基于力傳感器的粘性力與彈性力測試技術(shù)的研究及應(yīng)用.pdf

1、測試和測量技術(shù)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(shù)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(yùn)輸、輕工化工、機(jī)械制造以及生物醫(yī)藥等等。測試技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)水平的高低已成為衡量科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。力特性是評(píng)定材料性質(zhì)、考察機(jī)械元件性能以及校核結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的關(guān)鍵指標(biāo)，是材料和元件在生產(chǎn)應(yīng)用中的首要環(huán)節(jié)，因此較之其他測試技術(shù)，力測試技術(shù)具有更為直接的應(yīng)用價(jià)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(shí)施案例，對(duì)粘性力與彈性力測試技術(shù)進(jìn)行了負(fù)載特性建模、測試方程推導(dǎo)、相關(guān)試驗(yàn)研究以及測試系統(tǒng)研制。
　　 針對(duì)印刷油墨粘性測試技術(shù)，獲得了粘性測試方程，分析了各結(jié)構(gòu)和流變參數(shù)對(duì)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(guān)系的重要結(jié)論，試驗(yàn)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(dòng)化程度，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了誤差研究；針對(duì)液壓張緊器性能測試技術(shù)，分別推導(dǎo)了某型液壓張緊器的啟動(dòng)張緊力和工作張緊力方程，方程描述了彈簧力和液壓力對(duì)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(jī)構(gòu)在定位加載時(shí)具有偏心力矩、電機(jī)過載以及頂桿失穩(wěn)的問題，試驗(yàn)研究與理論分析基本吻合。
　　 有關(guān)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(xiàn)的基礎(chǔ)上，介紹了力測試技術(shù)的發(fā)展、類型與機(jī)電一體化特征。從測試對(duì)象負(fù)載特征角度給出了粘性力與彈性力測試技術(shù)的分類基礎(chǔ)，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(yīng)用，分別介紹了粘性力與彈性力測試技術(shù)的研究現(xiàn)狀。介紹了三類主要測力傳感器的原理、應(yīng)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(xué)特性；分析了油墨的粘度和粘性模型，并對(duì)油墨在印刷過程中的一些現(xiàn)

5、象進(jìn)行了解釋；介紹了粘性測試方法的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；詳細(xì)推導(dǎo)了基于Reed式粘性檢測結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)過程，運(yùn)用粘度和粘性模型分別對(duì)油墨輥間壓延流動(dòng)和拉伸流動(dòng)進(jìn)行建模，并采用Matlab進(jìn)行計(jì)算分析，最終獲得粘性測試方程，討論了各結(jié)構(gòu)和流變參數(shù)對(duì)粘性力的影響；設(shè)計(jì)并搭建了粘性試驗(yàn)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(guān)試驗(yàn)；基于粘性試驗(yàn)系統(tǒng)和國家標(biāo)準(zhǔn)，研制了基于力傳感器的印刷油墨粘性測試儀，對(duì)其關(guān)鍵模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)和選型說明；最后對(duì)油墨粘

6、性測試技術(shù)中的誤差進(jìn)行了理論和試驗(yàn)研究。
　　 第3章，介紹了液壓張緊器的主要功能和應(yīng)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(jié)構(gòu)；以某型號(hào)鋸齒型液壓張緊器為研究對(duì)象，介紹了其工作原理，并詳細(xì)推導(dǎo)了其張緊過程和止回過程的數(shù)學(xué)模型，介紹了液壓張緊器性能測試內(nèi)容；基于數(shù)學(xué)模型的研究結(jié)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(duì)其關(guān)鍵模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)和選型，特別設(shè)計(jì)了一種新型直線定位加載機(jī)構(gòu)