基于LabVIEW的摩擦磨損試驗機(jī)智能測控系統(tǒng)
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摩擦材料是汽車制動系統(tǒng)必不可少的功能材料。用摩擦材料制成的剎車片，不但直接影響汽車的操作性、可靠性和舒適性，而且很大程度上影響其安全性。因此摩擦材料的性能在汽車行業(yè)中一直受到高度重視。而性能良好的摩擦磨損試驗機(jī)則是摩擦材料性能測試必不可少的工具。
摩擦磨損試驗機(jī)的性能在很大程度上取決于其測控系統(tǒng)的性能優(yōu)劣。利用計算機(jī)軟件對試驗過程進(jìn)行自適應(yīng)控制以及模糊控制等規(guī)律控制，實現(xiàn)試驗參數(shù)的實時獲取，并以曲線或表格的形式動態(tài)呈現(xiàn)實時參數(shù)等已成為測控領(lǐng)域的整體發(fā)展趨勢。本文利用LabVIEW語言編寫了測控系統(tǒng)程序，該測控系統(tǒng)實現(xiàn)了試驗參數(shù)的實時測量，可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和嵌入C語言進(jìn)行復(fù)雜數(shù)據(jù)處理；可對實時參數(shù)進(jìn)行曲線顯示、存儲和報表處理；編制的系統(tǒng)軟件具備人機(jī)對話功能，操作簡單、方便。是智能的人機(jī)交互系統(tǒng)。該測試系統(tǒng)可進(jìn)行恒載荷和恒轉(zhuǎn)矩類型的多種摩擦磨損試驗。
l 摩擦磨損試驗機(jī)介紹
該摩擦磨損試驗機(jī)又叫Chase試驗機(jī)，主要用于對汽車制動襯片的安全情況及摩擦磨損特性做出報告。用于SAEJ661和ISO7881等標(biāo)準(zhǔn)，對摩擦材料進(jìn)行分級及質(zhì)量控制。
1．1 摩擦磨損試驗機(jī)的基本要求
為達(dá)到試驗規(guī)定的要求，測控系統(tǒng)必須具備以下功能：測量精度滿足GB／T17469-98的要求；可滿足高速、高溫、高載荷下的測試要求；能完成試驗過程中的轉(zhuǎn)速、壓力、溫度等試驗參數(shù)的設(shè)定及摩擦正壓力、摩擦力矩、轉(zhuǎn)速、摩擦轉(zhuǎn)盤溫度、汽缸進(jìn)口壓力等性能參數(shù)的測量；對測量參數(shù)與其設(shè)定值進(jìn)行比較，形成閉環(huán)控制，使轉(zhuǎn)速、壓力和溫度維持在試驗要求范圍內(nèi)；能實時顯示、記錄試驗過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)并生成報表。
同時，試驗過程中摩擦塊與試驗盤之間應(yīng)始終保持貼合狀態(tài)，無振動現(xiàn)象；試塊裝卡應(yīng)便利、可靠，無松緩、卡死現(xiàn)象。
1．2 摩擦磨損試驗機(jī)的試驗環(huán)節(jié)
該試驗臺可完成恒轉(zhuǎn)矩試驗和恒載荷試驗。恒轉(zhuǎn)矩試驗要求系統(tǒng)通過自動調(diào)整比例閥來控制輸出壓力的大小，使轉(zhuǎn)矩保持恒定。恒載荷試驗則要求輸出壓力始終為恒定值。這其中根據(jù)加載的連續(xù)與否可分為：斷續(xù)拖磨和連續(xù)拖磨，該試驗機(jī)中跟據(jù)國標(biāo)所進(jìn)行的預(yù)處理試驗、終處理試驗、磨損試驗和恢復(fù)試驗都是斷續(xù)拖磨；而第一次衰退試驗和第二次衰退試驗則屬于連續(xù)拖磨。
2 試驗機(jī)測控系統(tǒng)的硬件設(shè)計
2．1 試驗機(jī)測控系統(tǒng)的硬件構(gòu)成
測控系統(tǒng)的硬件構(gòu)成如圖1所示。
系統(tǒng)中調(diào)速電機(jī)通過變頻器可進(jìn)行無級調(diào)速，輸出氣壓的大小通過調(diào)整比例閥的大小來控制。加熱開關(guān)、風(fēng)機(jī)開關(guān)和壓力開關(guān)則分別通過相應(yīng)的繼電器進(jìn)行控制。
2．2 傳感器
為了精確的完成各類數(shù)據(jù)的測量，完成各個環(huán)節(jié)的測試，裝置中設(shè)置了五個參數(shù)測量傳感器(包括三路溫度傳感器)，其精度滿足GB／T17469-98中所規(guī)定的要求。其具體參數(shù)見表1。
2．3 信號調(diào)理
來自傳感器的信號一般都比較小且極易受噪聲影響，有些信號存在很高的尖峰值，不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，在轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號之前需先進(jìn)行放大、濾波、隔離等預(yù)處理，也就是信號調(diào)理，下面就其中的兩路調(diào)理電路做簡單介紹，如圖2所示。
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