基于LabView的自行车鞍管高频动态疲劳试验机的研制

作者:吴房胜;欧阳名三 刊名:液压与气动 上传者:赵亚军

【摘要】当今社会,自行车是重要的交通工具之一,与人们的切身利益息息相关。而中国是自行车生产大国,为了提高产品质量,确保人身安全,生产的自行车的各组零部件能否合格,是一个关键的问题,因此迫切需要一种自行车零部件的检测设备对其检测。该文针对此问题,研制了一种基于LabView的自行车鞍管高频动态疲劳试验机。该试验机能对自行车的鞍管、把横管、把立管、前叉、链轮曲柄、车架等进行往复测试,频率可达25HZ。实验结果精度很高,控制方便,可视化界面容易操作。

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1引言随着工业的快速发展,各种设备与器件生产出来都需要有一个完善的检测设备来检测该器件的性能。自行车的生产更不能例外,不合格的产品直接会危害到人的生命安全。本文研制的试验机采用LabView检测软件,实现可视化编程,操作界面美观大方,而且能实时显示检测数据的曲线变化。并且检测结果精度很高,为国家检测机构提供了有力的技术保障。2系统概述本装置以高压力伺服液压方式对自行车的鞍管、把横管、把立管、前叉、链轮曲柄、车架等往复进行动态模拟加载(正反向均能加载)。该装置结构图如图1所示,左侧为多功能测试台架部分,主要用来安装并检测自行车试件。右侧为液压伺服控制系统,给测试缸提供液压油,控制伺服缸动作力度。图1装置结构图2.1工作原理对自行车试件进行检测时,首先将试件安装在模块夹具上进行固定,并调节夹具上下左右的位置,使试件处于适当位置。控制系统启动液压站工作电机1和电机2,给柱塞泵注油,储能器用来存储油压。测试缸被安装在框架的升降横梁上,并可在3个方向上自由调节,测试缸充满油后可对试件进行施压。每个测试缸底部都安装一力量传感器,当对试件施压时,可用来测试力值大小,并将其信号进行放大后传送给控制系统,控制系统利用6221采集卡采集传感器的力值信号,对其进行存储、分析、计算。在每个测试缸侧面分别装一个伺服控制阀和一光电编码器,伺服控制阀控制动作频率,光电编码器用来检测被测器件被拉压的变形位移。该液压伺服控制系统可以控制10个液压伺服缸进行工作,可以分别设定每个缸的输出力值、工作次数、频率等试验参数。2.2理论基础本装置动力系统采用液压方式自动控制,通过注入的液压油的多少,能更稳定的控制力值的变化大小,而且在精度上得到很大的提高和保证,操作更加方便,快捷。克服了传统的采用砝码加载力量的方式,避免了人工搬运砝码的繁琐操作,提高了工作效率,大大节省了人力和物力。在该装置中,采用液体静力学理论,将力量传递出来。在所研究的液体中,任取一微小体积液体A,如图2所示,作用于此微小体积液体上的力可分为质量力和表面力。质量力作用于所研究液体的所有质点上,它的大小与液体质量成正比,属于这种力的有重力、惯性力和电磁力等。表面力是作用于所研究液体表面上的力。因为这种微元体既可取在液体与容器或两种液体的界面上,也可取在液体内部任一位置,所以表面力也是在液体各处发生的,并非只在液体的“表面”上。图2质量力和表面力表面应力有两种:一是作用在微元体表面垂直方向上的应力,指向微元体内部,称为压力,以p表示。液体中某点处微小面积A上作用有法向力FN,则该点的压力p定义为p=limA0FNA=ddFAN,式中A为微元面积;FN为法向微元作用力。另一种是切向应力,以表示,单位与p相同。=limA0FA=ddFA,F为切向微元作用力。切应力是液体黏性的反映,当液体的不同液层间有相对运动时,即产生切应力,所以反映的是液体中的内摩擦力,静止液体中,=0。静止液体总是处于受压状态,并且其内部的任何质点都是受平衡压力作用的。本装置的高频动作最高能达到25Hz,可实现1Hz到25Hz任意可调。频率控制主要通过控制安装在测试液压缸上的伺服阀来调节动作快慢,伺服阀最高频率能达到100Hz.根据频率=1/周期,调节伺服阀的时间长短可以确定频率大小,时间越短,频率越高。再通过采集光电编码器的脉冲信号,计算被测器件的变形位移。3软件设计及测试界面在本装置中,硬件方面主要由电脑进行操作,所有功能的实现最终都依赖于测控软件,测控软件部分利用图形化软件LabView进行开发编制的,利用它的内置的信号处理模块,对收到的信号进行处理

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