CN116046153B - 一种手持式凿岩机振动测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种手持式凿岩机振动测试系统，包括气罐车、称重秤、钢球吸能器、振动传感器和采集系统，气罐车用于为手持式凿岩机提供工作气源，操作者站在称重秤上对手持式凿岩机施加推力进行振动测试，手持式凿岩机的振动通过振动传感器进行采集，气罐车的相关参数、称重秤的数值以及振动传感器采集的信息均被收集到采集系统，采集系统对手持式凿岩机的相关数据进行实时监测和分析。该手持式凿岩机振动测试系统，能够同时对手持式凿岩机进行多项振动数据测试并对其进行记录和分析，具有实时监测的时效性，还具有方便操作和省时省力的特点。
Description
技术领域
本发明涉及振动测试技术领域，特别是涉及一种手持式凿岩机振动测试系统。
背景技术
现有的手持式凿岩机需要测试振动参数，但现有的只是依靠单个测量仪表、传感器测量某一项数据，然后实验人员一项一项的进行记录，不能实时监测，也没有记录、分析等功能。因此，需要设计一种能够同时进行多项测试并记录的新的振动测试系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种手持式凿岩机振动测试系统，以解决上述现有技术存在的问题，能够同时对手持式凿岩机进行多项振动数据测试并对其进行记录和分析，具有实时监测的时效性，还具有省时省力的特点。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种手持式凿岩机振动测试系统，包括
气罐车，所述气罐车通过输气管路与手持式凿岩机的气口连通，所述气罐车的进气管路上设置有流量计，所述输气管路上安装有气动球阀，所述气罐车上还设置有压力表和传感器组；以及
称重秤，操作者站立在所述称重秤上对所述手持式凿岩机施加推力；以及
钢球吸能器，所述钢球吸能器包括连接底板、下部法兰、上部法兰、插杆、顶板、钢球和钢筒，所述下部法兰固定在所述连接底板上，所述上部法兰和下部法兰之间通过连接螺杆连接，所述钢筒设置在所述上部法兰和下部法兰之间，所述插杆的底端依次穿过所述顶板和上部法兰后伸入所述钢筒内，所述钢球设置于所述钢筒的内腔中，位于所述钢筒内的所述插杆的外侧套设有弹簧；以及
振动传感器，所述手持式凿岩机的手柄上安装有所述振动传感器；以及
采集系统，所述采集系统包括信号采集仪、AD采集卡和动态信号分析处理器，所述振动传感器与所述信号采集仪电联接，所述AD采集卡与所述气罐车和称重秤电联接，所述信号采集仪和AD采集卡与所述动态信号分析处理器电联接。
在其中一个实施例中，所述压力表的量程为0～1MPa。
在其中一个实施例中，所述气动球阀采用24v电控模式的气动球阀。
在其中一个实施例中，所述流量计用于采集所述气罐车的流量参数。
在其中一个实施例中，所述传感器组包括压力传感器和温度传感器，所述压力传感器和温度传感器分别用于采集所述气罐车的工作压力参数和气体温度参数。
在其中一个实施例中，所述气罐车内还装有空气减压阀和空气过滤器，所述空气减压阀和空气过滤器分别用于调整测试压力和进行油水分离。
在其中一个实施例中，所述顶板固定在所述上部法兰的顶部，所述顶板和上部法兰上的插杆穿过处设置有衬套。
在其中一个实施例中，所述振动传感器采用三轴振动传感器。
本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
本发明中的手持式凿岩机振动测试系统，包括气罐车、称重秤、钢球吸能器、振动传感器和采集系统，气罐车用于为手持式凿岩机提供工作气源，操作者站在称重秤上对手持式凿岩机施加推力进行振动测试，手持式凿岩机的振动通过振动传感器进行采集，气罐车的相关参数、称重秤的数值以及振动传感器采集的信息均被收集到采集系统，采集系统对手持式凿岩机的相关数据进行实时监测和分析。该手持式凿岩机振动测试系统，能够同时对手持式凿岩机进行多项振动数据测试并对其进行记录和分析，具有实时监测的时效性，还具有方便操作和省时省力的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为手持式凿岩机振动测试系统的整体结构示意图；
图2为钢球吸能器的结构组成图；
其中，1气罐车；2流量计；3减压阀；4温度传感器；5压力表；6压力传感器；7气动球阀；8振动传感器；9手持式凿岩机；
10钢球吸能器；101连接底板；102下部法兰；103连接螺杆；104上部法兰；105顶板；106衬套；107插杆；108弹簧；109钢筒；100钢球；
11称重秤；12信号采集仪；13AD采集卡；14动态信号分析处理器；15电脑。
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。
本发明的目的是提供一种手持式凿岩机振动测试系统，以解决上述现有技术存在的问题，能够同时对手持式凿岩机进行多项振动数据测试并对其进行记录和分析，具有实时监测的时效性，还具有省时省力的特点。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-图2所示，本发明提供一种手持式凿岩机振动测试系统，包括
气罐车1，气罐车1通过输气管路与手持式凿岩机9的气口连通，气罐车1的进气管路上设置有流量计2，输气管路上安装有气动球阀7，气罐车1上还设置有压力表5和传感器组；以及
称重秤11，操作者站立在称重秤11上对手持式凿岩机9施加推力；以及
钢球吸能器10，钢球吸能器10包括连接底板101、下部法兰102、上部法兰104、插杆107、顶板105、钢球100和钢筒109，下部法兰102固定在连接底板101上，上部法兰104和下部法兰102之间通过连接螺杆103连接，钢筒109设置在上部法兰104和下部法兰102之间，插杆107的底端依次穿过顶板105和上部法兰104后伸入钢筒109内，钢球100设置于钢筒109的内腔中，位于钢筒109内的插杆107的外侧套设有弹簧108；顶板105固定在上部法兰104的顶部，顶板105和上部法兰104上的插杆107穿过处设置有衬套106；以及
振动传感器，手持式凿岩机的手柄上安装有振动传感器；以及
采集系统8，采集系统包括信号采集仪12、AD采集卡13和动态信号分析处理器14，振动传感器8与信号采集仪12电联接，AD采集卡13与气罐车1和称重秤11电联接，信号采集仪12和AD采集卡13与动态信号分析处理器14电联接，动态信号分析处理器14与电脑15电联接。
具体地，为保证工作气压在测试的稳定，在进气管路和凿岩机气口之间装流量检测装置，在其上装有量程为0～1MPa的压力表5、压力传感器6、温度传感器4、流量计2，以采集工作压力、气体温度、流量等参数，还装有空气减压阀、空气过滤器和气动球阀7等气动元件，方便调整测试压力、油水分离、供测试样机润滑等功能。气动球阀7采用24v电控模式，实现了数据自动采集完成后，自动由软件控制气动球阀7的关闭并停机。有效的保障了吸能器的使用寿命和操作检测员的操作时长。并可由软件控制下一次的气阀开启。
按照标准要求，对于手持式凿岩工具测试振动时，应通过操作者站在测力仪器上来监控推力，施加的推力等于操作者的体重减去测力仪器上的读数。本发明中系统采用在软件上输入操作者测试前的体重，测试中，软件对称重秤11的读数直接减去操作者体重，不需要人工进行计算。
本发明中的钢球吸能器10，按照标准附录C的吸能器结构进行设计，主要用于手持式和重型凿岩机的振动测试。对于钎尾规格d＜23的，采用钢筒109直接D为40mm，钢球100直径4mm，钢球100容柱高度H为100mm。对于钎尾规格d≥23的，采用钢筒109直接D为60mm，钢球100直径4mm，钢球100容柱高度H为150mm。钢球100硬度为63HRC，弹簧108刚度为＜1.2N/mm。
振动传感器8采用AHAI6304三轴向振动传感器，该三轴加速度传感器内置了电路的加速度计，将高阻抗的电荷信号转换为低阻抗的电压信号，使用同轴电揽同时进行恒流源激励输入和信号输出。可同时测量X、Y、Z三轴向的加速度信号，频响宽、体积小，重量轻，满足标准中对传感器及固定装置的总重量与机器、手柄等的重量相比应尽可能小的要求。
振动传感器8的主要性能：
敏感件：陶瓷剪切。
测量范围(峰值)：500g
灵敏度(25℃)士5％：10mV/g
频率响应(土1dB)：1-5000Hz
外尺寸:25.4x 25.4x 13
重量:35g
本发明的采集系统由AHAI2022型动态信号采集仪、AD采集卡13和动态信号分析处理器14以及噪声振动测试软件组成。
AHAI2022型动态信号采集仪是专门用于声阵列等要求通道数量多的前端采集设备，具备即时可调的采样频率，良好的动态范围，可开关的ICP功能，采用千兆以太网与PC通信并控制。
AHAI2022型动态信号采集仪的主要性能指标：
输入接口：BNC/LEMO或兼容的多芯推拉式接插件；
最大输入电压：2V；
频率范围：10Hz-80kHz(±0.1dB)；
动态范围：>115dB；
采样频率：16kHz～192kHz；
通道一致性：幅度<0.1dB，相位<0.1度；
前置级供电：18V2mA恒流源，可以关闭；
本底噪声(50Ω电阻短路)：<7uV(Z计权)，<5uV(A计权)；
噪声测量范围(配-26dB的传声器)：126dB～30dB(A)；
多设备同时接入；
千兆以太网数据传输；
AD采集卡13是一款USB2.0总线多功能12位500KHz高速采集模块，具有15路模拟输入、开关量16路输入/16路输出、二路24位加法计数器(支持频率测量功能)、两路20位脉冲发生器。采用USB2.0总线，支持即插即用。内置8M Byte DFIFO提供10秒的采集数据缓冲，可以更好支持全速实时不间断全速采集，采集支持：内、外部触发采集模式及内外时钟模式；支持连续数据采集。
AD采集卡13的主要性能指标：
15路单端输入，采样通道自动扫描。
12位500KHzAD，采用软件自动校正技术，自动校正零点及满度数值。
AD输入范围，±10V、±5伏(软件控制、所有通道输入范围一样)。
AD采样的同时，同步记录4路开关量输入的状态(开关量输入的低4位)
两种采集模式：连续采集及存储定长采集。
AD启动方式：软件、硬件触发。与开关量输入通道12共用。外部触发可以选择上升或下降边沿触发
AD转换时钟：内部、外部触发。与开关量输入通道13共用。外部时钟可以选择上升或下降边沿有效。
AD输入通道自动扫描转换，用户可以任意设置转换的起始及结束通道。
开关量：16入(DI0-DI15)/16出(DO0-DO15)(TTL电平)。
256byte EEPROM，非易失，掉电保持存储器。
动态信号分析处理器14是一款针对动态信号采集系统开发的分析处理系统。它可以将采集到的信号进行录音、时域显示、实时和后处理分析、声功率、CPB分析、FFT分析、水具噪声测量等处理，广泛应用于声学振动测量和检定、故障监测等领域。根据采集信号类型的不同，可以做声学、振动、转速等各种物理量的分析测量。
电脑中还设置有噪声振动测试软件：噪声振动测试软件根据项目需求，参照国家标准内的指导方法，对振动测试过程中的噪音进行监测并采用自动编译。该振动测试系统实时采集压力、温度、流量、噪声、振动、推力和频率等参数，并自动保存到数据库，提供记录操作者、机型和机号等功能，通过AD采集卡具备智能化软硬件操作功能，能够根据测试结果对系统进行自动停机。
手持式凿岩机振动测试系统的使用流程如下
1、测试前准备工作
根据测试样机，按照行业标准JB/T 7301-2006手持式凿岩机的要求，调整气罐车减压阀，气罐压力稳定到0.45MPa。
样机手柄上传感器的安装，根据样机手柄的形状，选择合适的传感器安装座，使用扎带使安装座固定在手柄上，并将传感器通过螺栓固定在安装座上，注意传感器三轴方向符合标准GB/T 26548.10-2021手持便携式动力工具振动试验方法第10部分(1)要求。
振动传感器8的设置位置为凿岩机的辅助手柄，传感器通过螺纹与凿岩机机体连接，里层为铁质材质，外层为橡胶护套。传感器的补充位置是凿岩机的启动手柄，同样外层为橡胶护套。传感器的三轴方向为：Z向：与冲击方向平行的方向，Y向：以手柄和Z轴线为几何平面，并与Z轴线成直角的方向，X向：与Y和Z向均垂直的方向。
2、测试流程
当气罐车1压力调整好和振动传感器8固定后，将凿岩机插入钢球吸能器10的插杆107。打开凿岩机噪声与振动测试系统软件和动态信号分析处理器14，输入机型、机号和操作者等样机信息；
操作者站立在称重秤11上，保持静止，措此时在控制台上读取操作者的体重数据，并输入到重量框内。
所有信息输入完成后，操作者在称重秤11上，手扶着凿岩机，稍微施加向下的推力。推力大概为操作者实际体重-4Kg左右；通过软件上的开气按钮，启动凿岩机，进行测试。系统数据会进行自动采集，采集后会自动停止样机。
根据标准要求需要三名操作者，每人进行五次测试。测试后数据可通过点击保存按钮进行数据输出，输出格式为EXCEL。
注意事项及说明
1、需要根据测试样机选择相对应的振动传感器8安装底座，并使其与手柄牢固的连接在一起；
2、振动传感器8的三轴向方向必须符合标准要求。；
3、测试前，需按标准要求，调整气罐车1的减压阀3，使其测试压力值满足标准要求；
4、测试时，操作者要求对凿岩机保持稳定的推力，以保证数据的稳定性；
5、测试后，应及时关闭气源，将样机从测试台上取下；
6、定期对测杆进行除锈处理，使用干净液压油涂抹表面防锈。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种手持式凿岩机振动测试系统，其特征在于：包括
气罐车，所述气罐车通过输气管路与手持式凿岩机的气口连通，所述气罐车的进气管路上设置有流量计，所述输气管路上安装有气动球阀，所述气罐车上还设置有压力表和传感器组；以及
称重秤，操作者站立在所述称重秤上对所述手持式凿岩机施加推力；以及
钢球吸能器，所述钢球吸能器包括连接底板、下部法兰、上部法兰、插杆、顶板、钢球和钢筒，所述下部法兰固定在所述连接底板上，所述上部法兰和下部法兰之间通过连接螺杆连接，所述钢筒设置在所述上部法兰和下部法兰之间，所述插杆的底端依次穿过所述顶板和上部法兰后伸入所述钢筒内，所述钢球设置于所述钢筒的内腔中，位于所述钢筒内的所述插杆的外侧套设有弹簧；所述顶板固定在所述上部法兰的顶部，所述顶板和上部法兰上的插杆穿过处设置有衬套；以及
振动传感器，所述手持式凿岩机的手柄上安装有所述振动传感器；以及
采集系统，所述采集系统包括信号采集仪、AD采集卡和动态信号分析处理器，所述振动传感器与所述信号采集仪电联接，所述AD采集卡与所述气罐车和称重秤电联接，所述信号采集仪和AD采集卡与所述动态信号分析处理器电联接。
2.根据权利要求1所述的手持式凿岩机振动测试系统，其特征在于：所述压力表的量程为0～1MPa。
3.根据权利要求1所述的手持式凿岩机振动测试系统，其特征在于：所述气动球阀采用24v电控模式的气动球阀。
4.根据权利要求1所述的手持式凿岩机振动测试系统，其特征在于：所述流量计用于采集所述气罐车的流量参数。
5.根据权利要求1所述的手持式凿岩机振动测试系统，其特征在于：所述传感器组包括压力传感器和温度传感器，所述压力传感器和温度传感器分别用于采集所述气罐车的工作压力参数和气体温度参数。
6.根据权利要求1所述的手持式凿岩机振动测试系统，其特征在于：所述气罐车内还装有空气减压阀和空气过滤器，所述空气减压阀和空气过滤器分别用于调整测试压力和进行油水分离。
7.根据权利要求1所述的手持式凿岩机振动测试系统，其特征在于：所述振动传感器采用三轴振动传感器。
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