機(jī)械工程測試裝置設(shè)計(jì)的創(chuàng)新

金君鑫　張燁

摘 要：在現(xiàn)代社會(huì)，測試技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化程度與其生產(chǎn)力水平高低的重要依據(jù)。在現(xiàn)代社會(huì)和科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的大背景下，測試技術(shù)在工程技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用也隨之越來越廣泛，比如生產(chǎn)監(jiān)督、產(chǎn)品開發(fā)、工程研究、質(zhì)量控制和性能試驗(yàn)等工作都需要以測試技術(shù)作為基礎(chǔ)。文章對機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、加載液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)等做了相關(guān)的分析和闡述，并對測試裝置的功能進(jìn)行分析，以期創(chuàng)新機(jī)械工程測試裝置的設(shè)計(jì)理念和方法。

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程；測試裝置；創(chuàng)新

目前我國使用的機(jī)械工程測試裝置大部分僅僅只能針對某種特定系統(tǒng)進(jìn)行分析和測試，比如液壓系統(tǒng)，機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，速度，動(dòng)壓滑動(dòng)軸承，摩擦力，噪音等等。但在很多實(shí)際操作中，這種比較分散的機(jī)械測試裝備事實(shí)上給機(jī)械工程增加了很多額外成本，造成了不必要的資源浪費(fèi)。而對機(jī)械工程測試裝置設(shè)計(jì)的創(chuàng)新的探究，正是為了更好解決這個(gè)問題，使各個(gè)機(jī)械工程領(lǐng)域之間的結(jié)合更加緊密，從而有效提高工作的有效性與連續(xù)性。

1 創(chuàng)新設(shè)計(jì)的原則

1.1 力求簡潔

技術(shù)方案設(shè)計(jì)的是否簡潔，也是判斷一項(xiàng)設(shè)計(jì)能否獲得成功的一項(xiàng)重要的設(shè)計(jì)原則。有一種誤區(qū)認(rèn)為，一項(xiàng)設(shè)計(jì)的原理和構(gòu)造如果越復(fù)雜，才說明它的水平越高。制造一件構(gòu)造復(fù)雜的物體確實(shí)需要比較高的水平，但這是針對制造者而言。如果一個(gè)設(shè)計(jì)者使其技術(shù)方案的構(gòu)造復(fù)雜難懂，那么這就不能說是一件成功的設(shè)計(jì)。所以，設(shè)計(jì)者應(yīng)該力求自己的設(shè)計(jì)功能明確、性能可靠并且機(jī)理簡單。

1.2 堅(jiān)持科學(xué)

任何一個(gè)設(shè)計(jì)方案都應(yīng)當(dāng)是某種或某些科學(xué)技術(shù)原理的體現(xiàn)，所以，任何的設(shè)計(jì)方案從根本上說都不能違背科學(xué)技術(shù)原理?！坝绖?dòng)機(jī)方案”就是違背科學(xué)原理的典型。一直以來，都不斷有發(fā)明家前赴后繼，絞盡腦汁地去設(shè)計(jì)永動(dòng)機(jī)，但都因?yàn)槠渲苯舆`背了能量守恒定律而最終失敗。一個(gè)設(shè)計(jì)方案要成功，除了不能違反科學(xué)原理之外，還應(yīng)該能達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期性能。大多數(shù)發(fā)明的最終目的都是要實(shí)現(xiàn)對已有技術(shù)的突破。如果最終做出的發(fā)明效果并不理想，那么這項(xiàng)發(fā)明也就失去了其存在的價(jià)值和意義。故此，要多方面、全方位地對設(shè)計(jì)的技術(shù)性能進(jìn)行必要的論證。

1.3 追求最優(yōu)化

事實(shí)上，要通過直接估計(jì)的方式判斷一項(xiàng)設(shè)計(jì)的實(shí)用價(jià)值并不容易。因此，人們一般采取的是比較的方法來進(jìn)行估計(jì)判斷，也就是說，把新方案可能產(chǎn)生的效果與那些要解決同樣問題的已經(jīng)存在的技術(shù)作分析比較，看其是否處于優(yōu)勢的地位。一般情況下，追求具有相類似功能的不同技術(shù)之間，是可以進(jìn)行科學(xué)的比較并分出其優(yōu)劣的。我們也應(yīng)該時(shí)刻保持這樣的意識(shí)，技術(shù)幾乎每時(shí)每刻都在發(fā)展進(jìn)步，新的設(shè)計(jì)方案幾乎層出不窮。所以，我們在分析比較時(shí)，還必須考慮到可能出現(xiàn)的一些其他的技術(shù)方案，考慮到一些可能的改良方案，這樣才能夠使得自己的設(shè)計(jì)方案在一個(gè)相對較長的時(shí)間段內(nèi)處于相對最優(yōu)的地位，在比較長的時(shí)間段里有使用價(jià)值和存在的意義。

2 創(chuàng)新設(shè)計(jì)

2.1 對總體結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

本文中所引用的機(jī)械工程測驗(yàn)設(shè)備設(shè)計(jì)原理為：在發(fā)動(dòng)變速電機(jī)開關(guān)后，變速電機(jī)馬上開端滾動(dòng)進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，該變速電機(jī)可調(diào)速范圍在120轉(zhuǎn)/分到1200轉(zhuǎn)/分之間，可憑借變速電機(jī)調(diào)速操控按鈕對變速電機(jī)進(jìn)行調(diào)速操控，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)速傳感器實(shí)時(shí)測量變速電機(jī)的轉(zhuǎn)速，由數(shù)據(jù)輸出接口將收集到的數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理、鑒定以及描繪；按下急停開關(guān)后體系退出作業(yè)狀況，以保證作業(yè)人員安全；電動(dòng)機(jī)股動(dòng)組織變速箱和軸承變速箱，組織變速箱為二級(jí)變速，由直齒和圓錐齒構(gòu)成，憑借皮帶股動(dòng)組織搖桿滾動(dòng)，手柄右傾時(shí)是空擋，左傾時(shí)組織搖桿轉(zhuǎn)速堅(jiān)持電機(jī)轉(zhuǎn)速的1/12，調(diào)理電機(jī)轉(zhuǎn)速可直接操控組織搖桿轉(zhuǎn)速在0-600轉(zhuǎn)/分之間，軸承變速箱為三級(jí)變速，憑借聯(lián)軸器銜接軸承箱，手柄右傾時(shí)是空擋，處于中心時(shí)軸承與電機(jī)堅(jiān)持一樣轉(zhuǎn)速，左傾時(shí)軸承轉(zhuǎn)速堅(jiān)持電機(jī)轉(zhuǎn)速的1/6，調(diào)理電機(jī)轉(zhuǎn)速可直接操控組織搖桿轉(zhuǎn)速在0-1200轉(zhuǎn)/分之間；軸承施壓加載依托可視液壓回路體系完成，加載壓力顯現(xiàn)由加載壓力表完成，按下液壓泵電機(jī)開關(guān)后，從液壓箱油箱中吸油，經(jīng)過調(diào)理先導(dǎo)溢流閥來操控體系壓力，或憑借長途調(diào)壓來調(diào)整體系壓力，由調(diào)壓閥壓力表顯現(xiàn)調(diào)壓閥壓力，對電磁鐵2DT開關(guān)通電后可憑借長途調(diào)壓閥操控體系壓力，對電磁鐵1DT開關(guān)通電后可堅(jiān)持卸荷狀況。

整套機(jī)械工程測驗(yàn)設(shè)備既可以做綜合性測驗(yàn)，也能夠進(jìn)行獨(dú)自測量，或是彼此測量。獨(dú)自對組織體系測量時(shí)將滑動(dòng)軸承變速箱堅(jiān)持空擋，使液壓泵電機(jī)開關(guān)斷開，并使組織變速箱手柄左傾即可完成；獨(dú)自對液壓體系測量時(shí)將液壓泵電機(jī)開關(guān)閉合，并斷開變速電機(jī)開關(guān)即可；假如需求一起對液壓體系和動(dòng)壓滑動(dòng)軸承測量，只需閉合變速電機(jī)開關(guān)和液壓泵電機(jī)開關(guān)，使組織變速箱堅(jiān)持空擋，并調(diào)整軸承變速箱手柄即可完成；假如需求一起對組織體系和液壓體系測量，只需閉合變速電機(jī)開關(guān)和液壓泵電機(jī)開關(guān)，使動(dòng)壓滑動(dòng)軸承變速箱堅(jiān)持空擋即可；假如需求一起對液壓體系、組織體系以及動(dòng)壓滑動(dòng)軸承測量，只需閉合變速電機(jī)開關(guān)和液壓泵電機(jī)開關(guān)，軸承變速箱和組織變速箱不處于空擋即可完成。

2.2 對液壓系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

機(jī)械工程測試裝置中的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)通常為液壓系統(tǒng)與軸承箱連接，通過先導(dǎo)溢流閥對液壓系統(tǒng)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，由動(dòng)壓滑動(dòng)軸承為液壓系統(tǒng)提供所需強(qiáng)度的壓力，旋轉(zhuǎn)動(dòng)壓滑動(dòng)軸承即可使壓力彈簧發(fā)生一定程度的形變，從而產(chǎn)生適合的壓力。與此同時(shí)，先導(dǎo)溢流閥與遠(yuǎn)程調(diào)壓閥借助遙控口實(shí)現(xiàn)連接，可以借助遠(yuǎn)程調(diào)壓閥對液壓系統(tǒng)壓力進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)控，使壓力保持在合適的壓力范圍內(nèi)。如果將先導(dǎo)溢流閥壓力加到最大，對電磁鐵1dt開關(guān)通電，連接遠(yuǎn)程調(diào)壓閥與先導(dǎo)溢流閥，即可通過調(diào)節(jié)手柄來控制液壓系統(tǒng)壓力；如果斷開電磁鐵1dt 開關(guān)，對電磁鐵2dt開關(guān)通電，那么液壓系統(tǒng)將處于卸荷狀態(tài)，壓力近乎為零。另外，為了對有關(guān)參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確實(shí)施的采集和監(jiān)測，在該液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中對先導(dǎo)溢流閥出口處設(shè)有紅外測溫儀以及流量傳感器，而且軸承系統(tǒng)的載荷根據(jù)液壓系統(tǒng)壓力進(jìn)行調(diào)整。

2.3 對動(dòng)壓滑動(dòng)軸承的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

整個(gè)機(jī)械工程測試裝置共配備有若干個(gè)傳感器對外載荷、油膜壓力等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測和采集工作，直接將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接到實(shí)驗(yàn)臺(tái)測試控制系統(tǒng)上，從而進(jìn)行一些數(shù)據(jù)匯總、處理、顯示等操作。動(dòng)壓滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)，將軸承空套在主軸上，軸中間橫剖面均勻分布測壓孔，每個(gè)測壓孔分別與壓力傳感器連接，油液溫度數(shù)據(jù)選用紅外測溫儀監(jiān)測采集，摩擦力數(shù)據(jù)選用摩擦力傳感器監(jiān)測采集，由液壓系統(tǒng)對軸承加載壓力進(jìn)行調(diào)控，軸承載荷隨著液壓油壓力的提高而增加，通過外載荷傳感器對軸承加載壓力進(jìn)行測量和顯示，因而具有穩(wěn)定和方便的特性。利用接口技術(shù)將壓力傳感器與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接，利用計(jì)算機(jī)軟件對采集到的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后可得到壓力分布曲線，從而計(jì)算出動(dòng)壓滑動(dòng)軸承的壓力分布情況和平均壓強(qiáng)。

3 結(jié)語

利用接口技術(shù)將壓力傳感器與計(jì)算機(jī)連接，利用計(jì)算機(jī)分析處理采集到的數(shù)據(jù)，然后可以得到壓力分布曲線，最后得出動(dòng)壓滑動(dòng)軸承的平均壓力。機(jī)械工程測試裝置設(shè)計(jì)的創(chuàng)新將液壓，機(jī)構(gòu)，虛擬平臺(tái)技術(shù)等不同學(xué)科相互結(jié)合，使得機(jī)械工程綜合性創(chuàng)新測試裝置變得更具有綜合性，創(chuàng)新性，而且還具備了現(xiàn)代測試技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)性，經(jīng)濟(jì)性，智能化與針對性。取得滿足系統(tǒng)的信號(hào)與測試儀器信息的獲取，數(shù)據(jù)采集，計(jì)算控制，分析處理，結(jié)果評(píng)定與輸出表述溶為一體。除了上述所述的機(jī)械工程測試裝置設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，還應(yīng)根據(jù)優(yōu)化測試方案，具體的測試任務(wù)制定，恰當(dāng)?shù)倪x擇部件和器件，設(shè)計(jì)合理的測試系統(tǒng)，技術(shù)指標(biāo)測試系統(tǒng)和構(gòu)建滿足特別的功能，正確處理測試數(shù)據(jù)等等，努力體現(xiàn)實(shí)用性，先進(jìn)性，體現(xiàn)當(dāng)今測試技術(shù)發(fā)展的新成果和新發(fā)展。

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[2]魏巍，傅玉琳，楊勇等.機(jī)械工程測試裝置設(shè)計(jì)的創(chuàng)新[J].農(nóng)家科技（下旬刊），2013（1）： 122.