一种台架力系测量与实现系统
本发明涉及台架力系测试实验，具体而言，涉及一种台架力系测量与实现系统。
背景技术：
1、目前，传统的发动机试车台通常采用实际发动机，并通过与真实发动机相连接的附件和测量设备进行试验。这种传统的台架在牵引力测试方面有广泛应用，但在力系分析方面有较大困难，难以实时反映台架受力情况。导致对台架进行受力分析的实验，需要较高的成本和资源。此外，对于一些特定的试验场景，如极端环境条件或特殊工况下的试验，实际发动机试验可能存在困难或不可行。
2、因此，便有了模拟发动机推力进行测量的台架装置。发动机在台架上测试时，台架的力系参数十分重要，力系参数对系统的各项性能指标、安全等方面有极大影响，这是模拟发动机推力测试过程中的关键问题，然而现有技术中，发动机推力不好模拟，台架力系复杂，需要做大量实验，模拟发动机推力测量的实验过程较为繁琐，且缺乏对台架力系的分析，在相关方面尚无成熟性技术。
技术实现思路
1、本发明在于提供一种台架力系测量与实现系统，可以降低力系分析实验较高的成本，以及提高试验效率、减少试验潜在风险。
2、本发明采取的技术方案如下：
3、本发明提供了一种台架力系测量与实现系统，包括台架力系测量装置、台架力系仿真系统和多参数实时测量与分析系统；
4、所述台架力系测量装置包括底板，通过前台架支撑柱和后台架支撑柱支撑于所述底板的台架，通过牵引力装置底架支撑于所述底板的液压牵引力装置，以及通过转向装置底座支撑于所述底板的牵引力转向装置；所述台架的左右两侧对策设置有两根边拉索ⅰ、两根边拉索ⅱ和两根边拉索ⅲ；所述台架的后端设置平衡拉索；所述台架的后端通过连接装置连接一根推力模拟牵引拉索的后端，所述推力模拟牵引拉索的前端与所述液压牵引力装置的牵引端连接，所述牵引力转向装置连接所述推力模拟牵引拉索的中段，用于改变所述推力模拟牵引拉索和连接装置之间的连接夹角；当所述液压牵引力装置牵引所述推力模拟牵引拉索时，通过所述底板提供的摩擦力，以及所述边拉索ⅰ、边拉索ⅱ、边拉索ⅲ和平衡拉索提供的拉力，使所述台架保持平衡；所述推力模拟牵引拉索、边拉索ⅰ、边拉索ⅱ和边拉索ⅲ均设置拉力传感器；所述台架设置水平传感器和振动传感器；所述底板设置用于检测所述台架位移的位移传感器；
5、所述台架力系仿真系统用于采集各传感器数据，以及控制调节所述液压牵引力装置和牵引力转向装置；
6、所述多参数实时测量与分析系统用于基于各传感器的数据进行力系平衡计算，以及用于显示所有传感器参数和计算结果参数，并对各拉索的受力情况进行表达。
7、在本发明的一较佳实施方式中，所述牵引力转向装置包括套于所述推力模拟牵引拉索的穿线器，用于引导所述穿线器左右滑动的导轨，用于带动所述穿线器左右移动的横向丝杠传动机构，以及用于带动所述横向丝杠传动机构上下移动的纵向丝杠传动机构。
8、在本发明的一较佳实施方式中，所述液压牵引力装置包括与所述推力模拟牵引拉索连接的型材框架，安装于所述牵引力装置底架并用于带动所述型材框架前后移动的液压缸。
9、在本发明的一较佳实施方式中，所述台架力系仿真系统控制调节所述液压牵引力装置和牵引力转向装置的方式有两种：
10、第一种是自由调节，用户可以根据自己需要设置液压牵引力装置需提供的推力值，以及牵引力转向装置需提供的牵引角度值；
11、第二种是基于历史参数匹配调节设置液压牵引力装置需提供的推力值，以及牵引力转向装置需提供的牵引角度值。
12、在本发明的一较佳实施方式中，当所述台架力系仿真系统控制调节所述液压牵引力装置和牵引力转向装置的方式是基于历史参数调节时，需将调节过程产生的参数误差k与设置的误差系数k进行对比，以判断是否调节成功，当k＞k时，系统进行报警，当k≤k时，系统提示调节成功。
13、在本发明的一较佳实施方式中，参数误差k通过调节后的参数矩阵与历史参数矩阵a做差，再将该差的f范数与历史参数矩阵a的f范数做比值来计算，计算公式为：
14、
15、
16、
17、其中，f1、f2、f3、f4、f5、f6表示六个边拉索上拉力传感器测得的历史拉力值，ft表示推力模拟牵引拉索上拉力传感器测得的历史拉力值，θ1、θ2表示水平传感器测量的x轴和y轴的历史倾斜角度，x轴方向为台架的前后方向，y轴方向为台架的左右方向，aij表示矩阵的第i行第j列的元素。
18、在本发明的一较佳实施方式中，所述多参数实时测量与分析系统设置有台架力系分析模型，该模型根据力相互平衡原理得到，为：
19、
20、其中，ft为液压牵引力装置模拟的推力，f1为平衡拉索提供的拉力，f2、f3、f4分别为边拉索ⅲ、边拉索ⅱ和边拉索ⅰ提供的拉力，mg为台架的重力，α1为边拉索与质心坐标系x轴正方向的夹角，α2为边拉索与质心坐标系z轴负方向的夹角，β为平衡拉索与z轴负方向的夹角，μ为台架与地面的摩擦系数。
21、在本发明的一较佳实施方式中，各拉索的受力情况采用台架力系伪彩色表达模型进行表达，具体包括：
22、设置拉力阈值fl与fh；
23、通过拉力传感器采集实时测量数据ft，将其转换为实时数值s；
24、对实时数值s进行灰度变换，灰度值：
25、g＝s·255/f
26、其中，f为拉力传感器量程，将灰度0～255分为15个层，每层灰度范围为17，所得灰度值g从低到高，映射到相对应的灰度层；
27、在对应的拉索覆盖相应灰度层的灰度，灰度层的表达灰度值如下式所示：
28、f(g)＝(gmin+gmax)/2,g∈(gmin,gmax)
29、其中，gmin、gmax分别为灰度值对应灰度层的最小值和最大值；
30、创建一个rgb色彩矩阵c，则由下式得到输出的伪彩色效果：
31、
32、其中，rgb色彩矩阵e3,3为系数矩阵，表示第三行第三列元素为1，其他元素都为0的矩阵，h为标准力对应的灰度层，i为fl到fh之间的总灰度层数；
33、将伪彩色效果值irgb所对应的色彩映射到对应的拉索。
34、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
35、1)利用前后台架支撑柱、液压牵引力装置和牵引力转向装置，保证台架在测试过程中的稳定性，减少振动对实验结果的干扰，通过边拉索ⅰ、边拉索ⅱ、边拉索ⅲ等多点拉索系统，实现对台架力系的精准调节，确保力系测量的准确性。
36、2)利用拉力传感器、位移传感器、水平传感器和振动传感器，实时监测台架各参数，提供全面而准确的力系数据。
37、3)利用力系仿真系统，实时调节液压牵引力装置和牵引力转向装置，模拟各种发动机推力场景，提高仿真的真实性和灵活性；根据传感器反馈，自适应地调整仿真参数，确保力系仿真过程中的稳定性和准确性。
38、4)基于传感器数据，通过高效的力系平衡计算算法，实现对力系的实时平衡监测，提供直观的参数显示界面，包括传感器参数和力系平衡计算结果，方便操作人员迅速了解试验状态。
39、5)相较于传统力系测试方法，本系统降低了实验成本，使力系分析更为经济可行，通过实时监测、智能调节，减少试验潜在风险，提高实验的安全性。
40、6)本发明可以降低力系分析实验较高的成本，以及提高试验效率、减少试验潜在风险等方面具有巨大优势，对台架力系测试实验技术领域有重要的应用价值。
41、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
技术特征：
1.一种台架力系测量与实现系统，其特征在于，包括台架力系测量装置、台架力系仿真系统和多参数实时测量与分析系统；
2.根据权利要求1所述的台架力系测量与实现系统，其特征在于，所述牵引力转向装置包括套于所述推力模拟牵引拉索的穿线器，用于引导所述穿线器左右滑动的导轨，用于带动所述穿线器左右移动的横向丝杠传动机构，以及用于带动所述横向丝杠传动机构上下移动的纵向丝杠传动机构。
3.根据权利要求1所述的台架力系测量与实现系统，其特征在于，所述液压牵引力装置包括与所述推力模拟牵引拉索连接的型材框架，安装于所述牵引力装置底架并用于带动所述型材框架前后移动的液压缸。
4.根据权利要求1所述的台架力系测量与实现系统，其特征在于，所述台架力系仿真系统控制调节所述液压牵引力装置和牵引力转向装置的方式有两种：
5.根据权利要求4所述的台架力系测量与实现系统，其特征在于，当所述台架力系仿真系统控制调节所述液压牵引力装置和牵引力转向装置的方式是基于历史参数调节时，需将调节过程产生的参数误差k与设置的误差系数k进行对比，以判断是否调节成功，当k＞k时，系统进行报警，当k≤k时，系统提示调节成功。
6.根据权利要求1所述的台架力系测量与实现系统，其特征在于，参数误差k通过调节后的参数矩阵与历史参数矩阵a做差，再将该差的f范数与历史参数矩阵a的f范数做比值来计算，计算公式为：
7.根据权利要求6所述的台架力系测量与实现系统，其特征在于，所述多参数实时测量与分析系统设置有台架力系分析模型，该模型根据力相互平衡原理得到，为：
8.根据权利要求6所述的台架力系测量与实现系统，其特征在于，各拉索的受力情况采用台架力系伪彩色表达模型进行表达，具体包括：
技术总结
本发明公开了一种台架力系测量与实现系统，涉及台架力系测试实验技术领域，包括台架力系测量装置、台架力系仿真系统和多参数实时测量与分析系统；所述台架力系仿真系统用于采集各传感器数据，以及控制调节所述液压牵引力装置和牵引力转向装置；所述多参数实时测量与分析系统用于基于各传感器的数据进行力系平衡计算，以及用于显示所有传感器参数和计算结果参数，并对各拉索的受力情况进行表达。本发明可以降低力系分析实验较高的成本，以及提高试验效率、减少试验潜在风险等方面具有巨大优势，对台架力系测试实验技术领域有重要的应用价值。
技术研发人员：罗洋,张静,陈鹏飞,杨斐,邢尧,高润智,臧红彬
受保护的技术使用者：西南科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23