基于力傳感器的粘性力與彈性力測試技術的研究及應用.pdf

1、測試和測量技術在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中占有舉足輕重的地位。非電物理量的測試與控制技術已經(jīng)覆蓋并滲透到國防和民用工業(yè)的方方面面，如航空航天、交通運輸、輕工化工、機械制造以及生物醫(yī)藥等等。測試技術與自動控制技術水平的高低已成為衡量科學技術現(xiàn)代化程度的重要標志。力特性是評定材料性質(zhì)、考察機械元件性能以及校核結構強度的關鍵指標，是材料和元件在生產(chǎn)應用中的首要環(huán)節(jié)，因此較之其他測試技術，力測試技術具有更為直接的應用價值和研究意義。本論文以基于力傳感器的印

2、刷油墨粘性測試儀和液壓張緊器性能測試系統(tǒng)作為典型實施案例，對粘性力與彈性力測試技術進行了負載特性建模、測試方程推導、相關試驗研究以及測試系統(tǒng)研制。
　　 針對印刷油墨粘性測試技術，獲得了粘性測試方程，分析了各結構和流變參數(shù)對粘性測試值的影響，并獲得粘性力與輥筒轉(zhuǎn)速呈線性，與油墨溫度呈指數(shù)關系的重要結論，試驗研究與理論分析基本吻合，基于前述研究成果，研制了基于力傳感器的印刷油墨粘性測試儀，提高了傳統(tǒng)粘性測試儀測量精度、溫控精度以及

3、自動化程度，并對系統(tǒng)進行了誤差研究；針對液壓張緊器性能測試技術，分別推導了某型液壓張緊器的啟動張緊力和工作張緊力方程，方程描述了彈簧力和液壓力對輸出張緊力的影響方式，然后分析了張緊器在止回工況下回退位移的形成過程，基于前述研究成果，研制了基于力傳感器的液壓張緊器性能測試系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)直線機構在定位加載時具有偏心力矩、電機過載以及頂桿失穩(wěn)的問題，試驗研究與理論分析基本吻合。
　　 有關各章節(jié)內(nèi)容分述如下：
　　 第1章，

4、在綜合分析國內(nèi)外文獻的基礎上，介紹了力測試技術的發(fā)展、類型與機電一體化特征。從測試對象負載特征角度給出了粘性力與彈性力測試技術的分類基礎，并以印刷油墨粘性儀和液壓張緊器性能測試系統(tǒng)為典型應用，分別介紹了粘性力與彈性力測試技術的研究現(xiàn)狀。介紹了三類主要測力傳感器的原理、應用與研究現(xiàn)狀。最后，概括了本論文的研究意義與研究內(nèi)容。
　　 第2章，介紹了印刷油墨的組成及其流變學特性；分析了油墨的粘度和粘性模型，并對油墨在印刷過程中的一些現(xiàn)

5、象進行了解釋；介紹了粘性測試方法的相關標準；詳細推導了基于Reed式粘性檢測結構的動力學過程，運用粘度和粘性模型分別對油墨輥間壓延流動和拉伸流動進行建模，并采用Matlab進行計算分析，最終獲得粘性測試方程，討論了各結構和流變參數(shù)對粘性力的影響；設計并搭建了粘性試驗系統(tǒng)，完成了轉(zhuǎn)速-粘性力、溫度-粘性力和粘性增值等相關試驗；基于粘性試驗系統(tǒng)和國家標準，研制了基于力傳感器的印刷油墨粘性測試儀，對其關鍵模塊進行了設計和選型說明；最后對油墨粘

6、性測試技術中的誤差進行了理論和試驗研究。
　　 第3章，介紹了液壓張緊器的主要功能和應用背景；分析了無需外部供油和需外部供油兩類液壓張緊器的典型結構；以某型號鋸齒型液壓張緊器為研究對象，介紹了其工作原理，并詳細推導了其張緊過程和止回過程的數(shù)學模型，介紹了液壓張緊器性能測試內(nèi)容；基于數(shù)學模型的研究結論以及張緊器性能測試方法，研制了基于力傳感器的液壓張緊器性能測試系統(tǒng)，對其關鍵模塊進行了設計和選型，特別設計了一種新型直線定位加載機構