基于虚拟仪器的离合器膜片弹簧参数测试系统的实验研究

　　1　系统硬件设计

　　该测试系统的整体结构为门式结构,在工作台上加装液压系统实现自动控制(图1),测试系统硬件主要有工作台、横梁和立柱组成其加载框架。加载框架支承在箱体总成上。加载缸固定在工作台下的箱体中,其活塞杆穿过工作台。下压头固定在加载缸的活塞杆上,其动作范围由行程开关调节。上油缸固定在调整螺杆上,调整螺杆由两个螺母固定在横梁上。上压头通过油缸和力传感器与调整螺杆联结。调整螺杆可以根据不同型号弹簧所需要的空间上下调整。固定在油缸下部的位移传感器A用于测量弹簧轴向受力时的整体变形。工作台上的三个位移传感器B1~B3用于测量弹簧大端的变形量。力传感器用来测量加在膜片弹簧上的载荷。这5路传感器信号经过信号调理电路后传送给数据采集卡,Labview(虚拟仪器软件)对其处理后得到膜片弹簧的两个重要的特性曲线—负荷特性曲线和分离特性曲线;并根据实际需要,在系统的操作界面上给出离合器盖总成参数的特征点,以便工程技术人员判断离合器的工作性能。

　　2　测试原理

　　(1)负荷特性测量原理是将弹簧放在工作台上,工作台支承在弹簧的大端面上。这时,上油缸活塞处于上止点,加载缸上行。上压头压在弹簧上支承环上,加载缸继续上行,这时测量弹簧大端位移λ1(位移传感器A)及压力P1(力传感器),即可得到负荷特性曲线(P1-λ1曲线)。

　　(2)分离特性测试原理是将垫环放在下压头上之后,再将弹簧放置在下压头上。垫环支承在弹簧的下支承环处。上油缸活塞杆下行到下止点,然后加载缸上行。固定在上油缸活塞杆上的模拟分离轴承压在弹簧的分离指上。加载缸继续上行,这时测量弹簧小端位移λ2(位移传感器A)和压力P2(力传感器),即得分离特性曲线(P2-λ2曲线)。同时可测量弹簧小端规定位移处的分离间隙,即均布在弹簧大端处的三个位移传感器B1~B3中的最小位移变化量。

　　3　系统的软件设计

　　虚拟仪器软件有前面板和框图程序两部分。前面板主要完成可视化人机交互功能,来模拟真实仪器的前面板。每一个程序的前面板都有相应的框图程序与之对应,它采用图形化的编程语言编写,可以理解成传统程序的源代码。主要完成数据的采集、分析和处理过程。

　　软件在设计过程中采用了高速磁盘流技术,便于事后对数据进行回放和分析。另外,如果在数据采集的过程中对数据进行各种分析会占用CPU大量时间,导致数据采集出现误差。必须对数据进行高速保存。

　　图2所示的框图程序为本系统的数据采集模块。首先利用Oper/Create/ReplaceFile. vi模块创建一个数据流文件,然后利用AIConfig. vi模块对DAQ设备进行配置,用AI Start Config. vi模块启动DAQ,利用一个While循环和AIRead Config. vi模块将数据不停的从DAQ的缓存中读出,然后AIWrite Config. vi模块将数据写入到磁盘中。在数据采集完成后,利用AIConfig.vi模块读出数据进行分析和处理,最后用AIClear. vi来结束整个系统的执行,释放资源。