畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于組態(tài)軟件離合器總成試驗(yàn)臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、基于組態(tài)軟件離合器總成試驗(yàn)臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中文摘要汽車離合器是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中的主要部件之一，離合器工作狀況的好壞直接影響到汽車整體性能，對(duì)離合器的檢測(cè)至關(guān)重要。研究開發(fā)自動(dòng)化程度較高的此類試驗(yàn)設(shè)備，對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)國(guó)內(nèi)汽車零部件工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。 該離合器總成參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)是一臺(tái)集機(jī)、電、液、計(jì)算機(jī)于一體的高性能半自動(dòng)測(cè)試臺(tái)，其主要功能是連續(xù)采集多路傳感器信號(hào)、動(dòng)態(tài)顯示測(cè)試過(guò)程、高速保存測(cè)試數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)回放磁盤數(shù)據(jù)、多組數(shù)據(jù)對(duì)比分析等。該測(cè)試系統(tǒng)還具有后臺(tái)打印功能，能根據(jù)測(cè)試者的需要將測(cè)試結(jié)果打印出來(lái)。為了滿足本系統(tǒng)所包含的豐富的測(cè)控功能，設(shè)計(jì)了以工控機(jī)為核心的微機(jī)控制系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了該

2、系硬件和軟件的結(jié)構(gòu)和工作原理。硬件設(shè)計(jì)方面，研制了單獨(dú)的測(cè)試操作平臺(tái)，并設(shè)計(jì)了液壓伺服控制系統(tǒng)，使整個(gè)系統(tǒng)具有了穩(wěn)定的可控性，響應(yīng)動(dòng)作的快速性，較大可變的驅(qū)動(dòng)力等優(yōu)點(diǎn)，更符合市場(chǎng)的需求和發(fā)展。本系統(tǒng)控制軟件的開發(fā)所采用的組態(tài)王軟件已經(jīng)成為現(xiàn)代設(shè)計(jì)復(fù)雜測(cè)試系統(tǒng)和測(cè)試儀器的主要方法和手段，同一般的編程語(yǔ)言相比，使用更加簡(jiǎn)捷方便，開發(fā)過(guò)程更加簡(jiǎn)單，大大縮短了開發(fā)周期。該測(cè)試系統(tǒng)在開發(fā)完成后進(jìn)行了多次的驗(yàn)證試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和設(shè)計(jì)要求對(duì)其作了進(jìn)一步的改進(jìn)和完善。試驗(yàn)證明，該測(cè)試系統(tǒng)具有測(cè)試精度高、抗千擾能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定、人機(jī)界面交互友好等優(yōu)點(diǎn)。已達(dá)到了儀器產(chǎn)品的要求。關(guān)鍵詞: 試驗(yàn)臺(tái) 工控機(jī) 離合器

3、總成 自動(dòng)控制 組態(tài)王軟件abstractclutch is the main parts auto transmission system, one of the clutch of working condition of the direct influence on the overall performance cars, the detection of the clutch is very important. research and development of high automation such test equipment, to improve product q

4、uality, promote the domestic auto parts industrial development to have the important meaning.the clutch assembly parameters test system is a collection of machine, electricity, liquid, computer in the integration of high performance semi-automatic testboard, its main function is continuous collectio

5、n multi-channel sensor signal, dynamic test process, high speed that save test data, real time playback disk data, sets of data analysis, etc. this test system also has the background print function, can according to the test of will need to print out the test results. in order to meet the system co

6、ntains rich measurement and control function, design with the industrial computer as the core of the microcomputer control system, detailed introduces the hardware and software of the department of the structure and working principle. the hardware design, developed a separate test operation platform

7、, and designed a hydraulic servo control system, the system has a stable controllable, the response of the speed of action, the bigger the driving forces of variable etc, and more in line with the needs of the market and development. the control system of the development of software used by the conf

8、iguration king software has become the modern design complex testing system and test instrument, the main method and means, the same of programming language, compared to use more simpler.can development process is more simple, greatly shorten the development cycle.this test system development after

9、completing the duoci validation testing, and based on the results of experiment and design requirements for the further improvement and perfect. the experiment proved that the testing system has high precision, fight test interference ability strong, stable performance, man-machine interface interac

10、tion friendly, etc. the instrument has reached the requirements of the product.keywords:test the clutch assembly industrial automatic control configuration king software第l章緒論1.1課題研究的背景離合器總成慣性試驗(yàn)臺(tái)的研制課題是應(yīng)山東五征集團(tuán)農(nóng)用車有限公司的要求而提出的。此公司是一家國(guó)內(nèi)知名的農(nóng)用車生產(chǎn)基地，其產(chǎn)品以經(jīng)久耐用而聞名。由于公司規(guī)模的擴(kuò)大及對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的進(jìn)一步提高，要求在原有的離合器試驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上研制出改進(jìn)型的新設(shè)

11、備。由于離合器總成慣性試驗(yàn)是離合器性能試驗(yàn)的重要內(nèi)容，試驗(yàn)對(duì)試驗(yàn)設(shè)備的測(cè)試精度，自動(dòng)化程度及可靠性均有較高要求。本項(xiàng)目于2005年3月立項(xiàng)2006年1月通過(guò)專家鑒定驗(yàn)收，并且受到了一致好評(píng)。作者作為該項(xiàng)目監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主研人員參加了從設(shè)計(jì)方案到調(diào)試驗(yàn)收的全部過(guò)程。與設(shè)備較舊的試驗(yàn)臺(tái)相比，該試驗(yàn)臺(tái)無(wú)論在機(jī)械性能，控制性能，測(cè)量范圍，測(cè)量精度，使用壽命及安全性等方面都有進(jìn)一步的提高。1.2課題研究的意義離合器是汽車傳動(dòng)系的重要部件，它用來(lái)切斷和實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)系的動(dòng)力傳遞。通過(guò)它與發(fā)動(dòng)機(jī)相連接，以保證:在起步時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)平順地結(jié)合，使汽車能平穩(wěn)起步;在換檔時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系迅速?gòu)氐追蛛x，減少變速器中

12、齒輪之間的沖擊，便于換檔;在運(yùn)轉(zhuǎn)中汽車受到過(guò)大的載荷沖擊時(shí)，能依靠離合器打滑保護(hù)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)，防止零件因超載而損壞。因而，其性能的優(yōu)劣對(duì)于增加汽車傳動(dòng)系的負(fù)載能力、汽車的壽命，增強(qiáng)起步和換檔的平穩(wěn)性、以及減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度等各方面都有著極其重要的關(guān)系?，F(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率的加大，行駛速度的提高，對(duì)離合器的工作條件與技術(shù)要求日趨嚴(yán)格，要求離合器應(yīng)具有更高的傳遞性能和使用可靠性，基本有要求如下:1.能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩。2.接合時(shí)要平順、柔和，使汽車起步時(shí)沒有抖動(dòng)和沖擊。3.分離時(shí)要迅速?gòu)氐住?.離合器從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，以減輕汽車起步和換檔時(shí)變速器齒輪、輪齒間的沖擊，方便換檔。5離合

13、器的工作性能應(yīng)保持穩(wěn)定，這就要求作用在摩擦片上的總壓力要不因摩擦表面的磨損而變化，或者變化較小。6. 操縱輕便，要求使用壽命長(zhǎng)等等。汽車離合器靜摩擦性能檢驗(yàn)可獲得扭矩一壓力特性曲線。曲線圖能反映離合器總成壓力與扭矩之間的關(guān)系，從中能得到離合器性能的重要參數(shù)。試驗(yàn)表明，這些參數(shù)對(duì)離合器的整體壽命起著至關(guān)重要的作用。因此，要全面準(zhǔn)確評(píng)估離合器的性能，需要準(zhǔn)確檢測(cè)出這些參數(shù)。國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的汽車產(chǎn)業(yè)大都相當(dāng)發(fā)達(dá)和成熟，一個(gè)非常重要的原因是擁有相當(dāng)豐富和成熟的產(chǎn)品檢測(cè)和試驗(yàn)手段。我國(guó)的汽車工業(yè)從無(wú)到有，發(fā)展相當(dāng)迅速，促進(jìn)了汽車零部件性能試驗(yàn)技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展。許多大中型生產(chǎn)廠家都具備了一定的對(duì)重要零部

14、件進(jìn)行各項(xiàng)性能試驗(yàn)的能力。但總體而言，在這方面我們與國(guó)外先進(jìn)水平相比，還是有一定的差距的。單就離合器總成而言目前國(guó)內(nèi)許多離合器生產(chǎn)廠家對(duì)離合器總成慣性試驗(yàn)尚處初期階段，只能完成簡(jiǎn)單的分合運(yùn)動(dòng)和粗略地記錄運(yùn)行時(shí)間，設(shè)備簡(jiǎn)單。許多試驗(yàn)參數(shù)無(wú)法調(diào)整檢測(cè)和控制，自動(dòng)化程度也很低。通過(guò)本課題的研究，能夠比較準(zhǔn)確地綜合評(píng)估離合器的壽命，可以增強(qiáng)國(guó)內(nèi)研制類似的汽車零部件試驗(yàn)設(shè)備的能力，推動(dòng)國(guó)內(nèi)試驗(yàn)研究技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展。當(dāng)今世界先進(jìn)工業(yè)國(guó)家正處于由“工業(yè)經(jīng)濟(jì)”模式向“信息經(jīng)濟(jì)”模式轉(zhuǎn)變的時(shí)期，其中技術(shù)進(jìn)步因素起著極為重要的作用，它在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)中占7既至80%。以高新技術(shù)為核心，以信息電子化為手段，提高工業(yè)產(chǎn)品附

15、加值，這己經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化的重要發(fā)展目標(biāo)。從我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展史來(lái)看，其工業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)主要是依靠投入大量資金和勞動(dòng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)的，尚未充分發(fā)揮技術(shù)進(jìn)步在工業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)中的“二次效益倍增器”的作用。如何加快發(fā)展電子信息技術(shù)，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，適應(yīng)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，是當(dāng)前我國(guó)工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化界研究的重要課題之一。因此，通過(guò)本課題的研究可以提高國(guó)內(nèi)機(jī)電一體化設(shè)備普及程度，促進(jìn)國(guó)內(nèi)機(jī)械制造水平的提高。1.3課題研究的內(nèi)容根據(jù)離合器總成慣性試驗(yàn)的要求以及用戶對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的操作使用和規(guī)格性能等方面的要求，歸納出本課題應(yīng)完成的主要研究?jī)?nèi)容如下。計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的含義是指:具有數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)、控制功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，加上檢測(cè)裝置

16、、執(zhí)行機(jī)構(gòu)與被監(jiān)測(cè)控制的對(duì)象(生產(chǎn)過(guò)程)共同構(gòu)成的整體。在這個(gè)系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)直接參與被控對(duì)象的檢測(cè)、監(jiān)督、控制。根據(jù)試驗(yàn)特點(diǎn)，采用工業(yè)組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)離合器總成慣性試驗(yàn)臺(tái)的計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與管理，完成對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)制。試驗(yàn)臺(tái)的主要功能如下:1.離合器總成慣性試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集利用各種傳感器測(cè)得壓力、扭矩、位移等參數(shù)，并進(jìn)行ad/轉(zhuǎn)換后傳到上位機(jī)。2.選擇合適的監(jiān)控軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)結(jié)合山東五征集團(tuán)有限公司離合器總成慣性試驗(yàn)臺(tái)的實(shí)際情況，選擇對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)的監(jiān)控軟件組態(tài)王，并在windowsz000系統(tǒng)下編制離合器總成慣性試驗(yàn)系統(tǒng)的監(jiān)控軟件。3.實(shí)現(xiàn)運(yùn)行趨勢(shì)的分析報(bào)告利用監(jiān)控軟件對(duì)歷史數(shù)據(jù)及當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行

17、分析，做出歷史曲線，總結(jié)規(guī)律。4.報(bào)警功能利用監(jiān)控軟件對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)緊急情況進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警。第2章離合器總成慣性試驗(yàn)臺(tái)概述摩擦離合器是應(yīng)用得最廣也是歷史最久的一類離合器，它基本上是由主動(dòng)部分、從動(dòng)部分、壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)四部分組成。主、從動(dòng)部分和壓緊機(jī)構(gòu)是保證離合器處于接合狀態(tài)并能傳動(dòng)動(dòng)力的基本結(jié)構(gòu)，而離合器的操縱機(jī)構(gòu)主要是使離合器分離的裝置。發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪是離合器的主動(dòng)件，帶有摩擦片的從動(dòng)盤和從動(dòng)毅借滑動(dòng)花鍵與從動(dòng)軸(即變速器的主動(dòng)軸)相連。壓緊彈簧則將從動(dòng)盤壓緊在飛輪端面上。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩即靠飛輪與從動(dòng)盤接觸面之間的摩擦作用而傳到從動(dòng)盤上，再由此經(jīng)過(guò)從動(dòng)軸和傳動(dòng)系中一系列部件傳給驅(qū)動(dòng)輪。壓緊彈簧的壓緊力

18、越大，則離合器所能傳遞的轉(zhuǎn)矩也越大。由于汽車在行駛過(guò)程中，需經(jīng)常保持動(dòng)力傳遞，而中斷傳動(dòng)只是暫時(shí)的需要，因此汽車離合器的主動(dòng)部分和從動(dòng)部分是經(jīng)常處于接合狀態(tài)的。摩擦副采用彈簧壓緊裝置即是為了適應(yīng)這一要求。當(dāng)希望離合器分離時(shí)，只要踩下離合器操縱機(jī)構(gòu)中的踏板，套在從動(dòng)盤毅的環(huán)槽中的撥叉便推動(dòng)從動(dòng)盤克服壓緊彈簧的壓力向松開的方向移動(dòng)，而與飛輪分離，摩擦力消失，從而中斷了動(dòng)力的傳遞。當(dāng)需要重新恢復(fù)動(dòng)力傳遞時(shí)，為使汽車速度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化比較平穩(wěn)，應(yīng)該適當(dāng)控制離合器踏板回升的速度，使從動(dòng)盤在壓緊彈簧壓力作用下，向接合的方向移動(dòng)與飛輪恢復(fù)接觸。二者接觸面間的壓力逐漸增加，相應(yīng)的摩擦力矩也逐漸增加。當(dāng)飛輪和

19、從動(dòng)盤接合還不緊密，二者之間摩擦力矩比較小時(shí)，二者可以不同步旋轉(zhuǎn)，即離合器處于打滑狀態(tài)。隨著飛輪和從動(dòng)盤接合緊密程度的逐步增大，二者轉(zhuǎn)速也漸趨相等。直到離合器完全接合而停止打滑時(shí)，汽車速度方能與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比。摩擦離合器所能傳出的最大轉(zhuǎn)矩取決于摩擦面間的最大靜摩擦力矩，而后者又由摩擦面間最大壓緊力和摩擦面面積及性質(zhì)決定。故對(duì)于一定結(jié)構(gòu)的離合器來(lái)說(shuō)，靜摩擦力矩是一個(gè)定值，輸入轉(zhuǎn)矩一達(dá)到此值，離合器就會(huì)打滑，因而限制了傳動(dòng)系所受轉(zhuǎn)矩，防止超載。2.2離合器總成試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)的組成本系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)主要由測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)和液壓伺服系統(tǒng)兩大部分組成。工作時(shí)，各構(gòu)件之間協(xié)調(diào)工作來(lái)完成我們既定的測(cè)試功能。圖2.2所示

20、為試驗(yàn)臺(tái)的組成情況，簡(jiǎn)述如下。1.試驗(yàn)環(huán)境常見的環(huán)境條件有溫度、濕度、電場(chǎng)磁場(chǎng)等，有些情況下也對(duì)振動(dòng)、沖擊等環(huán)境條件提出專門的試驗(yàn)要求。溫度、濕度、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等試驗(yàn)環(huán)境可用帶自動(dòng)控制系統(tǒng)的專門試驗(yàn)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，如溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)等，而振動(dòng)沖擊等環(huán)境試驗(yàn)則要在專門試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行。圖2.2試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)組成框圖 2.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)零部件的性能試驗(yàn)往往是在運(yùn)行的情況下進(jìn)行的，這時(shí)需要可調(diào)節(jié)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。目前較常使用的驅(qū)動(dòng)裝置有直流或交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置等。3.加載系統(tǒng)被試件的加載方式有多種，如定幅加載、周期變幅加載、程序控制載荷譜隨機(jī)加載等。方式不同，加載系統(tǒng)復(fù)雜程度也不同、為適應(yīng)不同的試驗(yàn)載荷，加載系統(tǒng)要求對(duì)受

21、控參量可調(diào)。加載手段有機(jī)械、液壓、電磁等多種，而動(dòng)力的提供大多以電力為基礎(chǔ)。在離合器總成參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)中，采用液壓伺服系統(tǒng)作為其加載部分的動(dòng)力執(zhí)行元件。它具有友好的可控性和較大的驅(qū)動(dòng)力，響應(yīng)速度快，控制精度高，并能達(dá)到較好的穩(wěn)定性。4.參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)在試驗(yàn)過(guò)程中，要使用各種傳感器和數(shù)據(jù)記錄、采集設(shè)備，以獲得被測(cè)對(duì)象在運(yùn)行中的各種參數(shù)，經(jīng)過(guò)處理后得到反映其性能的各項(xiàng)指標(biāo)。對(duì)于不同的試驗(yàn)和參數(shù)，所要求的測(cè)量精確度各不相同，因此對(duì)試驗(yàn)用的傳感器必須進(jìn)行精確度等級(jí)的標(biāo)定，以確保試驗(yàn)結(jié)果的精確性。測(cè)試儀器還應(yīng)定期檢定。為確保試驗(yàn)中采集到的數(shù)據(jù)的精確度和減少噪聲干擾，通常要根據(jù)試驗(yàn)要求進(jìn)行各種處理和變換，以得

22、到可靠的最終檢測(cè)結(jié)果。5.設(shè)備控制系統(tǒng)在產(chǎn)品試驗(yàn)中通常要對(duì)被試對(duì)象的驅(qū)動(dòng)、加載、運(yùn)行過(guò)程以及信號(hào)適調(diào)、處理、顯示等進(jìn)行各種控制，以確保測(cè)量及試驗(yàn)過(guò)程的正確進(jìn)行和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集。離合器總成試驗(yàn)臺(tái)的具體構(gòu)成還將在后面分別加以論述。第3章試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路離合器總成試驗(yàn)臺(tái)的組成有四部分:加載部分、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電氣驅(qū)動(dòng)部分、檢測(cè)部分和控制部分。所以其總體設(shè)計(jì)主要包括液壓伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。試驗(yàn)臺(tái)屬機(jī)電一體化系統(tǒng)，除機(jī)械外還涉及計(jì)算機(jī)接口技術(shù)、傳感器技術(shù)、信號(hào)采集與處理技術(shù)等，在構(gòu)建系統(tǒng)控制電路時(shí)還需要具有強(qiáng)電的專業(yè)知識(shí)。其中，本課題則主要研究檢測(cè)系統(tǒng)與

23、控制系統(tǒng)的原理與設(shè)計(jì)。3.1測(cè)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介本文所設(shè)計(jì)的離合器總成慣性試驗(yàn)測(cè)控系統(tǒng)，按結(jié)構(gòu)可分為輸入級(jí)，監(jiān)控級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行級(jí)三個(gè)部分。輸入級(jí)是監(jiān)控系統(tǒng)的前向通道，由傳感器測(cè)得各參數(shù)的變化值，通過(guò)各路數(shù)據(jù)采集卡送入工控機(jī);現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行級(jí)是測(cè)控系統(tǒng)的執(zhí)行部分，執(zhí)行部分作為本測(cè)控系統(tǒng)的后向通道，將da/轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)送給液壓系統(tǒng)的比例調(diào)節(jié)閥，從而對(duì)所加負(fù)載進(jìn)行大小控制;并輸出開關(guān)量信號(hào)，控制離合器分合，以及各電機(jī)的啟動(dòng)情況。監(jiān)控級(jí)是整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的管理端，為測(cè)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供良好的人機(jī)交界面，如提供報(bào)表打印、數(shù)據(jù)庫(kù)查詢功能、實(shí)時(shí)曲線顯示、歷史曲線顯示、故障報(bào)警等功能。整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)框圖用圖3.1表示:圖3.

24、1系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路框圖通過(guò)框圖可看出，控制系統(tǒng)中包含一個(gè)由工控機(jī)、采集卡、d/a轉(zhuǎn)換器單元、伺服放大器、電磁比例閥和液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成的單回路伺服控制系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)的工作流程如下:(一)測(cè)試離合器的靜摩擦轉(zhuǎn)矩。被試離合器處于接合狀態(tài)，由上位機(jī)控制面板按鈕控制液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)離合器進(jìn)行緩慢加載，測(cè)量記錄離合器靜摩擦轉(zhuǎn)矩;(二)測(cè)試離合器的起步性能和熱負(fù)荷性能。被試離合器處于分離狀態(tài)，啟動(dòng)電機(jī)，由液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)離合器加壓，使離合器逐漸處于壓緊狀態(tài)，待主從軸同步旋轉(zhuǎn)后，分開離合器，制動(dòng)從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速為零，計(jì)算離合器接合一次的滑磨功、主從動(dòng)軸的角速度、接合一次的時(shí)間;(三)測(cè)試離合器的耐久性能。使離合器處于分離狀

25、態(tài)，啟動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，達(dá)到試驗(yàn)轉(zhuǎn)速，開始計(jì)接合次數(shù)。試驗(yàn)離合器的分合由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制動(dòng)力缸的位移或軸承載荷的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)輸出信號(hào)控制比例調(diào)節(jié)閥，比例閥推動(dòng)動(dòng)力缸并通過(guò)杠桿來(lái)實(shí)現(xiàn)位移調(diào)節(jié)。采用了動(dòng)態(tài)響應(yīng)高、穩(wěn)定可靠的電液比例閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被試離合器的加載和往復(fù)運(yùn)動(dòng)。該系統(tǒng)采用電液比例換向閥和放大器作為控制元件，油缸作為執(zhí)行元件，通過(guò)位移傳感器、力傳感器的反饋信號(hào)，由反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了離合器行程、載荷的自動(dòng)控制。此時(shí)，壓力傳感器測(cè)得離合器的壓緊力，扭矩傳感器測(cè)得離合器的靜摩擦轉(zhuǎn)矩，位移傳感器測(cè)得離合器分離行程以及編碼器測(cè)得主從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，通過(guò)ad/轉(zhuǎn)換板卡pcl一7lbl將信號(hào)傳到上位機(jī)監(jiān)控

26、程序中實(shí)時(shí)顯示。3.2電氣控制系統(tǒng)技術(shù)要求1.計(jì)算機(jī)采用研華610h型工控機(jī);2.工控機(jī)與外圍系統(tǒng)的通訊穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng);3.系統(tǒng)使用的各種傳感器和儀表工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng);4.轉(zhuǎn)速0147orpm時(shí)電機(jī)(包括風(fēng)扇)噪聲小于70db，電機(jī)功率滿足實(shí)驗(yàn)要求:5.扭矩傳感器轉(zhuǎn)速在1470rmp時(shí)噪聲小于7obd;6.系統(tǒng)在各檔位可以分別調(diào)速，按要求加載，轉(zhuǎn)速控制精度士3rad/mni，扭矩控制精度士n3.m;7.系統(tǒng)的各種運(yùn)動(dòng)應(yīng)有連鎖保護(hù);8.電磁閥的電源采用24vdc;9.系統(tǒng)各傳感器信號(hào)線及通訊線均采用屏蔽電纜，屏蔽層在儀表側(cè)接信號(hào)線，以增強(qiáng)抗干擾能力。動(dòng)力線與信號(hào)線及通訊線分開布

27、線;10.輸入及輸出電機(jī)的動(dòng)力線采用屏蔽電纜，屏蔽層在電機(jī)側(cè)和驅(qū)動(dòng)側(cè)可靠接地，以降低電磁干擾;3.3設(shè)計(jì)原則與思路3.3.1設(shè)計(jì)原則離合器總成慣性綜合測(cè)控系統(tǒng)的工作環(huán)境相對(duì)要求較高，動(dòng)作互鎖性強(qiáng)，其工作性能直接影響到所測(cè)參數(shù)的不確定度，因而在設(shè)計(jì)時(shí)必須要遵循可靠、適用、先進(jìn)和開放的原則。 可靠性原則。在系統(tǒng)中所采用的控制設(shè)備的耐用是很重要的，必須選用成熟可靠的控制產(chǎn)品和各類傳感器。主要控制設(shè)備必須具備防塵、防震、防干擾的能力。在信號(hào)采集、開關(guān)確認(rèn)等方面進(jìn)行模擬調(diào)試，確保系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠運(yùn)行，總之，可靠性原則必須貫穿整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)始終。適用性原則。離合器總成慣性試驗(yàn)測(cè)控系統(tǒng)的控制方式必須從安全運(yùn)

28、行、簡(jiǎn)化操作、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的目標(biāo)出發(fā)，能控制離合器準(zhǔn)確分合，實(shí)時(shí)記錄各參數(shù)值和曲線，監(jiān)控程序界面友好，人機(jī)交互功能強(qiáng)。先進(jìn)性原則。隨著工業(yè)控制理論、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，本測(cè)控系統(tǒng)將采用最新技術(shù)成果和理論。開放性原則。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮到以后足夠的擴(kuò)充和升級(jí)余地。在測(cè)控系統(tǒng)設(shè)備選型時(shí)應(yīng)考察其接口的通用性與互連性，不宜采用封閉式的、自成體系的連接模式，為今后的系統(tǒng)功能擴(kuò)展留有余地。3.3.2設(shè)計(jì)思路整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路著重分三個(gè)方面考慮，具體如下:1.測(cè)控系統(tǒng)的前向通道是指從工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)到上位機(jī)終端的前向通道部分。在本系統(tǒng)中，壓力傳感器、扭矩傳感器等測(cè)得參數(shù)變化信號(hào)，經(jīng)變送器得到調(diào)

29、理信號(hào)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡送入工控機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。被測(cè)參數(shù)包括離合器壓緊力、離合器靜摩擦轉(zhuǎn)矩及離合器分離行程三個(gè)參數(shù)。2.控制柜電路部分設(shè)計(jì)?？刂乒衿鸬搅藢?duì)測(cè)控系統(tǒng)的硬件控制電路屏蔽和干擾作用，它含有系統(tǒng)供電電路，繼電器等開關(guān)量和模擬量輸入輸出系統(tǒng);比例控制器要是對(duì)da/單元輸出的模擬量進(jìn)行放大，進(jìn)而控制電磁比例閥的動(dòng)作。3.上位機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控程序部分。該試驗(yàn)臺(tái)采用了性能可靠、工作穩(wěn)定的工業(yè)控制微機(jī)技術(shù)。采用模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)功能試驗(yàn)，具有完備的設(shè)定、存儲(chǔ)、打印、報(bào)警、圖譜跟蹤等功能。第4章離合器總成試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)控原理汽車離合器總成慣性試驗(yàn)臺(tái)的電氣控制和測(cè)試系統(tǒng)是以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為中心，由變頻無(wú)級(jí)調(diào)

30、速系統(tǒng)、液壓比例控制加載系統(tǒng)、離合器動(dòng)作控制系統(tǒng)和測(cè)試系統(tǒng)等組成。如圖4.1是試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)的組成框圖，主要有微機(jī)系統(tǒng)、變頻電機(jī)控制系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、操作面板及強(qiáng)電控制裝置組成。微機(jī)系統(tǒng)采用工業(yè)cp機(jī)，它在圖4.1測(cè)控系統(tǒng)組成框圖功能上與標(biāo)準(zhǔn)個(gè)人計(jì)算機(jī)cp完全相同。各硬件模塊也與cp總線標(biāo)準(zhǔn)兼容，因此可以充分利用pc機(jī)豐富的軟、硬件資源，產(chǎn)品開發(fā)周期短，功能強(qiáng)，適應(yīng)性寬。微機(jī)通過(guò)各種外設(shè)接口對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，并實(shí)現(xiàn)各部分的協(xié)調(diào)工作。主要的接口板為ad/轉(zhuǎn)換板、計(jì)數(shù)器板和并行工/0板?？刂葡到y(tǒng)的詳細(xì)工作原理將在后續(xù)部分詳細(xì)介紹。4.1變頻無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)4.1.1轉(zhuǎn)速控制原理離合器試

31、驗(yàn)臺(tái)主軸轉(zhuǎn)速都要求無(wú)級(jí)可調(diào)，因此我們選擇了三相異步交流電機(jī)和變頻器組成交流變頻調(diào)速系統(tǒng)作為設(shè)備轉(zhuǎn)速控制部件。其中采用了sb4os18.5的森蘭變頻器和一臺(tái)18.skw的變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)。該系統(tǒng)所選用的器融合最新微電腦控制技術(shù)，具有多項(xiàng)自動(dòng)保護(hù)功能，可自測(cè)電流、電壓與頻率。除可使用手動(dòng)模式設(shè)置運(yùn)轉(zhuǎn)方式外，還可通過(guò)rs一485串行通訊口與計(jì)算機(jī)通訊，由計(jì)算機(jī)輸出信號(hào)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)方式控制。4.1.2試驗(yàn)臺(tái)所用變頻器的控制方式選擇該試驗(yàn)臺(tái)所采用的變頻器是成都希望森蘭變頻器制造有限公司生產(chǎn)的變頻器。該變頻器的電路連接分為主電路端子和控制端子，如圖3.4所示。主電路端子分輸入端子和輸出端子，輸入端子用來(lái)外接三相

32、交流電源，輸出端子連接三相電機(jī)。變頻器控制端子用于連接外部控制信號(hào)輸入、與微機(jī)的rs485串口通信以及各種監(jiān)測(cè)信號(hào)以及報(bào)警信號(hào)的輸出。變頻器的控制包括運(yùn)行頻率設(shè)定和變頻器起?？刂苾蓚€(gè)內(nèi)容，可以分別由鍵盤操作、外部端子輸入命令操作兩種方式完成，也可以兩種方式混合使用。鍵盤操作就是由變頻器自身所帶鍵盤面板直接輸入控制命令完成頻率的設(shè)定和起?？刂?。采用外部端子輸入命令方式則便于與微機(jī)接口，實(shí)施遠(yuǎn)程控制。由變頻器外部端子接線圖可知，變頻器輸入方式主要有以下三種:1.rs485串口通信rs485串口通信端子用于與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)變頻器的控制。其通信的數(shù)據(jù)格式有嚴(yán)格的要求。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是

33、接線簡(jiǎn)單，很容易實(shí)現(xiàn)一臺(tái)微機(jī)對(duì)多臺(tái)變頻器進(jìn)行控制，缺點(diǎn)是上位機(jī)通信程序編制較為復(fù)雜，而且變頻器響應(yīng)速度受限，不如接點(diǎn)輸入方式快。2.模擬量輸入方式模擬量輸入分為電壓輸入和電流輸入兩種，分別有不同的端子實(shí)現(xiàn)。變頻器根據(jù)輸入模擬量的大小完成對(duì)輸出頻率的設(shè)定。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)平滑無(wú)級(jí)調(diào)速，進(jìn)而可以與電機(jī)形成閉環(huán)控制回路，實(shí)現(xiàn)高精度轉(zhuǎn)速控制，缺點(diǎn)是模擬信號(hào)抗干擾性較差，容易導(dǎo)致調(diào)速系統(tǒng)不穩(wěn)定。采用這種方法與微機(jī)接口，還需要用到da/轉(zhuǎn)換接口。3.接點(diǎn)輸入方式接點(diǎn)輸入方式是采用開關(guān)信號(hào)形式輸入命令，由多個(gè)開關(guān)信號(hào)的開關(guān)狀態(tài)組合構(gòu)成多種頻率選擇命令，對(duì)變頻器實(shí)施控制。采用這種方式需要通過(guò)鍵盤在變頻

34、器內(nèi)部預(yù)先設(shè)定多種頻率，分別對(duì)應(yīng)每種開關(guān)信號(hào)。因此采用這種方式實(shí)際上是有限多級(jí)調(diào)速，但通過(guò)改變預(yù)存在變頻器中的頻率值，也可以實(shí)現(xiàn)所需的各種頻率輸出，即間接實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。這種方式簡(jiǎn)單易行，響應(yīng)速度快，與微機(jī)接口只需并行1/0接口板，硬軟件實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單，而且開關(guān)信號(hào)抗干擾性較強(qiáng)，系統(tǒng)穩(wěn)定性好。雖然根據(jù)技術(shù)協(xié)議要求對(duì)試驗(yàn)臺(tái)扭轉(zhuǎn)頻率能夠無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，也即對(duì)電機(jī)控制能夠無(wú)級(jí)調(diào)速，但通過(guò)對(duì)試驗(yàn)方法和試驗(yàn)過(guò)程的分析可知，試驗(yàn)機(jī)對(duì)連續(xù)無(wú)級(jí)調(diào)速要求并不高。綜合比較上述各種方式的優(yōu)缺點(diǎn)，本課題設(shè)備采用了接點(diǎn)輸入控制方式。試驗(yàn)臺(tái)所選用的變頻器有5個(gè)接點(diǎn)輸入端子，可以由鍵盤對(duì)每個(gè)端子的功能及作用進(jìn)行定義，其中3個(gè)端子可以

35、定義為頻率選擇端子，可以選擇多段頻率1一7段，完全可以滿足試驗(yàn)臺(tái)扭轉(zhuǎn)頻率對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的要求。除了3路頻率選擇信號(hào)外，試驗(yàn)臺(tái)為控制變頻器的起停還需要一路正轉(zhuǎn)信號(hào);所以需要正、反轉(zhuǎn)兩條信號(hào)線;以及4種加、減速時(shí)間和外控頻率加減信號(hào)。變頻器控制信號(hào)與微機(jī)的接口詳見后續(xù)章節(jié)。4.2液壓比例控制加載系統(tǒng)4.2.1電液比例控制技術(shù)電液比例控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制，從而實(shí)現(xiàn)了設(shè)備控制的自動(dòng)化。采用電液比例控制技術(shù)，不僅能完成諸如壓力控制、位移和速度控制并能承受高頻率的載荷沖擊，而且控制精度高、響應(yīng)速度快、體積小，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)信號(hào)控制和脈沖信號(hào)控制同時(shí)充分發(fā)揮了比例控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn):對(duì)外界環(huán)境的低敏感性，無(wú)須精細(xì)

36、的濾油裝置，固有的穩(wěn)定性能，較小的滯環(huán)，更重要的是其使用較為經(jīng)濟(jì)，特別適用于離合器試驗(yàn)臺(tái)的應(yīng)用。在本課題中，控制的對(duì)象為柱塞泵控制活塞的位移和速度，從而控制液壓泵排量來(lái)控制壓力油作用力。電液比例控制是指按電信號(hào)調(diào)制液壓參數(shù)，是一種理想的液壓系統(tǒng)與電子系統(tǒng)的結(jié)合，可用于開環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種運(yùn)動(dòng)進(jìn)行快速、穩(wěn)定和精確的控制。電液控制的核心是比例閥，電子放大器根據(jù)輸入信號(hào)調(diào)整供給比例電磁鐵的電流，電磁鐵將此電流轉(zhuǎn)換為作用于滑閥芯/錐閥上的力，從而實(shí)現(xiàn)比例閥的功能要求。4.2.2電液比例控制原理1.開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)適用于在兩個(gè)不等同的液壓參數(shù)之間提供一個(gè)平滑漸進(jìn)的變換控制過(guò)程。此時(shí)

37、被控對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過(guò)程須靠連續(xù)手動(dòng)控制和測(cè)量。開環(huán)控制系統(tǒng)適用于控制精度不高的場(chǎng)合，且易受到環(huán)境的干擾，例如溫度變化、液壓油粘度變化、以及物體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性作用等均對(duì)開環(huán)裝置的控制產(chǎn)生影響。2.閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)中，被控液壓參數(shù)的變化是通過(guò)傳感器的反饋信號(hào)而連續(xù)檢測(cè)的。因此閉環(huán)控制系統(tǒng)不易受環(huán)境干擾，系統(tǒng)測(cè)試精度較高。如圖4.3所示，傳感器向電子放大器傳送電信號(hào)，放大器(模擬比例積分微分調(diào)節(jié)插板或數(shù)字中樞控制插板件)接收此反饋信號(hào)，并將反饋信號(hào)與輸入電信號(hào)進(jìn)行比較，這兩個(gè)信號(hào)的差值作用于pdi，改變送給比例閥的指令信號(hào)，比例閥自動(dòng)控制調(diào)整量，消除差值，以實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象進(jìn)行連續(xù)不斷地測(cè)試與控制。

38、4.2.3加載控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、工作原理 電液比例速度系統(tǒng)是由液壓能源裝置和電液比例閉環(huán)控制系統(tǒng)構(gòu)成的。液壓能源裝置用來(lái)向電液比例速度系統(tǒng)提供具有一定壓力和流量的液壓油，以滿足液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的要求。為了保證電液比例速度系統(tǒng)的工作可靠，性能穩(wěn)定，那么就要求液壓能源裝置提供給比例閥的液壓油工作壓力的脈動(dòng)峰值要小，液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)一油缸的速度要足夠快，液壓油的清潔度要高，液壓油的工作溫度應(yīng)控制在比例閥允許的范圍內(nèi)。液壓能源裝置主要由油箱、粗濾油器、油泵、電機(jī)、精濾油器、溢流閥、冷卻器、單向閥和液壓附件等組成，詳見圖4一2。液壓油經(jīng)濾油器進(jìn)入葉片泵，通過(guò)溢流閥按工作需要調(diào)整壓力后，分別進(jìn)入比例換向閥，再由比例

39、換向閥控制流量大小及換向閥控制方向來(lái)驅(qū)動(dòng)軸向柱塞泵控制活塞動(dòng)作，從而完成軸向柱塞泵的加載工作。2.閉環(huán)控制系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)的電液比例速度系統(tǒng)是一個(gè)完善的閉環(huán)控制系統(tǒng)見圖4.5。它主要由三部分組成:由比例放大器和比例閥的力矩馬達(dá)組成的控制部分，由比例閥和油缸組成的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由壓力傳感器組成的測(cè)試反饋系統(tǒng)。該系統(tǒng)由微機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指令信號(hào)，通過(guò)da/轉(zhuǎn)換，由比例放大器驅(qū)動(dòng)電液比例閥，使其輸出相應(yīng)的流量，再驅(qū)動(dòng)控制活塞實(shí)現(xiàn)壓力的控制。通過(guò)壓力傳感器的反饋，由pid對(duì)信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)、修正。圖.45閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖采用比例閥液壓控制方式可以按輸入的電信號(hào)來(lái)進(jìn)行流量和位移控制，控制范圍大，精度高，并可以

40、遠(yuǎn)距離連續(xù)按比例控制試驗(yàn)軸承所需載荷的大小和位移的大小。3.比例電液控制器本試驗(yàn)采用vt一zoobs40g型電液比例控制器，其通常用于va/e變量葉片泵，av7、azv軸向柱塞泵、a6v軸向柱塞馬達(dá)及deb系列先導(dǎo)式比例溢流閥，dbe系列先導(dǎo)式比例壓力閥的控制。主要技術(shù)參數(shù)如下:電源:直流24v(22v一35v)功率:30w負(fù)載電阻:1825q先導(dǎo)電流:10oma顫振額率:200/100hz最大輸出電流:800ma控制電源:士v9士%1環(huán)境溫度:o一40溫度漂移:0.5(最大電流值的)%。4.3離合器動(dòng)作控制原理汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)換檔時(shí)，離合器的接合分為三個(gè)階段:空行程階段、滑磨階段、無(wú)滑磨階段

41、。在空行程階段，離合器不傳遞轉(zhuǎn)矩，此階段內(nèi)不管離合器的接合速度如何都不會(huì)在傳動(dòng)系中引起沖擊，也不會(huì)增加滑磨功，因此應(yīng)以最快的速度結(jié)束空行程階段，以減少換檔時(shí)間。在滑磨階段，主從動(dòng)片產(chǎn)生滑磨，開始產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩而且轉(zhuǎn)矩將隨著離合器行程的加大而增加，直到克服最大的滾動(dòng)阻力，使車輛開始運(yùn)動(dòng)，在此階段內(nèi)離合器的接合情況將對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)產(chǎn)生非常重要的影響。到同步接合階段，滑磨己經(jīng)停止，轉(zhuǎn)矩不再增長(zhǎng)，離合器的接合對(duì)換檔已無(wú)任何影響，應(yīng)盡快結(jié)束。該部分采用液壓控制方式，由計(jì)算機(jī)給出開關(guān)信號(hào)，啟動(dòng)油泵電機(jī)，打開加壓電磁閥，壓力油推動(dòng)動(dòng)力油缸給試驗(yàn)離合器施加壓緊力，離合器接合;壓緊力達(dá)到定值，保持一段時(shí)間，啟動(dòng)卸壓電

42、磁閥，壓力油回流，離合器分離。動(dòng)力缸在壓力油的推動(dòng)下形成的作用力和產(chǎn)生的位移，分別由力傳感器和位移傳感器的信號(hào)送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對(duì)位移、壓緊力實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示。此外，在離合器接合階段，扭矩傳感器測(cè)得離合器靜摩擦轉(zhuǎn)矩，主從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速均通過(guò)ad/轉(zhuǎn)換模塊傳到計(jì)算機(jī)上顯示記錄。采用液壓控制離合器分離方式可以分為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種。按照測(cè)試的離合器的性能參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及廠方的操作要求，特地研制了一套實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件，它能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、顯示和記錄，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理和對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修改，實(shí)質(zhì)上是實(shí)現(xiàn)同控制系統(tǒng)的人機(jī)對(duì)話。4.4離合器試驗(yàn)臺(tái)的檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.4.1試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)試參數(shù)試驗(yàn)臺(tái)主要的測(cè)量參數(shù)是

43、:輸入模擬信號(hào)包括加載扭矩值、離合器壓緊力、柱塞泵壓力和主電機(jī)轉(zhuǎn)速等;輸出模擬信號(hào)包括比例控制器設(shè)定值;輸入開關(guān)信號(hào)包括接近開關(guān)信號(hào);輸出開關(guān)信號(hào)包括多段速指令、離合器合開關(guān)、離合器關(guān)開關(guān)、油泵開關(guān)、主電機(jī)開關(guān)等信號(hào);輸入脈沖信號(hào)包括離合器位移等。另外，軸向柱塞泵的油壓也需要測(cè)量，以便于及時(shí)對(duì)所加試件的負(fù)載進(jìn)行調(diào)節(jié)。4.4.2扭矩側(cè)試原理在離合器總成扭轉(zhuǎn)過(guò)程中，由于彈簧和摩擦片的作用而產(chǎn)生扭矩，這個(gè)扭矩不易直接測(cè)量，而測(cè)試主軸連接驅(qū)動(dòng)源和試件，因此可以通過(guò)測(cè)量主軸所受扭矩間接測(cè)量試件所受扭矩。實(shí)際上，本項(xiàng)目設(shè)備的主軸作為扭轉(zhuǎn)軸彈性元件與粘貼在其表面的電阻應(yīng)變片一起組成電阻應(yīng)變式扭矩傳感器對(duì)試件

44、所受扭矩進(jìn)行測(cè)量。電阻應(yīng)變式扭矩傳感器主要由扭轉(zhuǎn)軸彈性元件、電阻應(yīng)變片和測(cè)量電路等組成。扭轉(zhuǎn)軸彈性元件的作用是感受扭矩，并將扭矩的變化轉(zhuǎn)換成應(yīng)變的變化。電阻應(yīng)變片是傳感器中的敏感元件，能將彈性元件的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成電阻變化。由于電阻變化不易直接測(cè)量，因此需要采用測(cè)量電路將應(yīng)變片電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化，常用的傳感器測(cè)量電路是電橋電路。在電橋供電電壓穩(wěn)定時(shí)，電橋電壓輸出與扭轉(zhuǎn)軸所受扭矩線性變化，通過(guò)這種線性關(guān)系，就可以將非電量扭矩轉(zhuǎn)化為電壓量進(jìn)行測(cè)量。采用全橋電路可減小非線性誤差，且可起到溫度補(bǔ)償作用。本試驗(yàn)的扭矩測(cè)量采用中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第701研究所的hx一90系列扭矩信號(hào)電子禍合器以

45、及與之結(jié)合使用的旋轉(zhuǎn)軸參數(shù)顯示儀。將帶電子藕合器的傳感器安裝在輸出花鍵軸上，靠近軸向柱塞泵。電子禍合器主要測(cè)試離合器靜摩擦轉(zhuǎn)矩和從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速。由電子藕合器測(cè)出的扭矩經(jīng)扭矩傳感器將非電量信號(hào)(扭矩)轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)，送入計(jì)算機(jī)處理，并經(jīng)旋轉(zhuǎn)軸參數(shù)顯示儀顯示。下面簡(jiǎn)要介紹旋轉(zhuǎn)軸參數(shù)顯示儀。1.用途及特點(diǎn):本儀器與hx一90系列扭矩傳感器結(jié)合使用可以有效地解決轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、功率等各參數(shù)的測(cè)試。它具有精度高、頻響快、可靠性好、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。它與hx一90系列扭矩傳感器配合可廣泛用于電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵、減速器、卷?yè)P(yáng)機(jī)、鉆探機(jī)械等設(shè)備的負(fù)載轉(zhuǎn)矩及輸入功率的檢測(cè)。本參數(shù)顯示儀器在設(shè)計(jì)時(shí)，采用信號(hào)輸入通道實(shí)行電平檢測(cè)

46、和信號(hào)輸入通道與主控部分使用光電藕合實(shí)行電氣隔離，同時(shí)使用看門狗技術(shù)以及軟件部分采用數(shù)字濾波技術(shù)，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。2.主要參數(shù)指標(biāo):測(cè)量范圍:0i0000n.m精度:扭矩士0.%5轉(zhuǎn)速精度:30個(gè)脈沖/轉(zhuǎn)，無(wú)累積誤差電源電壓:ac22v0士2%04.4.3壓緊力測(cè)試原理由于計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行非線性校正，因此選擇傳感器時(shí)，主要根據(jù)精度選擇傳感器，而把傳感器的線性度要求放在次位，同時(shí)考慮傳感器在動(dòng)態(tài)性能上的工作頻率是否滿足要求。本系統(tǒng)壓力傳感器用來(lái)測(cè)量動(dòng)力缸施加給離合器總成的壓力。本系統(tǒng)采用的是pt一s型，精度2%，量程40mpa應(yīng)變電阻式壓力傳感器，它根據(jù)電阻絲的阻值隨幾何尺寸變化的原理制成

47、的。油的壓力作用在膜片上，膜片變形而推壓感側(cè)薄壁圓筒，在筒壁上沿軸線方向上貼著一個(gè)應(yīng)變片，沿圓周方向貼一同阻值的應(yīng)變片。當(dāng)受壓時(shí)，軸向壓縮、橫向膨脹，因而使軸向上的應(yīng)變片阻值降低，橫向上的阻值增加。這樣既提高了電橋的靈敏度，又實(shí)現(xiàn)了溫度補(bǔ)償。在離合器總成試驗(yàn)中，打開壓緊電磁閥，離合器接合并壓緊，壓緊力逐步增大，這個(gè)壓力由壓力傳感器測(cè)得。本試驗(yàn)的壓力測(cè)試采用中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第701研究所的bk一1型傳感器配合ts一sh智能測(cè)試儀來(lái)完成。ts一sh智能測(cè)試儀的性能參數(shù)簡(jiǎn)述如下:1.用途tsh5智能測(cè)試儀，運(yùn)用單片微處理機(jī)技術(shù)，采用高精度數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器，抗干擾能力強(qiáng)。因此本儀表適合用于高可靠性的

48、工業(yè)測(cè)控場(chǎng)合。本儀表可直接配接各種電阻應(yīng)變傳感器使用，表內(nèi)提供高穩(wěn)定度直流1v2或2v4激勵(lì)電源，用戶接通220v電源，即可形成一個(gè)完整的應(yīng)變應(yīng)力測(cè)量裝置，可精確的測(cè)量顯示力、重量、壓力、力矩、傾角、位移和應(yīng)變等多種物理量。峰值保持功能可實(shí)時(shí)測(cè)量并保持顯示正向或負(fù)向最大值，直到功能解除。2.主要技術(shù)指標(biāo)安裝形式:本儀表為面板表，可方便地安裝在儀表盤上。開口尺寸(二):巧+ilx7+5l。報(bào)警形式:上、下限雙點(diǎn)報(bào)警，報(bào)警點(diǎn)位置可在15%0量程內(nèi)任意設(shè)定，用發(fā)光二極管指示。輸入信號(hào)及顯示:輸入為0一10ma、4一20ma、1一v5、o一v5信號(hào)等。顯示為o一9999，小數(shù)點(diǎn)位置可調(diào)，可因測(cè)量對(duì)象選

49、擇顯示單位。精度等級(jí):0.%1。工作環(huán)境:電源為交流22v0士10%/50hz，功耗為10w。溫度為550，濕度為0一90%hr，無(wú)腐蝕性氣體場(chǎng)合。表內(nèi)提供傳感器用1v2或2v4直流電源。外形尺寸(mm):160x80x180。重量:約1.0公斤。.4.44轉(zhuǎn)速測(cè)試原理在離合器總成試驗(yàn)中，需要測(cè)試主從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，采用hx一901(soon0.m)扭矩信號(hào)電子禍合器接結(jié)合專用測(cè)速傳感器及其測(cè)試碼盤，即可轉(zhuǎn)速信號(hào)。1.轉(zhuǎn)速測(cè)量方法采用光電式傳感器進(jìn)行非接觸性測(cè)量。信號(hào)處理電路分為兩部分:禍電路它是產(chǎn)生測(cè)速脈沖的電路，采用槽式光電藕合器，射極輸出。電路如圖4.6所示。整形電路由光藕產(chǎn)生的測(cè)速脈沖，還

50、不能被單片機(jī)所識(shí)別，需要整形放大。本裝置采用cd4o93施密特觸發(fā)器整形放大。2. 轉(zhuǎn)速計(jì)算方法檢測(cè)在一個(gè)脈沖周期內(nèi)單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器tl的計(jì)數(shù)值ml，單片機(jī)的時(shí)鐘周期為2協(xié)s，測(cè)速碼盤每轉(zhuǎn)發(fā)出60個(gè)脈沖，則電機(jī)轉(zhuǎn)速為以下所示:4.4.5位移測(cè)量原理離合器分離行程的測(cè)量，選用的是4yydc一3ol型位移傳感器，該傳器屬于差動(dòng)變壓式，具有位移測(cè)量范圍寬，靈敏度高，線性度好，性能穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。當(dāng)傳感器活動(dòng)處于中位時(shí)，由于左右兩邊氣隙、磁阻磁通位置各相等，所以二次線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e21二2e2，電壓u=0，當(dāng)活動(dòng)磁鐵偏離中位時(shí)，兩邊氣隙不相等，兩線圈互感m發(fā)生變化，e21共2e2，便有電壓輸出

51、，其大小和相位決定于磁鐵移動(dòng)量的大小和方向，wydc型位移傳感器將傳感器、振蕩器和解調(diào)器、濾波器集為一體，只要外供直流穩(wěn)壓電源即可工作，其輸出電壓的大小與活動(dòng)鐵心的位移成正比。該傳感器滿量程為3ounll，輸出0一sv標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。第5章試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)微機(jī)在試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)著實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)檢測(cè)和實(shí)時(shí)控制的雙重任務(wù)。一方面要實(shí)時(shí)采集試驗(yàn)過(guò)程各種數(shù)據(jù)以及試驗(yàn)臺(tái)的各種輸入信息;另一方面要對(duì)所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)處理，并對(duì)試驗(yàn)臺(tái)各外部設(shè)備進(jìn)行適時(shí)控制。試驗(yàn)臺(tái)采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(pic)作為硬件平臺(tái)，其優(yōu)點(diǎn)是可靠性高，抗千擾能力強(qiáng)，易于系統(tǒng)集成和維護(hù)升級(jí)。驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)硬件配置可分為微機(jī)系統(tǒng)和外部設(shè)備及其

52、接口兩大部分。圖4.1，是試驗(yàn)臺(tái)的系統(tǒng)硬件電路圖，可分為五部分:微機(jī)系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、變頻驅(qū)動(dòng)裝置、操作面板、強(qiáng)電柜。微機(jī)系統(tǒng)由工業(yè)微機(jī)(ipc)及通用工/0設(shè)備構(gòu)成。試驗(yàn)臺(tái)采用研華工控機(jī)(ipc)作為微機(jī)基本系統(tǒng)，其無(wú)源母板結(jié)構(gòu)、全鋼外殼、空氣過(guò)濾系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、減振裝置、抑制電涌裝置等等使其更適合于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。微機(jī)系統(tǒng)基本外設(shè)包括顯示器、鍵盤、外存、打印機(jī)等，微機(jī)基本外設(shè)將完成試驗(yàn)臺(tái)大部分人機(jī)接口任務(wù)，另外試驗(yàn)臺(tái)操作面板也將完成人機(jī)接口的輸入功能。我們所選用的打印機(jī)為snasung1510系列激光打印機(jī)，其通用性好，體積較小、打印質(zhì)量較高。測(cè)控系統(tǒng)外部設(shè)備主要包括扭矩傳感器及其放大器、霍爾

53、傳感器、變頻器、繼電器以及操作面板上各種開關(guān)和按鈕等，它們分別通過(guò)各種接口電路板與工控機(jī)接口。5.2接口電路設(shè)計(jì)外部設(shè)備與微機(jī)之間的信息交換需要通過(guò)接口進(jìn)行，接口的作用不僅在于物理電路上的連接，也包括邏輯上的連接。在科技發(fā)展的今天，商品化的各種接口板卡品種繁多，且功能性能多元化，滿足機(jī)電設(shè)備的多樣化需求，使機(jī)電設(shè)備的接口設(shè)計(jì)工作大為簡(jiǎn)化，也使模塊化組裝設(shè)計(jì)思想成為時(shí)下流行的方法。采用這種方法，設(shè)計(jì)者可以避免復(fù)雜費(fèi)時(shí)的硬件電路設(shè)計(jì)調(diào)試，只需按照信號(hào)特征和系統(tǒng)的性能要求選用合適的接口板卡，這樣可以縮短系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)周期和成本，而商品化的板卡由專業(yè)廠家生產(chǎn)，其可靠性能對(duì)提高系統(tǒng)整體性能也大有益處。接口

54、板卡的選擇與信號(hào)種類有關(guān)。試驗(yàn)臺(tái)所涉及的輸入輸出信號(hào)包括模擬信號(hào)和開關(guān)信號(hào)，我們分別采用了ad/板和工/0板來(lái)與微機(jī)接口相連。5.2.1模擬量輸入接口 試驗(yàn)臺(tái)采用電阻應(yīng)變式扭矩傳感器拾取扭矩信號(hào)，其電橋電路輸出跟隨扭矩變化的電壓信號(hào)。因此扭矩信號(hào)屬于模擬信號(hào)，此外，壓力傳感器的輸出電壓以及位移傳感器輸出的電壓也屬于模擬信號(hào)。模擬信號(hào)需經(jīng)過(guò)一系列處理，最后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)才能與微機(jī)進(jìn)行接口。試驗(yàn)臺(tái)模擬信號(hào)輸入通道由傳感器、前置放大器、低通濾波器以及ad/板等組成。由于傳感器輸出電壓較弱，無(wú)法與ad/轉(zhuǎn)換器的全量程匹配，所以采用前置放大器將電信號(hào)放大，以充分利用ad/轉(zhuǎn)換器的分辨率提高測(cè)量精度。低通

55、濾波器的作用是將混入輸入通道的高頻干擾信號(hào)濾除，以提高信號(hào)質(zhì)量。a/d板上則包含了上述除信號(hào)測(cè)量與處理裝置外的其它部件。前置放大器由專業(yè)研究所定制，經(jīng)實(shí)驗(yàn)其性能可靠。下面對(duì)所選用的a/d板的校核和接線作敘述。1.分辨率選擇ad/轉(zhuǎn)換的分辨率直接影響測(cè)量精度。本課題的試驗(yàn)臺(tái)所測(cè)量扭矩的為量程2000牛米，分辨率為2牛米，設(shè)ad/轉(zhuǎn)換器為n位，則應(yīng)有故選用12位的a/d板較為合理。 2.采樣頻率的選擇ad/采樣頻率指每秒鐘可完成的ad/轉(zhuǎn)換次數(shù)。設(shè)離合器試件在最大扭矩段的扭轉(zhuǎn)剛度為k(nm/)，運(yùn)動(dòng)到最大扭矩附近的轉(zhuǎn)速為。(/s)，扭矩測(cè)量分辨率為6(nn)f，ad/采樣頻率為f，每次扭矩采樣需經(jīng)

56、過(guò)n次平均，則應(yīng)有試驗(yàn)臺(tái)轉(zhuǎn)速能達(dá)到500次/分，經(jīng)過(guò)計(jì)算ad/采樣頻率f應(yīng)大于6ohkz，因此我們選了采樣頻率為100kh的ad卡pcl818hd。3.a/d轉(zhuǎn)換輸入方式的選擇ad/轉(zhuǎn)換的信號(hào)輸入有兩種方式即單端輸入和差分輸入。如圖5.3所示，單端輸入方式每個(gè)通道使用一根信號(hào)線(信號(hào)正極)，參考電壓均接入ad/板的公共地。差分輸入方式每個(gè)通道使用兩根信號(hào)線，ad/轉(zhuǎn)換器的輸出為兩根信號(hào)線之間的電壓差值。由于差分輸入方式在信號(hào)進(jìn)入ad/板后進(jìn)行的是差動(dòng)放大，信號(hào)受外界干擾及放大器零漂等影響較小，其ad/轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性及精度比單端輸入方式好?？紤]到本系統(tǒng)變頻器的干擾及扭矩檢測(cè)的精度，因此宜采用具

57、有差分輸入方式的ad/接口卡。在差分輸入方式中，根據(jù)信號(hào)源端的接地與否，ad/板的公共地的連線又有所不同。由于本系統(tǒng)扭矩信號(hào)源端采用“浮地”方式。因此只需將輸入信號(hào)線的低端直接引入ad/板的公共地端作為輸入信號(hào)的參考點(diǎn)。第6章基于組態(tài)軟件的離合器總成實(shí)時(shí)測(cè)控程序設(shè)計(jì)離合器總成試驗(yàn)臺(tái)具有對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、對(duì)控制信號(hào)的及時(shí)識(shí)別以及對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制等方面的任務(wù)，所以它是實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。試驗(yàn)中選用工業(yè)組態(tài)軟件“組態(tài)王”開發(fā)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的軟件平臺(tái)，構(gòu)成監(jiān)控畫面，完成人機(jī)對(duì)話和以動(dòng)畫的方式顯示控制設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。 61組態(tài)軟件6.1.1概述隨著控制自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)的迅速發(fā)展，組態(tài)軟件正成為

58、監(jiān)控領(lǐng)域中十分活躍的部分。組態(tài)軟件提供了靈活的組態(tài)工具和模塊，人機(jī)交互界面好，使系統(tǒng)功能易于實(shí)現(xiàn)。目前大多數(shù)組態(tài)軟件是一種分布式監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(supe一:visorycon廿。1andda、aacquisition，s以ad)，它既可以是單機(jī)集中式控制或分布式控制系統(tǒng)，也可以是帶遠(yuǎn)程通訊能力的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。它集中了控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件、圖形顯示技術(shù)、局域網(wǎng)技術(shù)以及通信技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)，分布式的過(guò)程控制監(jiān)控系統(tǒng)適用于上、下位機(jī)形式的硬件結(jié)構(gòu);集中式的過(guò)程控制監(jiān)控系統(tǒng)適用于單機(jī)結(jié)構(gòu)。當(dāng)生成、啟動(dòng)分布式系統(tǒng)后，下位機(jī)便充當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)站，不斷地實(shí)時(shí)采集、整理數(shù)據(jù)，并激活通訊系統(tǒng)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)，上位機(jī)一方面實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，將求解的控制結(jié)果實(shí)時(shí)送往下位機(jī)，另一方面也可將這些數(shù)據(jù)以各種圖表的形式直觀地顯示給用戶。當(dāng)生成、運(yùn)行集中式監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)一