專利名稱：適用于疲勞試驗機加載力值的標定裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種適用于疲勞試驗機加載力值的標定裝置。
背景技術：
氣動式疲勞試驗機是機械行業常用的一種疲勞試驗機，其在在各種類型的疲勞試 驗機中具有結構簡單、操作方便、效率高、耗能低等特點，因此應用范圍廣泛。氣動式疲勞試驗機結構原理如圖I所示，通過控制氣缸I的氣壓實現活塞2來回運動，夾具7隨著活塞2 —起運動，對固定在夾具7上的試樣8施加循環拉、壓力，從而實現疲勞試驗；在活塞2與夾具7之間安裝力傳感器6，力傳感器6用來檢測并顯示力值或對氣缸氣壓進行控制。加載力的大小靠調節氣缸I的壓力來實現，最簡單的控制方法采用手動閥開環控制；在疲勞試驗開始前根據力傳感器6采集的值預先調節氣缸I的閥門，從而控制加載力。也可以采用比例閥等可控閥代替手工閥并且實現閉環控制，即將力傳感器6的采樣值作為反饋量控制比例閥調節氣缸I的氣壓，從而控制作用在試樣8上的力。在對試樣8進行疲勞試驗時，加載在試樣8上的力的大小直接影響試樣8的疲勞壽命。加載力是質檢部門對疲勞試驗機計量標定的關鍵指標。參照其它試驗機如材料試驗機的力值標定方法，即在試驗機現有傳感器的基礎上再外加一個高精度傳感器，將該高精度傳感器采樣的值作為標準值與試驗機顯示的值進行比對。具體方式如圖2所示，在活塞2與力傳感器6之間串接高精度力傳感器14，高精度力傳感器14接數據采集系統3，實現力值測量。與疲勞試驗機不同的是材料試驗機標定的力是固定的力，而疲勞試驗機標定的是變化的力，因此采用數據采集系統3采集力值的變化過程，并繪制采樣曲線，代替材料試驗機的高精度數顯表從而實現變化的力值的采集及顯示。但是這種方法對于靜力試驗力值標定是可行的，但在動力試驗時會產生很大的偏差。因為被檢測的力為動態力，疲勞試驗機在運動的同時所連接的高精度力傳感器14也在一起運動，高精度力傳感器14的質量在運動過程中會產生慣性力，該慣性力與傳感器質量與加速度有關。圖2中，力傳感器6的顯示值為F，高精度力傳感器14的顯示值為F1，利用F1去標定F，F1與F的關系為F = Fi+ma+mg其中m為高精度力傳感器14的質量，g為重力加速度，a為運動加速度。在系統標定時，高精度力傳感器14連接好后必須首先對兩個傳感器(即力傳感器6和高精度力傳感器14)清零(即去皮操作)，因此可認為F = Fi+ma靜態時，3 = 0,因此？ = 1，而在疲勞試驗機標定時加載的力為動態力，因此F辛F1,因此采用上述方法用F1的值直接標定F在標定方法上存在問題。疲勞試驗過程中加速度大小和方向不斷變化，隨著試驗頻率的提高，加速度值變化很大，即使一個微小的質量m也會給標定帶入很大的偏差。直接用這種方法去標定疲勞試驗機的力傳感器6，顯然是無法得到準確結果。
發明內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種適用于疲勞試驗機加載力值的標定裝置，采用該標定裝置無須得到加速度a的值，能間接消除標定時由慣性力所帶來的誤差，從而達到準確標定的結果。為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種適用于疲勞試驗機加載力值的標定裝置，包括帶有活塞的氣缸、數據采集系統、高精度力傳感器I、力傳感器以及用于夾取試樣的夾具，標定裝置還包括高精度力傳感器II，在活塞和夾具之間依次固定安裝高精度力傳感器I、高精度力傳感器II和力傳感器，高精度力傳感器I和高精度力傳感器II均與數據 采集系統信號相連。作為本實用新型的適用于疲勞試驗機加載力值的標定裝置的改進高精度力傳感器I和高精度力傳感器II屬于完全相同的高精度力傳感器。利用上述標定裝置進行的加載力值標定方法，包括以下步驟I)、對高精度力傳感器I和高精度力傳感器II分別進行清零處理，清零后作如下定義高精度力傳感器I采樣的力定義為F1,高精度力傳感器II采樣的力定義為FX ；2)、開始進行疲勞試驗后，數據采集系統對高精度力傳感器I和高精度力傳感器II進行同步采樣，將采樣到的F1與F2通過F = ZF2-F1的計算公式獲得F ;所述F為力傳感器的標定值。本實用新型的適用于疲勞試驗機加載力值的標定裝置，在活塞和力傳感器之間連接兩個完全相同的高精度傳感器(即高精度力傳感器I和高精度力傳感器II)，并且將上述兩個高精度傳感器的采樣值同時接入數據采集系統，由數據采集系統對采樣值進行數據處理后得到力值，用該力值對疲勞試驗機傳感器(即力傳感器)的值進行標定。具體原理和發明思路如下由于兩個完全相同的高精度力傳感器I、高精度力傳感器II剛性固定連接，高精度力傳感器I在高精度力傳感器II的正上方，且高精度力傳感器I和高精度力傳感器II這兩者之間無相對運動。高精度力傳感器I固定在活塞上，高精度力傳感器II與力傳感器剛性固定連接，力傳感器與夾具固定相連。上述連接關系完成后，活塞處于不受力狀態，即氣壓等于大氣壓，然后對高精度力傳感器I和高精度力傳感器II清零(即去皮)。去皮后高精度力傳感器I采樣的力定義為F1,高精度力傳感器II采樣的力定義為F2,定義高精度力傳感器I的質量為Hi1，定義高精度力傳感器II的質量為m2，高精度力傳感器I和高精度力傳感器II這兩個傳感器在做疲勞運動時的加速度分別定義B1和a2，為由于采用兩個完全相同的高精度傳感器，并且兩者間采用剛性連接，因此可認為(注傳感器及連接件本身的剛度影響會造成兩個傳感器間的相對運動，但該影響對整個試驗可忽略不計，因此可以認為兩個傳感器間無相對運動)Hi1 = m2 = m，ax = a2 = a,其中m為單個高精度傳感器的質量，a為疲勞試驗時的加速度值。兩個高精度傳感器采樣的值的關系為[0023]F2 = F1+ma,定義AF :AF = F2-F1 = ma 加載在力傳感器上的值F與F2的關系為F = F2+ma因此可得F = F2+ A F = 2 X F2-F1數據采集系統實現對高精度力傳感器I和高精度力傳感器II進行高速高精度同步采樣，將采樣到的F1與F2通過上述運算得到的值F，繪制力值曲線，該曲線直接顯示出加載的力的波形及數值大小，由該曲線對力傳感器進行標定。采用本實用新型的適用于疲勞試驗機加載力值的標定裝置進行的標定方法，由于與高精度力傳感器的質量和運動加速度均無關，因此無論加速度值的如何變化，均不會對力傳感器的標定值產生影響；所以，能使所得的力傳感器的標定值具有標定結果準確的特點。
以下結合附圖
對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細說明。圖I是現有的氣動式疲勞試驗機的結構原理圖；圖2是現有的適用于疲勞試驗機加載力值的標定裝置的結構示意圖；圖3是本實用新型的適用于疲勞試驗機加載力值的標定裝置的結構示意圖。
具體實施方式
實施例I、圖3給出了一種適用于疲勞試驗機加載力值的標定裝置，包括帶有活塞2的氣缸I、數據采集系統3、高精度力傳感器14、高精度力傳感器115、力傳感器6以及用于夾取試樣8的夾具7。高精度力傳感器14和高精度力傳感器115屬于完全相同的高精度力傳感器。上述部件均能通過市購的方式獲得。例如，高精度力傳感器14和高精度力傳感器115可選用蛘埠宇航傳感測控工程有限公司生產的精度測力傳感器(S型)。在活塞2和夾具7之間依次固定安裝高精度力傳感器14、高精度力傳感器115和力傳感器6，高精度力傳感器14在高精度力傳感器115的正上方，且高精度力傳感器14和高精度力傳感器115這兩者之間無相對運動。具體為活塞2與高精度力傳感器14固定相連，高精度力傳感器14和高精度力傳感器115剛性固定連接，高精度力傳感器115與力傳感器6固定相連，力傳感器6與夾具7固定相連。高精度力傳感器14、高精度力傳感器115均與數據采集系統3信號相連。利用上述標定裝置所進行的加載力值標定方法，依次進行以下步驟I)、對高精度力傳感器14和高精度力傳感器115分別進行清零處理(去皮)，清零后作如下定義高精度力傳感器14采樣的力定義為F1、高精度力傳感器115采樣的力定義為F2 ；2)、開始進行疲勞試驗后，數據采集系統3對高精度力傳感器14和高精度力傳感器115進行同步采樣，將采樣到的F1與F2通過F = ZF2-F1的計算公式獲得F ;繪制力值曲線，該曲線直接顯示出加載的力的波形及數值大小，由該曲線對力傳感器6進行標定。最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本實用新型的一個具體實施例。顯然，本 實用新型不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本實用新型公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本實用新型的保護范圍。
權利要求1.適用于疲勞試驗機加載カ值的標定裝置，包括帶有活塞(2)的氣缸(I)、數據采集系統(3)、高精度力傳感器I (4)、力傳感器(6)以及用于夾取試樣⑶的夾具(7)，其特征是所述標定裝置還包括高精度力傳感器II (5)，在活塞(2)和夾具(7)之間依次固定安裝高精度力傳感器I (4)、高精度力傳感器II (5)和力傳感器出)，所述高精度力傳感器I (4)和高精度力傳感器II (5)均與數據采集系統(3)信號相連。
2.根據權利要求I所述的適用于疲勞試驗機加載カ值的標定裝置，其特征是所述高精度力傳感器I (4)和高精度力傳感器II (5)為完全相同的高精度カ傳感器。
專利摘要本實用新型公開了一種適用于疲勞試驗機加載力值的標定裝置，包括帶有活塞(2)的氣缸(1)、數據采集系統(3)、高精度力傳感器I(4)、力傳感器(6)以及用于夾取試樣(8)的夾具(7)；所述標定裝置還包括高精度力傳感器II(5)，在活塞(2)和夾具(7)之間依次固定安裝高精度力傳感器I(4)、高精度力傳感器II(5)和力傳感器(6)，所述高精度力傳感器I(4)和高精度力傳感器II(5)均與數據采集系統(3)信號相連。采用該標定裝置無須得到加速度a的值，能間接消除標定時由慣性力所帶來的誤差，從而達到準確標定的結果。
文檔編號G01L25/00GK202372421SQ201120498690
公開日2012年8月8日 申請日期2011年12月5日 優先權日2011年12月5日
發明者謝毅 申請人:浙江工商大學