周紅衛(wèi)

（徐州天地重型機(jī)械制造有限公司，江蘇 徐州 221116）

1 方案的制定

（1）根據(jù)對(duì)橡膠塊檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)制定GB/T 1700-2001中的要求、分析。根據(jù)不同工作噸位橋梁支座及橡膠塊所具有的應(yīng)力參數(shù)，確定檢測(cè)設(shè)備的工作噸位。結(jié)合現(xiàn)有的裝備，我們首先測(cè)試500直徑以下的橡膠塊，對(duì)300T油壓機(jī)進(jìn)行改裝。

（2）對(duì)于測(cè)定的應(yīng)力—應(yīng)變參數(shù)，根據(jù)要求是需要連續(xù)變化的兩座曲線，即在不同的工作壓力下，橡膠塊的變形量，其中剪應(yīng)力—應(yīng)變的曲線是在一定的正壓力條件下，施加橫向壓力測(cè)定其變形量。

（3）根據(jù)以上的分析在對(duì)檢測(cè)試驗(yàn)設(shè)備液壓系統(tǒng)進(jìn)行改造，如圖1所示。

圖1 液壓系統(tǒng)改造圖

（4）在測(cè)量控制上考慮到精度及自動(dòng)化程度的要求，采用計(jì)算機(jī)控制。即用計(jì)算機(jī)控制油缸的動(dòng)作、工作壓力的設(shè)定、工作壓力—變形的連續(xù)曲線顯示及數(shù)值讀出、對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行保存打印、試件編號(hào)等一系列過程如圖2所示。

圖2 計(jì)算機(jī)控制測(cè)量

計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)利用WIN系統(tǒng)作為平臺(tái)，采用組態(tài)編程原件，編制上下位機(jī)的通訊接口程序完成采樣，操作等測(cè)試要求。

壓力傳感采用0～10V輸出電信號(hào)，精度1‰，編碼器采用0～10V輸出電壓信號(hào)，精度1%。在工作過程上述傳感器除了被連續(xù)采樣外，同時(shí)其信號(hào)進(jìn)入比例溢流閥的放大器板作為反饋信號(hào)以便提高在檢測(cè)過程中的穩(wěn)定性及精確性。

（5）對(duì)于檢測(cè)剪應(yīng)力-應(yīng)變的液壓系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)控制原理與測(cè)定正壓力—應(yīng)變的原理相同，根據(jù)要求位移傳感器采用電阻式0～10V輸出精度1%產(chǎn)品，檢測(cè)時(shí)根據(jù)工件直徑不同，沿水平油缸施力方向軸線，固定在橡膠塊的邊緣，進(jìn)行參數(shù)測(cè)定。

2 原理分析

（1）液壓系統(tǒng)分析：由于油箱上置于壓力機(jī)的頂部，油泵采用25SCY14-1B變量油泵，在主缸下行時(shí)，液控閥向主缸沖液。在高壓加壓時(shí)，油泵小流量供液。直動(dòng)式電液比例閥在測(cè)量過程中起到連續(xù)加壓作用。由齒條帶動(dòng)的編碼器在橡膠塊壓力不斷變化的情況下，采集到的變形量，然后輸送下位機(jī)PLC而上傳給上位機(jī)，計(jì)算機(jī)在顯示屏通過程序運(yùn)行顯示應(yīng)力—應(yīng)變連續(xù)變化曲線。在上位機(jī)中可以把試驗(yàn)曲線保存或打印。并根據(jù)不同直徑的橡膠塊，在計(jì)算機(jī)中設(shè)定實(shí)驗(yàn)壓力值，保壓時(shí)間，加壓時(shí)間等參數(shù)。橫向剪應(yīng)力—應(yīng)變曲線原理同正壓力—應(yīng)變。只是在一定的正應(yīng)力狀態(tài)下，橫向加壓由電位器、傳感器測(cè)定變形量，在計(jì)算機(jī)上也可得到一組連續(xù)變化曲線如圖3所示。

圖3 液壓分析圖

（2）采用計(jì)算和控制比例加載試驗(yàn)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化?？煞奖愕赝ㄟ^計(jì)算、測(cè)控系統(tǒng)設(shè)定和檢測(cè)多種不同負(fù)荷下的實(shí)驗(yàn)曲線，顯示和打印，檢測(cè)過程的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，自動(dòng)化程度、檢測(cè)可靠性、測(cè)試參數(shù)、控制精度得到很大提高，操作條件極為便利。

（3）計(jì)算機(jī)控制電液比例技術(shù)的運(yùn)用，使檢測(cè)數(shù)據(jù)與控制基于機(jī)-電-液模擬對(duì)應(yīng)原理。根據(jù)檢測(cè)要求應(yīng)力—油壓—電壓的模擬關(guān)系，應(yīng)力=油壓×活塞面積=電壓×模擬參數(shù)×活塞面積，檢測(cè)應(yīng)力通過電液比例液位控制，液壓系統(tǒng)工作油壓的變化通過壓力傳感器將檢測(cè)的油壓轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，送入計(jì)算機(jī)并按有關(guān)算法程序進(jìn)行處理，即可間接得到檢測(cè)過程中要求的應(yīng)力曲線。

（4）位移傳感器檢測(cè)到在加載過程中橡膠塊的變形，用油壓的位移量間接檢測(cè)橡膠塊的變形量，并把此值轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送入計(jì)算機(jī)，按照有關(guān)程序算法進(jìn)行處理，間接得到應(yīng)變量的點(diǎn)。然后通過計(jì)算機(jī)有關(guān)算法，以應(yīng)力-應(yīng)變?yōu)樽鴺?biāo)，繪出應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

（5）剪應(yīng)力-應(yīng)變的測(cè)定同正應(yīng)力-應(yīng)變的檢測(cè)原理基本相同，只是剪應(yīng)力-應(yīng)變?cè)跈z測(cè)中是在一定正應(yīng)力值下進(jìn)行的。因此檢測(cè)中要求穩(wěn)定保證正應(yīng)力狀態(tài)是很重要的，也就是使油壓以一定的壓力值×活塞面積得到正應(yīng)力壓緊橡膠塊，而另一油壓橫向施加載荷間接測(cè)定剪應(yīng)力-應(yīng)變。

3 效果

（1）該設(shè)備改裝后，經(jīng)由徐州市技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督局試驗(yàn)所進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，壓力誤差達(dá)到5‰，位移誤差1%，并且順利通過了江蘇省交通廳有關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)許可的資質(zhì)審查。

（2）在實(shí)際使用中的計(jì)算機(jī)界面設(shè)置清晰方便檢測(cè)曲線連續(xù)準(zhǔn)確，操作方便。

（3）改造后的檢測(cè)設(shè)備成本低。