一種消防電子產(chǎn)品嚴(yán)酷等級沖擊能力全自動試驗機(jī)

焦 毅 王 梅 李瑞芬 閆 曉 劉海燕 王亭亭 于虎娜 劉立瑩 鄒 紅

（山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院，濟(jì)南 250100 ）

1 嚴(yán)酷等級沖擊能力全自動試驗機(jī)基本概述

本文設(shè)計的新型消防電子產(chǎn)品嚴(yán)酷等級沖擊能力全自動試驗機(jī)主要由四部分組成，即PLC控制部分、步進(jìn)電機(jī)執(zhí)行部分、伺服電機(jī)傳動部分和數(shù)據(jù)采集分析判定部分等組成。

將產(chǎn)品試樣放置于轉(zhuǎn)動支架內(nèi)，轉(zhuǎn)動支架下側(cè)、左側(cè)和前側(cè)分別固定有第一壓力傳感器、第二壓力傳感器和第三壓力傳感器；產(chǎn)品試樣上側(cè)、右側(cè)和后側(cè)分別設(shè)有第一絲桿、第二絲桿和第三絲桿；轉(zhuǎn)動支架右端固定于第一被動齒輪上，第一被動齒輪固定于擺動框上，第一被動齒輪下端嚙合有第一主動齒輪，擺動框上安裝有第二被動齒輪，第二被動齒輪嚙合有第二主動齒輪；擺動框安裝于支架柱上，支架柱安裝于平臺上，平臺邊部穿設(shè)有光杠，平臺下部設(shè)有轉(zhuǎn)動齒輪。

產(chǎn)品試樣的下側(cè)和左側(cè)分別與轉(zhuǎn)動支架之間設(shè)有第一傳感器托盤和第二傳感器托盤，轉(zhuǎn)動支架內(nèi)設(shè)有監(jiān)控探頭，平臺一端設(shè)有測速儀；第一壓力傳感器和第二壓力傳感器分別通過第一固定螺栓和第二固定螺栓固定于轉(zhuǎn)動支架上，轉(zhuǎn)動支架右端通過第三固定螺栓固定于第一被動齒輪上；第一絲桿、第二絲桿和第三絲桿上分別設(shè)有第一步進(jìn)電機(jī)、第二步進(jìn)電機(jī)和第三步進(jìn)電機(jī)，第一絲桿和第二絲桿末端與產(chǎn)品試樣之間依次設(shè)有壓板和軟質(zhì)材料件，第一絲桿和第二絲桿分別安裝于轉(zhuǎn)動支架上板上；第一被動齒輪穿入固定環(huán)內(nèi)，固定環(huán)通過第四固定螺栓固定于擺動框上，第一被動齒輪底端通過第五固定螺栓固定有擋板，第一主動齒輪連接有第四步進(jìn)電機(jī)，第四步進(jìn)電機(jī)通過第六固定螺栓固定于固定環(huán)上。

另外，試驗機(jī)第二被動齒輪安裝于軸上，軸固定于擺動框上，軸與第二被動齒輪之間設(shè)有套，第二主動齒輪連接有第五步進(jìn)電機(jī)，第五步進(jìn)電機(jī)安裝于支架柱上；支架柱底端設(shè)有支架，支架通過第七固定螺栓固定于平臺上，光杠穿設(shè)于滑套內(nèi)，滑套通過焊接軸固定于平臺上；轉(zhuǎn)動齒輪上部嚙合有直齒條，直齒條通過第八固定螺栓固定于平臺底部，轉(zhuǎn)動齒輪安裝于傳動軸上，傳動軸連接有轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動軸與伺服電機(jī)相連接，轉(zhuǎn)動軸上安裝有第一軸座。所述伺服電機(jī)通過第一聯(lián)軸器與減速箱相連接，減速箱連接有減速箱輸出軸，減速箱輸出軸通過第二聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)動軸相連接；光杠兩端通過緊固螺母固定于第二軸座上，第二軸座底部固定有地腳螺栓，地腳螺栓上設(shè)有螺母。

2 嚴(yán)酷等級沖擊能力全自動試驗機(jī)結(jié)構(gòu)

該試驗機(jī)無需人工安裝產(chǎn)品試樣，只需將產(chǎn)品試樣放入試驗機(jī)后即可自動完成產(chǎn)品試樣質(zhì)量稱取、固定產(chǎn)品試樣自動安裝以及嚴(yán)酷等級沖擊能力檢測等工作，并且能夠自動采集生成的有關(guān)檢測數(shù)據(jù)結(jié)果，消除了人為干擾因素影響，實現(xiàn)了檢測自動化，提高了檢測質(zhì)量和效率。本文設(shè)計的嚴(yán)酷等級沖擊能力全自動試驗機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 嚴(yán)酷等級沖擊能力全自動試驗機(jī)結(jié)構(gòu)

將產(chǎn)品試樣1放置于轉(zhuǎn)動支架2內(nèi)，轉(zhuǎn)動支架2的下側(cè)、左側(cè)和前側(cè)分別固定有第一壓力傳感器3、第二壓力傳感器4和第三壓力傳感器5，產(chǎn)品試樣1的上側(cè)、右側(cè)和后側(cè)分別設(shè)有第一絲桿6、第二絲桿7和第三絲桿8，轉(zhuǎn)動支架2右端固定于第一被動齒輪9上，第一被動齒輪9固定于擺動框10上，第一被動齒輪9下端嚙合有第一主動齒輪11，擺動框10上安裝有第二被動齒輪12，第二被動齒輪12嚙合有第二主動齒輪13，擺動框10安裝于支架柱14上，支架柱14安裝于平臺15上，平臺15邊部穿設(shè)有光杠16，平臺15下部設(shè)有轉(zhuǎn)動齒輪17；產(chǎn)品試樣1的下側(cè)和左側(cè)分別與轉(zhuǎn)動支架2之間設(shè)有第一傳感器托盤18和第二傳感器托盤19，轉(zhuǎn)動支架2內(nèi)設(shè)有監(jiān)控探頭20，平臺15一端設(shè)有測速儀21；第一壓力傳感器3和第二壓力傳感器4分別通過第一固定螺栓22和第二固定螺栓23固定于轉(zhuǎn)動支架2上，轉(zhuǎn)動支架2右端通過第三固定螺栓24固定于第一被動齒輪9上；第一絲桿6、第二絲桿7和第三絲桿8上分別設(shè)有第一步進(jìn)電機(jī)25、第二步進(jìn)電機(jī)26和第三步進(jìn)電機(jī)27，第一絲桿6和第二絲桿7的末端與產(chǎn)品試樣1之間依次設(shè)有壓板28和軟質(zhì)材料件29，第一絲桿6和第二絲桿7分別安裝于轉(zhuǎn)動支架上板30上；第一被動齒輪9穿入固定環(huán)31內(nèi)，固定環(huán)31通過第四固定螺栓32固定于擺動框10上，第一被動齒輪9底端通過第五固定螺栓33固定有擋板34，第一主動齒輪11連接有第四步進(jìn)電機(jī)35，第四步進(jìn)電機(jī)35通過第六固定螺栓36固定于固定環(huán)31上；第二被動齒輪12安裝于軸37上，軸37固定于擺動框10上，軸37與第二被動齒輪12之間設(shè)有套38，第二主動齒輪13連接有第五步進(jìn)電機(jī)39，第五步進(jìn)電機(jī)39安裝于支架柱14上；支架柱14底端設(shè)有支架40，支架40通過第七固定螺栓41固定于平臺15上，光杠16穿設(shè)于滑套42內(nèi)，滑套42通過焊接軸43固定于平臺15上；轉(zhuǎn)動齒輪17上部嚙合有直齒條44，直齒條44通過第八固定螺栓45固定于平臺15底部，轉(zhuǎn)動齒輪17安裝于傳動軸46上，傳動軸46連接有轉(zhuǎn)動軸47，轉(zhuǎn)動軸47與伺服電機(jī)48相連接，轉(zhuǎn)動軸47上安裝有第一軸座49；伺服電機(jī)48通過第一聯(lián)軸器50與減速箱51相連接，減速箱51連接有減速箱輸出軸52，減速箱輸出軸52通過第二聯(lián)軸器53與轉(zhuǎn)動軸47相連接；光杠16兩端通過緊固螺母54固定于第二軸座55上，第二軸座55底部固定有地腳螺栓56，地腳螺栓56上設(shè)有螺母57。

3 嚴(yán)酷等級沖擊能力全自動試驗機(jī)結(jié)構(gòu)工作原理

本文所設(shè)計的新型嚴(yán)酷等級沖擊能力全自動試驗機(jī)工作原理及過程如下：

將產(chǎn)品試樣1放在轉(zhuǎn)動支架2內(nèi)，由于有第一壓力傳感器3可顯示出產(chǎn)品試樣1的質(zhì)量，PLC將產(chǎn)品試樣1的質(zhì)量數(shù)值自動導(dǎo)入已編程序，并向傳動部分發(fā)出電機(jī)的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出步進(jìn)電機(jī)執(zhí)行動作角度，數(shù)據(jù)采集部分提供沖擊運動曲線數(shù)據(jù)；產(chǎn)品試樣1的三個面分別自動完成沖擊試驗，沖擊第一個面如圖1所示：第一步進(jìn)電機(jī)25、第二步進(jìn)電機(jī)26和第三步進(jìn)電機(jī)27根據(jù)PLC指令轉(zhuǎn)動規(guī)定角度使產(chǎn)品試樣1被壓持規(guī)定的力，伺服電機(jī)48根據(jù)轉(zhuǎn)速變化要求轉(zhuǎn)動，使平臺15在光杠16上按規(guī)定的加速度直線運動，當(dāng)達(dá)到規(guī)定運動沖擊次數(shù)后停止；沖擊第二個面：第五步進(jìn)電機(jī)39工作，使第二主動齒輪13帶動第二被動齒輪12轉(zhuǎn)動，第二被動齒輪12的軸37與擺動框10為一體，所以安裝在擺動框10上的產(chǎn)品試樣1同時轉(zhuǎn)動如圖4所示，伺服電機(jī)48再次接到PLC指令轉(zhuǎn)動，使平臺15在光杠16上按規(guī)定的加速度直線運動，當(dāng)達(dá)到規(guī)定運動沖擊次數(shù)后停止；沖擊第三個面：第四步進(jìn)電機(jī)35工作，使第一主動齒輪11帶動第一被動齒輪9轉(zhuǎn)動，當(dāng)?shù)谒牟竭M(jìn)電機(jī)35達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)動角度后停止如圖5所示，伺服電機(jī)48再次接到PLC指令轉(zhuǎn)動，使平臺15在光杠16上按規(guī)定的加速度直線運動，當(dāng)達(dá)到規(guī)定運動沖擊次數(shù)后停止；至此產(chǎn)品試樣1的三個面的嚴(yán)酷等級沖擊能力試驗自動完成并發(fā)出提示音，PLC通過數(shù)據(jù)采集部分將數(shù)據(jù)繪制成所需曲線圖表自動存入電腦以備查用；產(chǎn)品試樣1的右側(cè)與轉(zhuǎn)動支架2之間設(shè)有第三傳感器托盤。