CN110793738B - 空气弹簧静态垂直刚度测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了空气弹簧静态垂直刚度测试装置及方法，它包括龙门支架，所述龙门支架的顶部中间部位倒置固定安装有往复式活塞气缸，所述往复式活塞气缸的活塞杆穿过龙门支架的顶板，并在其末端安装有气缸压头；所述气缸压头的正下方设置有称重式压力传感器，所述称重式压力传感器设置在压力传感器支架的顶部，并通过压力传感器支架将往复式活塞气缸的输出载荷传递给待测试的空气弹簧；测试时，所述空气弹簧设置在弹簧支撑结构的顶部；所述压力传感器支架的侧壁上配合安装有用于测量空气弹簧压缩变形量的变形测量装置。通过此测试装置能够用于测试空气弹簧的静态垂直刚度特性的各项参数。

Description

空气弹簧静态垂直刚度测试装置及方法

技术领域

本发明涉及空气弹簧特性试验领域，具体地涉及一种空气弹簧静态垂直刚度测试装置。

背景技术

空气弹簧是空气悬架中的重要组成部分，其刚度小、振动频率低、具有较理想的非线性弹性特性、且质量轻寿命长，对于改善车辆的平顺性、减轻车辆自重以及对道路的破坏具有重要意义。目前，以空气弹簧取代传统的钢板弹簧已成为商用车悬架***的发展方向。

空气弹簧理想的非线性弹性特性是其作为悬架弹性元件的最大优势，要通过建模方法准确地描述其弹性特性，前提条件是更准确地获得高度、载荷等基本数据，计进而得到更接近真实的空气弹簧特性曲线。

因此，合理的试验方法和试验台架对研究空气弹簧弹性特性至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种空气弹簧静态垂直刚度测试装置及方法，通过此测试装置能够用于测试空气弹簧的静态垂直刚度特性的各项参数。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：空气弹簧静态垂直刚度测试装置，它包括龙门支架，所述龙门支架的顶部中间部位倒置固定安装有往复式活塞气缸，所述往复式活塞气缸的活塞杆穿过龙门支架的顶板，并在其末端安装有气缸压头；所述气缸压头的正下方设置有称重式压力传感器，所述称重式压力传感器设置在压力传感器支架的顶部，并通过压力传感器支架将往复式活塞气缸的输出载荷传递给待测试的空气弹簧；测试时，所述空气弹簧设置在弹簧支撑结构的顶部；所述压力传感器支架的侧壁上配合安装有用于测量空气弹簧压缩变形量的变形测量装置。

所述气缸压头通过螺纹连接固定在往复式活塞气缸的活塞杆末端；在测试时气缸压头的下端面与称重式压力传感器顶部的承压托盘相接触并对其施压；所述承压托盘通过螺纹连接安装于称重式压力传感器的中心螺纹孔内。

所述称重式压力传感器上加工有均布的螺纹通孔，所述螺纹通孔内部贯穿安装有螺栓，并将称重式压力传感器与压力传感器支架固定相连。

所述压力传感器支架的底座上加工有用于和空气弹簧相配合的空气弹簧配合安装孔，在压力传感器支架的顶部加工有用于和称重式压力传感器相配合的压力传感器配合安装孔，在压力传感器支架的底座侧壁上设置有联动杆安装孔。

所述弹簧支撑结构包括空气弹簧支架，所述空气弹簧支架固定在底座板的中间部位，所述龙门支架整体固定安装在底座板的顶部；在空气弹簧支架的两侧对称布置有高度预置导轨，高度预置导轨上可调节的安装有限位滑块，所述限位滑块的底部端面与压力传感器支架的底座相配合，并对其进行限位。

所述空气弹簧支架的底座与底座板通过螺栓固定相连，所述空气弹簧支架的顶部中心位置加工有螺纹安装孔，所述螺纹安装孔与空气弹簧通过螺纹配合连接，并对其固定；所述螺纹安装孔的中心轴线与往复式活塞气缸的活塞杆中心轴线重合，使空气弹簧承受载荷力始终处于其垂直对称中心轴线上。

所述高度预置导轨上设置有高度刻度；所述限位滑块的矩形框两侧对称加工有紧定螺钉安装孔，所述紧定螺钉安装孔上配合安装有紧定螺钉，所述紧定螺钉与高度预置导轨的侧壁相配合，以便对限位滑块的高度进行调节，使其固定于高度预置导轨上的任意刻度位置，固定后的限位滑块通过限制压力传感器支架底座的位置将空气弹簧设置在推荐安装高度。

所述变形测量装置包括安装在龙门支架其中一个立柱内侧壁上的高度传感器位置轨道，所述高度传感器位置轨道上滑动配合安装有拉绳式高度传感器，所述拉绳式高度传感器的活动头通过联动杆与压力传感器支架固定相连，并实时测量空气弹簧的变形量。

所述拉绳式高度传感器能够在高度传感器位置轨道中上下滑动并锁止在任意位置，以适应不同空气弹簧初始高度。

所述空气弹簧静态垂直刚度测试装置进行测试的方法，它包括以下步骤：

Step1：利用紧定螺钉将限位滑块固定在高度预置导轨的设定高度，并保证对空气弹簧进行调压时满足其推荐安装高度；

Step2：待高度调节完成之后，并在此高度下，对空气弹簧充以某一特定的气压；

Step3：再次将限位滑块调节安装在高度预置导轨的最高位置，并使的空气弹簧处于自由高度状态；

Step4：调整拉绳式高度传感器在高度传感器位置轨道中的位置，以适应各型空气弹簧推荐安装高度和自由高度；

Step5：通过改变往复式活塞气缸的进气压力，模拟对空气弹簧施加不同的垂向载荷，加载过程中读取拉绳式高度传感器与称重式压力传感器的数值并作记录，便可计算得出当前空气弹簧内压下的垂直刚度特性；

Step6：改变空气弹簧在推荐高度下的内压力，重复Step1~ Step5，便可得出不同内压下空气弹簧的垂直刚度特性。

本发明有如下有益效果：

本发明的空气弹簧静态垂直刚度测试装置，其设计合理，结构简单，易于制造、拆装和搬运。通过结构设计，保证了气缸输出载荷可以均匀地施加在竖直方向上，称重式压力传感器的设置可精确的测量气缸输出载荷值。拉绳式高度传感不仅可以适应不同高度的空气弹簧，还能够准确测量空气弹簧高度变化量。限位滑块能有效地将空气弹簧限定在推荐安装高度下，以便做初始调压准备。同时本发明的实验装置操作简便、安全可靠，被测物理量均可直观输出。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1示出了本发明的空气弹簧静态垂直刚度测试装置示意图。

图2示出了本发明的压力传感器支架示意图。

图3示出了本发明的限位滑块示意图。

图中：1往复式活塞气缸；2龙门支架；3气缸压头；4承压托盘；5拉绳式高度传感器；6联动杆；7高度传感器位置轨道；8底座板；9空气弹簧支架；10空气弹簧；11高度预置导轨；12限位滑块；121紧定螺钉；13压力传感器支架；131联动杆安装孔；132空气弹簧配合安装孔；133压力传感器配合安装孔；14称重式压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

参见图1-3，空气弹簧静态垂直刚度测试装置，它包括龙门支架2，所述龙门支架2的顶部中间部位倒置固定安装有往复式活塞气缸1，所述往复式活塞气缸1的活塞杆穿过龙门支架2的顶板，并在其末端安装有气缸压头3；所述气缸压头3的正下方设置有称重式压力传感器14，所述称重式压力传感器14设置在压力传感器支架13的顶部，并通过压力传感器支架13将往复式活塞气缸1的输出载荷传递给待测试的空气弹簧10；测试时，所述空气弹簧10设置在弹簧支撑结构的顶部；所述压力传感器支架13的侧壁上配合安装有用于测量空气弹簧10压缩变形量的变形测量装置。通过采用上述结构的测试装置能够用于空气弹簧10静态垂直刚度的测试使用，其针对某型空气弹簧，可以测得其在不同推荐高度及内压下垂向位移随载荷变化的规律，进一步利用数据处理得到其弹性特性曲线。在使用过程中，通过往复式活塞气缸1对气缸压头3施加不同载荷的压力，并通过气缸压头3借助压力传感器支架13对其底部的空气弹簧10进行施压，在下压过程中，通过称重式压力传感器14读取相应的载荷数据，并通过变形测量装置读取相应的变形量，进而获得垂向位移随载荷变化的规律，并最终分析得到弹性特性曲线。

进一步的，所述气缸压头3通过螺纹连接固定在往复式活塞气缸1的活塞杆末端；在测试时气缸压头3的下端面与称重式压力传感器14顶部的承压托盘4相接触并对其施压；所述承压托盘4通过螺纹连接安装于称重式压力传感器14的中心螺纹孔内。通过气缸压头3和和承压托盘承压面水平接触，可以使输出载荷均匀地施加于称重式压力传感器。而且通过所述往复式活塞气缸可通过调节进气压力输出可变载荷。

进一步的，所述称重式压力传感器14上加工有均布的螺纹通孔，所述螺纹通孔内部贯穿安装有螺栓，并将称重式压力传感器14与压力传感器支架13固定相连。通过上述的固定方式保证了称重式压力传感器14固定的可靠性，进而保证了能够准确测量施加在空气弹簧10上的载荷。

进一步的，所述压力传感器支架13的底座上加工有用于和空气弹簧相配合的空气弹簧配合安装孔132，在压力传感器支架13的顶部加工有用于和称重式压力传感器14相配合的压力传感器配合安装孔133，在压力传感器支架13的底座侧壁上设置有联动杆安装孔131。

进一步的，所述弹簧支撑结构包括空气弹簧支架9，所述空气弹簧支架9固定在底座板8的中间部位，所述龙门支架2整体固定安装在底座板8的顶部；在空气弹簧支架9的两侧对称布置有高度预置导轨11，高度预置导轨11上可调节的安装有限位滑块12，所述限位滑块12的底部端面与压力传感器支架13的底座相配合，并对其进行限位。

进一步的，所述空气弹簧支架9的底座与底座板8通过螺栓固定相连，所述空气弹簧支架9的顶部中心位置加工有螺纹安装孔，所述螺纹安装孔与空气弹簧10通过螺纹配合连接，并对其固定；所述螺纹安装孔的中心轴线与往复式活塞气缸1的活塞杆中心轴线重合，使空气弹簧承受载荷力始终处于其垂直对称中心轴线上。进而保证了测量的准确性。

进一步的，所述高度预置导轨11上设置有高度刻度；所述限位滑块12的矩形框两侧对称加工有紧定螺钉安装孔，所述紧定螺钉安装孔上配合安装有紧定螺钉121，所述紧定螺钉121与高度预置导轨11的侧壁相配合，以便对限位滑块12的高度进行调节，使其固定于高度预置导轨11上的任意刻度位置，固定后的限位滑块12通过限制压力传感器支架底座的位置将空气弹簧设置在推荐安装高度。通过上述的高度预置导轨11能够用于模拟不同气压的空气弹簧的性能测试，进而增强了其适应性。

进一步的，所述变形测量装置包括安装在龙门支架2其中一个立柱内侧壁上的高度传感器位置轨道7，所述高度传感器位置轨道7上滑动配合安装有拉绳式高度传感器5，所述拉绳式高度传感器5的活动头通过联动杆6与压力传感器支架13固定相连，以实时测量空气弹簧10的变形量。变形测量装置能够用于测量工作过程中的空气弹簧的变形量。测试过程中，通过压力传感器支架13带动联动杆6，进而通过联动杆6带动锁定于高度传感器位置轨道7上某一初始位置的拉绳式高度传感器5的活动头运动在高度传感器位置轨道7上滑动，进而实现位移的测量。其中，高度传感器本体锁止于位置轨道上的某初始位置后，位移的测量是通过高度传感器活动头运动的距离测得的。

进一步的，所述拉绳式高度传感器5能够在高度传感器位置轨道7中上下滑动并锁止在任意位置，以适应不同空气弹簧初始高度。进而能够用于不同型号空气弹簧10的性能测试。

实施例2：

所述空气弹簧静态垂直刚度测试装置进行测试的方法，它包括以下步骤：

Step1：利用紧定螺钉121将限位滑块12固定在高度预置导轨11的设定高度，并保证对空气弹簧10进行调压时满足其推荐安装高度；

Step2：待高度调节完成之后，并在此高度下，对空气弹簧10充以某一特定的气压；

Step3：再次将限位滑块12调节安装在高度预置导轨11的最高位置，并使的空气弹簧10处于自由高度状态；

Step4：调整拉绳式高度传感器5在高度传感器位置轨道7中的位置，以适应各型空气弹簧推荐安装高度和自由高度；

Step5：通过改变往复式活塞气缸1的进气压力，模拟对空气弹簧10施加不同的垂向载荷，加载过程中读取拉绳式高度传感器5与称重式压力传感器14的数值并作记录，便可计算得出当前空气弹簧内压下的垂直刚度特性；

Step6：改变空气弹簧在推荐高度下的内压力，重复Step1~ Step5，便可得出不同内压下空气弹簧的垂直刚度特性。

本发明的工作原理为：

一种空气弹簧静态垂直刚度测试装置，包括压力传感器支架13，所述压力传感器支架包括联动杆安装孔131，用于安装联动杆，联动杆的另一端嵌入拉绳式高度传感器的活动头内，带动活动头移动时，高度变化量即可通过拉绳式高度传感器测得，拉绳式高度传感器安装于龙门支架上的高度传感器位置轨道中，可上下调节并锁止，以适应不同空气弹簧高度；空气弹簧配合安装孔132用于同空气弹簧顶部安装，并适应空气弹簧顶部充气接头；称重式压力传感器配合安装孔133中的周向螺栓孔用于固定称重式压力传感器，中心通孔用于配合称重式压力传感器中心压头；称重式压力传感器中心压头有螺纹通孔，通过螺纹连接承压托盘。安装于龙门支架顶端的往复式活塞气缸的输出轴端通过螺纹连接有气缸压头，当气缸加载时，气缸压头通过与承压托盘对接，将载荷作用于称重式压力传感器及空气弹簧，同时，称重式压力传感器可以测得气缸输出载荷，考虑到称重式压力传感器、承压托盘及压力传感器支架的自重，将测得数据进行修正后便得到空气弹簧承受载荷；空气弹簧安装于底座板上的空气弹簧支架上，在其两边对称设置有高度预置导轨，导轨上的限位滑块用以设置空气弹簧安装高度，只需调节滑块两端的紧定螺钉即可；龙门支架安装于底座板上。

Claims (6)

1.空气弹簧静态垂直刚度测试装置，其特征在于：它包括龙门支架（2），所述龙门支架（2）的顶部中间部位倒置固定安装有往复式活塞气缸（1），所述往复式活塞气缸（1）的活塞杆穿过龙门支架（2）的顶板，并在其末端安装有气缸压头（3）；所述气缸压头（3）的正下方设置有称重式压力传感器（14），所述称重式压力传感器（14）设置在压力传感器支架（13）的顶部，并通过压力传感器支架（13）将往复式活塞气缸（1）的输出载荷传递给待测试的空气弹簧（10）；测试时，所述空气弹簧（10）设置在弹簧支撑结构的顶部；所述压力传感器支架（13）的侧壁上配合安装有用于测量空气弹簧（10）压缩变形量的变形测量装置；

所述弹簧支撑结构包括空气弹簧支架（9），所述空气弹簧支架（9）固定在底座板（8）的中间部位，所述龙门支架（2）整体固定安装在底座板（8）的顶部；在空气弹簧支架（9）的两侧对称布置有高度预置导轨（11），高度预置导轨（11）上可调节的安装有限位滑块（12），所述限位滑块（12）的底部端面与压力传感器支架（13）的底座相配合，并对其进行限位；

所述高度预置导轨（11）上设置有高度刻度；所述限位滑块（12）的矩形框两侧对称加工有紧定螺钉安装孔，所述紧定螺钉安装孔上配合安装有紧定螺钉（121），所述紧定螺钉（121）与高度预置导轨（11）的侧壁相配合，以便对限位滑块（12）的高度进行调节，使其固定于高度预置导轨（11）上的任意刻度位置，固定后的限位滑块（12）通过限制压力传感器支架底座的位置将空气弹簧设置在推荐安装高度；

所述变形测量装置包括安装在龙门支架（2）其中一个立柱内侧壁上的高度传感器位置轨道（7），所述高度传感器位置轨道（7）上滑动配合安装有拉绳式高度传感器（5），所述拉绳式高度传感器（5）的活动头通过联动杆（6）与压力传感器支架（13）固定相连，并实时测量空气弹簧（10）的变形量；

所述拉绳式高度传感器（5）能够在高度传感器位置轨道（7）中上下滑动并锁止在任意位置，以适应不同空气弹簧初始高度。

2.根据权利要求1所述空气弹簧静态垂直刚度测试装置，其特征在于：所述气缸压头（3）通过螺纹连接固定在往复式活塞气缸（1）的活塞杆末端；在测试时气缸压头（3）的下端面与称重式压力传感器（14）顶部的承压托盘（4）相接触并对其施压；所述承压托盘（4）通过螺纹连接安装于称重式压力传感器（14）的中心螺纹孔内。

3.根据权利要求1所述空气弹簧静态垂直刚度测试装置，其特征在于：所述称重式压力传感器（14）上加工有均布的螺纹通孔，所述螺纹通孔内部贯穿安装有螺栓，并将称重式压力传感器（14）与压力传感器支架（13）固定相连。

4.根据权利要求1所述空气弹簧静态垂直刚度测试装置，其特征在于：所述压力传感器支架（13）的底座上加工有用于和空气弹簧相配合的空气弹簧配合安装孔（132），在压力传感器支架（13）的顶部加工有用于和称重式压力传感器（14）相配合的压力传感器配合安装孔（133），在压力传感器支架（13）的底座侧壁上设置有联动杆安装孔（131）。

5.根据权利要求1所述空气弹簧静态垂直刚度测试装置，其特征在于：所述空气弹簧支架（9）的底座与底座板（8）通过螺栓固定相连，所述空气弹簧支架（9）的顶部中心位置加工有螺纹安装孔，所述螺纹安装孔与空气弹簧（10）通过螺纹配合连接，并对其固定；所述螺纹安装孔的中心轴线与往复式活塞气缸（1）的活塞杆中心轴线重合，使空气弹簧承受载荷力始终处于其垂直对称中心轴线上。

6.采用权利要求1-5任意一项所述空气弹簧静态垂直刚度测试装置进行测试的方法，其特征在于，它包括以下步骤：

Step1：利用紧定螺钉（121）将限位滑块（12）固定在高度预置导轨（11）的设定高度，并保证对空气弹簧（10）进行调压时满足其推荐安装高度；

Step2：待高度调节完成之后，并在此高度下，对空气弹簧（10）充以某一特定的气压；

Step3：再次将限位滑块（12）调节安装在高度预置导轨（11）的最高位置，并使的空气弹簧（10）处于自由高度状态；

Step4：调整拉绳式高度传感器（5）在高度传感器位置轨道（7）中的位置，以适应各型空气弹簧推荐安装高度和自由高度；

Step5：通过改变往复式活塞气缸（1）的进气压力，模拟对空气弹簧（10）施加不同的垂向载荷，加载过程中读取拉绳式高度传感器（5）与称重式压力传感器（14）的数值并作记录，便可计算得出当前空气弹簧内压下的垂直刚度特性；

Step6：改变空气弹簧在推荐高度下的内压力，重复Step1~ Step5，便可得出不同内压下空气弹簧的垂直刚度特性。