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《机床与液压》20051N o 17
汽车零部件振动试验台设计
王 锋, 谢 东, 刘咏梅
1
1
2
(11重庆科技学院自动化系, 重庆400050; 21重庆工学院, 重庆400050)
摘要:为检验汽车零部件的振动可靠性和耐久性, 研究并提出了振动试验台的技术参数, 且根据零部件的试验要求, 设计了振动试验台。并通过PLC 、MM I 、变频器、接近开关、加速度传感器等组成的控制系统完成了对零部件的振动试验。
关键词:振动试验台; PLC; 变频器; 加速度传感器
中图分类号:T P23 文献标识码:B 文章编号:1001-3881(2005) 7-074-2
The Design of Vibration Testing Bed of Auto m obile Parts
WANG Feng , XI E Dong , LI U Yong -m ei
(11Auto m atic D epart m en, t Chongq i n g Institute of Sc ience and T echnology , Chongq i n g 400050, Ch i n a ;
21Chongqing Institute o fT echnology , Chongq i n g 400050, Ch i n a)
Abstrac t :T he v i bration testi ng bed was designed and re levant techn ica l pa ra m e ters w ere proposed accord i ng to the test requ ire -m ents of auto m obil e parts and co m ponents i n order to m easure its v i bra ti on re liab ilit y and du rability . T he testi ng syste m w as m a i n l y
composed of PLC , MM I , frequency conve rter , approach s w itch and accelerati on transducer 1
K eyword s :V ibration testing bed ; PLC ; F requency converter ; A ccelerati on transduce r
1
1
2
0 引言
汽车零部件的质量好坏直接影响整车质量和行驶可靠性, 振动试验是检验汽车零部件振动可靠性和耐久性必需的一项工作。通过调查, 主要有蓄电池、发动机、起动机、油箱、燃油传感器、后复合灯、组合开关、组合仪表、后雾灯、水箱等汽车零部件需进行振动试验。目前的振动试验装置, 特别是实现水平振动方面结构相当复杂, 成本较高, 且液压振动频率的范围较窄, 不能满足有些汽车零部件的振动参数要求, 为此, 专门设计一套控制容易、结构简单、成本低的振动试验台来满足试验的需要。
振动试验台是通过对零部件实施相应频率、相应振幅(或相应加速度) 的振动, 考察零部件在振动过程中和振动过程后是否出现异常, 以此来考察零部件的振动耐久性能。该振动试验台可用于零部件在开发阶段、日常检查以及零部件出现异常的情况对其进行耐久性和可靠性检查。
1 振动试验装置的技术参数
通过对零部件振动标准的调查, 要求设计的零部件振动试验台振幅可调、振频可调, 从而可以满足大部分汽车零部件进行振动试验, 根据零部件振动试验标准, 要设计的振动试验台需满足的振动试验技术条件为:
(1) 零部件振动试验台技术参数:振频为0~
2
80H z , 振幅为0~10mm, 振动加速度为0~110m /s , 且振幅在0~10mm 的范围内要求实现水平和垂直振动。试验台可承受0~250kg 的负载。
(2) 蓄电池振动试验台技术参数:振动频率3H z , 振幅80mm 。实现垂直方向的振动; 实现固定频率、固定振幅的振动; 同时进行2个蓄电池的试验。
度、试验时间; 在设定时间内完成振动后自动停止。
2 振动试验台设计
通过我们对振动试验装置的调查, 目前一般能够实现振动要求的激振器的结构有机械、电子、液压等三大类。我们对三大类激振器进行了调查, 并对其优缺点进行了比较。根据激振器的性能特点, 电子、液压振动在实现水平振动方面结构相当复杂, 成本较高, 且液压振动频率的范围较窄, 不能满足以上所述的振动要求, 为此我们选择机械结构的激振器来实现振动要求。蓄电池的(企业标准) 试验条件比较特殊:振幅大, 一般的振动源达不到这样的要求, 因此我们设计一套专门能适应这种振动试验条件的装置来满足对蓄电池的特殊振动试验要求。211 振动试验台机械结构及原理
(1) 大振幅、低振频振动试验台设计:采用结构不复杂、成本较低的连杆结构来实现这一振动要求, 通过使用丝杆机构来实现振幅可调(满足蓄电池的特殊振动试验技术条件) 。原理及其结构简图如图1所示。
(2) 低振幅、高振频振图1 连杆振动试验
台结构简图动试验台设计:采用机械结
构的多轴振动激振器, 虽然结构较为复杂, 振幅范围低, 振频也不很高, 但能满足绝大多数零部件的振动频率和振幅试验要求, 能够在一个试验台上同时实现水平
和垂直两个方向的振动, 且图2 多轴振动试验
台结构简图
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如变频器保护动作等异常情况, 将通过蜂鸣器通知操作人员和自动停机。当试验时间到时完成试验过程并
自动停机。在两振动试验台上分别设置紧急停止按钮, 以备中途出现异常情况时的人工停机需要。控制流程图如图4所示。
及结构简图如图2所示。
212 振动试验台电气控制系统设计21211 电气控制系统硬件组成
控制系统主要由PLC 控制器、数/模(D /A) 模块、模/数(A /D) 模块、变频器、加速度测量装置、直流电源、人机界面(MM I) 、数字量输入/输出(D I/O) 模块、频率传感器、润滑系统压力传感器、工作气压压力传感器以及空开、交流接触器、正反转接触器、指示灯、按钮、蜂鸣器等组成。21212
电气控制原理
PLC 主要利用参数设置的信息(包括手动振频和手动振幅) 和反馈信息, 通过软件化处理, 利用D /A输出, 控制变频器, 从而控制激振电机的转速, 达到控制变振频工作台的振动频率。还可控制调幅电机, 通过机械部
件和接近开关, 来图3 电气控制系统原理框图完成变振频工作台的振幅有级调整。利用人机界面把有关的信息如加速度、振频、振幅、运行时间以及相关的一些报警信息显示出来。详见图3所示的控制系
统原理框图。3 软件设计
本控制系统首选用PLC 控制器, 并通过人机界面(MM I) 完成对参数的设置和显示, 在运行当中有异常情况时自动报警和自动完成停机。在软件设计时, 应考虑到开始试验时, 操作人员须通过MM I 完成对振幅、振动频率及试验时间等参数的输入后, 然后按下启动按钮即进入PLC 自动程序控制。PLC 将自动控制变频器、振幅调节电机等部件按程4 结束语
本振动试验台利用人机界面(MM I), 对振频、振幅、试验时间、报警信息等主要参数进行设置或显示。能同时进行低振频、大振幅和高振频、低振幅两种试验台的试验, 试验时间完成后分别自动停机。对大部分的汽车零部件能满足振动试验, 对少部分零部件的特殊要求, 可以进行参数修改或软件修改即能满足。
该振动试验台可用于零部件在开发阶段、日常检查以及零部件出现异常的情况时对其进行振动可靠性、耐久性考察。它将根据应用、性能情况以及用户要求不断地完善。参考文献
【1】吴中俊, 黄永红1可编程序控制器原理及应用1机械
工业出版社, 2003. 81【2】向婉成1控制仪表与装置1机械工业出版社,
19991101
【3】刘笃仁, 韩保君1传感器原理及应用技术1西安电子
科技大学出版社,
2003181
作者简介:王 锋, 男, 四川渠县人, 现为重庆科技学院自动化系数控教研室教师, 主要从事数控技术及应用、自动控制系统、传感器技术及应用的教学和研究工作。电话:
(023) 68425798。
收稿时间:2004-08-12
(上接第35页)
312 行距误差的补偿
根据给定的残留高度E h 确定最大允许的B m ax 或$z m ax , 当实际B 或$z 超过B m ax 或$z m ax 时, 在两行距之间插入一行新的刀位。参考文献
【1】周 济1数控加工技术[M ]1北京:国防工业出版
社,
20021
20021
2000, 22(9):
26~271
【2】谢小星1CAXA 数控加工[M]1北京:北京航空航天
大学出版社,
【3】徐世新, 邓家褆1曲面三坐标数控加工程序的开发
[J]1制造业自动化,
作者简介:董学武(1957~), 男, 天津人, 教授, 主要研究方向:数控加工技术、机械振动的控制与应用。电话:0371-7698858, E -m a i:l zzl xx @zzti 1edu 1cn 。
4 :2004-
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汽车零部件振动试验台设计
王 锋, 谢 东, 刘咏梅
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(11重庆科技学院自动化系, 重庆400050; 21重庆工学院, 重庆400050)
摘要:为检验汽车零部件的振动可靠性和耐久性, 研究并提出了振动试验台的技术参数, 且根据零部件的试验要求, 设计了振动试验台。并通过PLC 、MM I 、变频器、接近开关、加速度传感器等组成的控制系统完成了对零部件的振动试验。
关键词:振动试验台; PLC; 变频器; 加速度传感器
中图分类号:T P23 文献标识码:B 文章编号:1001-3881(2005) 7-074-2
The Design of Vibration Testing Bed of Auto m obile Parts
WANG Feng , XI E Dong , LI U Yong -m ei
(11Auto m atic D epart m en, t Chongq i n g Institute of Sc ience and T echnology , Chongq i n g 400050, Ch i n a ;
21Chongqing Institute o fT echnology , Chongq i n g 400050, Ch i n a)
Abstrac t :T he v i bration testi ng bed was designed and re levant techn ica l pa ra m e ters w ere proposed accord i ng to the test requ ire -m ents of auto m obil e parts and co m ponents i n order to m easure its v i bra ti on re liab ilit y and du rability . T he testi ng syste m w as m a i n l y
composed of PLC , MM I , frequency conve rter , approach s w itch and accelerati on transducer 1
K eyword s :V ibration testing bed ; PLC ; F requency converter ; A ccelerati on transduce r
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0 引言
汽车零部件的质量好坏直接影响整车质量和行驶可靠性, 振动试验是检验汽车零部件振动可靠性和耐久性必需的一项工作。通过调查, 主要有蓄电池、发动机、起动机、油箱、燃油传感器、后复合灯、组合开关、组合仪表、后雾灯、水箱等汽车零部件需进行振动试验。目前的振动试验装置, 特别是实现水平振动方面结构相当复杂, 成本较高, 且液压振动频率的范围较窄, 不能满足有些汽车零部件的振动参数要求, 为此, 专门设计一套控制容易、结构简单、成本低的振动试验台来满足试验的需要。
振动试验台是通过对零部件实施相应频率、相应振幅(或相应加速度) 的振动, 考察零部件在振动过程中和振动过程后是否出现异常, 以此来考察零部件的振动耐久性能。该振动试验台可用于零部件在开发阶段、日常检查以及零部件出现异常的情况对其进行耐久性和可靠性检查。
1 振动试验装置的技术参数
通过对零部件振动标准的调查, 要求设计的零部件振动试验台振幅可调、振频可调, 从而可以满足大部分汽车零部件进行振动试验, 根据零部件振动试验标准, 要设计的振动试验台需满足的振动试验技术条件为:
(1) 零部件振动试验台技术参数:振频为0~
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80H z , 振幅为0~10mm, 振动加速度为0~110m /s , 且振幅在0~10mm 的范围内要求实现水平和垂直振动。试验台可承受0~250kg 的负载。
(2) 蓄电池振动试验台技术参数:振动频率3H z , 振幅80mm 。实现垂直方向的振动; 实现固定频率、固定振幅的振动; 同时进行2个蓄电池的试验。
度、试验时间; 在设定时间内完成振动后自动停止。
2 振动试验台设计
通过我们对振动试验装置的调查, 目前一般能够实现振动要求的激振器的结构有机械、电子、液压等三大类。我们对三大类激振器进行了调查, 并对其优缺点进行了比较。根据激振器的性能特点, 电子、液压振动在实现水平振动方面结构相当复杂, 成本较高, 且液压振动频率的范围较窄, 不能满足以上所述的振动要求, 为此我们选择机械结构的激振器来实现振动要求。蓄电池的(企业标准) 试验条件比较特殊:振幅大, 一般的振动源达不到这样的要求, 因此我们设计一套专门能适应这种振动试验条件的装置来满足对蓄电池的特殊振动试验要求。211 振动试验台机械结构及原理
(1) 大振幅、低振频振动试验台设计:采用结构不复杂、成本较低的连杆结构来实现这一振动要求, 通过使用丝杆机构来实现振幅可调(满足蓄电池的特殊振动试验技术条件) 。原理及其结构简图如图1所示。
(2) 低振幅、高振频振图1 连杆振动试验
台结构简图动试验台设计:采用机械结
构的多轴振动激振器, 虽然结构较为复杂, 振幅范围低, 振频也不很高, 但能满足绝大多数零部件的振动频率和振幅试验要求, 能够在一个试验台上同时实现水平
和垂直两个方向的振动, 且图2 多轴振动试验
台结构简图
《机床与液压》20051N o 17
#75#
如变频器保护动作等异常情况, 将通过蜂鸣器通知操作人员和自动停机。当试验时间到时完成试验过程并
自动停机。在两振动试验台上分别设置紧急停止按钮, 以备中途出现异常情况时的人工停机需要。控制流程图如图4所示。
及结构简图如图2所示。
212 振动试验台电气控制系统设计21211 电气控制系统硬件组成
控制系统主要由PLC 控制器、数/模(D /A) 模块、模/数(A /D) 模块、变频器、加速度测量装置、直流电源、人机界面(MM I) 、数字量输入/输出(D I/O) 模块、频率传感器、润滑系统压力传感器、工作气压压力传感器以及空开、交流接触器、正反转接触器、指示灯、按钮、蜂鸣器等组成。21212
电气控制原理
PLC 主要利用参数设置的信息(包括手动振频和手动振幅) 和反馈信息, 通过软件化处理, 利用D /A输出, 控制变频器, 从而控制激振电机的转速, 达到控制变振频工作台的振动频率。还可控制调幅电机, 通过机械部
件和接近开关, 来图3 电气控制系统原理框图完成变振频工作台的振幅有级调整。利用人机界面把有关的信息如加速度、振频、振幅、运行时间以及相关的一些报警信息显示出来。详见图3所示的控制系
统原理框图。3 软件设计
本控制系统首选用PLC 控制器, 并通过人机界面(MM I) 完成对参数的设置和显示, 在运行当中有异常情况时自动报警和自动完成停机。在软件设计时, 应考虑到开始试验时, 操作人员须通过MM I 完成对振幅、振动频率及试验时间等参数的输入后, 然后按下启动按钮即进入PLC 自动程序控制。PLC 将自动控制变频器、振幅调节电机等部件按程4 结束语
本振动试验台利用人机界面(MM I), 对振频、振幅、试验时间、报警信息等主要参数进行设置或显示。能同时进行低振频、大振幅和高振频、低振幅两种试验台的试验, 试验时间完成后分别自动停机。对大部分的汽车零部件能满足振动试验, 对少部分零部件的特殊要求, 可以进行参数修改或软件修改即能满足。
该振动试验台可用于零部件在开发阶段、日常检查以及零部件出现异常的情况时对其进行振动可靠性、耐久性考察。它将根据应用、性能情况以及用户要求不断地完善。参考文献
【1】吴中俊, 黄永红1可编程序控制器原理及应用1机械
工业出版社, 2003. 81【2】向婉成1控制仪表与装置1机械工业出版社,
19991101
【3】刘笃仁, 韩保君1传感器原理及应用技术1西安电子
科技大学出版社,
2003181
作者简介:王 锋, 男, 四川渠县人, 现为重庆科技学院自动化系数控教研室教师, 主要从事数控技术及应用、自动控制系统、传感器技术及应用的教学和研究工作。电话:
(023) 68425798。
收稿时间:2004-08-12
(上接第35页)
312 行距误差的补偿
根据给定的残留高度E h 确定最大允许的B m ax 或$z m ax , 当实际B 或$z 超过B m ax 或$z m ax 时, 在两行距之间插入一行新的刀位。参考文献
【1】周 济1数控加工技术[M ]1北京:国防工业出版
社,
20021
20021
2000, 22(9):
26~271
【2】谢小星1CAXA 数控加工[M]1北京:北京航空航天
大学出版社,
【3】徐世新, 邓家褆1曲面三坐标数控加工程序的开发
[J]1制造业自动化,
作者简介:董学武(1957~), 男, 天津人, 教授, 主要研究方向:数控加工技术、机械振动的控制与应用。电话:0371-7698858, E -m a i:l zzl xx @zzti 1edu 1cn 。
4 :2004-