[发明专利]一种多螺栓松脱试验机横向载荷幅值闭环控制方法

权利要求书

1.一种多螺栓松脱试验机横向载荷幅值闭环控制方法，其特征在于，所述的多螺栓松脱试验机横向载荷幅值闭环控制方法用于多螺栓松脱试验机的横向载荷无级调幅与精确控制，对传感器采集到的信号进行分析，然后通过PLC控制系统进行计算，最后对电机控制系统发出指令控制电机的转动，从而实现横向载荷的无级调幅与精确控制；

所述的闭环控制方法是基于多螺栓松脱试验机实现的，所述的多螺栓松脱试验机由四个部分组成，分别为横向载荷幅值控制部分、横向载荷传递部分、扭矩载荷传递部分和轴向载荷传递部分；

所述的扭矩载荷传递部分包括扭力臂(25)、减速器支撑架(26)、导轨滑块(27)、轴承外套(28)、扭矩偏心联轴器(29)、减速器(30)和扭矩伺服电机(31)；所述的减速器支撑架(26)固定在底板(40)上，扭矩伺服电机(31)外接减速器(30)，减速器(30)的输出轴穿过减速器支撑架(26)，并固定在减速器支撑架(26)上；所述的减速器(30)的输出轴与扭矩偏心联轴器(29)连接在一起，扭矩偏心联轴器(29)与轴承外套(28)上端面固定在一起，轴承外套(28)下端面固定在导轨滑块(27)的滑块上，导轨滑块(27)所在的导轨固定在扭力臂(25)上，扭力臂(25)上设有内六角头的一端套在厚试件(33)的外六角上，位于拉力板(24)之上；

所述的轴向载荷传递部分包括薄试件(32)、厚试件(33)、试件螺栓(34)、轴承盖(35)、推力球轴承(36)、上夹持板(37)、轴向加载支撑架(38)和液压拉马(39)；所述的薄试件(32)和厚试件(33)止口对应装配在一起；所述的厚试件(33)上端与拉力板(24)右端圆孔装配在一起，厚试件(33)末端安装在上夹持板(37)内圈中；所述的轴承盖(35)穿过上夹持板(37)，并将推力球轴承(36)夹在轴承盖(35)与上夹持板(37)之间；所述的液压拉马 (39)的油压起动杆一端置于轴向加载支撑架(38)上的圆筒内，其上的爪勾勾住轴承盖(35)边缘；

所述的横向载荷幅值控制部分包括第二方轴衬套( 8) 、方轴轴承( 9) 、横载导轨移动板(10)、横载导轨固定基板(11)、丝杠螺母(12)、滚珠丝杠(13)、伺服电机联轴器(14)、伺服电机(15)以及T型滑块(16)；所述的第二方轴衬套(8)与方轴轴承(9)相连接，方轴轴承(9)通过过盈配合安装在T型滑块(16)中；所述的T型滑块(16)安装在横载导轨移动板(10)上，随横载导轨移动板(10)一同运动；所述的横载导轨移动板(10)可在横载导轨固定基板(11)上实现滑动，横载导轨固定基板(11)安装在底板(40)上；所述的T型滑块(16)与丝杠螺母(12)相连接，丝杠螺母(12)与滚珠丝杠(13)配合，位于方轴轴承(9)下方；所述的滚珠丝杠(13)通过伺服电机联轴器(14)与伺服电机(15)相连，伺服电机(15)固定在底板(40)上；

所述的横向载荷传递部分包括主轴电机(1)、主轴电机输出轴法兰(2)、方轴法兰(3)、方轴(4)、第一方轴衬套(5)、曲柄轴承(6)、偏心摇杆(7)、摇杆连接销(17)、摇杆连接块(18)、U型连杆(19)、第一直线轴承(20)、弹性杆(21)、力传感器(22)、第二直线轴承(23)、拉力板(24)以及底板(40)；所述的主轴电机(1)固定在底板(40)上，主轴电机(1)的输出轴通过主轴电机输出轴法兰(2)和方轴法兰(3)实现与方轴(4)的连接，方轴(4)通过第一方轴衬套(5)带动曲柄轴承(6)产生转动；所述的曲柄轴承(6 )将运动传递给偏心摇杆(7)，偏心摇杆(7)与摇杆连接块(18)通过摇杆连接销(17)进行连接；所述的U型连杆(19)固定在摇杆连接块(18)上，并穿过第一直线轴承(20)与弹性杆(21)相连，弹性杆(21)与力传感器(22)相连，通过第二直线轴承(23)将横向载荷传递到拉力板(24)；

基于多螺栓松脱试验机的横向载荷无级调幅与精确控制方法，步骤如下：

步骤a)读入用户输入的各项试验参数，包括被连接件厚度d、被连接件间润滑状况m、螺栓个数n、目标横向载荷幅值F₀以及误差允许值e；其中m₁代表无润滑，m₂代表有一定润滑，m₃代表润滑良好；

步骤b)系统自动将步骤a)中的试验参数代入到修正函数K＝g(d,m,n)中，计算出修正系数K，然后将目标横向载荷幅值F₀与修正系数K自动代入到载荷函数F＝f(x,K)中，计算获得T型滑块(16)的目标位置点x₀，x表示T型滑块(16)的位置点，其中修正函数与载荷函数存储在试验机控制器中；

步骤c)启动伺服电机(15)，滚珠丝杠(13)通过丝杠螺母(12)带动T型滑块(16)连同横载导轨移动板(10)一起在横载导轨固定基板(11)上移动，调整T型滑块(16)至目标位置点x₀处，得到一个接近于目标横向载荷幅值F₀的实际横向载荷幅值F；

步骤d)主轴电机(1)开始工作，同时力传感器(22)实时监测实际横向载荷幅值F大小；

步骤e)计算实际横向载荷幅值F与目标横向载荷幅值F₀的差值，Δ₁＝F-F₀，比较差值绝对值|Δ₁|与误差允许值e的大小关系，若|Δ₁|≤e，则直接进入步骤f)，若|Δ₁|＞e，则计算更新横向载荷幅值并将计算结果代入到载荷函数F＝f(x,K)当中，计算得出更新位置点x₁，伺服电机(15)开始启动，迅速将T型滑块(16)微调至更新位置点x₁，然后重新对比实际横向载荷幅值F与目标横向载荷幅值F₀之间的差值；循环上述过程，直到实际横向力载荷幅值F与目标横向载荷幅值F₀之间差值小于误差允许值e；

步骤f)由于横向载荷幅值具有不稳定性，在实际横向载荷幅值F达到要求之后，即实际横向力载荷幅值F与目标横向载荷幅值F₀之间差距小于误差允许值 e，持续监测实际横向载荷幅值F的大小，并且反复进行步骤e)；

步骤g)将更新横向载荷幅值F₁作为新的目标横向载荷幅值，当用户输入新的目标横向载荷幅值F₁与误差允许值e时，重新进行步骤a)-步骤g)。