CN102620925B - 发动机配气机构气门摇臂载荷测量试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发动机配气机构气门摇臂载荷测量试验装置及方法。本发明的试验装置包括控制柜、电动机、编码器、皮带轮、被测配气机构、润滑油箱、应变片、动态应变仪、数据采集卡、上位机。本发明方法分为分静态标定和动态测量两部分。静态标定试验是将待测配气机构摇臂气门端粘贴应变片，应变片连接动态应变仪，杠杆一端顶在摇臂气门端，另一端加载砝码；动态测量试验是将被测配气机构凸轮轴通过皮带轮与电动机相连，应变片粘贴在被测配气机构摇臂上，应变片另一端连接动态应变仪，编码器与动态应变仪连接数据采集卡，数据采集卡连接上位机。本发明仅需简单试验装置，通过模拟发动机工作状态，完成摇臂载荷测量，达到实验要求。
Description
技术领域
本发明属于发动机检测技术领域，涉及一种发动机配气机构气门摇臂载荷测量试验装置及方法。
背景技术
发动机配气机构气门摇臂是发动机配气机构中的重要运动件之一，是传递配气机构运动、影响配气机构性能的关键部件，对气门的运动受力有直接的影响。尤其是随着发动机技术的发展，对配气机构要求日益严苛，气门摇臂的运动及受力不仅影响着摇臂的强度、可靠性，还对气门的受力、运动、起落座的研究十分重要。因此，需要对气门摇臂载荷情况进行试验分析。
目前，对发动机配气机构摇臂载荷还没有统一的试验标准。可以通过整机试验台测得气门加速度、推杆应力等。但是，配置发动机实验台条件复杂，不利于发动机零部件厂家实现，而且，得出的配气机构受力实验数据对摇臂载荷不直观，部分工况下不准确。
发明内容
本发明目的在于克服上述技术之不足，提供一种成本低、效率高、全面直观的发动机配气机构气门摇臂载荷实验系统。
本发明采用以下技术方案：
发动机配气机构气门摇臂载荷试验装置包括控制柜、电动机、编码器、皮带轮、被测配气机构、润滑油箱、应变片、动态应变仪、数据采集卡、上位机。
电动机的转速由控制柜控制，电动机的输出轴通过皮带轮带动被测配气机构中的凸轮轴转动，在所述的凸轮轴齿轮端上装有编码器，编码器的输出端与数据采集卡的一个输入端信号连接；被测配气机构的气门摇臂的气门端上贴有应变片，所述的应变片输出端与动态应变仪的输入端信号连接，动态应变仪的输出端与数据采集卡的另一个输入端信号连接，数据采集卡的输出端与上位机信号连接；所述的润滑油箱通过油管与被测配气机构润滑道进出油口相连。
发动机配气机构气门摇臂载荷试验方法包括以下步骤：
步骤1、静态测试阶段，选取两组气门摇臂，分别作为工作电路和补偿电路。将应变片贴在摇臂气门端，再将摇臂安装回配气机构中，不安装气门；气门摇臂应变电路连到动态应变仪上，检测电路连接；选择杠杆，称取质量并记录，将杠杆一端顶在进气门摇臂气门端，另一端悬空放置砝码。
步骤2、记录动态应变仪读数并记录；在杠杆上逐次加载1kg砝码20次，每次加载后，记录加载总质量和动态应变仪读数。加载完成后，再对砝码逐次卸载，记录加载总质量和动态应变仪读数。
步骤3、保存记录数据，通过最小二乘法得出摇臂气门推力与摇臂应变电压关系K，
其中
表示摇臂应变电压，
表示加载总质量，
表示重力加速度，表示杠杆比。
步骤4、动态测试阶段，将被测配气机构装配后固定，凸轮轴齿轮通过皮带与电动机齿轮连接。编码器固定在凸轮轴齿轮端，将编码器、动态应变仪数据输出线连接到数据采集卡，最后连接上位机。打开润滑油箱油泵，待配气机构完全润滑后，开启电机低速运转，检测各工作线路数据信号，调整后关闭。
步骤5、打开各仪表电源，将动态应变仪清零，开启润滑油泵，调节供油压力至配气机构额定润滑油压力，待完全润滑后开启电机。调节配气机构转速至配气机构待测转速，转速稳定后，记录动态应变仪增益、电荷放大器放大系数，开始读取数据
。结束后，关闭电机、润滑油泵、仪表电源，检查各线路是否松脱，查看采集到的数据。
步骤6、根据公式
，得出动态摇臂载荷
。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明所提供的发动机配气机构气门摇臂载荷试验装置及方法，通过模拟发动机工作环境，完成摇臂载荷检测。试验通过静、动态测量方式相结合的方法，能准确的测得动态摇臂载荷，达到试验要求，保证试验的可信度。
2、本发明所提供的发动机配气机构气门摇臂载荷试验装置及方法，采用电子信号实验设备，试验精度高，保证了试验的精度。
3、本发明所提供的发动机配气机构气门摇臂载荷试验装置及方法，通过应变片、编码器采集信号，并通过上位机保存数据，操作简单、连续性强，提高了试验效率。
4、本发明所提供的发动机配气机构气门摇臂载荷试验装置及方法，不需要复杂发动机实验台，结构简单，实验成本低，适用性广，方便长期使用，广泛适用于各汽车零部件制造厂，有利于行业发展。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明静态测试结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，发动机配气机构气门摇臂载荷试验系统包括：控制柜1、电动机2、编码器3、皮带轮4、被测配气机构5、润滑油箱6、应变片7、动态应变仪8、数据采集卡9、上位机10。
被测配气机构5通过皮带轮4与电动机2相连，通过电动机2带动配气机构5转动，模拟发动机工况；电动机2转速由控制柜1调节，按发动机试验要求调节电动机2转速；编码器3安装在被测配气机构5凸轮轴齿轮端，得到配气转速及转角信号；润滑油箱6通过油管与被测配气机构5润滑道进出油口相连，润滑油箱6内有润滑油泵，可以调节润滑油供油压力和流量；应变片7粘贴在被测配气机构摇臂上，得到摇臂应变电压；应变电路另一端连接动态应变仪8，对应变信号处理；编码器3与动态应变仪8连接数据采集卡9，转化采集到的信号并送达至上位机10；上位机10连接数据采集卡9，通过数据采集程序保存信号并处理。
如图2所示，发动机配气机构气门摇臂载荷静态测试系统包括：凸轮轴11、挺柱12、推杆13、摇臂14、应变片7、杠杆15、砝码16、动态应变仪8。
凸轮轴11、挺柱12、推杆13、摇臂14为被测配气机构在不安装气门时的安装结构；应变片7粘贴在摇臂14上，测量摇臂应变电压；动态应变仪8连接在应变电路另一端，读取应变信号；杠杆15水平放置，一端顶在配气机构摇臂气门端，另一端放置砝码16，通过砝码重量给摇臂进行加载，使得摇臂发生变形，应变片产生相应的应变电压。
本发明发动机配气机构气门摇臂载荷试验方法包括静态标定试验和动态测试试验。通过静态标定试验得到气门摇臂静态加载载荷与摇臂应变电压之间的关系。再根据动态测试试验得到的摇臂动态应变电压换算得到动态摇臂载荷。试验将应变片7安装在气门摇臂14上，测量摇臂应变电压，杠杆15水平放置，一端加载砝码16，另一端顶在摇臂14气门端，通过改变砝码16重量改变对摇臂14的加载载荷大小，通过动态应变仪8读取摇臂14应变电压，得到气门摇臂静态加载载荷与摇臂应变电压之间的关系。再通过动态试验应变片7、编码器3采集到的动态摇臂应变数据，得出动态摇臂载荷。其试验步骤为：
步骤1、静态测试阶段，选取两组气门摇臂，分别作为工作电路和补偿电路。将应变片贴在摇臂气门端，再将摇臂安装回配气机构中，不安装气门；气门摇臂应变电路连到动态应变仪上，检测电路连接；选择杠杆，称取质量并记录，将杠杆一端顶在进气门摇臂气门端，另一端悬空放置砝码。
步骤2、记录动态应变仪读数并记录；在杠杆上逐次加载1kg砝码20次，每次加载后，记录加载总质量和动态应变仪读数。加载完成后，再对砝码逐次卸载，记录加载总质量和动态应变仪读数。
步骤3、保存记录数据，通过最小二乘法得出摇臂气门推力与摇臂应变电压关系K，
其中
表示摇臂应变电压，
表示加载总质量，
表示重力加速度，
表示杠杆比。
步骤4、动态测试阶段，将被测配气机构装配后固定，凸轮轴齿轮通过皮带与电动机齿轮连接。编码器固定在凸轮轴齿轮端，将编码器、动态应变仪数据输出线连接到数据采集卡，最后连接上位机。打开润滑油箱油泵，待配气机构完全润滑后，开启电机低速运转，检测各工作线路数据信号，调整后关闭。
步骤5、打开各仪表电源，将动态应变仪清零，开启润滑油泵，调节供油压力至配气机构额定润滑油压力，待完全润滑后开启电机。调节配气机构转速至配气机构待测转速，转速稳定后，记录动态应变仪增益、电荷放大器放大系数，开始读取数据
。结束后，关闭电机、润滑油泵、仪表电源，检查各线路是否松脱，查看采集到的数据。
步骤6、根据公式
，得出动态摇臂载荷
。
Claims (2)
1. 发动机配气机构气门摇臂载荷测量试验装置，包括控制柜、电动机、编码器、皮带轮、被测配气机构、润滑油箱、应变片、动态应变仪、数据采集卡和上位机，所述的被测配气机构包括凸轮轴、气门摇臂和推杆，其特征在于：
电动机的转速由控制柜控制，电动机的输出轴通过皮带轮带动被测配气机构中的凸轮轴转动，在所述的凸轮轴齿轮端上装有编码器，编码器的输出端与数据采集卡的一个输入端信号连接；
被测配气机构的气门摇臂的气门端上贴有应变片，所述的应变片输出端与动态应变仪的输入端信号连接，动态应变仪的输出端与数据采集卡的另一个输入端信号连接，数据采集卡的输出端与上位机信号连接；
所述的润滑油箱通过油管与被测配气机构润滑道进出油口相连。
2.利用权利要求1所述的装置进行发动机配气机构气门摇臂载荷测量试验方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤1、静态测试阶段，选取两组气门摇臂，分别作为工作电路和补偿电路；将应变片贴在摇臂气门端，再将摇臂安装回配气机构中，不安装气门；气门摇臂应变电路连到动态应变仪上，检测电路连接；选择杠杆，称取质量并记录，将杠杆一端顶在进气门摇臂气门端，另一端悬空放置砝码；
步骤2、记录动态应变仪读数并记录；在杠杆上逐次加载1kg砝码20次，每次加载后，记录加载总质量和动态应变仪读数；加载完成后，再对砝码逐次卸载，记录加载总质量和动态应变仪读数；
步骤3、保存记录数据，通过最小二乘法得出摇臂气门推力与摇臂应变电压关系K，
其中表示摇臂应变电压，
表示加载总质量，表示重力加速度，
表示杠杆比；
步骤4、动态测试阶段，将被测配气机构装配后固定，凸轮轴齿轮通过皮带与电动机齿轮连接；编码器固定在凸轮轴齿轮端，将编码器、动态应变仪数据输出线连接到数据采集卡，最后连接上位机；打开润滑油箱油泵，待配气机构完全润滑后，开启电机低速运转，检测各工作线路数据信号，调整后关闭；
步骤5、打开各仪表电源，将动态应变仪清零，开启润滑油泵，调节供油压力至配气机构额定润滑油压力，待完全润滑后开启电机；调节配气机构转速至配气机构待测转速，转速稳定后，记录动态应变仪增益、电荷放大器放大系数，开始读取数据
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步骤6、根据公式
，得出动态摇臂载荷。
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