机械工程测试技术第2版教学课件作者陈花玲主编10典型测试系统设计实例课件.ppt

测试技术—— 典型测试系统设计实例(4) 内容 塔式起重机结构强度测试 无心磨削的工件棱圆度精密检测 高速机车轴温测试系统 润滑油膜厚度检测 缝纫机噪声源测试分析 旋转机械故障监测诊断网络化系统 重点：掌握一些实际的测试技术，对测试系统的设计有一个基本的概念，学会分析方法与设计思路 测试系统的设计涉及 明确测试任务 制定测试方案 选择传感器 设计后续测试系统 相应的软件设计与编制 测试系统效能分析 测试对象 测试任务 对新设计的某型号塔式起重机样机进行强度检测 目的 通过测试来验证理论计算，为产品的进一步改进提供依据 对样机提出评价意见，作为新产品鉴定的依据 测试方案 根据相关标准进行测量 GB/T9462-1999《塔式起重机技术条件》 GB／T 5031—1994《塔式起重机性能试验》 GB/T17807-1999《塔式起重机结构试验方法》 依据原始设计资料，选择在应力应变最大处粘贴应变片进行测量 测试静态、动态应变 测量方法： 静态测量采用静态应变仪，零读数法，根据调零时调节量计算被测量。 由于有多个测点，而静态电阻应变仪每次只能测量一个点，故对于多点测量通常配用预调平衡箱，利用外加电阻对电桥调平衡，以便于与静态应变仪连接 动态测量采用动态应变仪，直接读数法，根据读数确定被测量。 由于直接读数，不需要配用预调平衡箱，直接与应变仪连接，使用光线示波器作为动态应变记录装置 应变分析：应变片应粘贴在最大应变位置 测点布置 测试条件 假设条件： 各工况皆是处于空钩离地状态时进行仪器调零； 测试数据为吊重引起的应力，不包括自重和风阻应力 环境条件：测试温度10～25℃，湿度50%～70%，风力1级 测试步骤 检查和调整试验样机 粘贴应变片并干燥、密封、检查绝缘 接好应变测试系统，调试仪器，合理选择灵敏度，消除不正常现象 取空载状态作为初始状态，将应变仪调零 按照测试工况，分别测试各种情况下的最大应力 测试工况： 测试中选取了不同起重重量、不同变幅幅度、不同方位角进行组合变化，分别测试各种工况下最大应力 数据处理与结果分析 静态（16个测点）：相同试验条件下多次测量取平均值 动态（4个测点）：用光线示波器记录下动态应变曲线,确定最大应力、平均应力、动载系数。 1）单向应力状态下的应力计算 2）平面应力状态的应力计算 3）与设计指标比较 10.2无心磨削的工件棱圆度精密检测 测试对象 特点：加工自动定位——3点定位 导轮的摩擦力带动工件旋转 导轮的摩擦力和砂轮的切削力使工件支撑在托架上进行自动定心，实现砂轮对工件外圆的连续加工——等直径加工 问题：回转中心动态不稳定性造成工件外圆 形状为棱圆问题 一般为低次的3、5、7次奇数棱圆和高次的12、14、16次偶数棱圆（常见为三棱圆） 2、无心磨削的工件棱圆度精密检测 测试任务 棱圆的棱数和棱圆度检测 测量精度达到微米级 实现量化分析和评估 测试方案 1）测量外圆直径——工件外圆测量常规方法 等分棱圆角度，测量出相应的直径数值 希望经数据处理获得棱圆的棱数和圆度误差 由于棱圆的各个方向直径在加工过程中是被保证的，因此，直径测量无法反映棱圆形状。 2）测量棱圆半径 由于外圆表面到圆心的距离不同，所以测量棱圆各个方向的外圆表面到圆心的距离可以获得棱圆度 2、无心磨削的工件棱圆度精密检测 采取测量棱圆半径测试方案 测量系统组成 回转工作台：以实现工件的回转，中心不变 位移测量传感器：测量外圆位移的动态数值 位移传感器的调理装置 信号处理和显示装置 2、无心磨削的工件棱圆度精密检测 选择传感器考虑问题 精度： 为了保证磨削加工的工件测量精度为微米级，必须选用高精度的位移传感器 量程： 由于是磨削加工，外圆形状误差不会很大，小量程可满足测量要求 测量方式： 不是在线控制，因此可确定为离线方式 频响特性 工作台低速回转下测量即可，传感器的频响特性不需要很高 接触方式： 测量方式可选用接触或非接触方式 成本问题： 尽可能减小 2、无心磨削的工件棱圆度精密检测 传感器选择 变间距电容传感器？电涡流传感器？电感传感器？ ①变间距电容传感器 优点：测量精度高，灵敏度高，响应速度快，能抵抗高温、振动和潮湿，特别适用于恶劣环境中作非接触测量，适应于测位移小量程 缺点：测量电路较为复杂，一般采用调幅电路或调频电路，后续调理