一种AMT执行机构疲劳性能测试系统及方法与流程

本发明属于AMT执行机构性能测试领域，具体涉及一种AMT执行机构疲劳性能测试系统及方法。

背景技术：

现阶段对于AMT执行机构工装(包括丝杠、轴承、电机等)的整体疲劳性能测试还处于探索阶段，没有成熟的测试系统。使得新材料、新工艺的AMT执行机构的设计验证推进较慢。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种AMT执行机构疲劳性能测试系统及方法，以克服现有技术中的问题，本发明具有结构简单，试验操作方便，试验效率高、成本低等特点。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种AMT执行机构疲劳性能测试系统，包括用于实现执行机构电机正反转互锁的继电器自锁电路，用于控制执行机构电机正转或反转的主控制电路，用于控制整体系统启动或停止的开关控制电路，用于采集执行机构电机正反转次数的计数器电路，用于为继电器自锁电路、主控制电路、开关控制电路及计数器电路供电的供电电路。

进一步地，所述执行机构电机包括选档电机和换挡电机。

进一步地，所述供电电路包括直流电源模块DP0和直流电源模块DP1，直流电源模块DP0和直流电源模块DP1的电源接口L、N、PE端子均连接至AC220V上；

直流电源模块DP0的V+端连接至固态继电器KC00的4号端子，固态继电器KC00的3号端子连接至固态继电器KC01、固态继电器KC03、固态继电器KC05、固态继电器KC07的4号端子，直流电源模块DP0的V-端连接至固态继电器KC02、固态继电器KC04、固态继电器KC06、固态继电器KC08的3号端子；

固态继电器KC01的3号端子与固态继电器KC04的4号端子连接并与选挡电机的1号端子连接，固态继电器KC03的3号端子与固态继电器KC02的4号端子连接并与选挡电机的2号端子连接；固态继电器KC05的3号端子与固态继电器KC08的4号端子连接并与换挡电机的1号端子连接，固态继电器KC07的3号端子与固态继电器KC06的4号端子连接并与换挡电机的2号端子连接。

进一步地，直流电源模块DP0与AC220V之间的L线缆中串联有开关电源空开DK0，直流电源模块DP1与AC220V之间的L线缆中串联有开关电源空开DK1。

进一步地，所述继电器自锁电路包括中间继电器JC11、中间继电器JC12、中间继电器JC14、中间继电器JC14以及点动开关K0；

直流电源模块DP1的V1+端与点动开关K0的1号端子以及中间继电器JC11、中间继电器JC12、中间继电器JC14、中间继电器JC14的8号端子连接，直流电源模块DP1的V1-端与点动开关K0的4号端子以及固态继电器KC00、固态继电器KC01、固态继电器KC02、固态继电器KC03、固态继电器KC04、固态继电器KC05、固态继电器KC06、固态继电器KC07、固态继电器KC08的1号端子连接；点动开关K0的2号端子与固态继电器KC00的2号端子及点动开关K0的3号端子连接；

中间继电器JC11的12号端子与中间继电器JC12的3号端子连接，中间继电器JC12的11号端子与固态继电器KC01、固态继电器KC02的2号端子连接，中间继电器JC12的12号端子与中间继电器JC11的3号端子连接，中间继电器JC11的11号端子与固态继电器KC03、固态继电器KC04的2号端子连接，中间继电器JC13的12号端子与中间继电器JC14的3号端子连接，中间继电器JC14的11号端子与固态继电器KC05、固态继电器KC06的2号端子连接，中间继电器JC14的12号端子与中间继电器JC13的3号端子连接，中间继电器JC13的11号端子与固态继电器KC07、固态继电器KC08的2号端子连接。

进一步地，所述的主控制电路包括TPC4-4定时程序控制器，TPC4-4定时程序控制器的正负极分别连接至直流电源模块DP1的V2+端和V2-端，TPC4-4定时程序控制器的输入端口X1和输入端口X2分别接中间继电器JC15和中间继电器JC16的常开触点，中间继电器JC15和中间继电器JC16的常闭触点串联后接入TPC4-4定时程序控制器的输入端口X3；TPC4-4定时程序控制器的输出端口Y1、输出端口Y2、输出端口Y3、输出端口Y4分别连接至中间继电器JC11、中间继电器JC12、中间继电器JC13、中间继电器JC14的线圈。

进一步地，所述的开关控制电路包括点动开关K1和点动开关K2，直流电源模块DP1的V2+端与点动开关K1的1号端子、点动开关K2的1号端子、中间继电器JC15的8号端子、中间继电器JC16的8号端子连接，直流电源模块DP1的V2-端与中间继电器JC15的14号端子、中间继电器JC16的14号端子、点动开关K1的4号端子、点动开关K2的4号端子连接；

点动开关K1的2号端子与中间继电器JC15的13号端子连接，点动开关K2的2号端子与中间继电器JC16的13号端子连接，中间继电器JC15的12号端子与点动开关K1的3号端子连接，中间继电器JC16的12号端子与点动开关K2的3号端子连接。

进一步地，所述的计数器电路包括计数器，计数器的供电端口连接至AC220V，计数器的脉冲输入端口连接至中间继电器JC12的常开触点。

一种AMT执行机构疲劳性能测试方法，TPC4-4定时时序控制器输入端口X1或输入端口X2有效时，输出端口Y1～Y4依据试件不同的试验条件设置工作时间和工作顺序，输出端口Y1工作时中间继电器JC11线圈通电，固态继电器KC01、固态继电器KC02线圈通电，选档电机正向动作；输出端口Y2工作时中间继电器JC12线圈通电，固态继电器KC03、固态继电器KC04线圈通电，选档电机反向动作；输出端口Y3工作时中间继电器JC13线圈通电，固态继电器KC05、固态继电器KC06线圈通电，换档电机正向动作；输出端口Y4工作时中间继电器JC14线圈通电，固态继电器KC07、固态继电器KC08线圈通电，换档电机反向动作，输入端口X3有效时停止工作，输入端口X1和输入端口X2同时有效时报警停机。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明系统采用继电器自锁电路实现执行机构电机正反转互锁，采用主控制电路控制执行机构电机正转或反转，采用开关控制电路控制整体系统启动或停止，采用计数器电路采集执行机构电机正反转次数，采用供电电路为继电器自锁电路、主控制电路、开关控制电路及计数器电路供电，具有结构简单，试验操作方便，试验效率高、成本低等特点，此测试系统已应用到AMT执行机构疲劳性能试验中，为项目的顺利进行起到非常重要的作用。

本发明方法在TPC4-4定时时序控制器输入端口X1或输入端口X2有效时，输出端口Y1～Y4依据试件不同的试验条件设置工作时间和工作顺序，输出端口Y1工作时中间继电器JC11线圈通电，固态继电器KC01、固态继电器KC02线圈通电，选档电机正向动作；输出端口Y2工作时中间继电器JC12线圈通电，固态继电器KC03、固态继电器KC04线圈通电，选档电机反向动作；输出端口Y3工作时中间继电器JC13线圈通电，固态继电器KC05、固态继电器KC06线圈通电，换档电机正向动作；输出端口Y4工作时中间继电器JC14线圈通电，固态继电器KC07、固态继电器KC08线圈通电，换档电机反向动作，输入端口X3有效时停止工作，输入端口X1和输入端口X2同时有效时报警停机，通过计数器记录选档电机和换挡电机正反转次数，操作方便，试验效率高。

附图说明

图1为本发明的控制系统总体布局图；

图2为本发明的主回路电路图；

图3为本发明的继电器自锁电路图；

图4为本发明的TPC4-4控制器电路图；

图5为本发明的开关控制电路图；

图6为本发明的计数器电路。

其中，DK1：DP1开关电源空开；DP1：控制器供电开关电源；TPC4-4：定时程序控制器；JC11～JC16：中间继电器；KC01～KC08：固态继电器；DK0：DP0开关电源空开；DP0：电机供电开关电源；M：执行机构电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

参见图1至图6，一种AMT执行机构疲劳性能测试系统，其特征在于，包括用于实现执行机构电机正反转互锁的继电器自锁电路，用于控制执行机构电机正转或反转的主控制电路，用于控制整体系统启动或停止的开关控制电路，用于采集执行机构电机正反转次数的计数器电路，用于为继电器自锁电路、主控制电路、开关控制电路及计数器电路供电的供电电路，其中执行机构电机包括选档电机和换挡电机。

供电电路包括直流电源模块DP0和直流电源模块DP1，直流电源模块DP0和直流电源模块DP1的电源接口L、N、PE端子均连接至AC220V上，直流电源模块DP0与AC220V之间的L线缆中串联有开关电源空开DK0，直流电源模块DP1与AC220V之间的L线缆中串联有开关电源空开DK1；

直流电源模块DP0的V+端连接至固态继电器KC00的4号端子，固态继电器KC00的3号端子连接至固态继电器KC01、固态继电器KC03、固态继电器KC05、固态继电器KC07的4号端子，直流电源模块DP0的V-端连接至固态继电器KC02、固态继电器KC04、固态继电器KC06、固态继电器KC08的3号端子；

固态继电器KC01的3号端子与固态继电器KC04的4号端子连接并与选挡电机的1号端子连接，固态继电器KC03的3号端子与固态继电器KC02的4号端子连接并与选挡电机的2号端子连接；固态继电器KC05的3号端子与固态继电器KC08的4号端子连接并与换挡电机的1号端子连接，固态继电器KC07的3号端子与固态继电器KC06的4号端子连接并与换挡电机的2号端子连接。

继电器自锁电路包括中间继电器JC11、中间继电器JC12、中间继电器JC14、中间继电器JC14以及点动开关K0；

直流电源模块DP1的V1+端与点动开关K0的1号端子以及中间继电器JC11、中间继电器JC12、中间继电器JC14、中间继电器JC14的8号端子连接，直流电源模块DP1的V1-端与点动开关K0的4号端子以及固态继电器KC00、固态继电器KC01、固态继电器KC02、固态继电器KC03、固态继电器KC04、固态继电器KC05、固态继电器KC06、固态继电器KC07、固态继电器KC08的1号端子连接；点动开关K0的2号端子与固态继电器KC00的2号端子及点动开关K0的3号端子连接；

中间继电器JC11的12号端子与中间继电器JC12的3号端子连接，中间继电器JC12的11号端子与固态继电器KC01、固态继电器KC02的2号端子连接，中间继电器JC12的12号端子与中间继电器JC11的3号端子连接，中间继电器JC11的11号端子与固态继电器KC03、固态继电器KC04的2号端子连接，中间继电器JC13的12号端子与中间继电器JC14的3号端子连接，中间继电器JC14的11号端子与固态继电器KC05、固态继电器KC06的2号端子连接，中间继电器JC14的12号端子与中间继电器JC13的3号端子连接，中间继电器JC13的11号端子与固态继电器KC07、固态继电器KC08的2号端子连接。

主控制电路包括TPC4-4定时程序控制器，TPC4-4定时程序控制器的正负极分别连接至直流电源模块DP1的V2+端和V2-端，TPC4-4定时程序控制器的输入端口X1和输入端口X2分别接中间继电器JC15和中间继电器JC16的常开触点，中间继电器JC15和中间继电器JC16的常闭触点串联后接入TPC4-4定时程序控制器的输入端口X3；TPC4-4定时程序控制器的输出端口Y1、输出端口Y2、输出端口Y3、输出端口Y4分别连接至中间继电器JC11、中间继电器JC12、中间继电器JC13、中间继电器JC14的线圈。

开关控制电路包括点动开关K1和点动开关K2，直流电源模块DP1的V2+端与点动开关K1的1号端子、点动开关K2的1号端子、中间继电器JC15的8号端子、中间继电器JC16的8号端子连接，直流电源模块DP1的V2-端与中间继电器JC15的14号端子、中间继电器JC16的14号端子、点动开关K1的4号端子、点动开关K2的4号端子连接；

点动开关K1的2号端子与中间继电器JC15的13号端子连接，点动开关K2的2号端子与中间继电器JC16的13号端子连接，中间继电器JC15的12号端子与点动开关K1的3号端子连接，中间继电器JC16的12号端子与点动开关K2的3号端子连接。

计数器电路包括计数器，计数器的供电端口连接至AC220V，计数器的脉冲输入端口连接至中间继电器JC12的常开触点。

一种AMT执行机构疲劳性能测试方法，TPC4-4控制器输入端口X1或输入端口X2有效时，输出端口Y1～Y4依据试件不同的试验条件设置工作时间和工作顺序，输出端口Y1工作时中间继电器JC11线圈通电，固态继电器KC01、固态继电器KC02线圈通电，选档电机正向动作；输出端口Y2工作时中间继电器JC12线圈通电，固态继电器KC03、固态继电器KC04线圈通电，选档电机反向动作；输出端口Y3工作时中间继电器JC13线圈通电，固态继电器KC05、固态继电器KC06线圈通电，换档电机正向动作；输出端口Y4工作时中间继电器JC14线圈通电，固态继电器KC07、固态继电器KC08线圈通电，换档电机反向动作，输入端口X3有效时停止工作，输入端口X1和输入端口X2同时有效时报警停机。

下面对本发明的操作过程做详细描述：

本发明是一种AMT执行机构疲劳性能测试系统，该系统总体布局如图1所示：直流电源模块DP1为控制回路提供DC24V电源；直流电源模块DP0为主控制回路提供DC24V电源；中间继电器JC11-JC16实现各回路之间的互锁功能；固态继电器KC00-KC08起到小电流控制大电流的作用；计数器用来接收试验中反馈的开关量信号并记录寿命试验次数；空开DK0、DK1用来保护控制系统，防止短路或过载时引起元器件损坏。

TPC4-4定时程序控制器是该控制系统的核心控制单元：采用表格设置汉字显示的方式代替繁琐的编程工作，操作便捷、简单实用、功能强，可以显著降低应用过程的难度和开发周期。该控制器有4路输入端和4路输出端，其中4路输入端可连接开关或传感器，如：启动开关、停止开关、限位开关、安全开关、光电开关、接近开关等开关量输入信号。4路输出端可分别驱动多路电磁阀、液压阀、继电器、接触器、电磁铁及电机等执行器工作。全部输入和输出光电隔离。输出方式为NPN型晶体管集电极开路输出，输出有效为导通，输出无效为开路；输出电压为DC24V；每路输出电流300mA；每行定时范围50ms-200h，每挡间隔50ms；输入电压为DC0-24V范围内的开关量信号；每路输入电流<10mA；下载接口为USB接口。

该控制系统，使用了3路手动开关量输入信号，4路电磁阀输出信号。控制系统原理图，如图2所示：

1)供电电路简述：

将直流电源模块DP0的电源接口L、N、PE端子连接到AC220V上，在L线缆中串联开关电源空开DK0，直流电源模块DP0输出一路DC24V；

直流电源模块DP0的V+端与固态继电器KC00的4号端子连接，固态继电器KC00的3号端子与固态继电器KC01、固态继电器KC03、固态继电器KC05、固态继电器KC07的4号端子连接，直流电源模块DP0的V-端与固态继电器KC02、固态继电器KC04、固态继电器KC08、固态继电器KC08的3号端子连接；

固态继电器KC01的3号端子与固态继电器KC04的4号端子连接并与选挡电机的1号端子连接，固态继电器KC03的3号端子与固态继电器KC02的4号端子连接并与选挡电机的2号端子连接；

固态继电器KC05的3号端子与固态继电器KC08的4号端子连接并与换挡电机的1号端子连接，固态继电器KC07的3号端子与固态继电器KC06的4号端子连接并与换挡电机的2号端子连接。

2)控制回路电路简述：

2.1)继电器自锁电路简述：

将直流电源模块DP1的电源接口L、N、PE端子连接到AC220V上，在L线缆中串联开关电源空开DK1；直流电源模块DP1输出两路DC24V；

直流电源模块DP1的V1+端与点动开关K0的1号端子、以及中间继电器JC11、中间继电器JC12、中间继电器JC13、中间继电器JC14的8号端子连接，直流电源模块DP1的V1-端与点动开关K0的4号端子、以及固态继电器KC00、KC01、KC02、KC03、KC04、KC05、KC06、KC07、KC08的1号端子连接；

点动开关K0的2号端子与固态继电器KC00的2号端子、点动开关K0的3号端子连接；

中间继电器JC11的12号端子与中间继电器JC12的3号端子连接，中间继电器JC12的11号端子与固态继电器KC01、固态继电器KC02的2号端子连接；

中间继电器JC12的12号端子与中间继电器JC11的3号端子连接，中间继电器JC11的11号端子与固态继电器KC03、固态继电器KC04的2号端子连接；

中间继电器JC13的12号端子与中间继电器JC14的3号端子连接，中间继电器JC14的11号端子与固态继电器KC05、固态继电器KC06的2号端子连接；

中间继电器JC14的12号端子与中间继电器JC13的3号端子连接，中间继电器JC13的11号端子与固态继电器KC07、固态继电器KC08的2号端子连接。

通过中间继电器JC11常开触点和中间继电器JC12的常闭触点串联，中间继电器JC12常开触点和中间继电器JC11的常闭触点串联，完成选挡电机的正反转互锁。中间继电器JC13常开触点和中间继电器JC14的常闭触点串联，中间继电器JC14常开触点和中间继电器JC13的常闭触点串联，完成换挡电机的正反转互锁。

2.2)TPC4-4控制器电路简述：

直流电源模块DP1的V2+端、V2-端分别接TPC4-4定时时序控制器的电源正负极，TPC4-4定时时序控制器输入端口X1和X2分别接中间继电器JC15和中间继电器JC16的常开触点(6和10号端子)，中间继电器JC16和中间继电器JC15的常闭触点(11和3号端子)串联后接入X3和EG端口；

TPC4-4定时时序控制器输出端口Y1、Y2、Y3、Y4分别接中间继电器JC11、JC12、JC13、JC14的线圈(13和14号端子)。

2.3)开关控制电路简述：

直流电源模块DP1的V2+端与点动开关K1的1号端子、点动开关K2的1号端子、中间继电器JC15的8号端子、中间继电器JC16的8号端子连接，直流电源模块DP1的V2-端与中间继电器JC15的14号端子、中间继电器JC16的14号端子、点动开关K1的4号端子、点动开关K2的4号端子连接；

点动开关K1的2号端子与中间继电器JC15的13号端子连接，点动开关K2的2号端子与中间继电器JC16的13号端子连接，中间继电器JC15的12号端子与点动开关K1的3号端子连接，中间继电器JC16的12号端子与点动开关K2的3号端子连接。

3)计数器电路简述：

计数器电源取AC220V，脉冲输入接中间继电器JC12的常开触点(10和2号端子)。

4)电路工作原理简述：

TPC4-4定时时序控制器输入端口X1或输入端口X2有效时，输出端口Y1～Y4依据试件不同的试验条件设置工作时间和工作顺序，输出端口Y1工作时中间继电器JC11线圈通电，固态继电器KC01、固态继电器KC02线圈通电，选档电机正向动作；输出端口Y2工作时中间继电器JC12线圈通电，固态继电器KC03、固态继电器KC04线圈通电，选档电机反向动作；输出端口Y3工作时中间继电器JC13线圈通电，固态继电器KC05、固态继电器KC06线圈通电，换档电机正向动作；输出端口Y4工作时中间继电器JC14线圈通电，固态继电器KC07、固态继电器KC08线圈通电，换档电机反向动作，输入端口X3有效时停止工作，输入端口X1和输入端口X2同时有效时报警停机。