電門機構轉動力矩測試系統設計研究
前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了電門機構轉動力矩測試系統設計研究范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。
摘要：為適應某型飛機起落架終點位置電門機構(簡稱電門機構)轉動力矩自動化測試需求，論文在對電門機構產品的結構功能、接口定義進行簡要分析基礎上，結合電門機構轉動力矩性能指標的測試需求分析，設計一種電門機構轉動力矩自動測試系統，以滿足電門機構轉動力矩檢查時對轉速、旋轉方向、力矩值實時顯示以及自動捕捉最大力矩值的測試要求，提高電門機構測試效率和準確性。實驗結果表明，該測試系統性能穩定可靠，目前該系統已應用于該電門機構測試修理中。
關鍵詞：起落架；電門；轉動力矩
終點位置電門機構主要用于某型飛機起落架收放控制系統和指示系統，同時涉及發動機狀態控制、飛參、屏幕告警、電傳操縱、綜合駕駛導航、機外照明等各飛機子系統，電門機構發生故障后會造成起落架無法正常收放以及各相關飛機系統不能正常工作，并可能引發飛行事故征候。其中，電門機構轉動力矩測試是產品重要性能參數之一，準確、可靠測量該項性能指標至關重要。本文在對電門機構產品結構功能、接口定義、轉動力矩性能指標等測試需求分析研究基礎上，提出一種飛機起落架終點位置電門機構轉動力矩的自動測試方法。通過設計研制一套自動化測試系統，滿足電門機構產品轉動力矩檢查時對轉速、旋轉方向、力矩值實時顯示以及自動捕捉最大力矩值的測試要求，提高電門機構產品測試效率和轉動力矩測試準確性。
1系統測試需求分析
產品工作時，通過連接轉動軸，帶動終點位置電門機構內部傳動機構工作，從而實現電門機構內部微動開關觸點狀態轉換。電門機構外形如圖1所示。自動測試系統需要滿足以下技術指標要求：第一，自動測試系統需滿足1r/min的轉速條件；第二，自動測試系統需具備正轉、反轉測試能力；第三，自動測試系統需要滿足0.01N•m測試精度要求；第四，自動測試系統需滿足轉動力矩值實時顯示、自動捕捉并記錄最大力矩值的要求。
2系統電路設計
2.1系統原理設計
測試系統工作原理見圖2。該系統采用PLC為主控中心，由PLC控制系統進行指令控制和信息采集，控制指令送至伺服驅動系統，通過伺服電機的工作帶動終點位置電門機構旋轉。高精度傳感器負責采集微扭矩信號，經A/D電路轉換后，將該扭矩信號送至PLC主控中心進行顯示和記錄。伺服電機將旋轉動作通過傳動軸帶動扭矩傳感器旋轉，扭矩傳感器的另一端通過連接機構帶動產品旋轉。測試時，電門機構轉動所產生的扭矩大小就會通過扭力傳感器獲得，然后以對應的模擬電流（或電壓值）傳輸給A/D轉換模塊，A/D轉換模塊再將模擬電流（或電壓值）轉換成對應數字扭矩值，該扭矩值可以提供給PLC的中央處理器CPU進行分析處理，實時扭矩值也可以通過觸摸屏顯示出來。轉動圈數（旋轉角度）可以由伺服電機的旋轉編碼器直接傳輸給PLC，PLC根據旋轉角度和對應的扭矩變化的分析處理，來完成旋轉力矩項目的檢測，并將檢測數據、判斷結果等通過觸摸屏顯示出來。
2.2系統電路設計
測試系統電路原理設計見圖3。系統電氣原理介紹：驅動器和PLC控制平臺通過485串口進行通訊，中間通過485光隔離，防止外部額外高電壓被引入控制平臺使設備損壞，扭矩傳感器輸出扭矩為頻率值，為了方便測量和提高測試的實時性，將該頻率值通過頻壓轉換，轉換成和扭矩對應的電壓值，然后經過AD轉換模塊轉換成數字信號由PLC控制平臺讀取。人機界面和PLC控制平臺之間通過422通訊，通過雙向互動，將相關控制信號向PLC傳輸，讀取PLC相關數據單元值進行顯示。
3系統軟件設計
自動測試系統的軟件設計包括人機界面軟件和PLC控制軟件。自動測試系統的伺服電機驅動器通過串口和控制平臺進行通訊，人機界面軟件集成了伺服電機的正反轉控制、轉速設置、運轉、停止、扭矩測試數據顯示等功能，人機界面軟件可根據現場測試的實際需要進行更改，盡可能地滿足現場操作人員的使用要求和習慣。PLC控制軟件實現數據采集、伺服電機控制、測試數據計算和轉換、測試結果輸出等功能。該設備的軟件設計以自動化、智能化為特點，盡可能地簡化測試過程，減少測試工作量，利于測試人員對被測件快速精準測試。測試系統定速測試流程如圖4所示。
4系統使用驗證
4.1系統測試環境
測試系統環境如圖5所示。系統外接電源為220V、50Hz，測試系統測量的轉動力矩范圍為不大于1.5N•m，力矩數顯精度為0.01N•m，轉速設定范圍為（0～5）r/min，達到了順時針和逆時針旋轉、實時顯示并自動捕捉最大力矩值的測試需求。
4.2測試驗證結果
為驗證自動測試系統檢查終點位置電門機構轉動力矩值的準確性和可靠性，使用了被測件1和被測件2兩件產品進行測試驗證。設定轉速1r/min，通過對常溫、低溫、高溫條件下轉動力矩值的測試檢查，驗證結果均符合要求，具體測試情況見表1。
5結語
通過對某型飛機起落架終點位置電門機構轉動力矩自動測試方法的研究，設計研制一臺自動化測試系統，滿足了電門機構轉動力矩檢查時對轉速、旋轉方向、力矩值實時顯示以及自動捕捉最大力矩值的測試要求。最后經過使用驗證，證明了該系統可完成以上工作。目前，該系統已應用于電門機構的測試中。
參考文獻：
[1]周建民．可編程邏輯器件與開發技術[M]．北京：人民郵電出版社，1995.
[2]李保，王長華，倪森祥．基于伺服電機轉矩模式的動態力矩測試系統[J]．機電工程第26卷第8期，2009.
作者：陳林 李煒 葉成世 單位：國營蕪湖機械廠