本发明专利技术公开了一种基于LabVIEW的冲切复合磨损试验系统及试验方法，包括运动控制系统、数据采集系统以及用于通过LabVIEW进行运动控制指令发送、分析和显示接收到的数字信号的终端设备；该试验系统及其试验方法，能够使设备的运动控制和数据采集的精度及响应速度更高，冲击轴和切向轴的速度可调，可以模拟出不同冲切速度的试验，对于冲击力、切向力、冲击速度、切向速度、冲击位移及切向位移的采样频率高，可以精确的记录在每一次冲切过程中的各项参数值的变化。并且通过TCP通讯将运动控制系统上位机和数据采集系统上位机的数据进行实时传输，最后由数据采集系统上位机进行数据的自动存储，大大提高了数据的精准性和便捷性。大大提高了数据的精准性和便捷性。大大提高了数据的精准性和便捷性。
【技术实现步骤摘要】
一种基于LabVIEW的冲切复合磨损试验系统及其试验方法
[0001]本专利技术涉及摩擦学
，具体涉及一种基于LabVIEW的冲切复合磨损试验系统及其试验方法。
技术介绍
[0002]随着工业领域的快速发展，人们对于某些重要部件的服役性能提出了更加严苛的要求，尤其是航空航天、核电、交通轨道等领域，摩擦磨损会严重的降低某些重要部件的工作寿命，造成金属材料损耗和能量损失，从而带来巨大的经济损失。在实际的服役过程中，摩擦磨损会造成材料表面不同程度的损伤和失效，甚至可能致使零部件的失效。为了研究零部件在实际服役环境下的摩擦磨损行为，国内外也相继研制出了不同类型的摩擦磨损试验机，如冲击磨损试验机、切向微动试验机和冲切复合试验机等，而仅靠试验机模拟实际工况是不够的，想要分析部件的摩擦磨损机理，就需要实时监测出零部件在摩擦磨损过程中的摩擦力、冲击力以及循环次数等。
技术实现思路
[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于LabVIEW的冲切复合磨损试验系统及其试验方法。
[0004]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于LabVIEW的冲切复合磨损试验系统，包括运动控制系统、数据采集系统以及用于通过LabVIEW进行运动控制指令发送、分析和显示接收到的数字信号的终端设备；
[0005]所述运动控制系统包括运动控制卡、切向轴直线电机和冲击轴直线电机、用于控制冲击质量块和冲击轴动子吸合状态的电磁铁以及用于控制电磁铁通断的第一单片机，通过所述运动控制卡控制冲击轴直线电机和切向轴直线电机的运动，并读取两个直线电机的编码器数值；
[0006]所述数据采集系统包括用于实时记录冲击质量块位置信息的切向轴光栅尺和冲击轴光栅尺、用于采集冲击轴的质量块冲击试样过程中力的数值的冲击力传感器、用于采集切向轴在试件冲击过程中摩擦力的数值的切向传感器，以及用于采集各个传感器数据并进行数据传输的第二单片机。
[0007]进一步地，还包括用于将采集到的信号进行滤波处理的信号调理器。
[0008]进一步地，所述终端设备包括运动控制系统上位机和数据采集系统上位机，且运动控制系统上位机和数据采集系统上位机通过路由器通信连接，且运动控制系统上位机分别与所述运动控制卡和第一单片机通信连接，所述数据采集系统上位机与所述第二单片机通信连接。
[0009]进一步地，切向轴直线电机通过切向轴电机驱动器驱动，所述切向轴电机驱动器与所述运动控制卡通信连接；所述冲击轴直线电机通过冲击轴电机驱动器驱动，所述冲击轴电机驱动器与所述运动控制卡通信连接。
[0010]进一步地，该试验系统还包括用于增强冲切复合试验散热的散热散热风扇。
[0011]本专利技术还提供了一种基于LabVIEW的冲切复合磨损试验方法，包括以下步骤：
[0012]S1：将运动控制系统上位机和数据采集系统上位机通过路由器进行连接，并调试；
[0013]S2：通过运动控制系统上位机中的运动控制系统界面，调节冲击轴、切向轴的具体位置，并设置试验所需的冲击位移、切向位移、切向总位移、合速度以及总的试验次数；
[0014]S3：通过数据采集系统上位机中的数据采集控制界面，设置采样频率、试验名称、试验自动采集的间隔、采集点数量，并打开自动采集按钮；
[0015]S4：点击运动控制界面中的开始运动按钮，试验系统开始运行，进行冲切复合运动，随后点击数据采集界面中的开始采集按钮，系统将按照步骤S3中设置的数据点进行数据存储；
[0016]S5：试验冲切次数达到设定次数后，试验系统自动停止，完成试验，关闭设备电源；
[0017]S6：通过上述采集的数据，得到冲击力、切向力、冲击速度、切向速度、冲击能量以及摩擦系数曲线图。
[0018]进一步地，步骤S4中进行冲切复合运动，包括以下步骤：
[0019]S4.1：首先电磁铁得电，并与质量块吸合，随着冲击轴以速度为零，从a点向左加速运动，运动固定位移后运动到b位置，并达到设定的冲击速度Vi；
[0020]S4.2：步骤S1中，质量块速度达到设定值后，电磁铁断电，并与质量块分离，此时质量块和试样一起以Vi的速度，从b点运动到c点与正在以速度Vi向下运动的对磨副相冲切，而电磁铁则随着冲击轴动子，从b点向右运动到初始位置a点；
[0021]S4.3：质量块和试样与对磨副试样冲切后，质量块和试样以一定速度向右弹回，而电磁铁则随着冲击轴动子，从初始位置a点向左移动，电磁铁得电，并与弹回的质量块和试样在d位置相互吸合，一起从d位置运动指定的位移b位置并减速到零；
[0022]S4.4：试样、质量块和电磁铁整体从b位置向右移动回到初始位置a点，完成一次冲切过程。
[0023]S4.5：重复上述步骤S4.1
‑
S4.5，进行冲切复合运动。
[0024]进一步地，在进行冲切复合磨损试验前，首先对试样和对磨副试样进行清洗和干燥处理；将已经清洗和干燥处理后的试样固定于冲击轴的质量块上，并将对磨副试样固定于切向轴的夹具上，随后再进行S1。
[0025]本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所提到的一种基于LabVIEW的冲切复合磨损试验系统及其试验方法，
[0026](1)本专利技术的试验系统及其试验方法，能够使设备的运动控制和数据采集的精度及响应速度更高。
[0027](2)本专利技术中冲击轴和切向轴的速度可调，可以模拟出不同冲切速度的试验。
[0028](3)本专利技术中对于冲击力、切向力、冲击速度、切向速度、冲击位移及切向位移的采样频率很高，可以精确的记录在每一次冲切过程中的各项参数值的变化，且力信号、速度信号和位移信号在时序上拥有高度的一致性。
[0029](4)本专利技术中实现了数据的自动存储功能，通过TCP通讯将运动控制系统上位机和数据采集系统上位机的数据进行实时传输，最后由数据采集系统上位机进行数据的自动存储，方便可靠，大大提高了精准性能。
附图说明
[0030]图1为本专利技术布局结构示意图；
[0031]图2为本专利技术总体框架示意图；
[0032]图3为本专利技术冲切复合运动原理图；
[0033]图4为本专利技术运动控系统及数据采集系统的合成运动轨迹示意图；
[0034]图5本专利技术运动控系统及数据采集系统的运动控制系统效果图；
[0035]图6是本专利技术运动控系统及数据采集系统的数据采集系统效果图；
[0036]图7是本专利技术运动控系统及数据采集系统的实施例采集的冲击速度曲线图；
[0037]图8是本专利技术运动控系统及数据采集系统的实施例采集的冲击能量曲线图；
[0038]图9是本专利技术运动控系统及数据采集系统的实施例采集的冲击力曲线图；
[0039]图10是本专利技术运动控系统及数据采集系统的实施例采集的摩擦系数曲线图。
具体实施方式
[0040]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于LabVIEW的冲切复合磨损试验系统，其特征在于，包括运动控制系统、数据采集系统以及用于通过LabVIEW进行运动控制指令发送、分析和显示接收到的数字信号的终端设备；所述运动控制系统包括运动控制卡(1)、切向轴直线电机(2)和冲击轴直线电机(3)、用于控制冲击质量块(4)和冲击轴动子(5)吸合状态的电磁铁以及用于控制电磁铁通断的第一单片机(6)，通过所述运动控制卡(1)控制冲击轴直线电机(3)和切向轴直线电机(2)的运动，并读取两个直线电机的编码器数值；所述数据采集系统包括用于实时记录冲击质量块(4)位置信息的切向轴光栅尺(7)和冲击轴光栅尺(8)、用于采集冲击轴的质量块(4)冲击试样16过程中力的数值的冲击力传感器(9)、用于采集切向轴在试件冲击过程中摩擦力的数值的切向传感器(10)，以及用于采集各个传感器数据并进行数据传输的第二单片机(11)。2.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的冲切复合磨损试验系统，其特征在于，所述终端设备包括运动控制系统上位机(12)和数据采集系统上位机(13)，且所述运动控制系统上位机(12)和数据采集系统上位机(13)通过路由器(20)通信连接，且所述运动控制系统上位机(12)分别与所述运动控制卡(1)和第一单片机(6)通信连接，所述数据采集系统上位机(13)与所述第二单片机(11)通信连接。3.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的冲切复合磨损试验系统，其特征在于，所述切向轴直线电机(2)通过切向轴电机驱动器(14)驱动，所述切向轴电机驱动器(14)与所述运动控制卡(1)通信连接；所述冲击轴直线电机(3)通过冲击轴电机驱动器(15)驱动，所述冲击轴电机驱动器(15)与所述运动控制卡(1)通信连接。4.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的冲切复合磨损试验系统，其特征在于，还包括用于将采集到的信号进行滤波处理的信号调理器。5.根据权利要求1至4任一项所述的基于LabVIEW的冲切复合磨损试验系统，其特征在于，该试验系统还包括用于增强冲切复合试验散热的散热散热风扇。6.一种基于LabVIEW的冲切复合磨损试验方法，其特征在于，基于上述权利要求1至5任一项所述的试验系统进行试验，包括以下步骤：S1：将运动控制系统上位机(12)和数据采集系统上位机(13)通过路由器(20)进行连接，并调试...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡振兵，李珂，宁闯明，雷宇杰，余施佳，彭雪峰，聂裕宸，李正阳，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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