CN101718663A - 一种偏心轮式车用橡胶件动刚度测试实验系统 - Google Patents

Abstract

一种偏心轮式车用橡胶件动刚度测试实验系统属于橡胶件技术参数测量设备领域。该系统通过电机和皮带轮传动系统带动偏心轮轴转动，进而通过连杆带动固定有橡胶件支架的橡胶件工作台面振动，从而实现对橡胶件的正弦波激励。力传感器安装在加载垫块和砝码台面之间，位移传感器安装在橡胶件工作台面和砝码台面之间，砝码台面上放置加载砝码实现对橡胶件施加一定的预载荷，再由力传感器和位移传感器分别测出加在橡胶件上的力和橡胶件变形量等信号，并将信号由数据采集卡送给工控计算机进行分析和处理，最终测得橡胶件的动刚度、阻尼系数等参数。本系统结构简单，使用方便，能提供不同的激振力和不同频率的正弦波激励，很好地降低机构的成本。

Description

一种偏心轮式车用橡胶件动刚度测试实验系统

技术领域

本发明属于橡胶件技术参数测量设备领域，特别涉及一种偏心轮式车用橡胶件动刚度测试实验系统。

背景技术

橡胶元件在现代汽车上得到了广泛的应用，成为汽车上不可缺少的重要元件。橡胶件的性能直接影响车辆的平顺性和操纵稳定性。橡胶件的主要特性参数动刚度及阻尼系数主要与橡胶件的几何形状、振动振幅、温度和频率有关，目前还不能定量计算橡胶元件的这些特性参数，只能在具体条件下用试验方法测定橡胶元件的性能。

按照激励方式的不同，目前市场上橡胶件动刚度测试系统主要有两种：以电磁激振器作为激励的测试系统和以电液伺服装置作为驱动装置的电测测试系统。

其中以电磁激振器作为激励的测试系统是以激振器作为动力源，对试件提供所需的激振力。该系统具有性能稳定，使用方便，体积小，重量轻，有效输出力的频带宽等优点，缺点是造价较高。

以电液伺服装置作为驱动装置的电测系统是由计算机系统中正弦信号发生器发出信号，经D/A转换、滤波和放大后，驱动电液作动器给试件施加激励载荷。经力传感器和位移传感器反馈回试件的载荷、位移动态信号，在经过放大、滤波和A/D转换，输入计算机系统，实现数据的采集，数据的分析处理由计算机测试系统软件来完成。该装置优点是可以实现任意波形的激励和较宽范围的激振频率，采用闭环控制，激励精度大大提高；缺点是系统结构复杂、技术先进，因而价格较高，大多需从国外进口。

以上两种橡胶件动刚度测试设备通用性好，适合于各种使用条件下的橡胶材料的动刚度测试，载荷的大小、频率和振幅都可在很大范围内调节，但是缺点是价格都比较高，一般汽车零配件厂家难以接受。汽车用橡胶件因其使用条件的特定性，其测试条件也有一定的特殊性。通常汽车橡胶件动刚度的测试条件是：要求试验装置动力头给橡胶试件施加一定大小的预载荷，同时产生一定振幅、一定振动频率的正弦波振动，并将其施加到试件上，在此条件下测试橡胶件的动刚度。其中预载荷、振幅和振动频率的变化范围较小，本发明正是考虑到汽车橡胶件动刚度测试条件的特殊性，为了降低成本，提出一种新的偏心轮式机械激励产生方式和砝码加载方式的车用橡胶件动刚度测试试验系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的激励产生方式的车用橡胶件动刚度测试实验系统。

本发明提供的橡胶件动刚度测试实验系统采用的结构为：偏心轮轴由2个偏心轮轴支架支撑，其中间部位设置偏心轮，通过电机和皮带轮传动系统带动偏心轮轴转动，进而通过与偏心轮接触的连杆带动固定有橡胶件支架的橡胶件工作台面振动，从而实现对放置于橡胶件支架上的橡胶件的激励；橡胶件上依次设置加载垫块、力传感器、砝码台面，位移传感器安装在橡胶件工作台面和砝码台面之间；橡胶件工作台面和砝码台面在试验台导轨上自由振动；所述偏心轮转动，产生试验所要求的正弦波激励；砝码台面上放置的加载砝码实现对橡胶件施加预载荷，力传感器和位移传感器分别测出加在橡胶件上的力和变形量信号，并将信号由数据采集卡送给工控计算机进行分析和处理，最终测得橡胶件的动刚度、阻尼系数等参数。

所述偏心轮上套有滚动轴承，以避免磨损；偏心轮上的轴承的内圈与偏心轮过盈配合，所述轴承的外圈进而通过连杆带动橡胶件工作台面振动。

所述偏心轮的转速由电机控制可调，从而实现对橡胶件不同的正弦波激励。

所述橡胶件支架和加载垫块与橡胶件的接触面均应确保水平。

本发明的有益效果为：采用本发明所提供的这种新的激励产生方式后，可通过选用不同的电机和减速比，来提供不同频率的正弦波激励；可通过改变加载砝码的质量，来提供不同的最大激振力；使机构大大简化，使用方便，又能很好地降低机构的成本；操作简单，测试结果准确。

附图说明

图1是本发明所述的车用橡胶件动刚度测试实验系统的结构简图；

图2是本发明所述的车用橡胶件动刚度测试实验系统的装配侧视图。

图中标号：

1-偏心轮轴；2-偏心轮轴支架；3-连杆；4-橡胶件工作台面；5-橡胶件支架；6-加载垫块；7-力传感器；8-位移传感器；9-加载砝码；10-砝码台面；11-试验台导轨；12-偏心轮；13-橡胶件；14-皮带轮传动系统；15-电机。

具体实施方式

本发明提供了一种偏心轮式车用橡胶件动刚度测试实验系统，下面通过附图说明和具体实施方式对本发明做进一步说明。

图1和图2为本发明所述的车用橡胶件动刚度测试实验系统的结构图和侧视图。该系统的结构为：偏心轮轴1由2个偏心轮轴支架2支撑，其中间部位设置偏心轮12；偏心轮12上套有滚动轴承，以避免磨损，偏心轮12上的轴承的内圈与偏心轮12过盈配合。电机15通过皮带轮传动系统14带动偏心轮轴1转动，进而通过与偏心轮12上轴承的外圈接触的连杆3带动固定有橡胶件支架5的橡胶件工作台面4振动，从而实现对放置于橡胶件支架5上的橡胶件13的激励；橡胶件13上依次设置加载垫块6、力传感器7、砝码台面10，位移传感器8安装在橡胶件工作台面4和砝码台面10之间；橡胶件工作台面4和砝码台面10在试验台导轨11上自由振动。

所述偏心轮12转动，产生试验所要求的正弦波激励，偏心轮12的转速由电机15控制可调，从而实现对橡胶件13不同的正弦波激励。砝码台面10上放置的加载砝码9实现对橡胶件13施加预载荷，力传感器7和位移传感器8分别测出加在橡胶件13上的力和变形量信号，并将信号由数据采集卡送给工控计算机进行分析和处理，最终测得橡胶件13的动刚度、阻尼系数等参数。

使用所述车用橡胶件动刚度测试实验系统进行测试的过程如下：

(1)将橡胶件13放在橡胶件支架5和加载垫块6之间，在加载垫块6和砝码台面10之间安装力传感器7，在橡胶件工作台面4上安装位移传感器8，最后在砝码台面10上放置加载砝码9。其中，选用的力传感器7为应变式拉压力传感器MCL-S2；位移传感器8为高精度非接触式电涡流传感器ST-00-08。

(2)启动型号为Y90L-4的电机15，运行大约5分钟后，测出加在橡胶件13上的力F和橡胶件13的变形量X，按下式求出橡胶件13的动刚度K和阻尼系数C：

$K=\frac{F\cos \mathrm{\θ}}{X}+m{\mathrm{\ω}}^2;$ (式1)

$C=\frac{K\sin \mathrm{\θ}}{\mathrm{\ω}}.$ (式2)

上式中：θ-力F与位移X之间的相位差角；

ω-为振动的圆频率；

m-系统的当量质量。

Claims (4)

1.一种偏心轮式车用橡胶件动刚度测试实验系统，其特征在于：偏心轮轴(1)由2个偏心轮轴支架(2)支撑，其中间部位设置偏心轮(12)，通过电机(15)和皮带轮传动系统(14)带动偏心轮轴(1)转动，进而通过与偏心轮(12)接触的连杆(3)带动固定有橡胶件支架(5)的橡胶件工作台面(4)振动，从而实现对放置于橡胶件支架(5)上的橡胶件(13)的激励；橡胶件(13)上依次设置加载垫块(6)、力传感器(7)、砝码台面(10)，位移传感器(8)安装在橡胶件工作台面(4)和砝码台面(10)之间；橡胶件工作台面(4)和砝码台面(10)在试验台导轨(11)上自由振动；

所述偏心轮(12)转动，产生试验所要求的正弦波激励；砝码台面(10)上放置的加载砝码(9)实现对橡胶件(13)施加预载荷，力传感器(7)和位移传感器(8)分别测出加在橡胶件(13)上的力和变形量信号，并将信号由数据采集卡送给工控计算机进行分析和处理，最终测得橡胶件(13)的动刚度、阻尼系数等参数。

2.根据权利要求1所述的一种偏心轮式车用橡胶件动刚度测试实验系统，其特征在于：所述偏心轮(12)上套有滚动轴承，以避免磨损；偏心轮(12)上的轴承的内圈与偏心轮(12)过盈配合，所述轴承的外圈进而通过连杆(3)带动橡胶件工作台面(4)振动。

3.根据权利要求1所述的一种偏心轮式车用橡胶件动刚度测试实验系统，其特征在于：所述偏心轮(12)的转速由电机(15)控制可调，从而实现对橡胶件(13)不同的正弦波激励。

4.根据权利要求1所述的一种偏心轮式车用橡胶件动刚度测试实验系统，其特征在于：所述橡胶件支架(5)和加载垫块(6)与橡胶件(13)接触的面均确保水平。

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