一種間隔棒阻尼特性及疲勞試驗系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種間隔棒阻尼特性及疲勞試驗系統，其包括拉壓力傳感器、位移傳感器、信號采集器、上位機、PLC、數字油缸、連接桿、定位架以及試樣間隔棒，所述試樣間隔棒固定設置在定位架上，所述連接桿固定設置在試樣間隔棒的線夾中；所述連接桿與拉壓力傳感器的一端連接，所述拉壓力傳感器的另一端與數字油缸的上端連接，所述數字油缸的下端連接有伺服電機，所述連接桿與位移傳感器連接；所述拉壓力傳感器以及位移傳感器均與信號采集器連接，所述信號采集器與上位機連接，所述PLC與伺服電機連接。通過使用本發明的系統，便能夠滿足對間隔棒阻尼性能進行有效測試的需求，從而保證了間隔棒的制造質量。本發明可廣泛應用于間隔棒阻尼試驗領域中。
【專利說明】一種間隔棒阻尼特性及疲勞試驗系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及間隔棒的試驗設備，尤其涉及一種間隔棒阻尼特性及疲勞試驗系統。
【背景技術】
[0002] 技術詞語解釋： PLC :可編程邏輯控制器 間隔棒主要用于限制子導線之間的相對運動并且在正常運行情況下保持分裂導線的 幾何形狀，因此，間隔棒是分裂導線線路中重要的電力器材，擔負著安全送電的重要使命。 間隔棒是連接惰性物體，在間隔棒活動關節處利用橡膠作阻尼材料來消耗導線的振動能 量，對導線振動產生阻尼作用。而間隔棒的損壞多為振動磨擦損壞，其損壞原因則與間隔棒 的阻尼結構密切相關。為了檢驗間隔棒阻尼結構的有效性，從而保證間隔棒的制造質量，生 產廠家應該需要對間隔棒進行阻尼性能試驗。然而，目前尚未出現較成熟的間隔棒的阻尼 特性試驗系統，因此無法滿足對間隔棒阻尼性能進行有效測試的需求。
【發明內容】
[0003] 為了解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種可對間隔棒進行阻尼特性試驗 的系統。
[0004] 本發明所采用的技術方案是：一種間隔棒阻尼特性及疲勞試驗系統，其包括拉壓 力傳感器、位移傳感器、信號采集器、上位機、PLC、數字油缸、連接桿、定位架以及試樣間隔 棒，所述試樣間隔棒固定設置在定位架上，所述連接桿固定設置在試樣間隔棒的線夾中； 所述連接桿與拉壓力傳感器的一端連接，所述拉壓力傳感器的另一端與數字油缸的上 端連接，所述數字油缸的下端連接有伺服電機，所述連接桿與位移傳感器連接； 所述拉壓力傳感器的輸出端以及位移傳感器的輸出端均與信號采集器的輸入端連接， 所述信號采集器的輸出端與上位機的輸入端連接，所述PLC的輸出端與伺服電機的輸入端 連接。
[0005] 進一步，所述試樣間隔棒的個數為多個，所述連接桿穿過多個試樣間隔棒的線夾 將多個試樣間隔棒固定連接在一起，所述連接桿固定設置在多個試樣間隔棒的線夾中。
[0006] 進一步，所述拉壓力傳感器的輸出端以及位移傳感器的輸出端還均與PLC的輸入 端連接。
[0007] 進一步，所述伺服電機的輸出端與PLC的輸入端連接。
[0008] 進一步，所述PLC連接有觸摸屏。
[0009] 進一步，其還包括U型連接部件，所述的拉壓力傳感器的一端通過U型連接部件與 連接桿連接。
[0010] 進一步，其還包括底座，所述定位架固定設置在底座上。
[0011] 進一步，所述的底座包括支撐板，所述支撐板上設有支撐桿，所述支撐桿上設有螺 紋以及與螺紋匹配的螺母，所述支撐板通過螺紋和螺母固定在支撐桿上，所述定位架固定 設置在支撐板上。
[0012] 進一步，所述的觸摸屏為LED顯示觸摸屏。
[0013] 本發明的有益效果是：所述試樣間隔棒固定設置在定位架上，所述連接桿固定設 置在試樣間隔棒的線夾中，所述連接桿與拉壓力傳感器的一端連接，所述拉壓力傳感器的 另一端與數字油缸的上端連接，所述數字油缸的下端連接有伺服電機，所述伺服電機帶動 數字油缸做往復的直線運動，從而使試樣間隔棒的線夾擺動，此時，所述拉壓力傳感器可檢 測出試樣間隔棒活動關節處的阻尼力，所述的位移傳感器可檢測出連接桿的位移，而通過 信號采集器實時采集上述的阻尼力參數以及位移參數，通過分析采集到的阻尼力參數和位 移參數的關系，疲勞前后的數據比對，從而對試樣間隔棒的阻尼性能進行檢測。由此可得， 本發明的系統可對試樣間隔棒的阻尼性能進行試驗，因此，通過使用本發明的系統，便能夠 滿足對間隔棒阻尼性能進行有效測試的需求，從而保證了間隔棒的制造質量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步說明： 圖1是本發明一種間隔阻尼試驗系統的結構示意圖； 圖2是本發明一種間隔阻尼試驗系統的正面結構示意圖； 圖3是本發明一種間隔阻尼試驗系統的一具體實施例總體結構示意圖； 圖4是本發明一種間隔阻尼試驗系統的一具體實施例機械結構示意圖； 圖5是間隔棒圍繞鉸鏈中心旋轉的原理示意圖； 圖6是向量示意圖。
[0015] 1、試樣間隔棒；2、連接桿；3、拉壓力傳感器；4、位移傳感器；5、數字油缸；6、伺服 電機；7、U型連接部件；8、PLC ;9、信號采集器；10、觸摸屏；11、上位機；12、定位架；13、第一 螺母；14、第二螺母；15、第三螺母；16、第四螺母；17 ;第一螺桿；18、第二螺桿；19、支撐板； 20、線夾；21、間隔棒鉸鏈；22、可移動臂；23、間隔棒活動關節處。
【具體實施方式】
[0016] 一種間隔棒阻尼特性及疲勞試驗系統，其包括拉壓力傳感器、位移傳感器、信號采 集器、上位機、PLC、數字油缸、連接桿、定位架以及試樣間隔棒，所述試樣間隔棒固定設置在 定位架上，所述連接桿固定設置在試樣間隔棒的線夾中； 所述連接桿與拉壓力傳感器的一端連接，所述拉壓力傳感器的另一端與數字油缸的上 端連接，所述數字油缸的下端連接有伺服電機，所述連接桿與位移傳感器連接； 所述拉壓力傳感器的輸出端以及位移傳感器的輸出端均與信號采集器的輸入端連接， 所述信號采集器的輸出端與上位機的輸入端連接，所述PLC的輸出端與伺服電機的輸入端 連接。所述的試樣間隔棒為適用于架空線路分裂導線所用的間隔棒。
[0017] 根據上述可得，本發明系統的工作原理為：所述的PLC通過脈沖信號控制伺服電 機正反轉，從而帶動數字油缸的活塞桿做往復的直線運動，使試樣間隔棒的線夾擺動，此 時，所述拉壓力傳感器可檢測出試樣間隔棒活動關節處的阻尼力，所述的位移傳感器可檢 測出連接桿的位移，通過信號采集器實時采集上述的阻尼力參數以及位移參數，并且上傳 至上位機，所述上位機中的疲勞試驗軟件將實時獲得的阻尼力參數和位移參數進行處理， 使上位機顯示阻尼力參數以及位移參數之間的關系曲線。
[0018] 由上述可得，本發明的系統可對單個的間隔棒進行阻尼特性的試驗，這樣便能滿 足對間隔棒阻尼性能進行有效測試的需求，從而可保證間隔棒的制造質量。
[0019] 另外，本發明的系統也可對試樣間隔棒進行疲勞試驗，即對試樣間隔棒的線夾進 行多次的擺動，如1千萬次的擺動，即令間隔棒的活動關節處進行多次活動。
[0020] 進一步作為優選的實施方式，所述試樣間隔棒的個數為多個，所述連接桿穿過多 個試樣間隔棒的線夾將多個試樣間隔棒固定連接在一起，所述連接桿固定設置在多個試樣 間隔棒的線夾中。這樣由于連接桿穿過多個試樣間隔棒的線夾將多個試樣間隔棒固定連接 在一起，因此，數字油缸所做的直線運動，便能同時使多個試樣間隔棒的線夾進行擺動。由 此可得，本發明的系統還能夠同時對多個試樣間隔棒進行疲勞試驗，這樣則無需逐一對試 樣間隔棒進行疲勞試驗，從而提高了工作效率，節省了工作時間。優選地，其還包括U型連 接部件，所述的拉壓力傳感器的一端通過u型連接部件與連接桿連接。這樣可以防止連接 桿因多次的外力作用而造成嚴重的形變，從而提高本系統的穩定性和可靠性。
[0021] 進一步作為優選的實施方式，所述拉壓力傳感器的輸出端以及位移傳感器的輸出 端還均與PLC的輸入端連接。
[0022] 進一步作為優選的實施方式，所述伺服電機的輸出端與PLC的輸入端連接。
[0023] 進一步作為優選的實施方式，所述PLC連接有觸摸屏。
[0024] 進一步作為優選的實施方式，其還包括底座，所述定位架固定設置在底座上。
[0025] 進一步作為優選的實施方式，所述的底座包括支撐板，所述支撐板上設有支撐桿， 所述支撐桿上設有螺紋以及與螺紋匹配的螺母，所述支撐板通過螺紋和螺母固定在支撐桿 上，所述定位架固定設置在支撐板上。
[0026] 本發明的一具體實施例 如圖1至圖4示，一種間隔棒阻尼特性及疲勞試驗系統，其包括拉壓力傳感器3、位移傳 感器4、信號采集器9、上位機11、PLC 8、數字油缸5、連接桿2、定位架12以及試樣間隔棒 1，一個試樣間隔棒1固定設置在一個定位架12上，所述連接桿2固定設置在試樣間隔棒1 的線夾20上； 所述連接桿2與拉壓力傳感器3的一端固定連接，所述拉壓力傳感器3的另一端與數 字油缸5的上端固定連接，即所述拉壓力傳感器3的另一端與數字油缸5的活塞桿固定連 接，所述數字油缸5的下端連接有伺服電機6 ; 所述連接桿2與位移傳感器4連接，所述位移傳感器4設置在連接桿2的下方； 所述拉壓力傳感器3的輸出端以及位移傳感器4的輸出端均與信號采集器9的輸入端 連接，所述信號采集器9的輸出端與上位機11的輸入端連接，另外，所述拉壓力傳感器3的 輸出端以及位移傳感器4的輸出端還均與PLC 8的輸入端連接； 所述PLC 8的輸出端與伺服電機6的輸入端連接，所述伺服電機6的輸出端與PLC 8 的輸入端連接，并且所述PLC 8還連接有觸摸屏10。
[0027] 上述系統的工作原理具體為：試樣間隔棒1固定設置在定位架12上，所述連接桿 2固定設置在試樣間隔棒1的線夾20上，所述連接桿2與拉壓力傳感器3的一端固定連 接，所述拉壓力傳感器3的另一端與數字油缸5的上端固定連接，即所述拉壓力傳感器3的 另一端與數字油缸5的活塞桿固定連接，所述數字油缸5的下端連接有伺服電機6,所述的 PLC 8通過脈沖信號控制伺服電機6正反轉，從而帶動數字油缸5的活塞桿做往復的直線運 動，對連接桿2產生外力作用，從而使試樣間隔棒的線夾20擺動，此時，所述拉壓力傳感器 3可檢測出試樣間隔棒活動關節處23的阻尼力，所述的位移傳感器4可檢測出連接桿2的 位移，通過信號采集器9實時采集上述的阻尼力參數以及位移參數，并且上傳至上位機11， 所述上位機11中的疲勞試驗軟件將實時獲得的阻尼力參數和位移參數進行處理，使上位 機11顯示阻尼力參數以及位移參數之間的關系曲線。設置一坐標系，其橫坐標的單位為位 移的單位，如厘米，其縱坐標的單位為阻尼力的單位，如牛頓，然后根據這一坐標系的橫坐 標和縱坐標的關系，將實時采集到的阻尼力參數和位移參數在這一坐標系上顯示出來，如， 獲取的位移參數為3cm，阻尼力參數為1N，那么則在坐標（3, 1)上打個點。如此類推，當不 停獲取位移參數和阻尼力參數后，在這一坐標系上則會顯示出一阻尼力參數以及位移參數 之間的關系曲線。而由于這一關系曲線為閉合曲線，因此，可計算出這一關系曲線的面積。
[0028] 由上述可得，本發明系統的優點包括：1、自動機械化地對間隔棒的阻尼特性進行 檢測試驗，極大地提高了試驗效率和生產周期；2、伺服電機可精確控制運動位移、往復頻 率、拉壓力的變化情況，因此，本系統的精確性以及操作靈活性更高，而且可解決因為數字 油缸的活塞桿在高速運動過程中慣性的影響；3、利用疲勞試驗軟件這一循環軟件實時地成 型圖像，能方便得出能量損耗等相關試驗參數，從而解決了傳統無法采集準確的實時實驗 數據進行分析的問題。還有，發明的系統還能夠滿足在振動頻率2?3Hz、振幅±25. 4mm的 情況下不間斷振動10000000次的情況。
[0029] 另外，由于所述拉壓力傳感器3的輸出端以及位移傳感器4的輸出端還均與PLC 8的輸入端連接，所述PLC 8還連接有觸摸屏10,因此，能夠將阻尼力參數和位移參數通過 PLC 8反饋到觸摸屏10進行顯示，這樣能便于工作人員能夠實時地了解力和位移的情況， 并且可利用觸摸屏10進行系統參數的調整，以設置數字油缸5的運動情況。還有，所述伺 服電機6的輸出端與PLC 8的輸入端連接，因此，所述伺服電機本身的參數也可發送至PLC 8,并且通過PLC 8反饋至觸摸屏10進行顯示。
[0030] 如圖3和圖4所示，所述試樣間隔棒1的個數為多個，此時，所述連接桿2穿過多個 試樣間隔棒1的線夾20將多個試樣間隔棒1固定連接在一起，所述連接桿2固定設置在多 個試樣間隔棒的線夾中，因此，伺服電機6驅動數字油缸5的活塞桿做往復直線運動時，便 能夠同時使多個試樣間隔棒1的線夾20進行擺動，由此可得，本發明能夠同時對多個試樣 間隔棒進行疲勞試驗，這樣則無需逐一對試樣間隔棒進行疲勞試驗，從而提高了工作效率， 節省了工作時間。
[0031] 所述的試樣間隔棒1進行了疲勞試驗后，即進行了多次的線夾擺動后，拉壓力傳 感器3所獲取的阻尼力參數和位移傳感器4所獲取的位移參數，必然會產生變化，此時，在 進行疲勞試驗后，即通過數字油缸5多次進行往復直線運動，使試樣間隔棒的線夾多次進 行擺動后，則對單個試樣間隔棒進行阻尼特性的試驗，從而得到疲勞試驗后的阻尼力參數 和位移參數之間的關系曲線。對于試驗間隔棒疲勞試驗前所得到的關系曲線，與疲勞試驗 后所得到的關系曲線，分別計算這兩個關系曲線，即閉合曲線，的面積，然后計算出這兩個 面積之間的比例，從而便能檢測出該試樣間隔棒的質量是否符合標準要求，而這一標準為 IEC標準，這樣生產制造商便能很好地對間隔棒的質量進行監督，從而保證間隔棒的制造質 量。
[0032] 優選地，其還包括U型連接部件7,所述的拉壓力傳感器3的一端通過U型連接部 件7與連接桿2連接。這樣能夠使連接桿2受力平均，有效地避免連接桿2在多次外力作 用后發生嚴重的形變，從而提高阻尼試驗系統的穩定性以及可靠性。
[0033] 優選地，其還包括底座，所述三個定位架12固定設置在底座上；所述的底座包括 支撐板19,所述支撐板19上設有支撐桿，所述支撐桿上設有螺紋以及與螺紋匹配的螺母， 所述支撐板19通過螺紋和螺母固定在支撐桿上，所述三個定位架12固定設置在支撐板19 上。具體地，如圖3所示，所述的支撐桿為螺桿，其包括第一螺桿17和第二螺桿18,所述第 一螺桿17上連接有第一螺母13和第二螺母14,所述第二螺桿18上連接有第三螺母15和 第四螺母16,所述支撐板19的一端與第一螺桿17連接，所述支撐板19的一端設置在第一 螺母13和第二螺母14之間，所述支撐板19的另一端與第二螺桿18連接，所述支撐板19 的另一端設置在第三螺母15和第四螺母16之間。通過調節第一螺母13、第二螺母14、第 三螺母15以及第四螺母16便可對支撐板19的高度進行調節。
[0034] 優選地，所述的觸摸屏10為LED顯示觸摸屏。
[0035] 另外，對于本發明的系統，其原理可參照以下所描述的內容。
[0036] 如圖5所示，假設Ht/w等于鉸鏈粘性阻尼并且力f總垂直于力臂，間隔棒臂的旋 轉圍繞鉸鏈的中心，可由下列公式（1)計算：
【權利要求】
1. 一種間隔棒阻尼特性及疲勞試驗系統，其特征在于：其包括拉壓力傳感器（3)、位移 傳感器（4)、信號采集器（9)、上位機（11)、PLC (8)、數字油缸（5)、連接桿（2)、定位架（12) 以及試樣間隔棒（1)，所述試樣間隔棒（1)固定設置在定位架（12)上，所述連接桿（2)固定 設置在試樣間隔棒（1)的線夾（20)中； 所述連接桿（2)與拉壓力傳感器（3)的一端連接，所述拉壓力傳感器（3)的另一端與數 字油缸（5)的上端連接，所述數字油缸（5)的下端連接有伺服電機（6)，所述連接桿（2)與位 移傳感器（4)連接； 所述拉壓力傳感器（3)的輸出端以及位移傳感器（4)的輸出端均與信號采集器（9)的 輸入端連接，所述信號采集器（9)的輸出端與上位機（11)的輸入端連接，所述PLC (8)的輸 出端與伺服電機（6)的輸入端連接。
2. 根據權利要求1所述一種間隔棒阻尼特性及疲勞試驗系統，其特征在于：所述試樣 間隔棒（1)的個數為多個，所述連接桿（2)穿過多個試樣間隔棒（1)的線夾（20)將多個試 樣間隔棒（1)固定連接在一起，所述連接桿（2)固定設置在多個試樣間隔棒（1)的線夾（20) 中。
3. 根據權利要求1所述一種間隔棒阻尼特性及疲勞試驗系統，其特征在于：所述拉壓 力傳感器（3)的輸出端以及位移傳感器（4)的輸出端還均與PLC (8)的輸入端連接。
4. 根據權利要求1所述一種間隔棒阻尼特性及疲勞試驗系統，其特征在于：所述伺服 電機（6)的輸出端與PLC (8)的輸入端連接。
5. 根據權利要求1至4任一項所述一種間隔棒阻尼特性及疲勞試驗系統，其特征在于： 所述PLC (8 )連接有觸摸屏（10 )。
6. 根據權利要求1或2所述一種間隔棒阻尼特性及疲勞試驗系統，其特征在于：其還 包括U型連接部件（7)，所述的拉壓力傳感器（3)的一端通過U型連接部件（7)與連接桿（2) 連接。
7. 根據權利要求1所述一種間隔棒阻尼特性及疲勞試驗系統，其特征在于：其還包括 底座，所述定位架（12)固定設置在底座上。
8. 根據權利要求7所述一種間隔棒阻尼特性及疲勞試驗系統，其特征在于：所述的底 座包括支撐板（19)，所述支撐板（19)上設有支撐桿，所述支撐桿上設有螺紋以及與螺紋匹 配的螺母，所述支撐板（19)通過螺紋和螺母固定在支撐桿上，所述定位架（12)固定設置在 支撐板（19)上。
9. 根據權利要求5所述一種間隔棒阻尼特性及疲勞試驗系統，其特征在于：所述的觸 摸屏（10)為LED顯示觸摸屏。
【文檔編號】G01M13/00GK104122082SQ201410323561
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月8日 優先權日:2014年7月8日
【發明者】周政敏, 何三洋, 劉艷明, 萬中華, 張勇, 胡秋柏 申請人:廣州鑫源恒業電力線路器材股份有限公司
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