基于虚拟仪器的提升机衬垫摩擦系数测试系统

　　0　引言

　　摩擦衬垫是摩擦提升机的一个重要组成部分,摩擦提升机的提升容器正是依靠衬垫与钢丝绳之间的摩擦力运行于矿井中,摩擦衬垫的好坏决定着提升机的提升能力和运行安全[1]。而摩擦系数是衡量衬垫性能优劣的重要参数之一,对于衬垫摩擦系数的测量,国内外已经进行了许多研究,但是在测试时,对比压、相对滑速的实时控制精度并不高,文中将介绍一种基于虚拟仪器的衬垫摩擦系数测试系统。

　　1　测试系统的整体方案设计[2]

　　该测试系统采用平面法的测量原理,由机械提升部分、液压部分、PC机3部分组成。提升部分示意图如图1所示。衬垫在夹紧油缸与推移油缸共同作用下以一定滑速向上运行,相对滑速由推移油缸通过连杆带动平台来实现。其大小由位移传感器间接测量得到,夹紧力由压力传感器测得,推力由压力传感器获得。分别对不同相对滑速和比压下衬垫摩擦系数进行测试,便可得出相对滑速与摩擦系数、比压与摩擦系数之间的关系。系统的总体结构框图如图2所示,测试流程图如图3所示。

　　2　测试系统硬件的设计

　　测试系统设计相对滑速的范围为1~10 mm /s,所以在此选取LWF-V/A-600拉杆式位移传感器[3-4],其测量范围为0~600 mm,精度可达0·05%, 0~5 V电压输出。设计比压的范围为0·5~5MPa,所以选取4~20 mA电流输出,选取压力传感器[3-4]测量夹紧力,量程为0~20 kN,精度为0·5%, 0~5 V电压输出。

　　该测试系统要完成4路模拟量输入(正压力、左右推力、位移),用压力传感器[3-4]测量推力,量程为0~1 t, 2路模拟输出信号(调速信号、调压信号), 3路开关量输入(上限开关量、下限开关量、张紧油缸的状态监测开关量), 5路数字量输出(张紧油缸、推移油缸、夹紧油缸、水泵电机、总电源开关)。综合考虑性价比等因素,选用PCI2006A数据采集卡,有14 Bit分辨率的A/D转换器和12位D /A转换器, 16双/32单的模拟输入通道和2路模拟输出通道以及16路开关量输入, 16路开关量输出。

　　3　测试系统软件的设计

　　测试系统软件用LabVIEW设计,它由各个模块组成,具体包括数据采集模块、数据存储模块、数据分析模块、PID控制模块、报表生成模块等。测试系统主界面如图4所示。系统开始运行时,当下限开关点亮时,流程提示框会显示“可以进行测试”,此时按下“开始测试”按扭,然后依次选择数据采集、数据存储、数据分析、生成报表便可调用相应的模块。当上限开关点亮时,系统停止。

　　3. 1　传感器的标定

　　传感器的标定是通过实验以建立传感器输入量与输出量之间的关系。对力传感器来说,通过给定一系列的压力测出传感器相应的输出电压值[3],将实验数据存储在一维数组中,调用LinerFit. vi进行线性拟合便得出压力与电压的变换关系式。用同样的方法,也可以实现对位移传感器、荷重传感器的标定。