摘要：一种新型地面嵌入式灯具耐负荷综合试验装置可完成单件灯具样品的静负荷试验、剪力负荷试验和扭矩试验。该装置是在PLC控制下的液压驱动油缸对灯具样品施加稳定可靠的压力，并配合高精度压力传感器实时反馈压力信号从而构成闭环控制。
关键词：地埋灯、液压控制、静负荷、剪力负荷
一、概述
地埋灯作为一种安装于地面内及地面以下的照明、装饰、美化的功能性灯具产品，如今已广泛应用于各种场合，如公路、广场、公园、小区、停车场、旅游景点、商场、酒店、娱乐场所、运动场所、办公场所、私家花园等。地埋灯的安装方式及应用领域共同决定了它在照明灯具中使用寿命较长且安全性较高的要求。GB 7000.213-2008和IEC 60598-2-13：2006则针对地面嵌入式灯具的耐静负荷的试验要求、抗扭矩和剪力负荷的试验要求和检验检测方法给出了明确的规范性要求和方法依据。标准规定灯具应能承受制造商说明书中给出的最小静负荷，可能承受扭矩和剪力负荷的灯具部件应具有足够的机械强度。
现有地埋灯耐静负荷和剪力负荷试验机基本采用电动方式提供动力，存在加载力不稳定，力波动度大等方面的缺陷。按标准要求和现代试验智能化要求，挤压装置须符合≤5000N/min的压力变化速率。本文介绍的新型地面嵌入式灯具耐负荷综合试验装置是一种液压式集成检测仪器，不仅该试验装置能够提供稳定可靠的压力，同时可操作设定压力大小、压力保持时间、施压次数，而且可智能调节压力的进给速度，可完全满足上述标准和试验方法的要求。
二、系统构成
该试验装置主要由油箱、高压泵、油路板、油缸、压力表、高精度压力传感器、控制面板、夹具、扭力扳手、PLC控制器、控制面板、冲锤等组成。
装置主要构成示意图
液压驱动模块作为该装置的核心组成，主要由油箱、高压泵、油路板、静负荷油缸和剪力负荷油缸构成。油缸是一种输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比的直线运动式执行元件。它可以将液压能转换成机械能。油缸的输入量是流体的流量和压力，输出的是直线运动速度和力，因此可实现直线往复运动。油缸主要由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置组成。在系统的闭环控制方式下该模块最大的特点是配合高精度的传感器在不同进给速度及高低速之间切换时，确保装置可实现压力输出稳定、可靠、持续。
由于静负荷试验和剪力负荷试验中的对样品所施加的压力均属于正压力，可通过油缸的活塞杆的直线运动使液压系统的输出稳定的目标压力。高精度压力传感器安装于油缸活塞杆输出轴的一端上，可与被测样品直接接触并实时采集压力信号，保证系统运行的可靠性。
被测样品的定位装置由激光单元、夹具和支撑件组成。激光定位精确，确保测试时样品的施力点更加准确。夹具分为两类，即在静负荷或剪力负荷试验状态下和在扭矩试验状态下的样品紧固夹具。前者只需完成样品轴向的基本定位，后者需完成样品轴向和周向定位及扭矩扳手的定位。为了保证测试结果的可靠性，并且充分考虑到样品在使用过程中可能经历的自然老化和非自然损坏的不同情况，在扭矩试验状态下，由于定位扭矩扳手的夹具与样品表面产生摩擦接触，该夹具设计采用与机动车轮胎接近的材料制成。
控制面板是该装置的自动化人机接口，触屏操作简单、界面设置人性化。其主要功能是选择试验模式，设定压力值、保压时间、施压循环数，控制油缸运动方向，进行系统启动、停止、复位、清零操作，同时显示系统的当前状态。
三、控制原理
本装置静负荷试验和剪力负荷试验的加载方式为液压驱动，能够满足标准要求≤5000N/min的压力变化速率，提供稳定可靠的负载，压力波动度＜1.0%。系统为PLC控制闭合回路，由精度为0.05%F·S的高精度拉压力传感器实时采集样品表面压力信号反馈至控制器处理，进而控制油缸动作完成试验。人机接口即控制面板，可控制试验启停和设定压力值、保压时间（0-60s）、施压循环次数，并实时显示系统当前状态。
系统闭环控制原理图
四、应用举例
该试验装置集成了对单一样品的三项试验，即静负荷试验、剪力负荷试验、扭矩试验。下图为系统运行流程图。
系统运行流程图
参考文献：
[1]灯具 第1部分：一般要求与试验 GB 7000.1-2015
[2]灯具 第2-13部分：特殊要求 地面嵌入式灯具 GB 7000.213-2008
论文作者:姜春宝,龚婵媛,文铮沛,孟祥玮
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/15
标签：负荷论文; 剪力论文; 压力论文; 装置论文; 样品论文; 灯具论文; 扭矩论文; 《基层建设》2018年第3期论文;