[發明專利]一種扭矩載荷自動頻譜加載系統及其加載方法

在審

• 申請號: 201610465411.7
• 申請日: 2016-06-24
• 公開（公告）號: CN107543685A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 宋永江
• 申請（專利權）人: 常州中興華達科技有限公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01M17/007
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于機械測試技術領域，涉及扭矩載荷的自動頻譜加載系統及其加載方法，尤其是用于車輛及農機部件性能臺架測試裝置的扭矩載荷自動頻譜加載系統及其加載方法。

背景技術

由于實際路面試驗或田間試驗受季節變化、試驗場地等因素的影響較大，試驗時需要大量的人力物力，且試驗周期較長，所以車輛及農機部件的性能測試試驗一般都通過室內臺架試驗來進行。但車輛及農機部件在實際道路行駛或田間作業過程中，其工作載荷是動態變化的，僅通過室內臺架試驗進行靜態載荷研究并不能深入揭示車輛及農機部件對動態載荷的響應特性及其實際工作性能。因此，在室內臺架試驗時，模擬實際道路行駛或田間作業工況，對被試部件加載動態載荷可顯著提高室內臺架試驗的代表性和準確性，具有重要意義。但車輛實際道路行駛或農機田間作業時的動態載荷大都是連續的隨機載荷，具有很寬的頻帶范圍，如果在室內臺架上進行模擬加載，對加載裝置的動態特性要求很高。

現有車輛及農機部件性能試驗室內的臺架大都采用直流發電機或磁粉制動器進行加載。中國專利號為200620130446.7、名稱為“拖拉機傳動系負荷磨合試驗臺”，采用直流發電機加載，使用扭力扭矩傳感器檢測實際加載載荷，利用遠程工控機通過程序控制直流發電機調整加載扭矩。中國專利號為200410019970.2、名稱為“汽車變速箱加載檢測試驗臺”，采用直流電機加載，使用全數字四象限直流調速裝置調節直流電機轉速而獲得不同的載荷扭矩，采用工業控制計算機系統和測控儀表實現測試流程的自動控制。中國專利號89201057.6、名稱為“車輛牽引試驗微機控制牽引載荷施加裝置”，采用磁粉制動器加載，由微機、控制器、應變片式拉力傳感器和恒力裝置組成載荷閉環控制系統，通過比例控制實現載荷的穩定控制。以上系統都是針對加載穩定載荷的需要而設計，雖然可通過人工調節或程序控制改變載荷，但無法實現按預定規律快速變化的動態載荷（即載荷譜）的加載。

發明內容

本發明的目的是針對上述現有自動加載裝置或系統的不足而提供一種扭矩載荷自動頻譜加載系統及其加載方法，頻帶范圍寬、載荷控制精度高，能實現預定載荷譜信號的自動頻譜加載，且能實現手/自動工作方式的自由切換。

本發明的扭矩載荷自動頻譜加載系統采用如下技術方案：包括直流加載電機、扭矩傳感器和工業控制計算機，直流加載電機設置在測試臺架上，扭矩傳感器的一端與直流加載電機的輸出軸機械連接，另一端與測試臺架上的被測試部件或變速裝置輸出軸機械連接，工業控制計算機內置D/A卡、A/D卡和自動頻譜加載過程控制的計算機應用軟件，D/A卡內置有模擬量隔離輸出電路，A/D卡內置有模擬量隔離輸入電路，自動頻譜加載過程控制的計算機應用軟件內置有“控制量——載荷”關系模型和實際載荷PID數字調節器；扭矩傳感器的輸出端電連接A/D卡；直流加載電機的勵磁繞組與恒流恒壓模塊的輸出端子電連接，恒流恒壓模塊分別電連接外部電網和手/自動轉換開關輸出端，手/自動轉換開關具有兩個互斥的輸入端，當其打到“手動”位置時，第一個輸入端電連接電位器調壓電路，當其打到“自動”位置時，第二個輸入端電連接D/A卡，電位器調壓電路的兩個輸入端電連接直流穩壓電路。

本發明扭矩載荷自動頻譜加載系統的加載方法采用的技術方案是包括如下步驟：

A、將載荷譜信號以載荷譜文件的形式存儲在工業控制計算機內并讀取載荷譜文件，載荷譜文件中包括所有載荷點的總個數、最大載荷、最小載荷和各個載荷點的載荷值及持續時間；

B、判斷最大載荷和最小載荷是否超過預先設定的限值，如果超限，則報警不執行加載，反之，工業控制計算機讀取載荷點總個數中的第一個載荷點的數據，根據“控制量——載荷”關系模型確定輸出給D/A卡的控制量的大小；

C、通過D/A卡將控制量轉換為電壓控制信號輸出，并啟動定時器定時該載荷點的持續時間；

D、工業控制計算機判斷該載荷點的持續時間是否小于一個載荷調控周期；如果小于，則等待定時器定時時間到；如果不小于，則通過A/D卡對扭矩傳感器的輸出信號進行采集，計算實際載荷，由實際載荷PID數字調節器對控制量進行調節，通過D/A卡輸出新的控制量，并修改剩余持續時間；

E、進行持續時間是否小于一個載荷調控周期的判斷，如此反復調控，直至定時器定時時間到，該載荷點輸出完畢；

F、工業控制計算機讀取下一個載荷點的數據并輸出，如此逐個載荷點的輸出，直至所有載荷點都輸出完畢。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：