一種沖擊式氣動(dòng)承載裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域的沖擊式承載裝置，尤其是指在產(chǎn)品研發(fā)階段通過(guò)本發(fā)明來(lái)提供穩(wěn)定和可連續(xù)調(diào)節(jié)的模擬實(shí)際工況的負(fù)載力承載，來(lái)提高產(chǎn)品研發(fā)的準(zhǔn)確性。
【背景技術(shù)】
[0002]氣動(dòng)技術(shù)自1856年首次應(yīng)用在工業(yè)以來(lái)，以其高效、清潔、成本低廉、維護(hù)簡(jiǎn)易、低污染等優(yōu)點(diǎn)，得到各種領(lǐng)域的認(rèn)可，發(fā)展至今已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。
[0003]目前，在很多產(chǎn)品研發(fā)的過(guò)程中需要對(duì)產(chǎn)品的力學(xué)輸出特性進(jìn)行驗(yàn)證，為了得到更加貼近真實(shí)工況的力學(xué)條件，需要采用不同的方法來(lái)達(dá)到模擬承受外負(fù)載力輸出的效果。并且，在承載的模擬分為靜態(tài)承載和動(dòng)態(tài)承載，所以不具有普遍的通用性。因此，研發(fā)一種具有通用性的穩(wěn)定和可連續(xù)調(diào)節(jié)的承載模擬裝置。運(yùn)用功效高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉的氣動(dòng)系統(tǒng)來(lái)完成承載工作，并保持其承載力輸出大小的穩(wěn)定性和可連續(xù)調(diào)節(jié)性。
[0004]本發(fā)明采用無(wú)污染的空氣作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，承載力及工作速度具有良好的可調(diào)節(jié)性，能夠保持承載力的穩(wěn)定性和可連續(xù)調(diào)節(jié)性，且對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)，具有普遍的通用性。檢索相關(guān)專利文獻(xiàn)，無(wú)類似技術(shù)方案的公開。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種沖擊式承載裝置，以解決現(xiàn)有產(chǎn)品研發(fā)階段的輸出力承載問(wèn)題，通過(guò)氣動(dòng)系統(tǒng)的壓力可調(diào)特性，來(lái)模擬各種大小不同承載力的工況，并且結(jié)合電控系統(tǒng)來(lái)保持承載力的穩(wěn)定和可連續(xù)調(diào)節(jié)。
[0006]本發(fā)明的目的是依靠以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種沖擊式氣動(dòng)承載裝置，包括氣源、氣源三聯(lián)件、兩位三通電磁閥、承載平臺(tái)氣缸組件、壓力傳感器和單片機(jī)，氣源依次通過(guò)氣源三聯(lián)件、兩位三通電磁閥和壓力傳感器向承載平臺(tái)氣缸組件供氣，組成氣動(dòng)回路，壓力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)氣動(dòng)回路上的實(shí)際壓力，并將實(shí)際壓力信號(hào)傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)實(shí)時(shí)比較實(shí)際壓力值與設(shè)定的氣動(dòng)回路上的目標(biāo)壓力值的大小，并發(fā)出PWM信號(hào)控制兩位三通電磁閥的電磁鐵，實(shí)現(xiàn)兩位三通電磁閥的通斷。
[0007]本發(fā)明所述的壓力傳感器與氣源三聯(lián)件之間的供氣管道上設(shè)有安全閥。
[0008]本發(fā)明所述的氣動(dòng)回路上設(shè)有壓力表。
[0009]本發(fā)明所述的承載平臺(tái)氣缸組件由兩個(gè)相同型號(hào)的氣缸組成。
[0010]本發(fā)明所述的氣缸為雙作用氣缸，氣缸的無(wú)桿腔與氣動(dòng)回路相連通，氣缸的有桿腔接消聲接頭與大氣相連通。
[0011]本發(fā)明所述的兩個(gè)氣缸的底部通過(guò)緊固件固定在底座連接板上，活塞桿末端聯(lián)接有浮動(dòng)接頭，浮動(dòng)接頭另一端與承力板之間通過(guò)緊固件固定，構(gòu)成剛性連接。
[0012]本發(fā)明的獨(dú)特之處在于，利用高速開關(guān)閥PffM驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)壓力的穩(wěn)定輸出以及可連續(xù)調(diào)節(jié)。通過(guò)壓力傳感器檢測(cè)無(wú)桿腔的壓力大小，將檢測(cè)值輸送給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理后對(duì)尚速開關(guān)閥的線圈進(jìn)彳丁 PWM功率驅(qū)動(dòng)控制；通過(guò)控制尚速開關(guān)閥電磁鐵線圈的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)桿腔的壓力穩(wěn)定和可連續(xù)調(diào)節(jié)輸出。
[0013]進(jìn)一步的通過(guò)承載力平臺(tái)的剛性連接，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)氣缸的同步運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到輸出承載力穩(wěn)定的目的。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1中的承載平臺(tái)氣缸組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]附圖標(biāo)記:1、氣源，2、分水濾氣器，3、定值減壓閥，4、油霧器，5、壓力表，6、兩位三通電磁閥，7、安全閥，8、承載平臺(tái)氣缸組件，801、底部連接板，802、氣缸，8021、無(wú)桿腔，8022、有桿腔，803、浮動(dòng)接頭，804、承力板，805、消聲接頭，806、氣管接頭，9、壓力傳感器，YA、電磁鐵。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如附圖1和圖2所示，是一種沖擊式承載裝置的實(shí)施例。
[0017]一種沖擊式承載裝置，包含氣動(dòng)系統(tǒng)和電控系統(tǒng)兩個(gè)部分。
[0018]所述氣動(dòng)系統(tǒng)包含氣源、氣源三聯(lián)件、承載平臺(tái)氣缸組件、壓力表、壓力傳感器以及若干氣動(dòng)控制閥，其中，所述承載平臺(tái)氣缸組件包括兩個(gè)相同型號(hào)的氣缸，所述的若干氣動(dòng)控制閥包括定值減壓閥、安全閥和一個(gè)兩位三通電磁閥，兩位三通電磁閥為兩位三通高速開關(guān)閥，所述的氣源三聯(lián)件依次為分水濾氣器、定值減壓閥和油霧器。
[0019]在氣動(dòng)系統(tǒng)中，所述氣源三聯(lián)件的兩端分別與氣源和兩位三通電磁閥連接。兩位三通電磁閥一路接氣源，一路與兩個(gè)氣缸相連接，一路接消聲接頭與大氣相通，其電磁閥由單片機(jī)控制。
[0020]所述安全閥于氣缸無(wú)桿腔相通，為保證沖擊式承載模擬裝置氣動(dòng)系統(tǒng)安全壓力值，保護(hù)實(shí)驗(yàn)裝置。
[0021]所述壓力表位于三聯(lián)件之后，也可與三聯(lián)件集成，用于觀察氣動(dòng)回路上的壓力值大小。
[0022]所述壓力傳感器處于兩位三通電磁閥與兩個(gè)氣缸連接氣路之間，所述兩個(gè)氣缸為雙作用氣缸。所述氣缸無(wú)桿腔與氣路相連通，氣缸有桿腔直接接消聲接頭與大氣相通。
[0023]所述承載平臺(tái)氣缸組件的兩個(gè)氣缸的底部通過(guò)緊固件固定在底座連接板上，活塞桿末端聯(lián)接有浮動(dòng)接頭，浮動(dòng)接頭另一端與承力板之間通過(guò)緊固件固定，構(gòu)成剛性連接，隨著無(wú)桿腔內(nèi)氣體壓力變化，承載平臺(tái)氣缸組件提供相應(yīng)的承載力。
[0024]所述緊固件為螺栓。
[0025]所述底座連接板和承力板，需加工有合適尺寸的孔與氣缸配合。
[0026]所述電控系統(tǒng)包括電源、壓力傳感器、調(diào)理電路、單片機(jī)、功率放大模塊、與兩位三通電磁閥的電磁鐵部分；所述壓力傳感器為具有模擬量輸出功能的壓力傳感器，能夠通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)壓力模擬量的數(shù)據(jù)傳輸。
[0027]所述單片機(jī)為壓力傳感器信號(hào)處理單元，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和處理，并且根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果給出相應(yīng)的輸出信號(hào)。
[0028]所述兩位三通電磁閥的換向動(dòng)作由單片機(jī)輸出PffM開關(guān)信號(hào)控制。
[0029]所述功率放大模塊可為固態(tài)繼電器，是為實(shí)現(xiàn)單片機(jī)輸出PWM開關(guān)信號(hào)放大后與兩位三通電磁閥的電磁鐵驅(qū)動(dòng)功率匹配。
[0030]所述定值減壓閥用于控制氣動(dòng)回路中的最高壓力；安全閥用于控制氣缸輸出加載力時(shí)的無(wú)桿腔的最大安全壓力。
[0031]在本實(shí)施例中，由氣源I來(lái)給整個(gè)氣動(dòng)系統(tǒng)供氣。經(jīng)過(guò)分水濾氣器2、定值減壓閥3和油霧器4，對(duì)氣體干燥以及潤(rùn)滑，運(yùn)用定值減壓閥3，來(lái)設(shè)定整個(gè)氣動(dòng)回路的最大壓力值，通過(guò)壓力表5可以檢測(cè)氣動(dòng)回路的供氣壓力值大小。安全閥7來(lái)設(shè)定氣缸802的無(wú)桿腔的安全壓力值大小，以此來(lái)控制最大輸出壓力的大小。
[0032]在本實(shí)施例中，電控系統(tǒng)采用脈寬調(diào)制(PWM)控制兩位三通電磁閥6的動(dòng)作。通過(guò)PffM開關(guān)信號(hào)的控制，可實(shí)現(xiàn)多種承載力的輸出。選取一定的PWM信號(hào)周期，對(duì)于兩位三通電磁閥6來(lái)說(shuō)，在一定的信號(hào)周期內(nèi)，當(dāng)信號(hào)處于低電平時(shí)，電磁鐵YA斷電，氣源供給氣缸壓縮空氣，斷電時(shí)間越久進(jìn)氣量就越大。這樣就可以通過(guò)控制調(diào)節(jié)PWM信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)的占空比來(lái)改變進(jìn)氣量。
[0033]在本實(shí)施例開始之前，通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)定值減壓閥2來(lái)設(shè)定系統(tǒng)的最大供氣壓力值，調(diào)節(jié)安全閥6來(lái)設(shè)定承載力所對(duì)應(yīng)的的最大安全氣壓值。接下來(lái)在單片機(jī)中設(shè)置所需目標(biāo)壓力值。
[0034]在本實(shí)施例工作時(shí)，單片機(jī)給出的信號(hào)經(jīng)過(guò)I/O 口輸出開關(guān)量，通過(guò)功率放大后，控制兩位三通電磁閥6的電磁鐵YA。氣體的實(shí)際壓力值通過(guò)壓力傳感器以及調(diào)理電路進(jìn)入單片機(jī)，經(jīng)A/D通道以及模數(shù)轉(zhuǎn)換后，同單片機(jī)內(nèi)設(shè)定的目標(biāo)壓力值進(jìn)行比較，其差值大小經(jīng)過(guò)單片機(jī)程序計(jì)算處理，通過(guò)單片機(jī)內(nèi)I/O 口輸出PffM開關(guān)信號(hào)經(jīng)功率驅(qū)動(dòng)電路放大后控制電磁鐵YA，這樣就形成一個(gè)完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)實(shí)際檢測(cè)到壓力信號(hào)與設(shè)定值產(chǎn)生誤差時(shí)，通過(guò)誤差的大小調(diào)節(jié)PWM信號(hào)給出不同的占空比，控制高速開關(guān)閥電磁鐵YA的通電時(shí)間，從而改變進(jìn)氣量，實(shí)現(xiàn)氣缸無(wú)桿腔壓力的精密、穩(wěn)定和可連續(xù)調(diào)節(jié)控制。
[0035]在對(duì)外輸出承載力做功時(shí)，氣缸802無(wú)桿腔體積發(fā)生變化，壓力也隨之改變，運(yùn)用壓力傳感器9，來(lái)檢測(cè)壓力變化，單片機(jī)接收到經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換的壓力傳感器9傳送的壓力數(shù)據(jù)，當(dāng)檢測(cè)到氣缸802無(wú)桿腔的壓力低于所設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)經(jīng)過(guò)計(jì)算處理，輸出PWM開關(guān)信號(hào)控制兩位三通電磁閥6電磁鐵YA斷電時(shí)間增加，使氣缸802增加進(jìn)氣量，以此不斷調(diào)節(jié)，直至單片機(jī)接收到的壓力數(shù)據(jù)與所設(shè)定壓力值大小相同。
[0036]當(dāng)無(wú)桿腔體積減小、壓力增大至大于設(shè)定值時(shí)，壓力傳感器9傳送檢測(cè)到的壓力信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)輸出PWM開關(guān)信號(hào)控制兩位三通高速開關(guān)閥6電磁鐵YA通電增加，使氣缸802處于排氣狀態(tài)，使氣缸802無(wú)桿腔壓力降低；經(jīng)壓力傳感器9檢測(cè)，壓力降至設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)再次輸出控制信號(hào)，再次調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比，使得壓力恒定，保證承載力的穩(wěn)定。
[0037]上述實(shí)施例，為本發(fā)明沖擊式承載裝置的承載力調(diào)節(jié)形式，經(jīng)過(guò)上述承載力調(diào)節(jié)形式，能夠保持承載力輸出的穩(wěn)定可靠，以及通過(guò)控制PWM的不同占空比，可提供承載力的穩(wěn)定可連續(xù)加載。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種沖擊式氣動(dòng)承載裝置，其特征在于:包括氣源(I)、氣源三聯(lián)件、兩位三通電磁閥(6)、承載平臺(tái)氣缸組件(8)、壓力傳感器(9)和單片機(jī)，氣源(I)依次通過(guò)氣源三聯(lián)件、兩位三通電磁閥(6)和壓力傳感器(9)向承載平臺(tái)氣缸組件(8)供氣，組成氣動(dòng)回路，壓力傳感器(9)實(shí)時(shí)檢測(cè)氣動(dòng)回路上的實(shí)際壓力，并將實(shí)際壓力信號(hào)傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)實(shí)時(shí)比較實(shí)際壓力值與設(shè)定的氣動(dòng)回路上的目標(biāo)壓力值的大小，并發(fā)出PWM信號(hào)控制兩位三通電磁閥(6 )的電磁鐵，實(shí)現(xiàn)兩位三通電磁閥(6 )的通斷。2.如權(quán)利要求1所述的一種沖擊式氣動(dòng)承載裝置，其特征在于:所述的壓力傳感器(9)與氣源三聯(lián)件之間的供氣管道上設(shè)有安全閥(7 )。3.如權(quán)利要求1所述的一種沖擊式氣動(dòng)承載裝置，其特征在于:所述的氣動(dòng)回路上設(shè)有壓力表(5)。4.如權(quán)利要求1所述的一種沖擊式氣動(dòng)承載裝置，其特征在于:所述的承載平臺(tái)氣缸組件(8)由兩個(gè)相同型號(hào)的氣缸(802)組成。5.如權(quán)利要求1所述的一種沖擊式氣動(dòng)承載裝置，其特征在于:所述的氣缸(802)為雙作用氣缸，氣缸的無(wú)桿腔(8021)與氣動(dòng)回路相連通，氣缸的有桿腔(8022)接消聲接頭(805)與大氣相連通。6.如權(quán)利要求1所述的一種沖擊式氣動(dòng)承載裝置，其特征在于:所述的兩個(gè)氣缸(802)的底部通過(guò)緊固件固定在底座連接板(801)上，活塞桿末端聯(lián)接有浮動(dòng)接頭(803)，浮動(dòng)接頭(803)另一端與承力板(804)之間通過(guò)緊固件固定，構(gòu)成剛性連接。
【專利摘要】一種沖擊式承載裝置，包括氣源、氣源三聯(lián)件、兩位三通電磁閥、承載平臺(tái)氣缸組件、壓力傳感器和單片機(jī)，氣源依次通過(guò)氣源三聯(lián)件、兩位三通電磁閥和壓力傳感器向承載平臺(tái)氣缸組件供氣，組成氣動(dòng)回路，壓力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)氣動(dòng)回路上的實(shí)際壓力，并將實(shí)際壓力信號(hào)傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)實(shí)時(shí)比較實(shí)際壓力值與設(shè)定的氣動(dòng)回路上的目標(biāo)壓力值的大小，并發(fā)出PWM信號(hào)控制兩位三通電磁閥的電磁鐵，實(shí)現(xiàn)兩位三通電磁閥的通斷。通過(guò)氣動(dòng)系統(tǒng)的壓力可調(diào)特性，來(lái)模擬各種大小不同承載力的工況，并且結(jié)合電控系統(tǒng)來(lái)保持承載力的穩(wěn)定和可連續(xù)調(diào)節(jié)。
【IPC分類】G01N3/12
【公開號(hào)】CN105158076
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510507757
【發(fā)明人】李向攀, 韓建海, 王軍偉, 吳鵬, 郭冰菁, 謝豐隆, 郭吉偉, 練書君
【申請(qǐng)人】河南科技大學(xué)
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年8月19日