采集器产生的数据进行采集，通过工控机对采集到的数据进行存储，并绘制气动执行器的启闭曲线，有效实现对测试步骤的自动控制，提高测试精度和测试效率。
(7)高速A/D转换器能有效将数据采集单元采集的模拟信号转换成数字信号，便于工控机的存储和使用。
(8)通过伺服控制单元不断改变可调负载式油缸内的油压的大小，进而实现对气动执行器从开到关的整个过程施加变化的扭矩，并且在整个运动过程中，通过数据采集单元采集数据采集器的扭矩信号，有效实时检测气动执行器连接轴从开始到关闭的整个过程中的扭矩变化规律，准确有效的对气动执行器进行检测。
附图说明
图1为本发明的主视剖面结构示意图；
图2为本发明的俯视结构示意图；
图3为本发明的测试系统框架结构示意图；
图4为本发明的测试系统流程结构示意图；
图5为本发明的单动作型执行器的启闭扭矩特性曲线结构示意图；
图6为本发明的双动作型执行器的启闭扭矩特性曲线结构示意图；
图7为本发明的高速A/D转换器电路结构示意图；
图8为本发明的测试方法流程结构示意图。
图中标号说明：
1测试台、2可调负载式油缸、3双负载型连杆驱动机构、31旋转连杆、32导向轴、33导向座、34驱动滑块、4数据采集器、5气动执行器连接轴。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1-8，一种大扭矩气动执行器测功机，包括测试台1，测试台1内安装有气动执行器，测试台1内固定安装有一对可调负载式油缸2，且两个可调负载式油缸2分别位于气动执行器左右两侧，测试台1内连接有位于两个可调负载式油缸2之间的双负载型连杆驱动机构3，且双负载型连杆驱动机构3与气动执行器输入端连接，气动执行器输出端连接有气动执行器连接轴5，测试台1上端连接有与气动执行器连接轴5相匹配的数据采集器4，数据采集器4通过导线与测试系统电性连接。通过可调负载式油缸2带动双负载型连杆驱动机构3驱动气动执行器，测试系统对的油压可调负载式油缸2进行不断调控，进而对动执行器从开到关的整个过程施加变化的扭矩，有效使双负载型连杆驱动机构3动作特性曲线与启动阀门特性曲线相一致，提高对气动执行器的测试效果，并且通过可调负载式油缸2和双负载型连杆驱动机构3实现加载过程，有效解决现有技术中心存在的扭矩偏小和稳定性不好等问题，使测功机能够有效对拨叉式气动执行器进行测试。
请参阅图2，双负载型连杆驱动机构3包括有旋转连杆31，气动执行器下端连接有旋转连杆31，旋转连杆31一端转动连接有驱动滑块34，且驱动滑块34左右两端分别与相对应可调负载式油缸2的活动端连接。通过旋转连杆31和驱动滑块34的传动，将可调负载式油缸2的直线驱动力转化为转动力，带动气动执行器产生动作，利用液体阻尼形成可调负载式油缸2的阻力，无需通过液压马达来实现可调负载式油缸2压力，有效节约能耗。
请参阅图2，测试台1下端固定连接有导向轴32，导向轴32外端滑动连接有导向座33，导向座33上端与驱动滑块34固定连接。通过导向轴32和导向座33对驱动滑块34的动作进行限位和导向，有效提高传动精度，减少传动误差带来的测试误差，提高测试精度。
请参阅图1和图3，数据采集器4包括有扭矩传感器和脉冲编码器，且扭矩传感器和脉冲编码器均与测试系统电性连接。扭矩传感器能够对气动执行器的扭力特性进行检测，脉冲编码器对气动执行器的转角进行检测，有效提高检测精度。
请参阅图3和图4，测试系统包括有工控机，工控机连接有伺服控制单元和数据采集单元，伺服控制单元输出端与可调负载式油缸2相连接，数据采集单元输入端与数据采集器4相连接。通过伺服控制单元和数据采集单元分别对可调负载式油缸2进行控制和对数据采集器4产生的数据进行采集，通过工控机对采集到的数据进行存储，并绘制气动执行器的启闭曲线，有效实现对测试步骤的自动控制，提高测试精度和测试效率。
请参阅图7，数据采集单元输出端连接有高速A/D转换器，高速A/D转换器输出端与工控机相连接。高速A/D转换器能有效将数据采集单元采集的模拟信号转换成数字信号，便于工控机的存储和使用。图7中选用的高速A/D转换器电路图为其中一种型号的电路示图，本领域技术人员可根据实际需要选用合适型号的高速A/D转换器电路。
请参阅图1-8，测试方法：将气动执行器安装至测试台1内，工控机通过图5或图6的曲线进行测试控制，实时控制一定气压下的执行器启闭过程的扭矩和气动执行器连接轴5的位置曲线，且图6中的曲线为分两次测试，汇总得到的数据；伺服控制单元驱动可调负载式油缸2产生负载，并且驱动过程中不断改变可调负载式油缸2内的油压大小，可调负载式油缸2的活动端带动驱动滑块34在导向座33和302的限位导向下产生移动，驱动滑块34带动旋转连杆31产生转动，使旋转连杆31驱动气动执行器，气动执行器带动气动执行器连接轴5产生动作，扭矩传感器和脉冲编码器对气动执行器连接轴5的动作进行检测，并将信号输送至数据采集单元，数据采集单元将获取的电压信号输送至高速A/D转换器，高速A/D转换器将模拟信号转换成数字信号后，输送至工控机的存储。通过可调负载式油缸2带动双负载型连杆驱动机构3驱动气动执行器，测试系统对的油压可调负载式油缸2进行不断调控，进而对动执行器从开到关的整个过程施加变化的扭矩，有效使双负载型连杆驱动机构3动作特性曲线与启动阀门特性曲线相一致，提高对气动执行器的测试效果，并且通过可调负载式油缸2和双负载型连杆驱动机构3实现加载过程，有效解决现有技术中心存在的扭矩偏小和稳定性不好等问题，使测功机能够有效对拨叉式气动执行器进行测试。
实施例2：
请参阅图1-8，其中与实施例1中相同或相应的部件采用与实施例1相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例1的区别点。该实施例2与实施例1的不同之处在于：请参阅图8，测试系统的测试方法包括如下步骤：
S1.伺服控制单元首先通过改变可调负载式油缸2内的油压大小，使可调负载式油缸2产生负载；
S2.气动执行器带动双负载型连杆驱动机构3动作，使双负载型连杆驱动机构3驱动可调负载式油缸2；
S3.气动执行器带动气动执行器连接轴5动作，使得数据采集器4对气动执行器的动作进行检测；
S4.数据采集单元对数据采集器4的数据进行采集，并通过高速A/D转换器转换后，输送至工控机存储；
S5.工控机根据收集到的数据，绘制出气动执行器的启闭曲线；
S6.完成气动执行器的测试。通过伺服控制单元不断改变可调负载式油缸2内的油压的大小，进而实现对气动执行器从开到关的整个过程施加变化的扭矩，并且在整个运动过程中，通过数据采集单元采集数据采集器4的扭矩信号，有效实时检测气动执行器连接轴5从开始到关闭的整个过程中的扭矩变化规律，准确有效的对气动执行器进行检测。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种大扭矩气动执行器测功机，包括测试台（1），所述测试台（1）内安装有气动执行器，其特征在于：所述测试台（1）内固定安装有一对可调负载式油缸（2），且两个可调负载式油缸（2）分别位于气动执行器左右两侧，所述测试台（1）内连接有位于两个可调负载式油缸（2）之间的双负载型连杆驱动机构（3），且双负载型连杆驱动机构（3）与气动执行器输入端连接，所述气动执行器输出端连接有气动执行器连接轴（5），所述测试台（1）上端连接有与气动执行器连接轴（5）相匹配的数据采集器（4），所述数据采集器（4）通过导线与测试系统电性连接；
所述测试系统包括有工控机，所述工控机连接有伺服控制单元和数据采集单元，所述伺服控制单元输出端与可调负载式油缸（2）相连接，所述数据采集单元输入端与数据采集器（4）相连接；
所述数据采集单元输出端连接有高速A/D转换器，所述高速A/D转换器输出端与工控机相连接；
所述测试系统的测试方法包括如下步骤：
S1.伺服控制单元首先通过改变可调负载式油缸（2）内的油压大小，使可调负载式油缸（2）产生负载；
S2.可调负载式油缸2的活动端带动双负载型连杆驱动机构（3）动作，使双负载型连杆驱动机构（3）驱动气动执行器；
S3.气动执行器带动气动执行器连接轴（5）动作，使得数据采集器（4）对气动执行器的动作进行检测；
S4.数据采集单元对数据采集器（4）的数据进行采集，并通过高速A/D转换器转换后，输送至工控机存储；
S5.工控机根据收集到的数据，绘制出气动执行器的启闭曲线；
S6.完成气动执行器的测试。
2.根据权利要求1所述的一种大扭矩气动执行器测功机，其特征在于：所述双负载型连杆驱动机构（3）包括有旋转连杆（31），所述气动执行器下端连接有旋转连杆（31），所述旋转连杆（31）一端转动连接有驱动滑块（34），且驱动滑块（34）左右两端分别与相对应可调负载式油缸（2）的活动端连接。
3.根据权利要求2所述的一种大扭矩气动执行器测功机，其特征在于：所述测试台（1）下端固定连接有导向轴（32），所述导向轴（32）外端滑动连接有导向座（33），所述导向座（33）上端与驱动滑块（34）固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种大扭矩气动执行器测功机，其特征在于：所述数据采集器（4）包括有扭矩传感器和脉冲编码器，且扭矩传感器和脉冲编码器均与测试系统电性连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: No. 222 Long'an North Road, Hai'an City, Nantong City, Jiangsu Province, 226600 Patentee after: Jiangsu Lanling Technology Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 226600 No. 11, Chaoyang North Road, Hai'an town, Hai'an City, Nantong City, Jiangsu Province Patentee before: JIANGSU LANMEC ELECTROMECHANICAL EQUIPMENT Co.,Ltd. Country or region before: China |
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| CP03 | Change of name, title or address |