CN101581627A - 链条张紧器综合性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种链条张紧器综合性能测试装置，包括测试组件、机座组件和电气控制组件；测试组件包括中空的螺杆(3)，螺杆(3)与螺套(8)依靠传动螺纹相连；齿轮分别与螺套(8)和电机(16)相连，螺套(8)与机座组件转动相连；顶杆(2)套装在螺杆(3)的内腔中，顶杆(2)顶部与推杆(18)相连；力传感器座(6)与顶杆(2)底部相连，在力传感器座(6)上设置力传感器(5)；位于螺杆(3)内腔中的弹簧(4)分别抵着螺杆(3)和力传感器座(6)；位移传感器(1)、力传感器(5)和电机(16)分别与电气控制组件相连。该装置可用于测量链条张紧器活塞在行程内的输出推力，也可测量对活塞加载时的位移回退量。

Description

链条张紧器综合性能测试装置

技术领域

本发明涉及链条张紧器性能测试设备，特别是涉及一种弹簧结构形式的链条张紧器综合性能测试装置。

背景技术

链条张紧器用于发动机正时链条传动，以避免发动机在高速运行时链条产生的松动、振动以及啮合不良等问题。链条张紧器活塞在行程内的位移-输出力特性，即推力性能，以及活塞在某一位置进行压力加载时的位移回退量，即受压性能，是评价链条张紧器性能的重要特征。在链条张紧器性能测试装置研究中，常用滚珠丝缸或直线电机来控制活塞位移，它能进行活塞在行程内的位移-力特性测试，但对活塞进行压力加载时，加载力迅速飙升，不仅无法实现定值加载，而且容易对器件造成永久损伤。而采用气缸结构形式，能对活塞进行加载，但不易实现活塞位移的精确控制，且需要气源气阀等气动元件，控制方法复杂，成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低廉的链条张紧器综合性能测试装置，该装置即可用于测量链条张紧器活塞在行程内各位置下的输出推力，也可测量对活塞加载时的位移回退量。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种链条张紧器综合性能测试装置，包括测试组件、机座组件和电气控制组件；测试组件包括中空的螺杆，螺套套装在螺杆的外表面，且螺杆与螺套依靠传动螺纹相连(螺杆能沿着螺套上下运动)；齿轮分别与螺套和电机相连，螺套与机座组件转动相连；顶杆套装在螺杆的内腔中，顶杆的顶部伸出螺杆后与位移传感器的推杆相连，顶杆上设有限位装置；力传感器座与顶杆的底部相连，在力传感器座上设置力传感器；位于螺杆内腔中的弹簧的两端分别抵着螺杆和力传感器座；位移传感器、力传感器和电机分别与电气控制组件信号相连。

作为本发明的链条张紧器综合性能测试装置的改进：电气控制组件包括分别与可编程控制器信号相连的信息输入显示器、模拟量输入模块和电机驱动电路；位移传感器和力传感器分别与模拟量输入模块信号相连，电机与电机驱动电路信号相连。

作为本发明的链条张紧器综合性能测试装置的进一步改进：导向套套装在螺杆的外表面，螺杆的外表面设有定位凹槽，在导向套的内表面设有与凹槽相吻合的定位凸块；导向套与机座组件固定相连。

作为本发明的链条张紧器综合性能测试装置的进一步改进：齿轮由相互啮合的大齿轮和小齿轮组成，小齿轮的转轴与电机相连，大齿轮与螺套固定相连。

作为本发明的链条张紧器综合性能测试装置的进一步改进：限位装置为下行限位装置，包括与顶杆螺纹相连的螺母，螺母位于螺杆的正上方。

作为本发明的链条张紧器综合性能测试装置的进一步改进：螺杆的内腔中设有定位台阶面，弹簧的两端分别抵着定位台阶面和力传感器座。

作为本发明的链条张紧器综合性能测试装置的进一步改进：顶杆和位移传感器的推杆的轴心线相重合。

作为本发明的链条张紧器综合性能测试装置的进一步改进：机座组件包括机座、支架、上端盖、下端盖、上端面轴承和下端面轴承；支架与机座固定相连，在支架上分别设置上端盖和下端盖；上端盖轴向固定上端面轴承，下端盖轴向固定下端面轴承；螺套分别与上端面轴承和下端面轴承相连。

本发明的链条张紧器综合性能测试装置，电机由PLC(可编程控制器)进行转速与转向控制；力传感器和位移传感器信号由PLC通过模拟量输入模块进行采集、滤波并由PLC负责运算。信息输入显示器可选用触摸屏，其与PLC联接，可发送操作指令并实时显示测试曲线与检测结果。

本发明与背景技术相比，具有以下有益效果：本发明利用传动螺纹作为直线传动，利用弹簧作为位移-力转换元件，即可实现对链条张紧器活塞位移的控制，又可对活塞进行单向定值加载，为链条张紧器推力与受压综合性能的测试提供了一种综合的、简洁的、理想的方案，突破了传统链条张紧器测试装置只能检测单项性能的局限。采用PLC对电机进行转速与转向控制，可灵活准确地控制测试机构的运动速度和方向，并能精确实现定值加载。采用PLC处理传感器数据，有效抑制了干扰信号，采用触摸屏实时显示测试曲线，操作人员可直接对测试结果进行认定。综合看来，由于其测试项目的综合性，测试结果的准确性，操作过程的便利性，使得本发明能明显提高链条张紧器的测试效率，具有重要的应用价值。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1是本发明的链条张紧器综合性能测试装置的立体示意图；

图2是图1的主视示意图；

图3是图1中的测试组件的连接关系示意图；

图4是2中的导向套10的立体示意图；

图5是图3的轴向剖面图；

图6是图1的电气控制的方框示意图；

图中：1----位移传感器，2----顶杆，3----螺杆，4----弹簧，5----力传感器，6----力传感器座，7----大齿轮，8----螺套，9----螺母，10----导向套，11----上端盖，12----下端盖，13----机座，14----小齿轮，15----支架，16----电机，17----位移传感器座，18----推杆；

20----信息输入显示器，21----可编程控制器，22----模拟量输入模块，23----电机驱动电路；31----定位凹槽，32----定位台阶面，40---上端面轴承，41---下端面轴承；

101----定位凸块，131----安装通孔，151----顶面，152----后端面，153----底面。

具体实施方式

图1～图6结合给出了一种链条张紧器综合性能测试装置，包括测试组件、机座组件和电气控制组件。

机座组件包括机座13、支架15、上端盖11和下端盖12，该支架15由顶面151、底面153和后端面152组成，即支架15的纵截面呈“]”型；后端面152与机座13固定相连。位于顶面151上方的上端盖11与顶面151固定相连，位于底面153下方的下端盖12与底面153固定相连。机座13上设有若干个安装通孔131，用于固定各类链条张紧器的安装底板。上端面轴承40被轴向固定于上端盖11，下端面轴承41被轴向固定于下端盖12。

测试组件包括位移传感器1、顶杆2、螺杆3、弹簧4、力传感器5、力传感器座6、大齿轮7、螺套8、小齿轮14、电机16等。

螺杆3内设有上下相连通的2个空腔，即小空腔和大空腔，小空腔、大空腔和螺杆3的轴心线相重合，小空腔位于大空腔的正上方，小空腔和大空腔的交界面形成定位台阶面32。顶杆2套装在螺杆3的空腔内，顶杆2与螺杆3的小空腔之间保持一定的空隙；顶杆2的顶部伸出螺杆3的小空腔后位于螺杆3的外部；在顶杆2靠近其顶部处设有螺纹，螺母9依靠此螺纹与顶杆2实现螺纹相连，螺母9位于螺杆3的正上方；螺母9自由的靠着螺杆3的顶面；所以螺母9起到了单方向限位装置(即下行限位装置)的作用。当螺杆3向上运动时，通过带动螺母9能拉起顶杆2一起上行。顶杆2的顶部与位移传感器1的推杆18轴心线相重合的相连，推杆18依靠自身的推力始终紧靠着顶杆2的顶部。在顶杆2的底部固定设置力传感器座6，在力传感器座6的下方设置力传感器5。

弹簧4位于螺杆3的大空腔内，且弹簧4套装在顶杆2的外表面；此弹簧4的上端抵着定位台阶面32，弹簧4的下端抵着力传感器座6。

螺套8套装在螺杆3外表面，螺杆3采用传动螺纹与螺套8联接，螺套8与大齿轮7固定相连，小齿轮14的转轴与电机16相连，且小齿轮14和大齿轮7相互啮合。螺套8与大齿轮7被夹在支架15的顶面151和底面153之间，且螺套8分别通过上端面轴承40与下端面轴承41对应地与顶面151和底面153实现转动相连。电机16被固定在上端盖11上。

导向套10套装在螺杆3上半部的外表面，螺杆3上半部的外表面设有定位凹槽31，在导向套10的内表面设有与凹槽31相吻合的定位凸块101；该导向套10被固定在上端盖11上；因此，导向套10位于螺套8的上方。

当电机16依次通过小齿轮14和大齿轮7带动螺套8转动时，由于定位凸块101卡住了定位凹槽31，从而限制了螺杆3的旋转运动，因此螺杆3只能沿着其与螺套8相配合的螺纹在竖直方向上下移动。

位移传感器座17套装在位移传感器1的推杆18的外表面，位于导向套10上方的位移传感器座17与导向套10固定相连。位移传感器座17的作用是起支撑位移传感器1的作用，推杆18可在位移传感器座17内上下移动。

在力传感器5不与任何物体接触时，操纵螺杆3下行，螺杆3推压弹簧4，弹簧4再作用力于传感器座6上端面，进而带动力传感器5一起下行。若有链条张紧器活塞阻碍力传感器5下行，螺杆3推压弹簧4，弹簧4压缩产生压力，随着螺杆3逐渐下行，下行位移将转换成逐渐增大的弹簧压力作用于力传感器座6上端面，进而完成力传感器5对活塞的加载。位移传感器1的推杆18始终与顶杆2的顶端紧贴，用于监测顶杆2的位移变化。

电气控制组件包括信息输入显示器20、可编程控制器21、模拟量输入模块22和电机驱动电路23，信息输入显示器20可选用触摸屏，信息输入显示器20、模拟量输入模块22和电机驱动电路23分别与可编程控制器21信号相连；位移传感器1和力传感器5分别通过屏蔽线与模拟量输入模块22信号相连，电机16与电机驱动电路23信号相连。

在本发明中，可编程控制器21例如可选用西门子的S7-222CN DC/DC/DC型PLC，模拟量输入模块22例如可选用西门子EM231型，信息输入显示器20例如可选用台湾威纶MT510V5型触摸屏，电机16例如可选用常州武进金宝的57BYGH601型步进电机，电机驱动电路23例如可选用常州创伟CW230型步进电机驱动器，位移传感器1和力传感器5例如可选用上海天沐自动化的NS-WY04型和NS-TH13型。

可编程控制器21通过电机驱动电路23控制电机16的转速和转向；模拟量输入模块22负责分别采集力传感器5和位移传感器1发出的信号并进行滤波处理，然后传输给可编程控制器21进行运算。信息输入显示器20与可编程控制器21联接，用于发送操作指令并实时显示测试曲线与检测结果。

本发明的链条张紧器综合性能测试装置，实际工作时，利用安装通孔131，待测链条张紧器被固定在机座13上，待测链条张紧器的活塞位于力传感器5的正下方，即待测链条张紧器的活塞与顶杆2的轴心线相重合；具体内容如下：

1、链条张紧器推力性能检测过程：

A、通过触摸屏(即信息输入显示器20)开启“回零”操作，电机16高速正转，大齿轮7带动螺套8旋转，使得螺杆3向下推压弹簧4，弹簧4作用于力传感器座6的上端面，由于此时力传感器5没有接触活塞，因此力传感器座6带动顶杆2迅速下行；力传感器5接触到活塞后发出信号通过模拟量输入模块22传递给可编程控制器21，可编程控制器21通过电机驱动电路23命令电机16停机；可编程控制器21记录当前位移为零位。

B、拔出待测链条张紧器的卡环，再通过触摸屏开启“推力测试”操作，电机16低速反转，螺杆3通过螺母9带动顶杆2缓慢上行，活塞由于自身推力而紧靠力传感器5，直到活塞输出完总行程，力传感器5进一步上行而脱离活塞。整个过程的位移与力分别通过位移传感器1和力传感器5进行检测，从而测得张紧器活塞的位移-推力特性，即活塞推力性能。可编程控制器21能将最终所得的结果在触摸屏上作显示。

2、链条张紧器受压性能检测过程：

A、“回零”操纵同上述推力性能检测的步骤A。

B、拔出待测链条张紧器的卡环，再通过触摸屏开启“受压测试”操作，电机16低速反转，螺杆3带动顶杆2缓慢上行。可编程控制器21中存储有加载位置预设值和加载压力预设值，当位移传感器1检测到上行位置到达加载位置预设值时(此时力传感器5仍然与活塞相接触)，电机16切换转向，低速正转，螺杆3下行，压缩弹簧4，使得顶杆2带动力传感器5对活塞加载，直到力传感器1检测到加载压力达到预设值。然后电机16再切回反转，弹簧4先卸荷，然后螺杆3带动顶杆2继续上行，直到活塞输出完总行程。整个过程的位移与力分别通过位移传感器1和力传感器5进行检测，PLC通过将加载开始时的位移与达到加载预设值时的位移相减以获得活塞在受压下位移的回退量，即活塞受压性能。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (8)

1、一种链条张紧器综合性能测试装置，其特征在于：包括测试组件、机座组件和电气控制组件；所述测试组件包括中空的螺杆(3)，螺套(8)套装在螺杆(3)的外表面，且螺杆(3)与螺套(8)依靠传动螺纹相连；齿轮分别与螺套(8)和电机(16)相连，螺套(8)与机座组件转动相连；顶杆(2)套装在螺杆(3)的内腔中，顶杆(2)的顶部伸出螺杆(3)后与位移传感器(1)的推杆(18)相连，顶杆(2)上设有限位装置；力传感器座(6)与顶杆(2)的底部相连，在力传感器座(6)上设置力传感器(5)；位于螺杆(3)内腔中的弹簧(4)的两端分别抵着螺杆(3)和力传感器座(6)；位移传感器(1)、力传感器(5)和电机(16)分别与电气控制组件信号相连。

2、根据权利要求1所述的链条张紧器综合性能测试装置，其特征在于：所述电气控制组件包括分别与可编程控制器(21)信号相连的信息输入显示器(20)、模拟量输入模块(22)和电机驱动电路(23)；位移传感器(1)和力传感器(5)分别与模拟量输入模块(22)信号相连，电机(16)与电机驱动电路(23)信号相连。

3、根据权利要求1或2所述的链条张紧器综合性能测试装置，其特征在于：导向套(10)套装在螺杆(3)的外表面，螺杆(3)的外表面设有定位凹槽(31)，在导向套(10)的内表面设有与所述凹槽(31)相吻合的定位凸块(101)；所述导向套(10)与机座组件固定相连。

4、根据权利要求3所述的链条张紧器综合性能测试装置，其特征在于：所述齿轮由相互啮合的大齿轮(7)和小齿轮(14)组成，小齿轮(14)的转轴与电机(16)相连，大齿轮(7)与螺套(8)固定相连。

5、根据权利要求4所述的链条张紧器综合性能测试装置，其特征在于：所述限位装置为下行限位装置，包括与顶杆(2)螺纹相连的螺母(9)，所述螺母(9)位于螺杆(3)的正上方。

6、根据权利要求5所述的链条张紧器综合性能测试装置，其特征在于：螺杆(3)的内腔中设有定位台阶面(32)，弹簧(4)的两端分别抵着定位台阶面(32)和力传感器座(6)。

7、根据权利要求6所述的链条张紧器综合性能测试装置，其特征在于：顶杆(2)和位移传感器(1)的推杆(18)的轴心线相重合。

8、根据权利要求7所述的链条张紧器综合性能测试装置，其特征在于：所述机座组件包括机座(13)、支架(15)、上端盖(11)、下端盖(12)、上端面轴承(40)和下端面轴承(41)；所述支架(15)与机座(13)固定相连，在支架(15)上分别设置上端盖(11)和下端盖(12)；上端盖(11)轴向固定上端面轴承(40)，下端盖(12)轴向固定下端面轴承(41)；螺套(8)分别与上端面轴承(40)和下端面轴承(41)相连。

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