[發(fā)明專利]一種壓縮生熱試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2019-12-29
• 公開（公告）號: CN111176348A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝成祥;朱明;曹學(xué)軍;李莉
• 申請（專利權(quán)）人: 常州工學(xué)院
• 主分類號: G05D23/22
• 分類號: G05D23/22
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32231
• 代理人: 顧翰林

本發(fā)明涉及一種橡膠壓縮生熱測試過程的自動(dòng)控制系統(tǒng)，以直線位移傳感器檢測壓縮生熱試驗(yàn)機(jī)平衡杠桿的水平狀態(tài)，經(jīng)濾波后通過PCL?1716數(shù)據(jù)采集卡的AD口進(jìn)行采樣，在計(jì)算機(jī)中作FFT運(yùn)算，以其直流分量作為判斷杠桿是否處于水平狀態(tài)的依據(jù)。在計(jì)算機(jī)中作控制運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果通過PCL?1716的DA口輸出，通過壓控振蕩器產(chǎn)生伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)脈沖，同時(shí)通過DO口輸出伺服電機(jī)的方向信號，伺服電機(jī)經(jīng)減速和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下壓板做上下運(yùn)動(dòng)，使杠桿保持在水平狀態(tài)。通過伺服電機(jī)編碼器輸出脈沖獲取試樣的變形數(shù)據(jù)，通過溫控儀實(shí)現(xiàn)恒溫箱溫度的控制以及試樣溫度的采集，經(jīng)串行口輸入至計(jì)算機(jī)。通過微動(dòng)開關(guān)和霍爾傳感器結(jié)合中間電路實(shí)現(xiàn)連鎖保護(hù)以及壓縮次數(shù)的計(jì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及橡膠壓縮生熱測試過程的自動(dòng)控制技術(shù)，特別涉及 一種壓縮生熱試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

橡膠在動(dòng)態(tài)交變載荷下的生熱現(xiàn)象，一直是研究人員關(guān)心的指 標(biāo)。在實(shí)際應(yīng)用中，各種輪胎和傳送皮帶在高速運(yùn)行中的內(nèi)部發(fā)熱， 減振、隔音材料及其結(jié)構(gòu)的粘彈性阻尼作用，都涉及材料滯后效應(yīng) 所導(dǎo)致的能量損耗分析。

橡膠壓縮生熱試驗(yàn)機(jī)通過一個(gè)惰性杠桿系統(tǒng)對試樣施加一定的 壓縮負(fù)荷，并通過一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)對試樣施加具有規(guī)定振幅的周期性 高頻壓縮，在室溫或高于室溫條件下測定試樣在一定時(shí)間內(nèi)的壓縮 疲勞溫升、靜壓縮變形(或蠕變)、動(dòng)壓縮變形率、永久變形和疲 勞壽命。

壓縮生熱試驗(yàn)機(jī)原理如圖1所示，試樣的中心線到杠桿支點(diǎn) 3的距離是127±0.5mm，負(fù)荷重鉈5的中心線到杠桿支點(diǎn)3的距離 是288±0.5mm。試樣在負(fù)荷作用下，由上壓板帶動(dòng)往復(fù)壓縮，并由 于膠料的內(nèi)阻而生熱。試樣所受壓縮負(fù)荷是采用天平杠桿平衡補(bǔ)償原理，并通過杠桿平衡調(diào)整裝置6來維持杠桿處于水平狀態(tài)。

由于在試驗(yàn)過程中樣品的尺寸會(huì)發(fā)生熱脹冷縮變化，或者壓縮 永久形變，試樣的高度產(chǎn)生變化，需要實(shí)時(shí)記錄樣品形狀高度尺寸 的瞬態(tài)變化，并能瞬態(tài)控制和保持預(yù)載荷靜態(tài)力的恒定，同時(shí)克服 動(dòng)態(tài)力也受到影響而發(fā)生波動(dòng)的影響。

因此在測試過程中，要始終保持杠桿保持在水平位置，并保持 恒溫箱中的溫度保持恒定；通過對測試過程的數(shù)據(jù)采集，得到所要 求的疲勞溫升、靜壓縮變形(或蠕變)、動(dòng)壓縮變形率、永久變形 和疲勞壽命等參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決這一問題，本發(fā)明提出一種壓縮生熱試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種壓縮 生熱試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)，包含一個(gè)位移傳感器、三個(gè)微動(dòng)開關(guān)、一個(gè) 霍爾傳感器、一個(gè)按鈕、三個(gè)熱電偶、一個(gè)電熱盤、交流伺服驅(qū)動(dòng) 器及電機(jī)、固態(tài)繼電器、發(fā)熱盤、智能溫控儀、輔助電路、一塊研 華PCL-1716數(shù)據(jù)采集卡、恒溫箱風(fēng)機(jī)及變頻器、偏心輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)及 變頻器和一臺(tái)計(jì)算機(jī)，恒溫箱風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，攪動(dòng)恒溫箱內(nèi)空氣，使 得恒溫箱內(nèi)溫度的分布均勻；偏心輪電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使 上壓板做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對試樣施加周期性壓縮；杠桿水平控制系 統(tǒng)由直線位移傳感器、濾波電路、PCL-1716數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)、 壓控振蕩器、連鎖保護(hù)電路、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)構(gòu)成；位移傳 感器位于平衡杠桿的一端，用來檢測杠桿是否處于水平狀態(tài)，位移 傳感器輸出4～20mA電流信號，經(jīng)電阻轉(zhuǎn)換為電壓信號再經(jīng)過濾波， 由PCL-1716數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行AD采樣，計(jì)算機(jī)得到位移傳感器信息。 固定銷插上時(shí)，杠桿處于水平狀態(tài)，以此時(shí)的AD采樣值作為控制 系統(tǒng)的給定值。

在壓縮過程中，采樣到的位移信號經(jīng)FFT后，取其直流分量作 為位移信號，克服周期性壓縮的影響。將給定信號與位移位移信號 相比較，獲得偏差，經(jīng)控制運(yùn)算后，產(chǎn)生控制信號，經(jīng)PCL- 1716的DA口轉(zhuǎn)換為模擬信號，作用于壓控振蕩器，壓控振蕩器產(chǎn) 生一定頻率的方波脈沖；