本發(fā)明涉及一種測試系統(tǒng)及其方法，尤其是一種適用于列車、地鐵、電梯、抗沖擊液壓支架、起重機(jī)等高速、大載荷沖擊作用下的緩沖器綜合性能的測試系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

目前對于列車、地鐵、電梯、抗沖擊液壓支架、起重機(jī)等高速、大載荷沖擊作用下度、瞬時內(nèi)部壓力、位移、受力等參數(shù)隨時間的變化關(guān)系的實時監(jiān)測，建立起一個綜合性能測試體系，從根本上解決性能參數(shù)的標(biāo)定問題、為確定沖擊過程的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)規(guī)律、為設(shè)計和改進(jìn)提供重要的參考依據(jù)，是目前必須解決的關(guān)鍵問題。

針對上述高速、大載荷沖擊作用下的液氣式緩沖器的性能測試而言，現(xiàn)有的測試方案主要是來完成對被測緩沖器功能的定性評價,尚缺乏對溫度、瞬時內(nèi)部壓力、位移、受力等參數(shù)的綜合測試，無法為緩沖器的創(chuàng)新設(shè)計提供定量化的性能參數(shù)數(shù)據(jù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、測試效果好的緩沖器綜合性能測試系統(tǒng)及其方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的緩沖器綜合性能測試系統(tǒng)，包括：實驗臺架、安放數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的工作臺，所述的實驗臺架的上部設(shè)有沖擊裝置，下部設(shè)有安放被測緩沖器的測控系統(tǒng)，實驗臺架的一側(cè)設(shè)有用于實現(xiàn)對被測緩沖器內(nèi)流體流量的測試的流量計；

所述的沖擊裝置包括電機(jī)、鋼絲繩、沖擊重錘和電磁鐵，所述的電機(jī)設(shè)在實驗臺架的頂部，所述的沖擊重錘上吸附在電磁鐵上，鋼絲繩一端與電磁鐵相連，別一端與電機(jī)輸出軸相連；

所述的測控系統(tǒng)包括位移傳感器、電流互感器和集成塊，所述位移傳感器安裝在實驗臺架上，用于實現(xiàn)對被測緩沖器位移的測試；所述電流互感器固定在集成塊上，用于實現(xiàn)對磁流變式緩沖器的線圈電流的測試，所述的集成塊包括的ps2壓力傳感器、ps1壓力傳感器和溫度傳感器，所述ps2壓力傳感器、ps1壓力傳感器、溫度傳感器、電流互感器、流量計和位移傳感器一端分別與被測緩沖器相連，另一端分別與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連。

所述的測控系統(tǒng)上設(shè)有測試防護(hù)罩。

所述的被測緩沖器上設(shè)有加速度傳感器。

一種使用上述系統(tǒng)的緩沖器綜合性能測試方法，包括如下步驟：

a.將被測緩沖器安裝到試驗臺架內(nèi)的測試平臺上，連接好測控系統(tǒng)，設(shè)定沖擊力，調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

b.電磁鐵通電吸附?jīng)_擊重錘，在電機(jī)的帶動下達(dá)到設(shè)定沖擊行程后，控制電磁鐵斷電，沖擊重錘自由下落，在重力作用下開始加速，沖擊設(shè)在正下方的被測緩沖器；

c.測控系統(tǒng)開始工作：

由位移傳感器實時測得的被測緩沖器的位移，并將信號傳遞給控制器，經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡和處理軟件輸入到緩沖器性能測試軟件進(jìn)行處理；

由ps2壓力傳感器和ps1壓力傳感器分別實時測得的自緩沖開始時和緩沖過程中被測緩沖器中系統(tǒng)壓力，并將測試信號經(jīng)多通道多功能數(shù)據(jù)采集卡和處理模塊輸入到緩沖器性能測試軟件進(jìn)行處理；

由溫度傳感器實時測量沖擊過程中的溫度，并將測試信號經(jīng)多通道多功能數(shù)據(jù)采集卡和處理模塊輸入到緩沖器性能測試軟件進(jìn)行處理；

由流量計實時測得沖擊過程中被測緩沖器內(nèi)流體的流量，并通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器將測試信號經(jīng)多通道多功能數(shù)據(jù)采集卡和處理模塊輸入到緩沖器性能測試軟件進(jìn)行處理；

由電流互感器實時的測得磁流變式緩沖器的線圈電流，并將測試信號經(jīng)多通道多功能數(shù)據(jù)采集卡和處理模塊輸入到緩沖器性能測試軟件進(jìn)行處理；

由加速度傳感器實時測得沖擊過程中的加速度，并經(jīng)多路數(shù)據(jù)采樣數(shù)據(jù)采集卡和處理軟件輸入到緩沖器性能測試軟件進(jìn)行處理；

由緩沖器性能測試軟件進(jìn)行處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)入測試數(shù)據(jù)庫，通過計算機(jī)對沖擊器的整個動作周期內(nèi)壓力、流量、位移、速度、加速度的參數(shù)隨時間的變化關(guān)系實時監(jiān)測，實時顯示測試曲線；

d.緩沖結(jié)束后，控制電機(jī)帶動鋼絲繩使電磁鐵向下運(yùn)動直到和沖擊重錘充分接觸；

e.控制電磁鐵通電，吸住沖擊重錘，控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，通過鋼絲繩帶動電磁鐵和沖擊重錘一起向上運(yùn)動，達(dá)到設(shè)定沖擊行程后停止，準(zhǔn)備下一次試驗沖擊。

有益效果：由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明可實現(xiàn)緩沖器緩沖過程中壓力、流量、溫度、位移、加速度等多個物理量的綜合性能測試，通過建立緩沖器綜合性能測試體系，用測控系統(tǒng)完成試驗過程的控制、試驗過程中目標(biāo)數(shù)據(jù)的測量、試驗數(shù)據(jù)的采集和處理、測試曲線的實時顯示等，實現(xiàn)對沖擊器的整個動作周期內(nèi)位移、速度、加速度等隨時間的變化關(guān)系的實時監(jiān)測，有效測試緩沖器的容量、能量吸收率、緩沖行程等性能參數(shù)，為沖擊壓力和流量等參數(shù)對沖擊器性能的影響規(guī)律提供了有效的途徑，從根本上解決緩沖器性能參數(shù)的標(biāo)定問題，對深入系統(tǒng)研究緩沖器的工作過程和結(jié)構(gòu)組成，提高緩沖器的設(shè)計、制造、應(yīng)用和維護(hù)技術(shù)，具有重大的工程實際意義。為緩沖器的創(chuàng)新設(shè)計、優(yōu)化和使用提供了重要的技術(shù)支撐。與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要優(yōu)點(diǎn)有：

1)能夠完成對沖擊器的整個周期內(nèi)位移、速度、加速度、溫度、瞬時內(nèi)部壓力、位移、受力等參數(shù)隨時間的變化關(guān)系的實時監(jiān)測，建立起一個綜合性能測試體系，為確定沖擊過程的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)規(guī)律、為設(shè)計和改進(jìn)提供重要的參考依據(jù)；

2)采用“自動測試”和“手動測試”兩種工作模式，可根據(jù)測試需要選擇自動或手動，在沖擊試驗完成后。經(jīng)計算機(jī)軟件處理生成緩沖器動態(tài)特性曲線。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意。

圖2是本發(fā)明的測試系統(tǒng)示意框圖。

圖3是本發(fā)明的控制方法流程示意。

圖中：電機(jī)-1，鋼絲繩-2，沖擊重錘-3，實驗臺架-4，被測緩沖器-5，測試防護(hù)罩-6，集成塊-7，ps2壓力傳感器-8，ps1壓力傳感器-9，流量計-10，溫度傳感器-11，加速度傳感器-12，位移傳感器-13，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)-14，工作臺-15，電磁鐵-16，電流互感器-17。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖中的實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述：

如圖1所示，本發(fā)明的沖器綜合性能測試系統(tǒng)，主要由實驗臺架4、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)14、安放數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)14的工作臺15、測試的流量計10、沖擊裝置和測控系統(tǒng)構(gòu)成，所述的沖擊裝置設(shè)在實驗臺架4的上部，所述測控系統(tǒng)設(shè)在實驗臺架4的下部，測試的流量計10設(shè)在實驗臺架4的一側(cè)，用于實現(xiàn)對被測緩沖器5內(nèi)流體流量的測試；所述的測控系統(tǒng)上設(shè)有測試防護(hù)罩6，起保護(hù)作用；所述的被測緩沖器5上設(shè)有加速度傳感器12。所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)14包括軟件和硬件兩大部分，軟件部分包括處理軟件、緩沖器性能測試軟件和測試數(shù)據(jù)庫；硬件部分包括數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、計算機(jī)。

所述的沖擊裝置包括電機(jī)1、鋼絲繩2、沖擊重錘3和電磁鐵16，所述的電機(jī)1設(shè)在實驗臺架4的頂部，所述的沖擊重錘3上吸附在電磁鐵16上，鋼絲繩2一端與電磁鐵16相連，別一端與電機(jī)1輸出軸相連。

所述的測控系統(tǒng)包括位移傳感器13、電流互感器17和集成塊7，所述位移傳感器13安裝在實驗臺架4上，用于實現(xiàn)對被測緩沖器位移的測試；所述電流互感器17固定在集成塊7上，用于實現(xiàn)對磁流變式緩沖器的線圈電流的測試，所述的集成塊7包括的ps1壓力傳感器9、ps2壓力傳感器8和溫度傳感器11。

如圖2所示，所述ps2壓力傳感器8、ps1壓力傳感器9、溫度傳感器11、電流互感器17、流量計10、位移傳感器13和加速度傳感器12的輸入端分別與被測緩沖器5相連，ps1壓力傳感器9、ps2壓力傳感器8、溫度傳感器11、電流互感器17的輸出端分別與多通道多功能數(shù)據(jù)采集卡相連，流量計10輸出端經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換成器后與多通道多功能數(shù)據(jù)采集卡相連，多通道多功能數(shù)據(jù)采集卡的輸出端將信號經(jīng)信號處理模塊處理后，傳輸給緩沖器性能測試軟件，再傳輸給測試數(shù)據(jù)庫。所述的多通道多功能數(shù)據(jù)采集卡為6-10通道多功能數(shù)據(jù)采集卡，圖中實例為8通道多功能數(shù)據(jù)采集卡。位移傳感器13的輸出端將信號傳輸給控制器、數(shù)據(jù)采集卡和信號處理模塊處理后，傳輸給緩沖器性能測試軟件，再傳輸給測試數(shù)據(jù)庫。加速度傳感器12的輸出端將信號傳輸給多路數(shù)據(jù)采樣數(shù)據(jù)采集卡，再經(jīng)信號處理軟件處理后與傳輸給緩沖器性能測試軟件，再傳輸給測試數(shù)據(jù)庫。所述的多路數(shù)據(jù)采樣數(shù)據(jù)采集卡為3-5路數(shù)據(jù)采樣數(shù)據(jù)采集卡，圖中實例為4路數(shù)據(jù)采樣數(shù)據(jù)采集卡。

本發(fā)明的緩沖器綜合性能測試方法，具體步驟如下：

a.將被測緩沖器5安裝到試驗臺架4內(nèi)的測試平臺上，連接好測控系統(tǒng)，按實驗要求設(shè)定所需沖擊力，調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)14；

b.通過緩沖器性能測試軟件完成對沖擊速度、沖擊行程、間隔時間等參數(shù)的設(shè)定，選擇：“自動測試”按鍵或“手動測試”按鍵，點(diǎn)擊“開始按鈕”后，電磁鐵16通電吸附?jīng)_擊重錘3，在電機(jī)1的帶動下達(dá)到設(shè)定沖擊行程后，控制電磁鐵斷電16，沖擊重錘3自由下落，在重力作用下開始加速，沖擊設(shè)在正下方的被測緩沖器5；

c.測控系統(tǒng)開始工作：

由位移傳感器13實時測得的被測緩沖器5的位移(緩沖行程)信號傳遞給控制器，再經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡和專用處理軟件輸入到緩沖器性能測試軟件進(jìn)行處理；

由ps2壓力傳感器8和ps1壓力傳感器9分別實時測得的自緩沖開始時和緩沖過程中被測緩沖器5的系統(tǒng)壓力信號，經(jīng)8通道多功能數(shù)據(jù)采集卡和處理模塊處理后輸入到緩沖器性能測試軟件進(jìn)行處理；

由溫度傳感器11實時測量沖擊過程中的溫度信號，經(jīng)8通道多功能數(shù)據(jù)采集卡和處理模塊輸入到緩沖器性能測試軟件進(jìn)行處理；

由流量計10實時測得沖擊過程中被測緩沖器5內(nèi)流體的流量信號，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器傳輸給8通道多功能數(shù)據(jù)采集卡和處理模塊處理后輸入到緩沖器性能測試軟件進(jìn)行處理；

由電流互感器17實時的測得磁流變式緩沖器的線圈電流信號，經(jīng)8通道多功能數(shù)據(jù)采集卡和處理模塊處理后輸入到緩沖器性能測試軟件進(jìn)行處理；

由加速度傳感器12實時測得的沖擊過程中的加速度信號，經(jīng)4路數(shù)據(jù)采樣數(shù)據(jù)采集卡和處理軟件處理后輸入到緩沖器性能測試軟件進(jìn)行處理；

由緩沖器性能測試軟件進(jìn)行處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)入測試數(shù)據(jù)庫，通過計算機(jī)對沖擊器的整個動作周期內(nèi)壓力、流量、位移、速度、加速度的參數(shù)隨時間的變化關(guān)系實時監(jiān)測，實時顯示測試曲線；點(diǎn)擊“測試結(jié)果打印”后，緩沖器性能測試軟件自動計算出緩沖器的容量和吸收率的參數(shù)，并輸出“壓力-時間”曲線、“流量-時間”曲線、“速度-時間”曲線、“加速度-時間”曲線、“溫度-時間”曲線；通過測試的結(jié)果可對確定緩沖器的動態(tài)特性、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)規(guī)律提供論文依據(jù)和參考；

d.緩沖結(jié)束后，控制電機(jī)1帶動鋼絲繩2使電磁鐵16向下運(yùn)動直到和沖擊重錘16充分接觸；

e.控制電磁鐵16通電，吸住沖擊重錘3，控制電機(jī)1反轉(zhuǎn)，通過鋼絲繩2帶動電磁鐵16和沖擊重錘3一起向上運(yùn)動，達(dá)到設(shè)定沖擊行程后停止，準(zhǔn)備下一次試驗沖擊。