专利名称：橡胶护舷力学参数测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于橡胶护舷力学参数测试装置。
背景技术：
橡胶护舷是船舶靠岸时，为保护船体同时保护码头而使用的一种橡胶制品。它充分利用了橡胶独特的应力一应变性质，能够贮存大量的能量(为同重量的回火弹簧钢的150倍)，并在回缩时释放出其绝大部分能量，即吸收轮船靠岸时的绝大部分动能，并具有低反力特性。
橡胶护舷硫化后，对其硫化质量的检验通常是采用对橡胶护舷进行物理机械性能进行测试。九十年代以前，人们对橡胶护舷性能的检测和监控，主要是基于材料力学的基本原理，通过对橡胶护舷不同方向的加压、拉伸，检测其抗拉强度和疲劳极限等力学参数，以判断护舷是否达到技术指标要求。这种检测和监控的方法实时性不强，而且主要依赖于人工操作，误差较大。
随着科学技术的不断进步和船舶运输业的发展，对护舷性能指标的要求也随之提高，并制定了相应的技术性能标准。护舷的机械性能技术指标包括50％压缩变形率的最大压缩反力和吸收能量，并且需要记录相应的载荷一变形曲线，显然，设计橡胶护舷性能参数自动测试装置对护舷进行自动测试、记录，才能保证橡胶护舷质量。
发明内容
为解决上述技术中存在的问题，本实用新型的目的是设计出橡胶护舷力学参数测试装置，该装置采用了位移和压力变送器，在护舷受压的情况下，将护舷的变形量和反力等相关参数转换成电信号，通过接口电路和A/D数据采集卡与计算机组成智能测试控制装置。该装置可对1-150吨反力、10-100mm变形量的各类橡胶护舷制品进行力学性能参数测试分析，可实现在线或离线监测分析，并可存档管理，操作简便、实时性强。
为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是提供一种橡胶护舷力学参数测试装置，其中该装置包括有压力机，在所述压力机的立柱旁设置有位移变送器，在所述压力机的底盘上设有荷重变送器，在所述荷重变送器上敷设有压板，在所述压板上放置有待测的橡胶护舷；位移变送器和荷重变送器的输出信号通过电缆输入计算机的电压/电流(V/I)转换卡，将电压信号转换为标准的电流信号，该信号通过光电隔离送入模数转换卡输入计算机。
所述荷重变送器是电阻应变式荷重变送器，它是由对称方式布局在所述压力机底盘上的三个反力测量荷重传感器组成。
所述位移变送器是差动变压器式的位移变送器。
本实用新型的效果是该测试装置采用位移(WY-1500mm)型差动变压器式位移传感器测量橡胶护舷压缩位移，它具有静态线性度好、结构简单、工作可靠、频带宽、灵敏度高、时间常数小等特点。可以测量橡胶护舷静态和动态，不同变形量下的吸能量大小，数据准确率高，对保护港口码头和船体意义重大。
图1为橡胶护舷反力变形曲线；图2为橡胶护舷测试装置结构示意图；图3为橡胶护舷测试结果曲线图。
图中1、压力机2、位移变送器3、荷重变送器4、计算机5、橡胶护舷具体实施方式
结合附图及实施例对本实用新型的橡胶护舷力学参数测试装置加以说明。
本实用新型的橡胶护舷力学参数测试装置包括有压力机，在所述压力机1的立柱旁设置有位移变送器2，在所述压力机1的底盘上设有荷重变送器3，在所述荷重变送器3上敷设有压板，使测量的反力均匀分布，在所述压板上放置有待测的橡胶护舷。位移变送器2和荷重变送器3的输出信号通过电缆输入计算机4的电压/电流(V/I)转换单元，将电压信号转换为标准的电流信号，该信号通过光电隔离送入模数转换卡，转换的数字量输入计算机4。所述的计算机4是选用的EVOC工控机。
所述荷重变送器3是电阻应变式荷重变送器，它是由对称方式布局在所述压力机1底盘上的三个反力测量荷重传感器组成，所述位移变送器2是差动变压器式的位移变送器。
本实用新型的橡胶护舷力学参数测试装置的检测过程是对橡胶护舷的反力和吸能量这两个直接反映橡胶护舷重要力学性能参数的检测。
橡胶护舷能够在弹性范围内产生大变形，能够吸收船只靠岸时的冲击动能，并使碰撞时产生的反作用力减小，其反力变形曲线如图1所示，其技术性能如下行程1-1000mm；精度0.05％；灵敏度0.5-20mV/V/mm；初级激励电压5V；激励电源频率1KHZ；灵敏度漂移零点＜0.01％/℃；满度＜0.03％/℃；负载阻抗20K。。
反力测量采用BHR-4型电阻应变式荷重传感器，其主要技术性能如下
分辨能力为额定载荷的0.19％；额定载荷输出灵敏度为1.0^-1.5mV/V；非线性，滞后及重复性误差均小于额定载荷输出的0.5％；温度对零点影响小于0.04％/℃；允许过载能力为额定载荷的20％；测量范围可由1吨-300吨，精度可达士0.5％-0.3％左右。
一般，通过反作用力变形曲线可计算出护舷的吸能量。
一般吸能量E为E=∫0Xf(x)dx]]>式中，f(x)-------反作用力与变形量之间的函数；x-------护舷变形量。
船舶靠岸虽然是以10-30cm/sec左右的速度产生的缓慢的冲击现象，但因为船舶本身的质量及船舶靠岸时所带起的水浪质量非常大，所以护舷所要吸收的冲击能非常大。
船舶的靠岸时的撞击能量按照运动力学可用下式表示，Es＝WsV2/2g·Ce·Cm·Cs·Cc式中，Es为船舶靠岸时撞击能量(tf·m)，V为船舶靠岸速度(m/sec)，g为重力加速度(m/sec2)，Ws为船舶排水量(tf)，Ce为偏心系数，Cm为假定质量系数，Cs为柔性系数，Cc为码头的形状系数。
其中，Ce-偏心系数是指由靠岸时船舶的行驶状况、船舶的各种因素及与护舷材料的位置关系决定的系数；Cm一假定质量系数是指由船舶的质量与船舶周围的水质量之和除以船舶的质量求得的系数。
船舶撞击能量Es与其靠岸时被压缩的护舷所吸收的能量E相等。显然，橡胶护舷所具有的固有变形量是有限的。因而，若橡胶护舷最大变形时所吸收的能量为E最大时，应有E最大＞Es此外，若船舶或码头允许产生的反力为Rs，橡胶护舷吸收船舶靠岸能量Es所产生的反力为Rf，则Rf＜Rs为了能够准确得测量出护舷的反力，在压力机的底盘上对称设置3个荷重传感器分别测量反力值，取其平均值F，此平均值可较准确地表示橡胶护舷的所受的压力，从而保证测量精度。
位移变送器2和荷重变送器3将测得的位移及反力经过(V/I)转换单元转换成4^-20mA并将电流信号传输到转换卡PCLD-881，经PCLD-881光电隔离送入模数转换卡，将其电流信号转换为1-5V的电压信号并由12位数据采集卡PCL-813输入计算机。
该橡胶护舷力学参数测试装置测试步骤(以DA800x 1500型橡胶护舷为例)1、将DA800x 1500型橡胶护舷按使用压缩方向固定在压力机底盘上的压板上。
2、设置测试系统参数护舷型号、A/D通道、变送器的初始参数等。
3、开动压力机以70mm/min的速度缓慢下降，当压力机的压头刚好接触到压缩橡胶护舷5时，通过位移变送器2记录此刻的位移量。然后开始对橡胶护舷进行压缩至要求的压缩变形量。随压力机的压头位移，位移变送器2和荷重变送器3输出相应信号，该信号通过电缆输入计算机4的电压/电流(V/I)转换单元，将电压信号转换为标准的电流信号，该信号通过光电隔离单元送入模数转换卡，然后输入计算机4。
4、最后，根据牛顿插值法和辛普森求积算法计算橡胶护舷的吸能量，并根据橡胶护舷的国家标准，计算其误差。由计算机自动记录相对变形量的反力值，并计算出吸能量。计算机可随时显示、打印、存储检测过程中橡胶护舷的反力、吸能曲线以及压缩量。
本装置对DA800x1500型橡胶护舷的测试结果曲线如图3所示，图中，实线为标准曲线，虚线为实测曲线，其反力及吸能量见下表。
DA800x1500型护舷力学性能测试表
从测试表中不难看出，其反力误差为
吸能量误差为
可见，该系统具有较高的测量精度，能够实时在线反映位移、反力动态值。同时，本装置还具有存储及打印反力、吸能曲线及数据的功能。
本装置经运行试验，性能稳定可靠，有效地保证橡胶护舷性能和质量。
权利要求1.一种橡胶护舷力学参数测试装置，其特征是该装置包括有压力机，在所述XWX-300T及CWX-500T压力试验机(1)的立柱旁设置有位移变送器(2)，在所述压力机(1)的底盘上安装荷重变送器(3)，在所述荷重变送器(3)上敷设有压板，在所述压板上放置待测的橡胶护舷(5)；所述位移变送器(2)和荷重变送器(3)的输出信号通过电缆输入计算机(4)的电压/电流(V/I)转换单元，将电压信号转换为标准的电流信号，该信号通过光电隔离送入模数转换卡，然后输入计算机(4)。
2.根据权利要求1所述的橡胶护舷力学参数测试装置，其特征是所述荷重变送器(3)是电阻应变式荷重变送器，它是由对称方式布局在所述压力机(1)底盘上的三个反力测量荷重传感器组成。
3.根据权利要求1所述的橡胶护舷力学参数测试装置，其特征是所述位移变送器(2)是差动变压器式的位移变送器。
专利摘要本实用新型提供一种橡胶护舷力学参数测试装置，该装置包括有压力机，在压力机的立柱旁设置有位移变送器，在压力机的底盘上设有荷重变送器，在荷重变送器上敷设有压板，在压板上放置有待测的橡胶护舷；位移变送器和荷重变送器的输出信号通过电缆输入计算机的电压/电流转换卡，将电压信号转换为标准的电流信号，该信号通过光电隔离送入模数转换卡输入计算机。本实用新型的效果是该测试装置采用位移(WY－1500mm)型差动变压器式位移传感器测量橡胶护舷压缩位移，它具有静态线性度好、结构简单、工作可靠、频带宽、灵敏度高、时间常数小等特点。可以测量橡胶护舷静态和动态，不同变形量下的吸能量大小，数据准确率高，对保护港口码头和船体意义重大。
文档编号G01N19/00GK2869845SQ20062002536
公开日2007年2月14日 申请日期2006年2月20日 优先权日2006年2月20日
发明者王化祥, 王超, 陈磊, 洪海龙 申请人:天津大学