一种缓冲器综合性能测试系统及其方法与流程

本发明涉及一种测试系统及其方法，尤其是一种适用于列车、地铁、电梯、抗冲击液压支架、起重机等高速、大载荷冲击作用下的缓冲器综合性能的测试系统及其方法。

背景技术：

目前对于列车、地铁、电梯、抗冲击液压支架、起重机等高速、大载荷冲击作用下度、瞬时内部压力、位移、受力等参数随时间的变化关系的实时监测，建立起一个综合性能测试体系，从根本上解决性能参数的标定问题、为确定冲击过程的运动学和动力学规律、为设计和改进提供重要的参考依据，是目前必须解决的关键问题。

针对上述高速、大载荷冲击作用下的液气式缓冲器的性能测试而言，现有的测试方案主要是来完成对被测缓冲器功能的定性评价,尚缺乏对温度、瞬时内部压力、位移、受力等参数的综合测试，无法为缓冲器的创新设计提供定量化的性能参数数据。

技术实现要素：

技术问题：本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、测试效果好的缓冲器综合性能测试系统及其方法。

技术方案：本发明的缓冲器综合性能测试系统，包括：实验台架、安放数据采集系统的工作台，所述的实验台架的上部设有冲击装置，下部设有安放被测缓冲器的测控系统，实验台架的一侧设有用于实现对被测缓冲器内流体流量的测试的流量计；

所述的冲击装置包括电机、钢丝绳、冲击重锤和电磁铁，所述的电机设在实验台架的顶部，所述的冲击重锤上吸附在电磁铁上，钢丝绳一端与电磁铁相连，别一端与电机输出轴相连；

所述的测控系统包括位移传感器、电流互感器和集成块，所述位移传感器安装在实验台架上，用于实现对被测缓冲器位移的测试；所述电流互感器固定在集成块上，用于实现对磁流变式缓冲器的线圈电流的测试，所述的集成块包括的ps2压力传感器、ps1压力传感器和温度传感器，所述ps2压力传感器、ps1压力传感器、温度传感器、电流互感器、流量计和位移传感器一端分别与被测缓冲器相连，另一端分别与数据采集系统相连。

所述的测控系统上设有测试防护罩。

所述的被测缓冲器上设有加速度传感器。

一种使用上述系统的缓冲器综合性能测试方法，包括如下步骤：

a.将被测缓冲器安装到试验台架内的测试平台上，连接好测控系统，设定冲击力，调节数据采集系统；

b.电磁铁通电吸附冲击重锤，在电机的带动下达到设定冲击行程后，控制电磁铁断电，冲击重锤自由下落，在重力作用下开始加速，冲击设在正下方的被测缓冲器；

c.测控系统开始工作：

由位移传感器实时测得的被测缓冲器的位移，并将信号传递给控制器，经数据采集卡和处理软件输入到缓冲器性能测试软件进行处理；

由ps2压力传感器和ps1压力传感器分别实时测得的自缓冲开始时和缓冲过程中被测缓冲器中系统压力，并将测试信号经多通道多功能数据采集卡和处理模块输入到缓冲器性能测试软件进行处理；

由温度传感器实时测量冲击过程中的温度，并将测试信号经多通道多功能数据采集卡和处理模块输入到缓冲器性能测试软件进行处理；

由流量计实时测得冲击过程中被测缓冲器内流体的流量，并通过数模转换器将测试信号经多通道多功能数据采集卡和处理模块输入到缓冲器性能测试软件进行处理；

由电流互感器实时的测得磁流变式缓冲器的线圈电流，并将测试信号经多通道多功能数据采集卡和处理模块输入到缓冲器性能测试软件进行处理；

由加速度传感器实时测得冲击过程中的加速度，并经多路数据采样数据采集卡和处理软件输入到缓冲器性能测试软件进行处理；

由缓冲器性能测试软件进行处理后的数据进入测试数据库，通过计算机对冲击器的整个动作周期内压力、流量、位移、速度、加速度的参数随时间的变化关系实时监测，实时显示测试曲线；

d.缓冲结束后，控制电机带动钢丝绳使电磁铁向下运动直到和冲击重锤充分接触；

e.控制电磁铁通电，吸住冲击重锤，控制电机反转，通过钢丝绳带动电磁铁和冲击重锤一起向上运动，达到设定冲击行程后停止，准备下一次试验冲击。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明可实现缓冲器缓冲过程中压力、流量、温度、位移、加速度等多个物理量的综合性能测试，通过建立缓冲器综合性能测试体系，用测控系统完成试验过程的控制、试验过程中目标数据的测量、试验数据的采集和处理、测试曲线的实时显示等，实现对冲击器的整个动作周期内位移、速度、加速度等随时间的变化关系的实时监测，有效测试缓冲器的容量、能量吸收率、缓冲行程等性能参数，为冲击压力和流量等参数对冲击器性能的影响规律提供了有效的途径，从根本上解决缓冲器性能参数的标定问题，对深入系统研究缓冲器的工作过程和结构组成，提高缓冲器的设计、制造、应用和维护技术，具有重大的工程实际意义。为缓冲器的创新设计、优化和使用提供了重要的技术支撑。与现有技术相比，主要优点有：

1)能够完成对冲击器的整个周期内位移、速度、加速度、温度、瞬时内部压力、位移、受力等参数随时间的变化关系的实时监测，建立起一个综合性能测试体系，为确定冲击过程的运动学和动力学规律、为设计和改进提供重要的参考依据；

2)采用“自动测试”和“手动测试”两种工作模式，可根据测试需要选择自动或手动，在冲击试验完成后。经计算机软件处理生成缓冲器动态特性曲线。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意。

图2是本发明的测试系统示意框图。

图3是本发明的控制方法流程示意。

图中：电机-1，钢丝绳-2，冲击重锤-3，实验台架-4，被测缓冲器-5，测试防护罩-6，集成块-7，ps2压力传感器-8，ps1压力传感器-9，流量计-10，温度传感器-11，加速度传感器-12，位移传感器-13，数据采集系统-14，工作台-15，电磁铁-16，电流互感器-17。

具体实施方式

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：

如图1所示，本发明的冲器综合性能测试系统，主要由实验台架4、数据采集系统14、安放数据采集系统14的工作台15、测试的流量计10、冲击装置和测控系统构成，所述的冲击装置设在实验台架4的上部，所述测控系统设在实验台架4的下部，测试的流量计10设在实验台架4的一侧，用于实现对被测缓冲器5内流体流量的测试；所述的测控系统上设有测试防护罩6，起保护作用；所述的被测缓冲器5上设有加速度传感器12。所述的数据采集系统14包括软件和硬件两大部分，软件部分包括处理软件、缓冲器性能测试软件和测试数据库；硬件部分包括数据采集卡、数模转换器、计算机。

所述的冲击装置包括电机1、钢丝绳2、冲击重锤3和电磁铁16，所述的电机1设在实验台架4的顶部，所述的冲击重锤3上吸附在电磁铁16上，钢丝绳2一端与电磁铁16相连，别一端与电机1输出轴相连。

所述的测控系统包括位移传感器13、电流互感器17和集成块7，所述位移传感器13安装在实验台架4上，用于实现对被测缓冲器位移的测试；所述电流互感器17固定在集成块7上，用于实现对磁流变式缓冲器的线圈电流的测试，所述的集成块7包括的ps1压力传感器9、ps2压力传感器8和温度传感器11。

如图2所示，所述ps2压力传感器8、ps1压力传感器9、温度传感器11、电流互感器17、流量计10、位移传感器13和加速度传感器12的输入端分别与被测缓冲器5相连，ps1压力传感器9、ps2压力传感器8、温度传感器11、电流互感器17的输出端分别与多通道多功能数据采集卡相连，流量计10输出端经数模转换成器后与多通道多功能数据采集卡相连，多通道多功能数据采集卡的输出端将信号经信号处理模块处理后，传输给缓冲器性能测试软件，再传输给测试数据库。所述的多通道多功能数据采集卡为6-10通道多功能数据采集卡，图中实例为8通道多功能数据采集卡。位移传感器13的输出端将信号传输给控制器、数据采集卡和信号处理模块处理后，传输给缓冲器性能测试软件，再传输给测试数据库。加速度传感器12的输出端将信号传输给多路数据采样数据采集卡，再经信号处理软件处理后与传输给缓冲器性能测试软件，再传输给测试数据库。所述的多路数据采样数据采集卡为3-5路数据采样数据采集卡，图中实例为4路数据采样数据采集卡。

本发明的缓冲器综合性能测试方法，具体步骤如下：

a.将被测缓冲器5安装到试验台架4内的测试平台上，连接好测控系统，按实验要求设定所需冲击力，调节数据采集系统14；

b.通过缓冲器性能测试软件完成对冲击速度、冲击行程、间隔时间等参数的设定，选择：“自动测试”按键或“手动测试”按键，点击“开始按钮”后，电磁铁16通电吸附冲击重锤3，在电机1的带动下达到设定冲击行程后，控制电磁铁断电16，冲击重锤3自由下落，在重力作用下开始加速，冲击设在正下方的被测缓冲器5；

c.测控系统开始工作：

由位移传感器13实时测得的被测缓冲器5的位移(缓冲行程)信号传递给控制器，再经数据采集卡和专用处理软件输入到缓冲器性能测试软件进行处理；

由ps2压力传感器8和ps1压力传感器9分别实时测得的自缓冲开始时和缓冲过程中被测缓冲器5的系统压力信号，经8通道多功能数据采集卡和处理模块处理后输入到缓冲器性能测试软件进行处理；

由温度传感器11实时测量冲击过程中的温度信号，经8通道多功能数据采集卡和处理模块输入到缓冲器性能测试软件进行处理；

由流量计10实时测得冲击过程中被测缓冲器5内流体的流量信号，通过数模转换器传输给8通道多功能数据采集卡和处理模块处理后输入到缓冲器性能测试软件进行处理；

由电流互感器17实时的测得磁流变式缓冲器的线圈电流信号，经8通道多功能数据采集卡和处理模块处理后输入到缓冲器性能测试软件进行处理；

由加速度传感器12实时测得的冲击过程中的加速度信号，经4路数据采样数据采集卡和处理软件处理后输入到缓冲器性能测试软件进行处理；

由缓冲器性能测试软件进行处理后的数据进入测试数据库，通过计算机对冲击器的整个动作周期内压力、流量、位移、速度、加速度的参数随时间的变化关系实时监测，实时显示测试曲线；点击“测试结果打印”后，缓冲器性能测试软件自动计算出缓冲器的容量和吸收率的参数，并输出“压力-时间”曲线、“流量-时间”曲线、“速度-时间”曲线、“加速度-时间”曲线、“温度-时间”曲线；通过测试的结果可对确定缓冲器的动态特性、运动学和动力学规律提供论文依据和参考；

d.缓冲结束后，控制电机1带动钢丝绳2使电磁铁16向下运动直到和冲击重锤16充分接触；

e.控制电磁铁16通电，吸住冲击重锤3，控制电机1反转，通过钢丝绳2带动电磁铁16和冲击重锤3一起向上运动，达到设定冲击行程后停止，准备下一次试验冲击。