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1 項目概(gài)述(shù)
1.1 項(xiàng)目背(bèi)景(jǐng)與試驗目的
汽車座椅靠背(bèi)骨架(jià)疲勞試驗(yàn)台用於(yú)開展汽車座(zuò)椅靠背(bèi)骨架往復(fù)疲勞耐久試(shì)驗,模擬車(chē)輛行駛過程中乘客(kè)倚靠,顛(diān)簸(bò)衝(chōng)擊(jī)帶(dài)來(lái)的(dí)交變載荷,考核(hé)靠背(bèi)鈑金,調(tiáo)角器,焊接(jiē)點位,連接螺栓等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的疲勞壽命(mìng),結構變(biàn)形(xíng),開裂及鬆動失(shī)效情況,滿(mǎn)足汽車(chē)主機(jī)廠座(zuò)椅耐久(jiǔ)企業標準及國標相(xiāng)關試(shì)驗(yàn)要求。
1.2 核心(xīn)設計要求(qiú)
加(jiā)載(zǎi)方(fāng)式:伺服(fú)電缸直綫往(wǎng)復(fù)加載,標準(zhǔn)正弦(xián)波(bō)交變(biàn)載(zǎi)荷,載(zǎi)荷(hé)幅(fú)值,加(jiā)載(zǎi)頻率(shuài)獨立連續可調;
控製模式:全程閉(bì)環PID負荷(hé)控製(zhì)(力(lì)閉環優(yōu)先),抑(yì)製位(wèi)移擾(rǎo)動帶來(lái)的(dí)載(zǎi)荷(hé)波(bō)動,保證(zhèng)正(zhèng)弦(xián)波(bō)形(xíng)無(wú)畸變;
控(kòng)製硬(yìng)件:采(cǎi)用美國NI cRIO實時控(kòng)製器+配套IO模塊搭建(jiàn)底(dǐ)層(céng)控製(zhì)係(xì)統,高(gāo)實時性,高同步性,適配(pèi)動(dòng)態疲勞高頻加(jiā)載場景;
功能要求:自動循環耐久(jiǔ)試驗,實時載荷/位移(yí)曲(qū)綫采(cǎi)集,超限報(bào)警停機,試驗數據存(cún)儲(chǔ)導出,故(gù)障自診斷;
設備(bèi)工(gōng)況:可長時間(jiān)連(lián)續(xù)不(bù)間斷(duàn)疲(pí)勞運(yùn)行(háng),支(zhī)持(chí)百(bǎi)萬(wàn)次級耐(nài)久(jiǔ)循(xún)環,設(shè)備運行(háng)穩(wěn)定(dìng)性強。
1.3 設備(bèi)整(zhěng)體(tǐ)設(shè)計(jì)原則
遵(zūn)循(xún)高實(shí)時性力(lì)控,機械(xiè)結(jié)構(gòu)高(gāo)剛(gāng)性,控製(zhì)係統(tǒng)抗幹擾,人機操作(zuò)便捷,多重(zhòng)安全防(fáng)護五(wǔ)大(dà)原(yuán)則,區別於傳統位移控(kòng)製(zhì)疲勞設備,本設(shè)備全(quán)程以載荷(hé)為閉環(huán)目(mù)標(biāo),消(xiāo)除(chú)座椅骨(gǔ)架(jià)彈性(xìng)形(xíng)變帶來(lái)的(dí)加(jiā)載(zǎi)誤(wù)差(chà),保(bǎo)證試驗一(yī)致(zhì)性。
2 設備總體(tǐ)係統(tǒng)方(fāng)案
2.1 係統整體(tǐ)架構
汽(qì)車座(zuò)椅(yǐ)靠背骨架疲勞(láo)試(shì)驗台(tái)采用三層分(fēn)布式控製架(jià)構(gòu):上(shàng)位(wèi)機(jī)監控層 + NI cRIO實時(shí)控(kòng)製層 + 現場執(zhí)行驅動層,三(sān)層(céng)架構(gòu)分(fēn)工(gōng)明確,保(bǎo)障動態載(zǎi)荷(hé)控(kòng)製(zhì)的(dí)實(shí)時(shí)性(xìng),整體架構(gòu)如下:
上位機(jī)(工(gōng)業(yè)PC):基於LabVIEW編(biān)寫人機交互(hù)界(jiè)麵(miàn),負責試驗參(cān)數設(shè)置(載荷(hé)幅(fú)值,頻(pín)率,循環次數(shù),保(bǎo)壓(yā)參數(shù)),實(shí)時(shí)波(bō)形(xíng)顯(xiǎn)示(shì),數(shù)據(jù)存儲(chǔ),報(bào)表生(shēng)成(chéng),歷史曲綫(xiàn)回(huí)看;
實(shí)時(shí)控製層(NI cRIO控製器):核心控(kòng)製單(dān)元,運行實(shí)時係統,執行(háng)高(gāo)速(sù)PID負(fù)荷閉(bì)環(huán)運(yùn)算,正(zhèng)弦(xián)波指(zhǐ)令(líng)生成,模(mó)擬(nǐ)量(liáng)信(xìn)號收發(fā),高速數(shù)據采集,控製周期(qī)1ms,遠超(chāo)普通PLC,適(shì)配(pèi)高頻正(zhèng)弦波(bō)動(dòng)態加(jiā)載;
現場(cháng)執行層(céng):伺服電缸,伺服驅(qū)動器,高精度力傳感(gǎn)器(qì),位(wèi)移傳感器(qì),工(gōng)裝夾具(jù),剛性機架,完(wán)成載(zǎi)荷(hé)輸出,力值反饋,試樣裝夾(jiā)。
2.2 設備(bèi)工(gōng)作原理
操(cāo)作(zuò)人員(yuán)在(zài)上(shàng)位(wèi)機(jī)設定正弦波(bō)加(jiā)載參數(平均載(zǎi)荷,載荷(hé)幅(fú)值,加載頻率,總(zǒng)循環(huán)次(cì)數),參(cān)數下發至(zhì)NI cRIO實(shí)時(shí)控製器;cRIO內部(bù)實(shí)時(shí)生成(chéng)標準(zhǔn)正(zhèng)弦(xián)波載荷指令(líng),對比力(lì)傳(chuán)感器(qì)實(shí)時反(fǎn)饋的(dí)實際載(zǎi)荷(hé)值(zhí),通(tōng)過(guò)自(zì)適(shì)應(yīng)PID負荷閉(bì)環算法計算偏差,輸(shū)出(chū)模擬(nǐ)量(liáng)控(kòng)製信(xìn)號(hào)至伺(sì)服驅動器;伺服(fú)驅動器驅動伺(sì)服(fú)電(diàn)缸做往(wǎng)復(fù)直綫運(yùn)動,對座椅靠(kào)背施(shī)加精(jīng)準正弦(xián)交變載(zǎi)荷;同(tóng)時(shí)係(xì)統同(tóng)步采集載荷(hé),位移(yí)實(shí)時數(shù)據(jù),實時修正PID參數,抵消靠背骨架(jià)彈性形(xíng)變(biàn),機(jī)械(xiè)間(jiān)隙帶來的載荷(hé)偏差,保證加(jiā)載波形完(wán)整,載荷(hé)精(jīng)度(dù)達(dá)標;試(shì)驗達到設定(dìng)循環(huán)次(cì)數或(huò)出現載(zǎi)荷超限,位移(yí)超限故(gù)障時,係統自(zì)動(dòng)停機並記錄(lù)故障數據。
2.3 設備(bèi)整體組(zǔ)成
設(shè)備(bèi)分為(wéi)六大(dà)模(mó)塊(kuài):剛性主機(jī)機架模(mó)塊,伺(sì)服電缸(gāng)加(jiā)載模塊(kuài),力(lì)/位(wèi)移(yí)檢測模(mó)塊(kuài),NI cRIO測控(kòng)模(mó)塊(kuài),人機(jī)交互模塊,安(ān)全防護模(mó)塊。
