專利名稱：一種磁流變阻尼器示功特性測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)電測(cè)試裝置，尤其涉及一種磁流變阻尼器示功特性測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
磁流變阻尼器是一種采用智能可控流體一磁流變液的半主動(dòng)減振器件，其阻尼力大小由其驅(qū)動(dòng)電流來調(diào)控，被廣泛應(yīng)用于汽車、橋梁、建筑等結(jié)構(gòu)減振控制領(lǐng)域。磁流變阻尼器測(cè)試的一個(gè)主要內(nèi)容就是其示功特性(又稱阻力特性)的測(cè)量，即磁流變阻尼器在規(guī)定的行程和試驗(yàn)頻率下，兩端作相對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其阻力隨位移的變化特性。示功特性測(cè)量中的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)激振方式通常有電動(dòng)式、電液式、機(jī)械凸輪/偏心輪式。其中機(jī)械凸輪/偏心輪激振方式相比于前兩者而言，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易安裝、造價(jià)較低。2011年10月26日公開的中 國發(fā)明專利CN101738329B公開了一種用于磁流變阻尼器性能測(cè)試的偏心輪激振機(jī)構(gòu)(亦即傳統(tǒng)的等寬凸輪機(jī)構(gòu))，采用變頻器、電機(jī)及減速器、偏心輪、矩形框架、與矩形框架一體的滑動(dòng)軸構(gòu)成的傳動(dòng)鏈來帶動(dòng)阻尼器作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。偏心輪為主動(dòng)件，矩形框架為從動(dòng)件。矩形框架的內(nèi)框上、下兩壁始終與偏心輪曲線輪廓接觸，實(shí)現(xiàn)上下兩個(gè)方向的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，滿足阻尼器特性測(cè)試要求。但這種傳統(tǒng)的等寬凸輪機(jī)構(gòu)中的矩形框架是中空的整體盒式結(jié)構(gòu)的多面體，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，加工制作要求精度較高且相對(duì)不便，有待于進(jìn)一步改進(jìn)。同時(shí)，該專利沒有說明采用的電機(jī)是變頻調(diào)速電機(jī)還是普通的三相異步電機(jī)。磁流變阻尼器性能測(cè)試的其它現(xiàn)有技術(shù)，往往采用變頻調(diào)速電機(jī)來驅(qū)動(dòng)凸輪，但變頻調(diào)速電機(jī)的成本較高，其價(jià)格一般是同功率普通三相異步電機(jī)價(jià)格的2 3倍。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種磁流變阻尼器示功特性測(cè)試裝置，設(shè)計(jì)一套整體機(jī)電結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)捷有效的示功特性測(cè)試系統(tǒng)，采用比傳統(tǒng)的等寬凸輪機(jī)構(gòu)更簡(jiǎn)便的凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和成本更低的普通三相異步電機(jī)，滿足磁流變阻尼器的示功特性測(cè)試需求，實(shí)現(xiàn)既簡(jiǎn)捷又實(shí)用的目的。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案一種磁流變阻尼器示功特性測(cè)試裝置，包括機(jī)械臺(tái)架、凸輪激振單元、磁流變阻尼器供電系統(tǒng)、以及傳感器測(cè)試系統(tǒng)。所述機(jī)械臺(tái)架由底座、框架和阻尼器部件構(gòu)成；所述框架包括左后槽鋼立柱、右后槽鋼立柱、后連接板、橫梁、前連接板、右前槽鋼立柱、左前槽鋼立柱；垂直于底座的四個(gè)槽鋼立柱下端分別焊接在一塊底板上，底板通過螺栓連接固定于底座上；后連接板通過螺栓連接固定于左后槽鋼立柱、右后槽鋼立柱的上端部分，前連接板通過螺栓連接固定于右前槽鋼立柱、左前槽鋼立柱的上端部分；橫梁通過螺釘連接固定于后連接板與前連接板之間；阻尼器部件包括磁流變阻尼器、阻尼器上連接件、阻尼器下連接件和雙頭螺栓，阻尼器上連接件、阻尼器下連接件分別通過圓柱銷與磁流變阻尼器相連接，雙頭螺栓連接于阻尼器上連接件和拉壓力傳感器之間。所述凸輪激振單元由變頻器、普通三相異步電機(jī)、聯(lián)軸器、凸輪軸、帶座軸承、凸輪機(jī)構(gòu)組成；凸輪機(jī)構(gòu)包括有凸輪、凸輪上板、直線軸承、導(dǎo)向光桿、光桿支撐件、連接軸、凸輪下板；變頻器通過電纜與普通三相異步電機(jī)相連；聯(lián)軸器一端連接普通三相異步電機(jī)的輸出軸，另一端連接凸輪軸；凸輪軸由帶座軸承支承，凸輪軸與凸輪之間通過鍵連接傳動(dòng)；凸輪上端、下端分別與凸輪上板、凸輪下板相接觸，凸輪上板、凸輪下板通過連接軸、螺母、彈簧墊圈連接為一個(gè)組合式整體平底傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；直線軸承用螺釘固定于凸輪上板；導(dǎo)向光桿一端固定于光桿支撐件，另一端從直線軸承內(nèi)孔穿出。凸輪上板與阻尼器下連接件之間用螺栓連接。 所述磁流變阻尼器供電系統(tǒng)包括有直流穩(wěn)壓電源、恒流源和交直流安培表；直流穩(wěn)壓電源通過電纜連接恒流源，為其提供工作電壓；恒流源通過電纜連接磁流變阻尼器，為其供電；交直流安培表用于檢測(cè)輸入到磁流變阻尼器的電流。所述傳感器測(cè)試系統(tǒng)由拉壓力傳感器、位移傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)組成；拉壓力傳感器用螺栓固定在橫梁下表面中間位置，位移傳感器安裝在橫梁和凸輪上板之間；數(shù)據(jù)采集卡的一端連接拉壓力傳感器和位移傳感器，另一端與計(jì)算機(jī)連接。本實(shí)用新型與背景技術(shù)相比，具有的有益效果是采用的磁流變阻尼器示功特性測(cè)試裝置具有簡(jiǎn)潔的整體機(jī)電結(jié)構(gòu)，安裝簡(jiǎn)便，成本較低，性能穩(wěn)定可靠，既簡(jiǎn)捷又實(shí)用。其中，凸輪機(jī)構(gòu)采用凸輪上板、凸輪下板、連接軸組成的組合式整體平底傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，較傳統(tǒng)的等寬凸輪機(jī)構(gòu)中的矩形框架結(jié)構(gòu)，加工制作更簡(jiǎn)單，安裝拆卸更方便，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)捷靈便；采用普通三相異步電機(jī)做動(dòng)力源，比現(xiàn)有技術(shù)通常采用的變頻調(diào)速電機(jī)成本更低。
以下結(jié)合附圖
和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。圖I是現(xiàn)有技術(shù)等寬凸輪機(jī)構(gòu)中的矩形框架結(jié)構(gòu)圖。圖2是本實(shí)用新型磁流變阻尼器示功特性測(cè)試裝置的俯視圖。圖3是沿圖2中A-A線的剖視圖。圖4是沿圖2中B-B線的剖視圖。圖5是本實(shí)用新型磁流變阻尼器示功特性測(cè)試裝置的機(jī)電系統(tǒng)總體示意圖。圖中底座I、變頻器2、三相異步電機(jī)3、聯(lián)軸器4、凸輪軸5、帶座軸承6、拉壓力傳感器7、雙頭螺栓8、阻尼器上連接件9、磁流變阻尼器10、阻尼器下連接件11、位移傳感器12、凸輪13、左后槽鋼立柱14、右后槽鋼立柱15、后連接板16、橫梁17、前連接板18、右前槽鋼立柱19、左前槽鋼立柱20、凸輪上板21、直線軸承22、導(dǎo)向光桿23、光桿支撐件24、連接軸25、凸輪下板26、偏心輪27、滑動(dòng)軸28。
具體實(shí)施方式
圖I所示為前面背景技術(shù)部分所提到的中國發(fā)明專利CN101738329B公開的一種能實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的偏心輪激振機(jī)構(gòu)，亦即傳統(tǒng)的等寬凸輪機(jī)構(gòu)。圖I中偏心輪27旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)從動(dòng)件一滑動(dòng)軸28作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，滑動(dòng)軸28上的矩形框架內(nèi)框上、下兩壁始終與偏心輪27的曲線輪廓接觸相切。這種傳統(tǒng)的等寬凸輪機(jī)構(gòu)中矩形框架是中空的盒式結(jié)構(gòu)的多面體，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，與偏心輪輪廓接觸的內(nèi)框上、下兩壁表面加工制作要求精度較高且相對(duì)不便。如圖2、圖3、圖4、圖4所示的本實(shí)用新型磁流變阻尼器示功特性測(cè)試裝置，包括機(jī)械臺(tái)架、凸輪激振單元、磁流變阻尼器供電系統(tǒng)、以及傳感器測(cè)試系統(tǒng)，同時(shí)也針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中等寬凸輪機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)選型做出改進(jìn)。其中，所述機(jī)械臺(tái)架由底座I、框架和阻尼器部件構(gòu)成。所述框架包括左后槽鋼立柱14、右后槽鋼立柱15、后連接板16、橫梁17、前連接板18、右前槽鋼立柱19、左前槽鋼立柱20。四個(gè)槽鋼立柱14、15、19、20垂直于底座I且都分別焊接在一塊底板上，底板通過螺栓連接固定在底座I上。后連接板16通過螺栓連接固定于左后槽鋼立柱14、右后槽鋼立柱15的上端部分，前連接板18通過螺栓連接固定于右前槽鋼立柱19、左前槽鋼立柱20的上端部分。橫梁17通過螺釘固定于后連接板16與前連接板18之間。阻尼器部件由磁流變阻尼器10、阻尼器上連接件9、阻尼器下連接件11和雙頭螺栓8組成，磁流變阻尼器10通過圓柱銷分別與阻尼器上連接件9、阻尼器下連接件11相連接，阻尼器上連接件9通過雙頭螺栓8連接拉壓力傳感器7。所述凸輪激振單元由變 頻器2、普通三相異步電機(jī)3、聯(lián)軸器4、凸輪軸5、帶座軸承6及凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成，凸輪機(jī)構(gòu)包括有凸輪13、凸輪上板21、直線軸承22、導(dǎo)向光桿23、光桿支撐件24、連接軸25、凸輪下板26。變頻器2通過電纜與普通三相異步電機(jī)3相連。聯(lián)軸器4 一端連接普通三相異步電機(jī)3的輸出軸，另一端連接凸輪軸5。凸輪軸5由帶座軸承6支承，凸輪軸5與凸輪13之間通過鍵連接傳動(dòng)，凸輪13上端、下端分別與凸輪上板21、凸輪下板26相接觸，凸輪上板21、凸輪下板26通過連接軸25、螺母、彈簧墊圈連接為一個(gè)組合式整體平底傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，直線軸承22用螺釘固定在凸輪上板21上，凸輪上板21與阻尼器下連接件11用螺栓連接，導(dǎo)向光桿23 一端固定于光桿支撐件24，另一端從直線軸承22內(nèi)孔穿出。所述磁流變阻尼器供電系統(tǒng)包括有直流穩(wěn)壓電源、恒流源和交直流安培表，直流穩(wěn)壓電源通過電纜連接恒流源，恒流源通過電纜連接磁流變阻尼器，交直流安培表用于檢測(cè)輸入到磁流變阻尼器的電流。所述傳感器測(cè)試系統(tǒng)由拉壓力傳感器、位移傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)組成，拉壓力傳感器用螺栓固定在橫梁下表面中間位置，位移傳感器安裝在橫梁和凸輪上板之間，數(shù)據(jù)采集卡的一端連接拉壓力傳感器、位移傳感器，另一端與計(jì)算機(jī)連接。本實(shí)用新型的工作過程如下變頻器2驅(qū)動(dòng)普通三相異步電機(jī)3轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)聯(lián)軸器4帶動(dòng)凸輪軸5，凸輪軸5通過鍵連接傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)凸輪13旋轉(zhuǎn)，凸輪13驅(qū)動(dòng)凸輪上板21、凸輪下板26所組成的組合式整體平底傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)阻尼器下連接件11、磁流變阻尼器10下端的活塞桿作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，磁流變阻尼器10的上端通過阻尼器上連接件9、雙頭螺栓8、拉壓力傳感器7與橫梁17連接固定為一體，從而實(shí)現(xiàn)磁流變阻尼器示功特性測(cè)試所要求的阻尼器兩端的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，且可通過設(shè)計(jì)凸輪13的輪廓曲線形狀來獲得所要求的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律。與此同時(shí)，磁流變阻尼器供電系統(tǒng)開始工作直流穩(wěn)壓電源通過電纜連接至恒流源，為恒流源提供工作電壓；恒流源通過電纜連接磁流變阻尼器，為磁流變阻尼器供電；交直流安培表用于檢測(cè)輸入到磁流變阻尼器的電流。當(dāng)磁流變阻尼器處于正常測(cè)試工作狀態(tài)時(shí)，傳感器測(cè)試系統(tǒng)中的拉壓力傳感器、位移傳感器分別測(cè)量出磁流變阻尼器的阻尼力和阻尼器兩端相對(duì)位移，然后經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡送入計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理與運(yùn)算，最終得到磁流變阻尼器的示功特性曲線及相應(yīng)數(shù)據(jù)。[0022]上述具體實(shí)施方式
用來解釋說明本實(shí)用新型，而不是對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行限制，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還可有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落在本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種磁流變阻尼器示功特性測(cè)試裝置，包括有機(jī)械臺(tái)架、凸輪激振單元、磁流變阻尼器供電系統(tǒng)、以及由拉壓力傳感器(7)、位移傳感器(12)、數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)組成的傳感器測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于 1)所述機(jī)械臺(tái)架由底座(I)、框架和阻尼器部件構(gòu)成；所述框架包括左后槽鋼立柱(14)、右后槽鋼立柱(15)、后連接板(16)、橫梁(17)、前連接板(18)、右前槽鋼立柱(19)、左前槽鋼立柱(20);垂直于底座(I)的四個(gè)槽鋼立柱(14、15、19、20)下端分別焊接在一塊底板上，底板通過螺栓連接固定于底座(I)上；后連接板(16)通過螺栓連接固定于左后槽鋼立柱(14)、右后槽鋼立柱(15)的上端部分，前連接板(18)通過螺栓連接固定于右前槽鋼立柱(19)、左前槽鋼立柱(20)的上端部分；橫梁(17)用螺釘固定在后連接板(16)與前連接板(18)之間；阻尼器部件包括磁流變阻尼器(10)、阻尼器上連接件(9)、阻尼器下連接件(11)和雙頭螺栓(8)，阻尼器上連接件(9)、阻尼器下連接件(11)分別通過圓柱銷與磁流變阻尼器(10)相連接，雙頭螺栓(8)連接于阻尼器上連接件(9)和拉壓力傳感器(7)之間； 2)所述凸輪激振單元由變頻器(2)、普通三相異步電機(jī)(3)、聯(lián)軸器(4)、凸輪軸(5)、帶座軸承(6)、凸輪機(jī)構(gòu)組成；凸輪機(jī)構(gòu)包括有凸輪(13)、凸輪上板(21)、直線軸承(22)、導(dǎo)向光桿(23)、光桿支撐件(24)、連接軸(25)、凸輪下板(26);變頻器⑵通過電纜與普通三相異步電機(jī)(3)相連；聯(lián)軸器(4) 一端連接普通三相異步電機(jī)(3)的輸出軸，另一端連接凸輪軸(5);凸輪軸(5)由帶座軸承(6)支承，凸輪軸(5)與凸輪(13)之間通過鍵連接傳動(dòng)；凸輪(13)上端、下端分別與凸輪上板(21)、凸輪下板(26)相接觸，凸輪上板(21)、凸輪下板(26)通過連接軸(25)、螺母、彈簧墊圈連接為一個(gè)組合式整體平底傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；直線軸承(22)用螺釘固定在凸輪上板(21)上；導(dǎo)向光桿(23) —端固定于光桿支撐件(24)，另一端從直線軸承(22)內(nèi)孔穿出；凸輪上板(21)與阻尼器下連接件(11)之間用螺栓連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁流變阻尼器示功特性測(cè)試裝置，其特征在于，所述磁流變阻尼器供電系統(tǒng)包括有直流穩(wěn)壓電源、恒流源和交直流安培表；直流穩(wěn)壓電源通過電纜連接恒流源，為其提供控制電壓；恒流源通過電纜連接磁流變阻尼器(10)，為其供電；交直流安培表用于檢測(cè)輸入到磁流變阻尼器(10)的電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁流變阻尼器示功特性測(cè)試裝置，其特征在于，所述凸輪激振單元中的普通三相異步電機(jī)(3)具體型號(hào)為Y系列電機(jī)中的Y132M-8，也可采用Y2系列二相異步電機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種磁流變阻尼器示功特性測(cè)試裝置，包括機(jī)械臺(tái)架、凸輪激振單元、磁流變阻尼器供電系統(tǒng)、以及傳感器測(cè)試系統(tǒng)。本測(cè)試裝置具有簡(jiǎn)捷的整體機(jī)電結(jié)構(gòu)，尤其在凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中采用一種組合式整體平底傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，相對(duì)于傳統(tǒng)的等寬凸輪機(jī)構(gòu)中的矩形框架結(jié)構(gòu)，安裝拆卸更方便，加工制作更簡(jiǎn)單；變頻調(diào)速系統(tǒng)采用普通三相異步電機(jī)，比采用變頻調(diào)速電機(jī)成本更低。本裝置可對(duì)磁流變阻尼器的示功特性和速度特性進(jìn)行測(cè)試，其工作性能穩(wěn)定可靠，既簡(jiǎn)捷又實(shí)用。
文檔編號(hào)G01M99/00GK202648979SQ201220309148
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者金耀, 李仲陽 申請(qǐng)人:湖南師范大學(xué)