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基于虚拟仪器技术的扭转试验机的改造

振动．测试与诊断 2004年第3期24卷 226-228页

作者：郝文璐南京地下铁道有限责任公司南京210024

为了将虚拟仪器技术应用于传统的力学性能测试仪器 ,从一种常用的扭转试验机入手 ,采用了技术较为成熟的扭矩传感器 ,通过平衡力法测量扭矩 ,并采用光电编码器测量扭转角。应用应变电测原理及虚拟仪器技术 ,设计了虚拟仪器 ,建立了虚拟... 详细信息

为了将虚拟仪器技术应用于传统的力学性能测试仪器 ,从一种常用的扭转试验机入手 ,采用了技术较为成熟的扭矩传感器 ,通过平衡力法测量扭矩 ,并采用光电编码器测量扭转角。应用应变电测原理及虚拟仪器技术 ,设计了虚拟仪器 ,建立了虚拟测量系统 ,实现了扭转试验的电测法改造。改造后的扭转试验方法已经在高校的实验室中付诸实践 ,效果良好。虚拟仪器技术应用于力学性能测试仪器 ,提高了力学性能测试的自动化水平 ,值得推广。

关键词：虚拟仪器技术扭转试验机技术改造力学性能电测法力学性能试验

NJ-50B型材料扭转试验机自动化改进技术

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铁道建筑 2013年第10期53卷 140-141页

作者：许子龙北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

采用计算机技术和现代传感器技术相结合对NJ-50B型扭转试验机的测控系统进行改造,实现了测试系统数据的及时采集、记录、查询等功能。改进后的扭转试验机能满足高铁时代不断提高的对材料试验要求,也提高了原有设备测控的可靠性和可维护性。

关键词：扭转试验机控制器旋转编码器

高精度扭转试验机的静动态特性及控制系统开发研究

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高精度扭转试验机的静动态特性及控制系统开发研究

作者：方维才重庆大学

学位级别：硕士

扭转疲劳试验机主要是用来测定弹性轴类零件，尤其是弹性联轴器的动态性能指标和结构强度等特性的设备。主要是进行扭转和拉、压试验。目前应用电液伺服阀控制的试验机被广泛使用，但是对于大扭矩轴类零件，其控制精度并不能很好地满足... 详细信息

扭转疲劳试验机主要是用来测定弹性轴类零件，尤其是弹性联轴器的动态性能指标和结构强度等特性的设备。主要是进行扭转和拉、压试验。目前应用电液伺服阀控制的试验机被广泛使用，但是对于大扭矩轴类零件，其控制精度并不能很好地满足试验要求，而且在高频工况下，电液伺服扭转试验机存在漏油、迟滞等现象。为此，本文采取以电动缸作为动力源的试验机为研究对象，通过控制伺服电机的转速和转向来控制电动缸的运动，进而实现试验机对轴类零件的试验，主要研究工作及相关结论如下： ①针对课题中对试验机提出的要求，并以滚珠螺旋传动理论为基础，初步确定了试验机的机构及其组成。计算出动力源-电动缸的基本参数，完成了电动缸传动模型的建立，以及电动缸的选型。建立了试验机的机械系统动力学模型，完成各部分的静力学与动态特性分析。对试验机力学模型分析时，验证了采取电动缸为动力源的可行性和优越性。相比电液伺服试验机，电动试验机对大负载，高强度试验有着更好的效果，更好的精度。 ②按照计算出来的参数，运用PROE软件建立了电动缸的三维模型，同时在PROE中对试验机实行三维模拟装配。了解虚拟装配过程以及各零部件之间的装配情况。 ③在高精度扭转试验机的控制系统设计上，本文建立了该试验机伺服控制系统的数学模型以及传递函数，运用MATLAB/SIMULINK软件对该伺服控制系统进行仿真分析，得出试验机响应曲线。在得到响应曲线后，通过改变各控制参数如伺服放大器增益、负载刚度和转动惯量等大小，再次得到响应曲线，通过对比分析，观察各个控制参数对信号响应的影响。曲线图显示系统频宽受伺服放大器增益影响较大，负载刚度对系统频宽的影响不大。在低频时，系统的负载转动惯量对系统频宽的影响不大，但是在高频时，严重减弱了系统幅值。同时，伺服放大器增益对阶跃响应的影响较大，而负载刚度影响阶跃响应的幅值大小，负载转动惯量几乎对阶跃响应没有影响。针对这些问题，在文中的第三章节中有详细的论述。 ④常规PID控制器存在响应慢，信号迟滞等问题。为此，需要对控制参数进一步优化。文中采取遗传算法对控制参数进行优化求解，设计出基于遗传算法的PID控制器。通过编写MATLAB程序对所建的模型进行求解，得到了控制参数的最优解。研究结果表明，遗传算法具有较强的全局寻优能力，不受启动的次数的影响，而且每次都能收敛于相似最优解。在约束条件相似的情况下，与传统PID进行比较得出，经过遗传算法优化后的控制参数具有更高的自适应能力，抗干扰能力有了明显的提高。 ⑤设计了一套基于Lab VIEW平台的测控系统，对试验机控制系统中的四个传感器信号进行数据采集，数据处理。同时设计了一套比较优良的人机交互界面，用户可以人为的输入控制参数值来对试验机进行输入控制。而且，在控制面板中能实时显示位移-时间，力-时间，角度-时间，扭矩-时间四个曲线图，对试验机进行很好的监测和试验。

关键词：电动缸高精度扭转试验机遗传算法 MATLAB仿真测控系统

高强螺栓扭转试验机扭矩校准装置的研制及应用

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高强螺栓扭转试验机扭矩校准装置的研制及应用

作者：鲍海啸昆明理工大学

学位级别：硕士

扭矩校准装置是一种以标准荷载和标准杠杆为基础对扭转试验机和扭矩传感器等扭矩计量器具进行校准的装置,通过校准后的计量器具就可以在工程应用中更加准确测量出扭矩数据,对扭矩在工程应用的安全使用起到了至关重要的作用。由于目前所... 详细信息

扭矩校准装置是一种以标准荷载和标准杠杆为基础对扭转试验机和扭矩传感器等扭矩计量器具进行校准的装置,通过校准后的计量器具就可以在工程应用中更加准确测量出扭矩数据,对扭矩在工程应用的安全使用起到了至关重要的作用。由于目前所使用的扭矩校准装置在较大量程扭转试验机（如工程检测中应用较多的高强螺栓扭转试验机）校准过程中存在诸多的问题:校准装置的量程达不到要求、校准周期过长、运输过程中存在安全隐患等等,导致众多的特别是边远地区的检测机构的大量程高强螺栓扭转试验机在进行工程检测时无法保证工程质量。因此,研制一种轻质、高效、便携的高强螺栓扭转试验机校准装置,具有重要的工程应用价值和意义。本文通过对传统校准装置的分析研究,研制出了一种新型实用的校准系统,该系统包括1.大量程的扭矩传感器,2.对扭矩传感器进行量值传递的校准装置（包括校准用杠杆和施力装置）,然后将校准后的大量程扭矩传感器应用于工程实际中高强螺栓扭转试验机的校准研究。具体为:首先,对传统装置进行分析,通过理论计算和数值模拟,优化设计制作了一个轻质安全的校准用杠杆,杠杆采用类等强梁设计和桁架杆支撑,最终使得结构轻质且高强。对杠杆端部的施力系统进行优化,以机械式千斤顶加压力传感器代替传统的砝码加载形式,提高使用装置时的安全性以及操作便利性。对施力点的接触系统进行优化,采用滑轨滑道和将钢珠固定于加载装置的方法减少试验时的杠杆的转动引起的误差,提高试验结果的准确度。其次,通过应变电测的方法,对杠杆的应力进行测试,并与数值模拟的结果进行比较。结果表明在最大设计荷载下,结构受力性能良好,试验结果与模拟结果有较好的一致性。然后,根据不确定度理论对杠杆进行不确定分析,对装置的性能进行评定。其不确定度来源主要为加载力值和力臂的距离,结果表明,该装置精确度较高,能满足要求,其中造成不确定度最高的因素是加载器具精度。最后,通过理论计算和数值模拟设计制作了大量程的扭矩传感器,采用校准杠杆对该传感器进行标定,得到其线性度、灵敏系数、重复性和滞后等技术指标。结果表明该扭矩传感器的各项指标达到精度要求。将该扭矩传感器实际应用于某10000N·m量程的高强螺栓扭转试验的校准,实现了扭矩量值的传递,保证了扭转试验机测试结果的准确可靠。

关键词：校准扭矩校准装置扭转试验机数值模拟应力测试不确定度分析

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NJ-100B型扭转试验机改造

机械制造 2002年第9期40卷 56-57页

作者：黄开有何天荣徐成湖南大学衡阳分校衡阳421000

通过对用于实验教学的旧式扭转试验机的微机改造,使实验数据采集,扭转力、峰值显示以及材料扭转过程实现自动处理,使实验结果更接近理论值,从而达到提高实验精度及完善实验的目的。

关键词：扭转试验机改造数据自动采集数据处理

NJ-100B型扭转试验机微机控制检测系统的研制

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制造技术与机床 2004年第8期 57-60页

作者：姚剑敏韩文辉宋明中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

对旧式扭转试验机进行了数字化改造 ,设计了扭矩和扭角的电子学硬件采集电路 ,达到扭矩测量±1%、扭角测量 1′/周的测量精度。以微机为核心 ,编写了功能灵活的软件系统 ,大大方便了实验操作。改造兼顾了性能指标、功能指标及成本花费 ... 详细信息

对旧式扭转试验机进行了数字化改造 ,设计了扭矩和扭角的电子学硬件采集电路 ,达到扭矩测量±1%、扭角测量 1′/周的测量精度。以微机为核心 ,编写了功能灵活的软件系统 ,大大方便了实验操作。改造兼顾了性能指标、功能指标及成本花费 ,具有较好的推广价值。

关键词： NJ-100B型扭转试验机数字化改造微机检测系统控制系统

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扭转试验机的数字化改造方法研究

北京机械工业学院学报 2003年第2期18卷 14-19页

作者：吴伟张书明丰志强阎楚良北京机械工业学院科技处北京100085 中国农业机械化科学研究院强度中心北京100083

以NJ-100B型扭转试验机为例,从硬件结构设计,测量系统原理,力学扭转试验等方面对扭转试验机的计算机改造方法进行了研究。改造后的试验机除具备原NJ系列产品的功能之外,还可以监控、绘制、网间传输切变模量G,抗扭强度τb,规定非比例扭... 详细信息

以NJ-100B型扭转试验机为例,从硬件结构设计,测量系统原理,力学扭转试验等方面对扭转试验机的计算机改造方法进行了研究。改造后的试验机除具备原NJ系列产品的功能之外,还可以监控、绘制、网间传输切变模量G,抗扭强度τb,规定非比例扭转应力τp0.015等试验结果以及其它相关数据。改造后的试验机操作起来非常直观便利,使NJ-100B型模拟扭转试验机的数字化得以顺利实现,加速了试验和教学手段现代化进程,而且整个改造成本花费不多,有很好的推广运用价值。

关键词：扭转试验机数字化改造力矩传感器光电编码器标定数字化采集扭矩-扭角曲线