CN108469339B - 集成式减振皮带轮特性试验装置 - Google Patents

集成式减振皮带轮特性试验装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种集成式减振皮带轮特性试验装置，包括试验台、伺服油站、传感件、辅助件和工控柜，试验台的底座上设有环境箱、滑轨和激振器，滑轨上配合有伺服动力滑台、耐久加载滑台和固有频率加载滑台，伺服动力滑台上设有作动器，耐久加载滑台上设有固定轴，固有频率加载滑台上设有测试轴，传感件包括角度编码器、扭矩传感器和加速度传感器，辅助件包括工件盘和加载杆，工控柜用于控制作动器、采集处理传感件上传的数据、显示和管理试验结果。该装置能够进行扫频固有频率试验、老化试验和耐久性试验，能够同时提供更广的固有频率测试频率及更大的激振扭矩。

Description

集成式减振皮带轮特性试验装置
技术领域
本发明涉及一种汽车机械零件特性试验设备，具体涉及一种集成式减振皮带轮特性试验装置。
背景技术
汽车发动机产生的振动不仅会破坏汽车的舒适性，降低汽车的NVH(NoiseVibration and Harshness)性能，同时还会严重影响汽车的工作寿命与工作效率。曲轴轴系的扭振是发动机振动的一部分，扭振本质上是轴系周期性的扭矩不平衡，表现为传动轴转速的瞬态波动及产生不规则的动态扭矩。目前降低汽车曲轴轴系扭振的常用方法是在曲轴的自由端安装减振皮带轮。减振皮带轮利用橡胶受到交变载荷时的迟滞效应，能有效减少轴系的扭转振动。
减振皮带轮生产企业在减振皮带轮生产过程中，需要对产品相关特性(如固有频率、疲劳耐久性和抗老化性)进行测试，以判断产品性能是否符合设计要求。目前国内减振皮带轮特性测试主要是将固有频率、疲劳耐久性和抗老化性分开进行测试，这是因为进行疲劳耐久性测试时需要较大的扭矩动力，一般选用液压伺服***作为动力源，而液压伺服***的频率不符合扫频固有频率测试的频率要求，并且进行抗老化性试验时需要在特定的环境中进行(如温度或臭氧要求)，这造成了进行减振皮带轮特性试验需要利用多个试验台及特别的环境处理，不符合便捷性、经济性和便携性的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种集成式减振皮带轮特性试验装置，该装置能够进行扫频固有频率试验、老化试验和耐久性试验，能够同时提供更广的固有频率测试频率及更大的激振扭矩。
本发明所采用的技术方案是：
一种集成式减振皮带轮特性试验装置，包括试验台、伺服油站、传感件、辅助件和工控柜，试验台的底座上设有环境箱、滑轨和激振器，环境箱能设定不同的温度并保温，滑轨上配合有试验部分能进出环境箱的伺服动力滑台、耐久加载滑台和固有频率加载滑台，伺服动力滑台上设有动力由伺服油站提供的且输出轴能与减振皮带轮内轮同轴连接的作动器，耐久加载滑台上设有与作动器输出轴同轴的固定轴，固有频率加载滑台上设有支撑在轴承座上的且与激振器相互垂直的测试轴，传感件包括设在作动器输出轴上的角度编码器、设在固定轴的扭矩传感器和加速度传感器，辅助件包括工件盘和加载杆，工件盘能安装在固定轴和测试轴上且能固定减振皮带轮外轮，进行扫频固有频率试验时加速度传感器分别相切的安装在减振皮带轮内外轮上、加载杆分别与激振器和测试轴垂直固定，工控柜用于控制作动器、采集处理传感件上传的数据、显示和管理试验结果。
进一步地，辅助件还包括臭氧设备，进行臭氧老化试验时臭氧设备能提供臭氧环境并控制浓度。
进一步地，伺服油站包括分别与作动器进出口端连接的液压泵和循环泵、分别与液压泵进口端和循环泵出口端连接的油箱、为液压泵提供动力的液压泵电机以及用于冷却的制冷机。
进一步地，液压泵电机功率为30kW、功率压力最大为21MPa、流量为88L/min。
进一步地，工控柜包括与作动器控制端连接的伺服控制器、与伺服控制器连接的信号放大器、与传感件连接的滤波器、显示器和电脑主机，电脑主机分别与信号放大器、滤波器和显示器连接。
进一步地，作动器输出轴依次与联轴器和传动轴连接，传动轴支撑轴承座上，传动轴通过键与减振皮带轮内轮连接。
进一步地，耐久加载滑台和固有频率加载滑台通过手轮带动丝杠控制在滑轨上的位置。
进一步地，进行扫频固有频率试验时加载杆通过螺栓与激振器固定、通过卡箍与测试轴固定。
进一步地，环境箱、激振器、伺服动力滑台、耐久加载滑台和固有频率加载滑台均位于防护罩内。
进一步地，试验台的底座通过调整垫铁调平。
本发明的有益效果是：
该装置能够进行扫频固有频率试验(测试减振皮带轮在不同温度下的固有频率)、老化试验和耐久性试验(测试减振皮带轮在规定振幅、频率、温度下振动规定时间相关特性的变化)——进行扫频固有频率试验时，固有频率加载滑台的试验部分均伸入环境箱内，减振皮带轮外轮通过工件盘与测试轴连接固定，加速度传感器分别相切的安装在减振皮带轮内外轮上、加载杆分别与激振器和测试轴垂直固定，激振器产生的扫频振动通过加载杆在测试轴上产生扫频激振扭矩，加速度传感器获取了减振皮带轮内轮的激励和外轮的响应信号，通过工控柜(电脑主机上的信号分析处理软件)求出减振皮带轮的频响函数以及由频响函数的幅值和相位即可得到减振皮带轮的固有频率，调整环境箱的保温温度，可测试减振皮带轮在不同温度下的固有频率；进行老化试验时，将减振皮带轮置于环境箱内，将环境箱保温温度设成减振皮带轮热老化规定温度，保温规定时间进行热老化，热老化后可进行扫频固有频率试验；进行耐久性试验时，伺服动力滑台和耐久加载滑台的试验部分均伸入环境箱内，减振皮带轮内轮与作动器输出轴同轴连接、外轮通过工件盘与固定轴连接固定，作动器使减振皮带轮进行扭转振动时能够在内外轮之间形成相对的转角位移，由于减振皮带轮外轮被固定，因此角度编码器测得的作动器动力轴的转动振幅即为减振皮带轮内外轮的相对振动的振幅，扭矩传感器能够实时监测减振皮带轮内外轮在不同相对相位时减振皮带轮所受的扭矩，作动器作动频率能够满足减振皮带轮耐久检测所需的频率要求，在规定的频率、振幅、温度下扭转振动规定时间之后，对减振皮带轮进行相关特性参数测试即可。
该装置的固有频率加载动力源与耐久加载动力源是相互独立的(固有频率加载动力源为激振器，耐久加载动力源为伺服油站)，因此该装置能够同时提供更广的固有频率测试频率及更大的激振扭矩(疲劳耐久性试验用)，能很好地满足减振皮带轮或其它扭振减振器固有频率、疲劳耐久性和抗老化的转动特性试验要求。
附图说明
图1是本发明实施例的平面布置图。
图2是本发明实施例中试验台示意图。
图3是本发明实施例中进行扫频固有频率试验时激振器-加载杆-测试轴的安装示意图。
图4是本发明实施例中进行扫频固有频率试验时加速度传感器的安装示意图。
图中：1-调整垫铁；2-底座；3-伺服动力滑台；4-角度编码器；5-作动器；6-防护罩；7-联轴器；8-传动轴；9-轴承座；10-轴承；11-隔板；12-环境箱；13-减振皮带轮；14-工件盘；15-测试轴；16-卡箍；17-固定轴；18-扭矩传感器；19-扭矩传感器支架；20-丝杠；21-手轮；22-耐久加载滑台；23-固有频率加载滑台；24-加载杆；25-激振器；26-加速度传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种集成式减振皮带轮13特性试验装置，包括试验台、伺服油站、传感件、辅助件和工控柜，如图2所示，试验台的底座2上设有环境箱12、滑轨和激振器25，环境箱12能设定不同的温度并保温，滑轨上配合有试验部分能进出环境箱12的伺服动力滑台3、耐久加载滑台22和固有频率加载滑台23，伺服动力滑台3上设有动力由伺服油站提供的且输出轴能与减振皮带轮13内轮同轴连接的作动器5，耐久加载滑台22上设有与作动器5输出轴同轴的固定轴17，固有频率加载滑台23上设有支撑在轴承座9上的且与激振器25相互垂直的测试轴15，传感件包括设在作动器5输出轴上的角度编码器4、设在固定轴17的扭矩传感器18和加速度传感器26，辅助件包括工件盘14、加载杆24和臭氧设备，工件盘14能安装在固定轴17和测试轴15上且能固定减振皮带轮13外轮，进行扫频固有频率试验时加速度传感器26分别相切的安装在减振皮带轮13内外轮上(见图4)、加载杆24分别与激振器25和测试轴15垂直固定(见图3)，进行臭氧老化试验时臭氧设备能提供臭氧环境并控制浓度，工控柜用于控制作动器5、采集处理传感件上传的数据、显示和管理试验结果。
在本实施例中，伺服油站包括分别与作动器5进出口端连接的液压泵和循环泵、分别与液压泵进口端和循环泵出口端连接的油箱、为液压泵提供动力的液压泵电机以及用于冷却的制冷机。具体的，液压泵电机功率为30kW、功率压力最大为21MPa、流量为88L/min(此处为优选的参数，还可与根据需要调整不同参数)。
在本实施例中，工控柜包括与作动器5控制端连接的伺服控制器、与伺服控制器连接的信号放大器、与传感件连接的滤波器、显示器和电脑主机，电脑主机分别与信号放大器、滤波器和显示器连接。
在本实施例中，进行扫频固有频率试验时加载杆24通过螺栓与激振器25固定、通过卡箍16与测试轴15固定。
如图2所示，在本实施例中，作动器5输出轴依次与联轴器7和传动轴8连接，传动轴8支撑轴承座9上，传动轴8通过键与减振皮带轮13内轮连接。
如图2所示，在本实施例中，耐久加载滑台22和固有频率加载滑台23通过手轮21带动丝杠20控制在滑轨上的位置。
如图2所示，在本实施例中，环境箱12、激振器25、伺服动力滑台3、耐久加载滑台22和固有频率加载滑台23均位于防护罩6内。
如图2所示，在本实施例中，试验台的底座2通过调整垫铁1调平。
该装置能够进行扫频固有频率试验(测试减振皮带轮13在不同温度下的固有频率)、老化试验(热老化和臭氧老化)和耐久性试验(测试减振皮带轮13在规定振幅、频率、温度下振动规定时间相关特性的变化)。
进行扫频固有频率试验时；
固有频率加载滑台23的试验部分均伸入环境箱12内，减振皮带轮13外轮通过工件盘14与测试轴15连接固定，加速度传感器26分别相切的安装在减振皮带轮13内外轮上、加载杆24分别与激振器25和测试轴15垂直固定，激振器25产生的扫频振动通过加载杆24在测试轴15上产生扫频激振扭矩，加速度传感器26获取了减振皮带轮13内轮的激励和外轮的响应信号，通过工控柜(电脑主机上的信号分析处理软件)求出减振皮带轮13的频响函数以及由频响函数的幅值和相位即可得到减振皮带轮13的固有频率，调整环境箱12的保温温度，可测试减振皮带轮13在不同温度下的固有频率。
进行老化试验时；
将减振皮带轮13置于环境箱12内，将环境箱12保温温度设成减振皮带轮13热老化规定温度，保温规定时间进行热老化，热老化后可进行扫频固有频率试验。
进行臭氧老化试验时；
将减振皮带轮13置于臭氧设备中，臭氧设备能提供臭氧环境并控制浓度，将减振皮带轮13置于规定浓度的臭氧环境中老化规定时间，此后进行扫频固有频率试验。
进行耐久性试验时；
伺服动力滑台3和耐久加载滑台22的试验部分均伸入环境箱12内，减振皮带轮13内轮与作动器5输出轴同轴连接、外轮通过工件盘14与固定轴17连接固定，作动器5使减振皮带轮13进行扭转振动时能够在内外轮之间形成相对的转角位移，由于减振皮带轮13外轮被固定，因此角度编码器4测得的作动器5动力轴的转动振幅即为减振皮带轮13内外轮的相对振动的振幅，扭矩传感器18能够实时监测减振皮带轮13内外轮在不同相对相位时减振皮带轮13所受的扭矩，作动器5作动频率能够满足减振皮带轮13耐久检测所需的频率要求，在规定的频率、振幅、温度下扭转振动规定时间之后，对减振皮带轮13进行相关特性参数测试即可。
该装置的固有频率加载动力源与耐久加载动力源是相互独立的(固有频率加载动力源为激振器25，耐久加载动力源为伺服油站)，因此该装置能够同时提供更广的固有频率测试频率及更大的激振扭矩(疲劳耐久性试验用)，能很好地满足减振皮带轮13或其它扭振减振器固有频率、疲劳耐久性和抗老化的转动特性试验要求。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种集成式减振皮带轮特性试验装置，其特征在于：包括试验台、伺服油站、传感件、辅助件和工控柜，试验台的底座上设有环境箱、滑轨和激振器，环境箱能设定不同的温度并保温，滑轨上配合有试验部分能进出环境箱的伺服动力滑台、耐久加载滑台和固有频率加载滑台，伺服动力滑台上设有动力由伺服油站提供的且输出轴能与减振皮带轮内轮同轴连接的作动器，耐久加载滑台上设有与作动器输出轴同轴的固定轴，固有频率加载滑台上设有支撑在轴承座上的且与激振器相互垂直的测试轴，传感件包括设在作动器输出轴上的角度编码器、设在固定轴的扭矩传感器和加速度传感器，辅助件包括工件盘和加载杆，工件盘能安装在固定轴和测试轴上且能固定减振皮带轮外轮，进行扫频固有频率试验时加速度传感器分别相切的安装在减振皮带轮内外轮上、加载杆分别与激振器和测试轴垂直固定，工控柜用于控制作动器、采集处理传感件上传的数据、显示和管理试验结果。
2.如权利要求1所述的集成式减振皮带轮特性试验装置，其特征在于：辅助件还包括臭氧设备，进行臭氧老化试验时臭氧设备能提供臭氧环境并控制浓度。
3.如权利要求1所述的集成式减振皮带轮特性试验装置，其特征在于：伺服油站包括与作动器的进口端连接的液压泵、与作动器的出口端连接的循环泵、分别与液压泵进口端和循环泵出口端连接的油箱、为液压泵提供动力的液压泵电机以及用于冷却的制冷机。
4.如权利要求3所述的集成式减振皮带轮特性试验装置，其特征在于：液压泵电机功率为30kW、功率压力最大为21MPa、流量为88L/min。
5.如权利要求1所述的集成式减振皮带轮特性试验装置，其特征在于：工控柜包括与作动器控制端连接的伺服控制器、与伺服控制器连接的信号放大器、与传感件连接的滤波器、显示器和电脑主机，电脑主机分别与信号放大器、滤波器和显示器连接。
6.如权利要求1所述的集成式减振皮带轮特性试验装置，其特征在于：作动器输出轴依次与联轴器和传动轴连接，传动轴支撑轴承座上，传动轴通过键与减振皮带轮内轮连接。
7.如权利要求1所述的集成式减振皮带轮特性试验装置，其特征在于：耐久加载滑台和固有频率加载滑台通过手轮带动丝杠控制在滑轨上的位置。
8.如权利要求1所述的集成式减振皮带轮特性试验装置，其特征在于：进行扫频固有频率试验时加载杆通过螺栓与激振器固定、通过卡箍与测试轴固定。
9.如权利要求1所述的集成式减振皮带轮特性试验装置，其特征在于：环境箱、激振器、伺服动力滑台、耐久加载滑台和固有频率加载滑台均位于防护罩内。
10.如权利要求1所述的集成式减振皮带轮特性试验装置，其特征在于：试验台的底座通过调整垫铁调平。
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