专利名称：一种电磁铁推拉力测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种电磁铁推拉力测试装置，更具体地涉及到一种能对电磁铁的 推、拉力进行测试、并得到电磁力与衔铁行程(位移)之间的关系以及电磁力与通入电流之 间的关系的测试装置。
背景技术：
电磁铁作为一种电——机转换器，因自重轻、吸力大、能耗低、安装、运行、维护简 便、使用寿命长，从而在冶金、矿山、机械、交通运输等方面应用越来越广泛。电磁铁的电磁 力和衔铁行程是其主要的性能指标，同时也是电磁铁选用的主要依据，因此对其力特性进 行测试是非常有必要的。目前，对电磁铁力特性的测量主要有两种方法。一种是采用加载液压缸的方式对 其进行测量。这种方法在测量过程中，电磁铁的输出位移是固定的，其结构复杂、精度不高、 且只适用于单向电磁铁的测量，因此，其应用范围受限，无法满足电磁铁发展的需要。另一种方法是采用手工方式来改变和控制电磁铁衔铁的行程。这种方法的操作不 安全、测量时间长、效率低，并且需要外加位移传感器来测量位移，其测量精度及工作可靠 性不高。本发明就是在这种背景下提出来的。在进行电磁铁力特性测试时，采用步进电机 和滚珠丝杆副来改变和控制电磁铁衔铁的行程，这样，本装置不仅能对电磁铁进行单向测 试，同时也能对电磁铁进行双向测试；另外，由于其衔铁行程由步进电机控制，因此，在保证 精度的前提下，能快速地对电磁铁衔铁的位置进行控制，从而能使整个测试过程能安全快 速地完成。
发明内容
本发明的目的是提供一种电磁铁推拉力测试装置，其能安全快速地对电磁铁的 推、拉力进行测试、并且得到电磁力与衔铁行程之间的关系以及电磁力与通入电流之间的关系。本发明提供了一种电磁铁推拉力测试装置，包括力传感器，用于测量电磁铁在不同位置或者通入不同电流时所产生的推力或拉 力；位移进给及后退装置，用于控制电磁铁衔铁的行程或将衔铁固定在所需的位置；测试台架，用于安装V型块、位移进给及后退装置、步进电机等；V型块，用于安装不同尺寸和不同形状的电磁铁；压紧装置，用于压紧不同高度的电磁铁；步进电机，用于控制位移进给及后退装置的位移；以及连接或固定用附件，用于连接或固定以及调整其它组件，包括连轴器、螺栓、螺母、 垫片等连接或固定用的零部件。
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首先将上述组件组装成一个测试装置，所有组件的安装关于测试台架中心对称， 以保证电磁力作用在力传感器的中心线上。
其中，步进电机和位移进给及后退装置固定在测试台架上，V型块与测试台架通过 T型槽连接在一起，被测电磁铁放在V型块上，由压紧装置将其压紧，电磁铁的衔铁与力传 感器的左端相接触，力传感器的右端与位移进给及后退装置相连。其中，位移进给及后退装置包括滚珠螺母、丝杆、移动工作台、工作台移动导轨、 移动导轨安装座、直线轴承、滚珠螺母固定座、力传感器安装座。丝杆通过联轴器与步进电 机相连，丝杆上的滚珠螺母固定在滚珠螺母固定座上，滚珠螺母固定座固定在移动工作台 上，移动工作台通过直线轴承和导轨进行导向，可沿着导轨作直线运动，力传感器安装座固 定在移动工作台上，其侧面与力传感器的右端相连。其中，压紧装置包括压块、压块高度调整装置、压块锁紧装置、安装底座。如上所述，在使电磁铁衔铁和力传感器左端相接触时，如果是测量拉力，则必须用 连接或固定用附件将衔铁与力传感器的左端连接在一起，同时调整好压紧装置的高度和中 心位置，然后压紧被测电磁铁，最后将力传感器的右端固定在力传感器固定座上，该力传感 器固定座安装在位移进给及后退装置下面。如果是测量推力，则不需要将衔铁与力传感器 的左端连接在一起，只需要调整好压紧装置的高度和中心位置后，直接压紧被测电磁铁，然 后在将力传感器的右端固定在力传感器固定座上时，调整好力传感器的高度和中心位置， 使力传感器与衔铁的中心位置对齐。其测试过程如下先将V型块沿测试台架的T型槽放在台架上，然后将被测电磁铁放在的V型块上， 并将其沿T型槽推到使电磁铁衔铁和力传感器左端相接触的位置，如测拉力时，并将衔铁 和力传感器左端连接在一起(如测推力时不要连接)，调整压紧装置的高度和中心位置，压 紧被测电磁铁，然后把力传感器右端固定在位移进给及后退装置上的力传感器固定座上。当测量推力与位移之间的关系时，衔铁与力传感器的左端相接触。首先给电磁铁 通入一恒定电流，然后通过控制步进电机顺时针方向转动，使力传感器往右运动，步进电机 每转动一步，力传感器就往右移动一个距离，衔铁在电磁力的作用下，往右伸出一个距离， 由于电磁铁产生的是推力，衔铁总是与力传感器的左端保持接触，并将力作用在与力传感 器的接触面上，此时，力传感器所测得的力即为电磁铁在不同位移时的推力。这样，就可测 量出衔铁在不同位移下所产生的电磁推力的大小，步进电机每转一次，力传感器就测量一 次，直到完成衔铁的整个行程，从而可得到衔铁在整个行程内的推力与位移之间的关系。当测量拉力与位移之间的关系时，力传感器的左端与衔铁连接在一起。首先给电 磁铁通入一恒定电流，然后通过控制步进电机的逆时针方向转动，使力传感器往左运动，步 进电机每转动一步，力传感器就往左移动一个距离，衔铁在电磁力的作用下往左吸合一个 距离，这样，就可测量出衔铁在不同位移下所产生的电磁拉力的大小，步进电机每转一次， 就测量一次，直到完成衔铁的整个行程，从而可得到衔铁在整个行程内的拉力与位移之间 的关系。当测量电磁力与电流之间的关系时，如果测量的是推力式电磁铁，则在给电磁铁 通电之前，首先通过旋转步进电机带动力传感器及衔铁往右运动至所需的位置；如果测量 的是拉力式电磁铁，则在给电磁铁通电之前，首先通过旋转步进电机带动力传感器及衔铁往左运动至所需的位置。然后将力传感器及衔铁固定在此位置。然后，给电磁铁通入不同 的电流，并测量出在此位置下电磁铁在不同通入电流下所产生的相应的电磁力，从而得到 在此位置下电磁力与不同通入电流之间的关系。
图1是电磁铁推拉力测试装置的示意图。图2是位移进给及后退装置的示意图。图3是力传感器安装座的示意图。图4是压紧装置的示意图。图5是电磁铁推拉力测试装置进行推力_位移测试时的示意图。图6是电磁铁推拉力测试装置进行拉力_位移测试时的示意图。图7是电磁铁推拉力测试装置进行电磁力_电流测试时的示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步说明。图1所示为电磁铁推拉力测试装置的示意图。该电磁铁推拉力测试装置由力传感 器6、位移进给及后退装置7、测试台架1、V型块2、压紧装置4、步进电机14以及连接或固 定用附件组成。V型块2上开有凹的T型槽，测试台架1上有凸的T型槽，V型块2与测试台架1 通过T型槽连接在一起，被测电磁铁3放在V型块2上，由压紧装置4将其压紧。电磁铁的 衔铁5与力传感器6的左端相接触。力传感器6的右端与位移进给及后退装置7相连，位 移进给及后退装置7通过联轴器13与步进电机14相连。图2是图1所示的位移进给及后退装置7的示意图。步进电机14固定在测试台 架1上，通过联轴器13与丝杆15相连，滚珠丝杆副的滚珠螺母16固定在滚珠螺母固定座 17上，滚珠螺母固定座17固定在移动工作台9下面，移动工作台9通过直线轴承10和导 轨12进行导向，可沿着导轨12作直线运动，力传感器安装座8固定在移动工作台9上面， 其侧面和力传感器的右端相连。当步进电机14旋转时，带动丝杆15 —起转动，通过滚珠丝 杆副带动移动工作台沿导轨12作直线运动，从而带动力传感器作直线运动，这样，就能实 现对位移进给及后退装置7的位移控制。当测量拉力时，衔铁5与力传感器6的左端通过附件连接在一起。当步进电机14 旋转时，带动位移进给及后退装置7向左运动，从而带动力传感器6向左运动，使衔铁5能 向左运行，这样，就能实现对衔铁5行程的控制。当测量推力时，衔铁5与力传感器6左端相接触(不需要连接)，当步进电机旋转 时，力传感器6往右运动，在电磁力的作用下，使衔铁5往右运动。图3是图1所示的力传感器安装座8的示意图。力传感器安装座8通过其底面的 两个孔8a固定在移动工作台9上，其侧面开有两个条形孔8b，用来与力传感器6相连，当图 1中所示的衔铁5的中心高度发生变化时，可以通过两个条形孔8b来调节力传感器5的安 装高度，从而使衔铁5的中心高度与力传感器5的安装高度一致。这样，同一个力传感器安 装座8就可以满足不同中心高度的被测试电磁铁3的需要。
图4是图1所示的压紧装置4的示意图。在测试台架1上开有两个条形孔，用来 固定安装底座20，使压紧装置4可沿两条形孔左右移动，这样可保证压紧装置的压紧中心 处在电磁铁3的中心面上，且其高度可通过19进行上下调整，使压块21可以压紧不同尺寸 的电磁铁3，在高度调整好之后，通过压块固定锁紧18锁紧压块21。 图5是电磁铁推拉力测试装置进行推力-位移测试时的示意图。测量推力与位移 之间的关系时，衔铁5与力传感器6的左端接触在一起。首先给电磁铁3通入一恒定电流， 然后通过控制步进电机14的顺时针方向转动，使力传感器6往右运动，步进电机14每转动 一步，力传感器6就往右移动一个距离，衔铁5在电磁力的作用下，往右伸出一个距离，总是 与力传感器6左端保持接触，并将力作用在接触面上，此时，力传感器6所测得的力即为电 磁铁3在不同位移时的推力。这样，就可测量出衔铁5在不同位移下所产生的电磁推力的 大小，步进电机14每转一次，就测量一次，直到完成衔铁5的整个行程，从而可得到衔铁5 在整个行程内的推力与位移之间的关系。图6是电磁铁推拉力测试装置进行拉力-位移测试时的示意图。在测量拉力与位 移之间的关系时，力传感器6的左端与衔铁5固定在一起。首先给电磁铁3通入一恒定电 流，然后通过控制步进电机14的逆时针方向转动，使力传感器6往左运动，步进电机14每 转动一步，力传感器6就往左移动一个距离，衔铁5在电磁力的作用下往左吸合一个距离， 这样，就可测量出衔铁5在不同位移下所产生的电磁拉力的大小，步进电机14每转一次，就 测量一次，直到完成衔铁5的整个行程，从而可得到衔铁5在整个行程内的拉力与位移之间 的关系。图7是电磁铁推拉力测试装置进行电磁力_电流测试时的示意图。如果测量的是 推力式电磁铁，则在给电磁铁3通电之前，首先通过旋转步进电机14带动力传感器6及衔 铁5往右运动至所需的位置；如果测量的是拉力式电磁铁，则在给电磁铁3通电之前，首先 通过旋转步进电机14带动力传感器6及衔铁5往左运动至所需的位置，如图7中所示的距 离X。然后将力传感器6及衔铁5固定在此位置。然后，给电磁铁3通入不同的电流，并测 量出在此位置下电磁铁3在不同通入电流下所产生的相应的电磁力，从而得到在此位置下 电磁力与通入电流之间的关系。在上文中，虽然参照本发明的具体实施例详细描述了本发明，但是，很明显，在本 发明的范围和精神内，本领域技术人员能对实施例进行修改、变更以及改进。因此，将理解 本发明并不局限于具体的说明性实施例，而仅仅被附加权利要求的范围所限定。
权利要求
一种电磁铁推拉力测试装置，用于测试电磁铁在不同位置或者通入不同电流时所产生的推、拉力的大小、并且得到电磁力与衔铁行程(位移)之间的关系以及电磁力与通入电流之间的关系，其包括力传感器，用于测量电磁铁在不同位置或者通入不同电流时所产生的推力或拉力；位移进给及后退装置，用于控制所述电磁铁衔铁的行程或将所述衔铁固定在所需的位置；V型块，用于安装不同尺寸和不同形状的电磁铁；压紧装置，用于压紧不同高度的电磁铁；步进电机，用于控制所述位移进给及后退装置的位移；测试台架，用于安装所述V型块、所述位移进给及后退装置、以及所述步进电机等；以及连接或固定用附件，用于连接或固定以及调整其它组件，
2.根据权利要求1所述的电磁铁推拉力测试装置，其中所述测试台架与所述V型块通过T形槽连接在一起，其中，所述V型块在所述测试台架 上能左右移动来调整其位置，当位置调整好之后，用所述连接或固定用附件将所述V型块 固定在所述测试台架上；以及所述电磁铁放在所述V型块上，由所述压紧装置将所述电磁铁压紧，所述电磁铁的衔 铁与所述力传感器的左端相接触，所述力传感器的右端与所述位移进给及后退装置相连。
3.根据权利要求2所述的电磁铁推拉力测试装置，其中所述位移进给及后退装置包括 滚珠螺母、丝杆、移动工作台、工作台移动导轨、移动导轨安装座、直线轴承、滚珠螺母固定 座、以及力传感器安装座，其中所述丝杆通过所述联轴器与所述步进电机相连， 所述丝杆与所述滚珠螺母组成一个滚珠丝杆副， 所述滚珠螺母固定在所述滚珠螺母固定座上， 所述滚珠螺母固定座固定在所述移动工作台上，所述移动工作台通过直线轴承和导轨进行导向，其可沿着所述导轨作直线运动，以及 所述力传感器安装座固定在所述移动工作台上，其侧面与所述力传感器的右端相连。
4.根据权利要求3所述的电磁铁推拉力测试装置，其中所述压紧装置包括 压块；可绕安装底座旋转，便于装卸工件，压块高度调整装置；调整压块的高度，满足不同直径电磁铁的测试需要， 压块锁紧装置；用于锁紧所述压块，使电磁铁在测试过程中保持固定，以及 安装底座，可以沿所述测试台架横向移动，并固定在其上，满足不同长度电磁铁的测试 需要，保证压紧中心处于电磁铁的中心。
5.根据权利要求4所述的电磁铁推拉力测试装置，其中所有组件的安装关于所述测试 台架中心对称，以保证电磁力作用在所述力传感器的中心线上。
6.根据权利要求5所述的电磁铁推拉力测试装置，其中 在使所述电磁铁的衔铁与所述力传感器的左端相接触时，如果是测量拉力，则必须用所述连接或固定用附件将所述衔铁与所述力传感器的左端 连接在一起，同时调整好所述压紧装置的高度和中心位置，然后压紧所述电磁铁，再将所述力传感器的右端固定在所述力传感器固定座上，如果是测量推力，则不需要将所述衔铁与所述力传感器的左端连接在一起，只需要调 整好所述压紧装置的高度和中心位置后，直接压紧所述电磁铁，然后在将所述力传感器的 右端固定在所述力传感器固定座上时，调整好所述力传感器的高度和中心位置，使所述力 传感器与所述衔铁的中心位置对齐，其中所述力传感器固定座安装在所述位移进给及后退装置下面。
7.根据权利要求6所述的电磁铁推拉力测试装置，其中当测量推力式电磁铁时，将所述推力式电磁铁的衔铁与所述力传感器的左端相接触， 首先给所述推力式电磁铁通入一恒定电流，然后通过控制所述步进电机顺时针方向转 动，使所述力传感器往右运动，所述步进电机每转动一步，所述力传感器就往右移动一个距 离，所述衔铁在电磁推力的作用下，往右伸出一个距离，由于所述电磁铁产生的是推力，所 述衔铁总是与所述力传感器的左端保持接触，并将推力作用在接触面上，因此，所述力传感 器所测得的力即为所述推力式电磁铁在不同位移时的推力，所述步进电机每转一次，所述 力传感器就测量一次，直到完成所述衔铁的整个行程，从而可得到所述推力式电磁铁在整 个行程内的推力与位移之间的关系。
8.根据权利要求7所述的电磁铁推拉力测试装置，其中当测量拉力式电磁铁时，通过所述固定或连接用附件将所述拉力式电磁铁的衔铁与所 述力传感器的左端相连接在一起，此时，所述力传感器所测得的力即为所述拉力式电磁铁 的拉力首先给所述拉力式电磁铁通入一恒定电流，然后通过控制所述步进电机逆时针方向转 动，使所述力传感器往左运动，所述步进电机每转动一步，所述力传感器就往左移动一个距 离，所述拉力式电磁铁的衔铁在电磁拉力的作用下往左吸合一个距离，这样，就可测量出所 述衔铁在不同位移下所产生的电磁拉力的大小，所述步进电机每转一次，就测量一次，直到 完成所述衔铁的整个行程，从而可得到所述衔铁在整个行程内的拉力与位移之间的关系。
9.根据权利要求8所述的电磁铁推拉力测试装置，其中当测量电磁力与电流之间的关系时，如果测量的是推力式电磁铁，则在给所述推力式电磁铁通电之前，首先通过旋转所述 步进电机带动所述力传感器及所述推力式电磁铁的衔铁往右运动至所需的位置，如果测量的是拉力式电磁铁，则在给所述拉力式电磁铁通电之前，首先通过旋转所述 步进电机带动所述力传感器及所述拉力式电磁铁的衔铁往左运动至所需的位置，然后，将所述力传感器及所述衔铁固定在该位置，然后，给所述推力式或拉力式电磁铁通入不同大小的电流，并测量出在该位置下所述 电磁铁在不同通入电流下所产生的相应的电磁力，从而得到在该位置下电磁力与不同通入 电流之间的关系。
全文摘要
本发明提供了一种电磁铁推拉力测试装置，包括力传感器、位移进给及后退装置、测试台架、V型块、压紧装置、步进电机以及连接或固定用附件等。力传感器用于测量电磁铁在不同位置或者通入不同电流时所产生的电磁力的大小；位移进给及后退装置用于控制电磁铁衔铁的行程或将衔铁固定在所需的位置；测试台架用于安装V型块、位移进给及后退装置、步进电机等；V型块用于安装不同尺寸和不同形状的电磁铁；压紧装置用于压紧不同高度的电磁铁；步进电机用于控制位移进给及后退装置的位移；以及连接或固定用附件用于连接或固定及调整其它组件。
文档编号G01L5/00GK101865742SQ20091024983
公开日2010年10月20日 申请日期2009年11月27日 优先权日2009年11月27日
发明者毛美姣, 谭志飞, 黄辉先 申请人:湘潭大学