ЖУРНАЛ СТА 4/2009

Калибровка ДС силоизмерительных каналов проводится в точках, соответ ствующих значениям силы 0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 1,5; 1,0; 0,5; 0 МН (основные калибровочные точки), а проверка ре зультатов проведённой калибровки — в промежуточных точках, соответству ющих значениям силы 0; 0,2; 0,4…1,6; 1,8; 2,0; 1,8; 1,6…0,4; 0,2; 0 МН. Методика метрологической аттеста ции преобразователей силы (разработ чик ОАО «НИИ «Контрольприбор», г. Пенза) базируется на данных, полу ченных в результате калибровки их си лоизмерительных каналов с помощью рассматриваемой в настоящей статье системы. С ТРУКТУРА СИСТЕМЫ И НАЗНАЧЕНИЕ ЕЁ ЭЛЕМЕНТОВ Структурная схема системы управле ния и измерения, на которой показаны состав аппаратуры системы, а также исполнительные устройства и функци онально важные элементы конструк ции, приведена на рис. 2. Коротко охарактеризуем основные части системы и их отличительные особенности. Нагружающее устройство представ ляет собой жёсткую силовую раму, об разованную основанием ОС и верхней траверсой ТР, которые соединены меж ду собой двумя гладкими колоннами КЛ. В основании смонтирован сило вой гидроцилиндр СГЦ, на плунжере которого закреплена активная опорная плита АП, а на траверсе ТР соосно с плунжером гидроцилиндра СГЦ уста новлен датчик силы ДСМ с закреплён ной на нём пассивной опорной плитой ПП. Пространство между опорными плитами АП и ПП образует рабочую зону для испытываемых ДС. Насосная установка производитель ностью 9 литров в минуту создаёт два потока рабочей жидкости: высокого давления (ВД) величиной 21 МПа и низкого давления (НД) величиной 6МПа. Сглаживание пульсаций рабочей жидкости в магистрали НД обеспечива ет пневмогидравлический аккумулятор ёмкостью 1 дм 3 . Охлаждение рабочей жидкости осуществляется водяным маслоохладителем (аккумулятор и мас лоохладитель на рис. 2 не показаны). Сервоклапан (СК) золотникового ти па с управляющим каскадом «сопло заслонка» и расходом 10 литров в ми нуту обеспечивает перемещение плун жера гидроцилиндра СГЦ по закону входного управляющего сигнала. Гидроцилиндр (СГЦ) имеет одношто ковый дифференциальный плунжер, который в отличие от классических гидроцилиндров, используемых в ис пытательных прессах [6], имеет две ра бочие полости: поршневую полость, давление в которой регулируется сер воклапаном СК путём подключения её либо к магистрали ВД, либо к магист рали слива, создавая тем самым требу емое давление для воспроизведения заданной силы сжатия; и штоковую полость, предназначенную для пере мещения и позиционирования опор ной плиты АП, в которую рабочая жидкость поступает из магистрали НД с давлением в 3,5 раза ниже, чем в ма гистрали ВД. Рабочая площадь штоко вой полости конструктивно выполне на в 10 раз меньше площади поршне вой полости, поэтому при давлении в поршневой полости, равном 1/35 дав ления в магистрали ВД, плунжер гид роцилиндра СГЦ находится в равно весном состоянии, а опорная плита АП неподвижна. При увеличении (уменьшении) давления плита АП пе ремещается вверх (вниз). При давле нии в поршневой полости, равном давлению в магистрали ВД, усилие на испытываемый ДС достигает макси мального значения. Датчик силы (ДСМ) с чувствитель ным элементом в форме полого ци линдра с наклеенными на внешнюю поверхность чувствительного элемента и соединёнными в мост Уинстона тен зорезисторами запитан напряжением постоянного тока. Для контроля тем пературы датчика ДСМ на его чувстви тельном элементе закреплён датчик температуры. Датчик перемещения (ДП) представ ляет собой трансформаторный преоб разователь линейных перемещений с подвижным сердечником, запитанный напряжением переменного тока часто той 10 кГц. Модуль опторазвязок (МО) служит для гальванической изоляции линий ввода/вывода АЦП и ЦАП и силовой автоматики насосной установки. Цифровой программный регулятор (на рис. 2 не показан) осуществляет сравнение сигнала задания, сформиро ванного компьютером, с сигналом об ратной связи (силы или перемещения) в цифровом виде и вырабатывает циф ровой управляющий сигнал. Опишем работу системы управления и измерения по структурной схеме рис. 2. Цифровой управляющий сиг нал сравнивается с усиленным и про масштабированным усилителем ИУ (или усилителем преобразователем УП) сигналом датчика ДСМ (или ДП) после его преобразования АЦП. Раз ностный цифровой сигнал преобразу ется ЦАП в аналоговый вид и после усиления по мощности усилителем 62 СТА 4/2009 РАЗ РА БОТ КИ / КОН Т РОЛ Ь НО ИЗМЕ Р И Т Е Л Ь НЫЕ СИС Т ЕМЫ www.cta.ru НАГРУЖАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО НАСОСНАЯ УСТАНОВКА ТР ДСМ ПП КЛ АП ОС ДП СГЦ СК МО ИУ УП УМ ЦАП АЦП ШКАФ УПРАВЛЕНИЯ Блок управления Системный блок Условные обозначения: ТР – траверса; ДСМ – датчик силы машины; ПП – пассивная плита; КЛ – колонна; АП – активная плита; ОС – основание; ДП – датчик перемещения; СГЦ – силовой гидроцилиндр; СК – сервоклапан; МО – модуль опторазвязок; ИУ – измерительный усилитель; УП – усилитель*преобразователь; УМ – усилитель мощности; АЦП – аналого*цифровой преобразователь; ЦАП – цифро*аналоговый преобразователь. Рис. 2. Структура системы управления и измерения © СТА-ПРЕСС