专利名称：一种磁流变阻尼器示功特性测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机电测试装置，尤其涉及一种磁流变阻尼器示功特性测试装置。
背景技术：
磁流变阻尼器是一种采用智能可控流体一磁流变液的半主动减振器件，其阻尼力大小由其驱动电流来调控，被广泛应用于汽车、桥梁、建筑等结构减振控制领域。磁流变阻尼器测试的一个主要内容就是其示功特性(又称阻力特性)的测量，即磁流变阻尼器在规定的行程和试验频率下，两端作相对简谐运动，其阻力随位移的变化特性。示功特性测量中的简谐运动激振方式通常有电动式、电液式、机械凸轮/偏心轮式。其中机械凸轮/偏心轮激振方式相比于前两者而言，结构简单、容易安装、造价较低。2011年10月26日公开的中、国发明专利CN101738329B公开了一种用于磁流变阻尼器性能测试的偏心轮激振机构(亦即传统的等宽凸轮机构)，采用变频器、电机及减速器、偏心轮、矩形框架、与矩形框架一体的滑动轴构成的传动链来带动阻尼器作往复直线运动。偏心轮为主动件，矩形框架为从动件。矩形框架的内框上、下两壁始终与偏心轮曲线轮廓接触，实现上下两个方向的往复直线运动，满足阻尼器特性测试要求。但这种传统的等宽凸轮机构中的矩形框架是中空的整体盒式结构的多面体，结构相对复杂，加工制作要求精度较高且相对不便，有待于进一步改进。同时，该专利没有说明采用的电机是变频调速电机还是普通的三相异步电机。磁流变阻尼器性能测试的其它现有技术，往往采用变频调速电机来驱动凸轮，但变频调速电机的成本较高，其价格一般是同功率普通三相异步电机价格的2 3倍。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种磁流变阻尼器示功特性测试装置，设计一套整体机电结构更简捷有效的示功特性测试系统，采用比传统的等宽凸轮机构更简便的凸轮传动机构和成本更低的普通三相异步电机，满足磁流变阻尼器的示功特性测试需求，实现既简捷又实用的目的。为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案一种磁流变阻尼器示功特性测试装置，包括机械台架、凸轮激振单元、磁流变阻尼器供电系统、以及传感器测试系统。所述机械台架由底座、框架和阻尼器部件构成；所述框架包括左后槽钢立柱、右后槽钢立柱、后连接板、横梁、前连接板、右前槽钢立柱、左前槽钢立柱；垂直于底座的四个槽钢立柱下端分别焊接在一块底板上，底板通过螺栓连接固定于底座上；后连接板通过螺栓连接固定于左后槽钢立柱、右后槽钢立柱的上端部分，前连接板通过螺栓连接固定于右前槽钢立柱、左前槽钢立柱的上端部分；横梁通过螺钉连接固定于后连接板与前连接板之间；阻尼器部件包括磁流变阻尼器、阻尼器上连接件、阻尼器下连接件和双头螺栓，阻尼器上连接件、阻尼器下连接件分别通过圆柱销与磁流变阻尼器相连接，双头螺栓连接于阻尼器上连接件和拉压力传感器之间。
所述凸轮激振单元由变频器、普通三相异步电机、联轴器、凸轮轴、带座轴承、凸轮机构组成；凸轮机构包括有凸轮、凸轮上板、直线轴承、导向光杆、光杆支撑件、连接轴、凸轮下板；变频器通过电缆与普通三相异步电机相连；联轴器一端连接普通三相异步电机的输出轴，另一端连接凸轮轴；凸轮轴由带座轴承支承，凸轮轴与凸轮之间通过键连接传动；凸轮上端、下端分别与凸轮上板、凸轮下板相接触，凸轮上板、凸轮下板通过连接轴、螺母、弹簧垫圈连接为一个组合式整体平底传动机构；直线轴承用螺钉固定于凸轮上板；导向光杆一端固定于光杆支撑件，另一端从直线轴承内孔穿出。凸轮上板与阻尼器下连接件之间用螺栓连接。所述磁流变阻尼器供电系统包括有直流稳压电源、恒流源和交直流安培表；直流稳压电源通过电缆连接恒流源，为其提供工作电压；恒流源通过电缆连接磁流变阻尼器，为其供电；交直流安培表用于检测输入到磁流变阻尼器的电流。所述传感器测试系统由拉压力传感器、位移传感器、数据采集卡、计算机组成；拉 压力传感器用螺栓固定在横梁下表面中间位置，位移传感器安装在横梁和凸轮上板之间；数据采集卡的一端连接拉压力传感器和位移传感器，另一端与计算机连接。本发明与背景技术相比，具有的有益效果是采用的磁流变阻尼器示功特性测试装置具有简洁的整体机电结构，安装简便，成本较低，性能稳定可靠，既简捷又实用。其中，凸轮机构采用凸轮上板、凸轮下板、连接轴组成的组合式整体平底传动机构，较传统的等宽凸轮机构中的矩形框架结构，加工制作更简单，安装拆卸更方便，结构更简捷灵便；采用普通三相异步电机做动力源，比现有技术通常采用的变频调速电机成本更低。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图I是现有技术等宽凸轮机构中的矩形框架结构图。图2是本发明磁流变阻尼器示功特性测试装置的俯视图。图3是沿图2中A-A线的剖视图。图4是沿图2中B-B线的剖视图。图5是本发明磁流变阻尼器示功特性测试装置的机电系统总体示意图。图中底座I、变频器2、三相异步电机3、联轴器4、凸轮轴5、带座轴承6、拉压力传感器7、双头螺栓8、阻尼器上连接件9、磁流变阻尼器10、阻尼器下连接件11、位移传感器
12、凸轮13、左后槽钢立柱14、右后槽钢立柱15、后连接板16、横梁17、前连接板18、右前槽钢立柱19、左前槽钢立柱20、凸轮上板21、直线轴承22、导向光杆23、光杆支撑件24、连接轴25、凸轮下板26、偏心轮27、滑动轴28。
具体实施例方式图I所示为前面背景技术部分所提到的中国发明专利CN101738329B公开的一种能实现往复直线运动的偏心轮激振机构，亦即传统的等宽凸轮机构。图I中偏心轮27旋转，带动从动件一滑动轴28作往复直线运动，滑动轴28上的矩形框架内框上、下两壁始终与偏心轮27的曲线轮廓接触相切。这种传统的等宽凸轮机构中矩形框架是中空的盒式结构的多面体，结构相对复杂，与偏心轮轮廓接触的内框上、下两壁表面加工制作要求精度较高且相对不便。如图2、图3、图4、图4所示的本发明磁流变阻尼器示功特性测试装置，包括机械台架、凸轮激振单元、磁流变阻尼器供电系统、以及传感器测试系统，同时也针对现有技术中等宽凸轮机构、驱动电机选型做出改进。其中，所述机械台架由底座I、框架和阻尼器部件构成。所述框架包括左后槽钢立柱14、右后槽钢立柱15、后连接板16、横梁17、前连接板18、右前槽钢立柱19、左前槽钢立柱20。四个槽钢立柱14、15、19、20垂直于底座I且都分别焊接在一块底板上，底板通过螺栓连接固定在底座I上。后连接板16通过螺栓连接固定于左后槽钢立柱14、右后槽钢立柱15的上端部分，前连接板18通过螺栓连接固定于右前槽钢立柱19、左前槽钢立柱20的上端部分。横梁17通过螺钉固定于后连接板16与前连接板18之间。阻尼器部件由磁流变阻尼器10、阻尼器上连接件9、阻尼器下连接件11和双头螺栓8组成，磁流变阻尼器10通过圆柱销分别与阻尼器上连接件9、阻尼器下连接件11相连接，阻尼器上连接件9通过双头螺栓8连接拉压力传感器7。所述凸轮激振单元由变频器2、普通三相异步电机3、联轴器4、凸轮轴5、带座轴承6及凸轮机构构成，凸轮机构包括有凸轮 13、凸轮上板21、直线轴承22、导向光杆23、光杆支撑件24、连接轴25、凸轮下板26。变频器2通过电缆与普通三相异步电机3相连。联轴器4 一端连接普通三相异步电机3的输出轴，另一端连接凸轮轴5。凸轮轴5由带座轴承6支承，凸轮轴5与凸轮13之间通过键连接传动，凸轮13上端、下端分别与凸轮上板21、凸轮下板26相接触，凸轮上板21、凸轮下板26通过连接轴25、螺母、弹簧垫圈连接为一个组合式整体平底传动机构，直线轴承22用螺钉固定在凸轮上板21上，凸轮上板21与阻尼器下连接件11用螺栓连接，导向光杆23 —端固定于光杆支撑件24，另一端从直线轴承22内孔穿出。所述磁流变阻尼器供电系统包括有直流稳压电源、恒流源和交直流安培表，直流稳压电源通过电缆连接恒流源，恒流源通过电缆连接磁流变阻尼器，交直流安培表用于检测输入到磁流变阻尼器的电流。所述传感器测试系统由拉压力传感器、位移传感器、数据采集卡、计算机组成，拉压力传感器用螺栓固定在横梁下表面中间位置，位移传感器安装在横梁和凸轮上板之间，数据采集卡的一端连接拉压力传感器、位移传感器，另一端与计算机连接。
本发明的工作过程如下变频器2驱动普通三相异步电机3转动，经联轴器4带动凸轮轴5，凸轮轴5通过键连接传动驱动凸轮13旋转，凸轮13驱动凸轮上板21、凸轮下板26所组成的组合式整体平底传动机构作往复直线运动，带动阻尼器下连接件11、磁流变阻尼器10下端的活塞杆作往复直线运动，磁流变阻尼器10的上端通过阻尼器上连接件9、双头螺栓8、拉压力传感器7与横梁17连接固定为一体，从而实现磁流变阻尼器示功特性测试所要求的阻尼器两端的相对运动，且可通过设计凸轮13的轮廓曲线形状来获得所要求的简谐运动规律。与此同时，磁流变阻尼器供电系统开始工作直流稳压电源通过电缆连接至恒流源，为恒流源提供工作电压；恒流源通过电缆连接磁流变阻尼器，为磁流变阻尼器供电；交直流安培表用于检测输入到磁流变阻尼器的电流。当磁流变阻尼器处于正常测试工作状态时，传感器测试系统中的拉压力传感器、位移传感器分别测量出磁流变阻尼器的阻尼力和阻尼器两端相对位移，然后经数据采集卡送入计算机，在计算机中进行相应的数据处理与运算，最终得到磁流变阻尼器的示功特性曲线及相应数据。上述具体实施方式
用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，本发明还可有各种变化和改进，这 些变化和改进都落在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种磁流变阻尼器示功特性测试装置，包括有机械台架、凸轮激振単元、磁流变阻尼器供电系统、以及由拉压カ传感器(7)、位移传感器(12)、数据采集卡、计算机组成的传感器测试系统，其特征在于 1)所述机械台架由底座(I)、框架和阻尼器部件构成；所述框架包括左后槽钢立柱(14)、右后槽钢立柱(15)、后连接板(16)、横梁(17)、前连接板(18)、右前槽钢立柱(19)、左前槽钢立柱(20);垂直于底座(I)的四个槽钢立柱(14、15、19、20)下端分别焊接在ー块底板上，底板通过螺栓连接固定于底座(I)上；后连接板 (16)通过螺栓连接固定于左后槽钢立柱(14)、右后槽钢立柱(15)的上端部分，前连接板(18)通过螺栓连接固定于右前槽钢立柱(19)、左前槽钢立柱(20)的上端部分；横梁(17)用螺钉固定在后连接板(16)与前连接板(18)之间；阻尼器部件包括磁流变阻尼器(10)、阻尼器上连接件(9)、阻尼器下连接件(11)和双头螺栓(8)，阻尼器上连接件(9)、阻尼器下连接件(11)分别通过圆柱销与磁流变阻尼器(10)相连接，双头螺栓(8)连接于阻尼器上连接件(9)和拉压カ传感器(7)之间； 2)所述凸轮激振单元由变频器(2)、普通三相异步电机(3)、联轴器(4)、凸轮轴(5)、带座轴承(6)、凸轮机构组成；凸轮机构包括有凸轮(13)、凸轮上板(21)、直线轴承(22)、导向光杆(23)、光杆支撑件(24)、连接轴(25)、凸轮下板(26);变频器⑵通过电缆与普通三相异步电机(3)相连；联轴器(4) 一端连接普通三相异步电机(3)的输出轴，另一端连接凸轮轴(5);凸轮轴(5)由带座轴承(6)支承，凸轮轴(5)与凸轮(13)之间通过键连接传动；凸轮(13)上端、下端分别与凸轮上板(21)、凸轮下板(26)相接触，凸轮上板(21)、凸轮下板(26)通过连接轴(25)、螺母、弹簧垫圈连接为ー个组合式整体平底传动机构；直线轴承(22)用螺钉固定在凸轮上板(21)上；导向光杆(23) —端固定于光杆支撑件(24)，另一端从直线轴承(22)内孔穿出。凸轮上板(21)与阻尼器下连接件(11)之间用螺栓连接。
2.根据权利要求I所述的磁流变阻尼器示功特性测试装置，其特征在于，所述磁流变阻尼器供电系统包括有直流稳压电源、恒流源和交直流安培表；直流稳压电源通过电缆连接恒流源，为其提供控制电压；恒流源通过电缆连接磁流变阻尼器(10)，为其供电；交直流安培表用于检测输入到磁流变阻尼器(10)的电流。
3.根据权利要求I所述的磁流变阻尼器示功特性测试装置，其特征在于，所述凸轮激振单元中的普通三相异步电机(3)具体型号为Y系列电机中的Y132M-8，也可采用Y2系列二相异步电机。
全文摘要
本发明公开一种磁流变阻尼器示功特性测试装置，包括机械台架、凸轮激振单元、磁流变阻尼器供电系统、以及传感器测试系统。本测试装置具有简捷的整体机电结构，尤其在凸轮传动机构中采用一种组合式整体平底传动机构，相对于传统的等宽凸轮机构中的矩形框架结构，安装拆卸更方便，加工制作更简单；变频调速系统采用普通三相异步电机，比采用变频调速电机成本更低。本装置可对磁流变阻尼器的示功特性和速度特性进行测试，其工作性能稳定可靠，既简捷又实用。
文档编号G01M99/00GK102735486SQ20121021904
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者李仲阳, 金耀 申请人:湖南师范大学