1 系统硬件设计
该测试系统的整体结构为门式结构,在工作台上加装液压系统实现自动控制(图1),测试系统硬件主要有工作台、横梁和立柱组成其加载框架。加载框架支承在箱体总成上。加载缸固定在工作台下的箱体中,其活塞杆穿过工作台。下压头固定在加载缸的活塞杆上,其动作范围由行程开关调节。上油缸固定在调整螺杆上,调整螺杆由两个螺母固定在横梁上。上压头通过油缸和力传感器与调整螺杆联结。调整螺杆可以根据不同型号弹簧所需要的空间上下调整。固定在油缸下部的位移传感器A用于测量弹簧轴向受力时的整体变形。工作台上的三个位移传感器B1~B3用于测量弹簧大端的变形量。力传感器用来测量加在膜片弹簧上的载荷。这5路传感器信号经过信号调理电路后传送给数据采集卡,Labview(虚拟仪器软件)对其处理后得到膜片弹簧的两个重要的特性曲线—负荷特性曲线和分离特性曲线;并根据实际需要,在系统的操作界面上给出离合器盖总成参数的特征点,以便工程技术人员判断离合器的工作性能。
2 测试原理
(1)负荷特性测量原理是将弹簧放在工作台上,工作台支承在弹簧的大端面上。这时,上油缸活塞处于上止点,加载缸上行。上压头压在弹簧上支承环上,加载缸继续上行,这时测量弹簧大端位移λ1(位移传感器A)及压力P1(力传感器),即可得到负荷特性曲线(P1-λ1曲线)。
(2)分离特性测试原理是将垫环放在下压头上之后,再将弹簧放置在下压头上。垫环支承在弹簧的下支承环处。上油缸活塞杆下行到下止点,然后加载缸上行。固定在上油缸活塞杆上的模拟分离轴承压在弹簧的分离指上。加载缸继续上行,这时测量弹簧小端位移λ2(位移传感器A)和压力P2(力传感器),即得分离特性曲线(P2-λ2曲线)。同时可测量弹簧小端规定位移处的分离间隙,即均布在弹簧大端处的三个位移传感器B1~B3中的最小位移变化量。
3 系统的软件设计
虚拟仪器软件有前面板和框图程序两部分。前面板主要完成可视化人机交互功能,来模拟真实仪器的前面板。每一个程序的前面板都有相应的框图程序与之对应,它采用图形化的编程语言编写,可以理解成传统程序的源代码。主要完成数据的采集、分析和处理过程。
软件在设计过程中采用了高速磁盘流技术,便于事后对数据进行回放和分析。另外,如果在数据采集的过程中对数据进行各种分析会占用CPU大量时间,导致数据采集出现误差。必须对数据进行高速保存。
图2所示的框图程序为本系统的数据采集模块。首先利用Oper/Create/ReplaceFile. vi模块创建一个数据流文件,然后利用AIConfig. vi模块对DAQ设备进行配置,用AI Start Config. vi模块启动DAQ,利用一个While循环和AIRead Config. vi模块将数据不停的从DAQ的缓存中读出,然后AIWrite Config. vi模块将数据写入到磁盘中。在数据采集完成后,利用AIConfig.vi模块读出数据进行分析和处理,最后用AIClear. vi来结束整个系统的执行,释放资源。
高速磁盘技术虽然保证了数据采集的完整性,但事后还必须有一定的数据读取分析程序对采集到的数据进行数学分析,以实现测试系统的测量目的。在系统中我们也设计了相关的程序模块来实现这个功能。
4 系统的应用及结论
应用本系统对某厂家的膜片弹簧进行了多次实验,通过其测试结果可以直观的分析膜片弹簧的负荷特性、分离特性以及具体的参数,图3是两片不同规格的膜片弹簧的分离特性的对比关系(应用本系统的多曲线对比分析模块分析的结果)。其测试结果与离合器出厂时的标定参数基本一致。虚拟仪器技术的应用减少了传统仪器在信号传递过程中带来的误差,有很高的精确性和稳定性;此外,基于框图程序编程的技术还具有组态灵活、功能扩展性强、信息交换方便、维护费用低和开发周期短等众多优点,因而,势必会在各种测试系统中得到广泛的应用。
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[4]杨乐平,李海涛,等. LabVIEW高级程序设计[M].清华大学出版社, 2003
作者简介:刘存香(1981—),男,广西宁明人,硕士,研究领域为汽车底盘电控装置的设计,双燃料发动机电控系统开发研制以及新能源的研究。
