制冷压缩机往复运动机械机构空载转矩测量装置及测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及制冷压缩机测试设备技术领域，具体设及制冷压缩机往复运动机械机 构空载转矩测量装置。
【背景技术】
[0002] 随着国民经济的进一步发展和人民生活水平的逐步提高，越来越多的场合需要冷 冻、冷藏、保鲜、调溫，运就使制冷设备的应用更加广泛，其地位也更加重要。家用制冷设备 通常采用活塞式制冷压缩机，它是家用制冷设备的屯、脏，其性能高低、质量优劣，对家用制 冷设备运行起着决定性的作用。目前，活塞式制冷压缩机的往复运动机械机构精度测量W 单个零件的测量为主，缺少对整个往复运动机构装配件的测量装置。活塞式制冷压缩机生 产过程中，在保证单个零件加工精度的前提下，装配工艺对整个压缩机的机械性能影响依 旧较大。因此，如果有专口的设备可W评价活塞式压缩机整个往复运动机械机构装配件的 性能，将对活塞式制冷压缩机设计和生产带来重大作用。
[0003] 为了改变运种状况，我们开始研制全自动活塞式制冷压缩机往复运动机械机构 空载转矩测量装置。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是：提供一种活塞式制冷压缩机往复运动机械机构空 载转矩测量的全自动装置，该装置可W测量活塞式制冷压缩机往复运动机械机构在空载条 件下的转矩大小，能精确表示活塞行程每个位置所对应的转矩和曲轴旋转每个角度所对 应的转矩，并且求得一个往复过程中的最大转矩。
[0005] 所述的制冷压缩机往复运动机械机构空载转矩自动测量装置，包括机械机构和测 控系统两部份组成，其特征在于： 所述机械机构包括相连接的机架顶板、机架中板及机架底板，被测件、位移传感器安装 在机架顶板上；中屯、转轴固定在机架中板的中屯、，中屯、转轴上端与上联轴器一端连接，上联 轴器另一端与被测件的曲轴连接，中屯、转轴下端与中联轴器一端连接，中联轴器另一端与 微扭矩传感器连接；步进电机安装在机架底板上，步进电机与下联轴器一端连接，下联轴器 另一端与微扭矩传感器连接； 所述测控系统包括工业控制计算机、PLC、打印机及触摸屏，工业控制计算机连接的化C和打印机，所述PLC连接触摸屏、位移传感器、微扭矩传感器及步进电机。
[0006] 所述的制冷压缩机往复运动机械机构空载转矩测量装置，其特征在于所述机架顶 板中屯、设置安装被测件的中屯、安装孔，中屯、安装孔外围设有被测件安装孔I、被测件定位 销I、被测件安装孔II、被测件定位销II和位移传感器支架安装孔，所述被测件安装孔I、 被测件定位销I、被测件安装孔II、被测件定位销II分别为两个，对称设置在中屯、安装孔两 侦U，位移传感器支架安装孔用于安装位移传感器支架，位移传感器固定在位移传感器支架 上，并能转动方向。
[0007] 所述的制冷压缩机往复运动机械机构空载转矩测量装置，其特征在于所述被测件 包括带有压缩室的气缸、活塞、连杆机构、曲轴及曲轴箱，所述活塞设置在气缸内并能在气 缸内做往复运动，连杆机构安置在活塞与曲轴之间，曲轴箱固定在被测件安装孔与被测件 定位销上，曲轴固定在中屯、安装孔上，并与上联轴器连接。
[0008] 所述的制冷压缩机往复运动机械机构空载转矩测量装置，其特征在于所述位移传 感器支架能W位移传感器支架安装孔为中屯、转动，直到位移传感器垂直于被测件的活塞端 面。
[0009] 所述的制冷压缩机往复运动机械机构空载转矩测量装置，其特征在于被测件安装 孔I与被测件定位销I配合使用，被测件安装孔II与被测件定位销II配合使用，根据被测 件的大小，选择使用被测件安装孔I与被测件定位销I，或选择使用被测件安装孔II与被 测件定位销II。
[0010] 所述的制冷压缩机往复运动机械机构空载转矩测量装置，其特征在于所述机架底 板中屯、开孔，步进电机的轴穿过机架底板的中屯、孔与下联轴器一端连接。
[0011] 所述的制冷压缩机往复运动机械机构空载转矩测量装置，其特征在于机架顶板、 机架中板及机架底板通过连接螺杆固定连接，机架顶板与机架中板之间设置上层支柱，机 架中板与机架底板之间设置下层支柱。
[0012] 所述的制冷压缩机往复运动机械机构空载转矩自动测量装置的测量方法，其特征 在于包括如下步骤： 1) 工业控制计算机是整个测控系统的数据处理核屯、，将RS485扩展卡插到工业控制计 算机的PCI总线上，形成RS485现场总线接口，通过RS485现场总线将PLC采集到的微扭矩 传感器和位移传感器数据发送到工业控制计算机，并且通过RS485现场总线对步进电机进 行控制； 2) 工业控制计算机对测量的微扭矩传感器和位移传感器数据进行分析，并将分析后的 结果自动形成报表，通过打印机打印；所有实时数据和报表数据都能保存在数据库中；步 进电机在测量过程中接收PLC的指令，WPLC给定的转速驱动中屯、转轴及各联轴器转动，实 现活塞式压缩机往复运动机械机构的旋转，由微扭矩传感器测得空载转矩； 3) 位移传感器测量被测件在往复运动中活塞在气缸中的行程位置，测得其位移，通过 公式（1)将位移转换为曲轴的旋转角度，活塞位移与曲轴转角的关系如式（1):
计算出曲轴的旋转角度咨'； 4)工业控制计算机根据得到的微扭矩传感器测得的空载转矩与步骤3)计算得到的曲 轴的旋转角度绘制出往复过程中活塞行程对应的空载转矩和曲轴角度对应关系曲线，从关 系曲线上得到最大空载转矩及最大空载转矩所对应的旋转角度及位移。
[0013]所述的制冷压缩机往复运动机械机构空载转矩自动测量装置的测量方法，其特征 在于PLC为整个测控系统的控制中屯、，采集微扭矩传感器和位移传感器的数据，控制步进 电机的转速与启停，同时控制相关电气开关和设备指示灯。
[0014]所述的制冷压缩机往复运动机械机构空载转矩自动测量装置的测量方法，其特征 在于工业控制计算机和触摸屏均能用于对整个测试设备进行操作与控制，当工业控制计算 机关闭时，通过触摸屏对整个设备进行操作与控制。
[0015]通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下： 本发明通过采用该测量装置，用于测量活塞式制冷压缩机往复运动机械机构在空载 条件下的转矩大小，能精确表示活塞行程每个位置所对应的转矩和曲轴旋转每个角度所 对应的转矩，得出压缩机往复运动机械机构的转矩值及转矩值与活塞位移和曲轴转角的关 系，并且求得一个往复过程中的最大转矩，其结构简单，测量方法简便，且测量结果直观性 强，精确性高，通过该测量装置对整个往复运动机构装配件的机械性能进行评价，对活塞式 制冷压缩机设计和生产带来重大作用。
【附图说明】
[0016] 图1是本发明的结构示意图； 图2是本发明测量装置的机架顶板结构示意图； 图3是本发明装置的测控系统硬件框架图； 图4是本发明装置的测控应用软件功能框图； 图5是本发明的被测件结构示意图。
[0017] 图中：1-被测件，101-气缸，102-活塞，103-连杆机构，104-曲轴，105-曲轴箱， 2-机架顶板，3-上层支柱，4-机架中板，5-中联轴器，6-下层支柱，7-机架底板，8-步进电 机，9-位移传感器，10-位移传感器支架，11-上联轴器，12-连接螺杆，13-微扭矩