基于虛擬儀器的離合器膜片彈簧參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)的
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基于虛擬儀器的離合器膜片彈簧參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究
介紹基于虛擬儀器的膜片彈簧性能參數(shù)微機(jī)測(cè)試系 統(tǒng)的基本原理及其構(gòu)成，并闡述了其硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法及功能。
關(guān)鍵詞：虛擬儀器；膜片彈簧；參數(shù)測(cè)試?
Application of VI in Parameter Testing of Clutch Diaphragm Sprin g
LIU Cunxiang1, LIU Xuejun2
(1.Guangxi Communication VocationalTechnical Institute, Nanning 5300 23, China;
2.Jinan Shidai Shijin Instrument Co,Ltd. Jinan 250022, China)
2.Jinan Shidai Shijin Instrument Co,Ltd. Jinan 250022, China)
Abstract: The article introduces the basic theory and composing of the diaphragm spring parameter test system based on VI. And at the same time, the author also explains how the system’s hardware and software designs and wo rks.
Keywords: virtual instrument; diaphragm spring; parameter testi ng
Keywords: virtual instrument; diaphragm spring; parameter testi ng
1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
該測(cè)試系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)為門式結(jié)構(gòu)，在工作臺(tái)上加裝液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制(圖1)，測(cè)試系 統(tǒng)硬件主要有工作臺(tái)、橫梁和立柱組成其加載框架。加載框架支承在箱體總成上。加載缸固 定在工作臺(tái)下的箱體中，其活塞桿穿過工作臺(tái)。下壓頭固定在加載缸的活塞桿上，其動(dòng)作范 圍由行程開關(guān)調(diào)節(jié)。上油缸固定在調(diào)整螺桿上，調(diào)整螺桿由兩個(gè)螺母固定在橫梁上。上壓頭 通過油缸和力傳感器與調(diào)整螺桿聯(lián)結(jié)。調(diào)整螺桿可以根據(jù)不同型號(hào)彈簧所需要的空間上下調(diào) 整。固定在油缸下部的位移傳感器A用于測(cè)量彈簧軸向受力時(shí)的整體變形。工作臺(tái)上的三個(gè) 位移傳感器B1～B3用于測(cè)量彈簧大端的變形量。力傳感器用來測(cè)量加在膜片彈簧上的載 荷。這5路傳感器信號(hào)經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路后傳送給數(shù)據(jù)采集卡，Labview(虛擬儀器軟件)對(duì)其 處理后得到膜片彈簧的兩個(gè)重要的特性曲線—負(fù)荷特性曲線和分離特性曲線；并根據(jù)實(shí)際需 要，在系統(tǒng)的操作界面上給出離合器蓋總成參數(shù)的特征點(diǎn)，以便工程技術(shù)人員判斷離合器的 工作性能。?
該測(cè)試系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)為門式結(jié)構(gòu)，在工作臺(tái)上加裝液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制(圖1)，測(cè)試系 統(tǒng)硬件主要有工作臺(tái)、橫梁和立柱組成其加載框架。加載框架支承在箱體總成上。加載缸固 定在工作臺(tái)下的箱體中，其活塞桿穿過工作臺(tái)。下壓頭固定在加載缸的活塞桿上，其動(dòng)作范 圍由行程開關(guān)調(diào)節(jié)。上油缸固定在調(diào)整螺桿上，調(diào)整螺桿由兩個(gè)螺母固定在橫梁上。上壓頭 通過油缸和力傳感器與調(diào)整螺桿聯(lián)結(jié)。調(diào)整螺桿可以根據(jù)不同型號(hào)彈簧所需要的空間上下調(diào) 整。固定在油缸下部的位移傳感器A用于測(cè)量彈簧軸向受力時(shí)的整體變形。工作臺(tái)上的三個(gè) 位移傳感器B1～B3用于測(cè)量彈簧大端的變形量。力傳感器用來測(cè)量加在膜片彈簧上的載 荷。這5路傳感器信號(hào)經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路后傳送給數(shù)據(jù)采集卡，Labview(虛擬儀器軟件)對(duì)其 處理后得到膜片彈簧的兩個(gè)重要的特性曲線—負(fù)荷特性曲線和分離特性曲線；并根據(jù)實(shí)際需 要，在系統(tǒng)的操作界面上給出離合器蓋總成參數(shù)的特征點(diǎn)，以便工程技術(shù)人員判斷離合器的 工作性能。?
(1)負(fù)荷特性測(cè)量原理是將彈簧放在工作臺(tái)上，工作臺(tái)支承在彈簧的大端面上。這 時(shí)，上油缸活塞處于上止點(diǎn)，加載缸上行。上壓頭壓在彈簧上支承環(huán)上，加載缸繼續(xù)上行， 這時(shí)測(cè)量彈簧大端位移λ1(位移傳感器A)及壓力P1(力傳感 器)，即可得到負(fù)荷特性曲線(P1-λ1曲線)。?
虛擬儀器軟件有前面板和框圖程序兩部分。前面板主要完成可視化人機(jī)交互功能，來模擬真 實(shí)儀器的前面板。每一個(gè)程序的前面板都有相應(yīng)的框圖程序與之對(duì)應(yīng)，它采用圖形化的編程 語言編寫，可以理解成傳統(tǒng)程序的源代碼。主要完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理過程。
軟件在設(shè)計(jì)過程中采用了高速磁盤流技術(shù)，便于事后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回放和分析。另外，如果在 數(shù)據(jù)采集的過程中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種分析會(huì)占用CPU大量時(shí)間，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集出現(xiàn)誤差。必須 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行高速保存。圖2所示的框圖程序?yàn)楸鞠到y(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊。首先利用Oper/Create /ReplaceFile.vi模塊創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)流文件，然后利用AI Config.vi模塊對(duì)DAQ設(shè)備進(jìn)行配置 ，用AI Start Config.vi模塊啟動(dòng)DAQ，利用一個(gè)While循環(huán)和AI Read Config.vi模塊將數(shù) 據(jù)不停的從DAQ的緩存中讀出，然后AI Write Config.vi模塊將數(shù)據(jù)寫入到磁盤中。在數(shù)據(jù) 采集完成后，利用AI Config.vi模塊讀出數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，最后用AIClear.vi來結(jié)束整 個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行，釋放資源。
軟件在設(shè)計(jì)過程中采用了高速磁盤流技術(shù)，便于事后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回放和分析。另外，如果在 數(shù)據(jù)采集的過程中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種分析會(huì)占用CPU大量時(shí)間，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集出現(xiàn)誤差。必須 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行高速保存。圖2所示的框圖程序?yàn)楸鞠到y(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊。首先利用Oper/Create /ReplaceFile.vi模塊創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)流文件，然后利用AI Config.vi模塊對(duì)DAQ設(shè)備進(jìn)行配置 ，用AI Start Config.vi模塊啟動(dòng)DAQ，利用一個(gè)While循環(huán)和AI Read Config.vi模塊將數(shù) 據(jù)不停的從DAQ的緩存中讀出，然后AI Write Config.vi模塊將數(shù)據(jù)寫入到磁盤中。在數(shù)據(jù) 采集完成后，利用AI Config.vi模塊讀出數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，最后用AIClear.vi來結(jié)束整 個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行，釋放資源。
應(yīng)用本系統(tǒng)對(duì)某廠家的膜片彈簧進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，通過其測(cè)試結(jié)果可以直觀的分析膜片彈簧 的負(fù)荷特性、分離特性以及具體的參數(shù)，圖3是兩片不同規(guī)格的膜片彈簧的分離特性的對(duì)比 關(guān)系(應(yīng)用本系統(tǒng)的多曲線對(duì)比分析模塊分析的結(jié)果)。其測(cè)試結(jié)果與離合器出廠時(shí)的標(biāo)定參 數(shù)基本一致。虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用減少了傳統(tǒng)儀器在信號(hào)傳遞過程中帶來的誤差，有很高的 精確性和穩(wěn)定性；此外，基于框圖程序編程的技術(shù)還具有組態(tài)靈活、功能擴(kuò)展性強(qiáng)、信息交 換方便、維護(hù)費(fèi)用低和開發(fā)周期短等眾多優(yōu)點(diǎn)，因而，勢(shì)必會(huì)在各種測(cè)試系統(tǒng)中得到廣泛的 應(yīng)用。
評(píng)論