CN103018041B - 等速万向节驱动轴摩擦焊件快速静扭检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种等速万向节驱动轴摩擦焊件快速静扭检测装置，包括设在机体上定位并扭动被检测工件的传动系统和带动传动系统转动的动力系统，所述传动系统上设有摇臂，所述动力系统通过与摇臂连接并带动摇臂转动实现与传动系统连接并带动传动系统转动进而实现扭动被检测工件，所述动力系统包括连接机体与摇臂一端的液压油缸1a和连接机体与摇臂另一端的液压油缸1b，液压油缸1a和液压油缸1b均通过液压控制系统工作，所述机体上设有收集、检测以及存储被检测工件实时扭矩强度数据的数据采集和存储系统。本发明结构简单、操作简单，电气成本低，维护方便，检测数据准确、可靠，检测效率高、检测周期较短、检测成本低，产品实验数据的可追溯性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种万向节驱动轴检测装置，具体涉及一种等速万向节驱动轴摩擦焊件快速静扭检测装置。
背景技术
汽车驱动轴担负着从差速器或末端减速齿轮到驱动轮的动力扭矩传递功能，具有高抗扭、抗弯的要求，是汽车传动系统中关键部件之一，对整车的性能影响极大，而等速万向节驱动轴摩擦焊件的静扭转强度——即静态扭转强度是评价驱动轴摩擦焊件加工质量的一项重要技术指标。现有等速万向节驱动轴摩擦焊件静扭检测装置——即静态扭转强度检测装置的加载系统动力多采用伺服电机或油马达形式，运用工控机及专业软件对数据进行采集、存储和分析，检测装置实行单件检测的方法。上述现有的等速驱动轴摩擦焊件静扭检测装置，可以满足驱动轴一般性检测使用需求，但存在电机功率要求高、自损功率大、数据采集系统数据采集点与加载系统扭矩输出点易出现时间偏差、数据采集存储繁琐、检测周期长、单件检测效率低等一系列问题，这些不仅增加了实验能耗、降低了检测效率、提升了实验成本，还严重影响检测数据的准确性、可靠性，造成对产品加工质量的误判。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种等速万向节驱动轴摩擦焊件快速静扭检测装置，结构简易、操作简单，电气成本低，维护方便，检测数据准确、可靠，检测效率高、检测周期较短、检测成本低，产品实验数据的可追溯性高。
为解决上述现有的技术问题，本发明采用如下方案：等速万向节驱动轴摩擦焊件快速静扭检测装置，包括设在机体上定位并扭动被检测工件的传动系统和带动传动系统转动的动力系统，所述传动系统上设有摇臂，所述摇臂转动带动传动系统转动进而实现扭动被检测工件，所述动力系统与摇臂连接并通过带动摇臂转动实现带动传动系统转动，所述动力系统包括连接机体与摇臂一端的液压油缸Ⅰ和连接机体与摇臂另一端的液压油缸Ⅱ，液压油缸Ⅰ和液压油缸Ⅱ均通过液压控制系统工作，所述机体上设有收集、检测以及存储被检测工件实时扭矩强度数据的数据采集和存储系统。
作为优选，所述传动系统包括设在机体上的主动轴和从动轴，检测时被检测工件定位在主动轴和从动轴之间并被主动轴扭动，所述摇臂设在主动轴上。
作为优选，液压油缸Ⅰ的活塞杆和液压油缸Ⅱ的活塞杆均垂直于主动轴。
作为优选，所述摇臂为一个纺锤形杆体，所述主动轴垂直设于摇臂的中心。
作为优选，液压油缸Ⅰ和液压油缸Ⅱ通过与油箱连通实现由油箱向液压油缸Ⅰ和液压油缸Ⅱ进油、由液压油缸Ⅰ和液压油缸Ⅱ向油箱回油，油箱上连有进油、回油用的液压泵，所述油箱通过换向阀连接管路Ⅰ和管路Ⅱ，管路Ⅰ连接第一调速阀后分别与液压油缸Ⅰ的左腔、液压油缸Ⅱ的右腔连通，管路Ⅱ分支分为管路Ⅲ和管路Ⅳ，管路Ⅲ连接第二调速阀和两位两通电磁阀Ⅱ后分别与液压油缸Ⅰ的右腔、液压油缸Ⅱ的左腔连通，管路Ⅳ连接两位两通电磁阀Ⅰ后分别与液压油缸Ⅰ的右腔、液压油缸Ⅱ的左腔连通，所述液压泵、换向阀、第一调速阀、第二调速阀、两位两通电磁阀Ⅰ以及两位两通电磁阀Ⅱ均通过液压控制系统工作。
作为优选，所述传动系统还包括设在机体上支撑被检测工件的支撑架。
作为优选，所述支撑架包括设在机体上的中心架座和设在中心架座上的高度可调的可调V形支撑板。
作为优选，所述传动系统同时检测至少两个被检测工件，所述至少两个被检测工件轴向并排排列，相邻两个被检测工件端部之间通过与被检测工件端部结构相配合的连接块连接。
作为优选，还包括与液压控制系统连接的可设置系统工进扭矩和最高扭矩或试验扭矩的触摸屏，所述液压控制系统根据触摸屏设定的工进扭矩和最高扭矩或试验扭矩控制液压油缸Ⅰ和液压油缸Ⅱ工作。
作为优选，所述数据采集和存储系统包括检测被检测工件的实时扭矩并转换为实时反馈响应电流的扭矩传感器、接收扭矩传感器的实时反馈响应电流并将其转换为数据信号的A/D模拟量模块和对数据曲线及实时数据量进行监控的触摸屏，A/D模拟量模块、触摸屏和设有通讯应用程序及数据采集监控应用程序的计算机系统通过用于数据中转或转换的通讯模块连接。
有益效果：
本发明采用上述技术方案提供的等速万向节驱动轴摩擦焊件快速静扭检测装置，具有以下优点：
1、液压动力输出装置采用双向摆转顶拉平衡油缸，两顶拉油缸关于主动轴成直角对称装夹在摇臂两端，确保主动轴所受顶拉力均衡，避免主动轴受力不均而产生晃动等特征影响测量结果，主动轴最大变角范围达65°，足以满足驱动轴标准静扭值下扭转角度值的需求；
2、液压控制系统可通过调速阀控制变量泵的流量达到调节油缸加载功率的效果，灵敏度高，稳定可靠，效率比现有装置提高十倍以上；
3、二级液压加载设计，两调速阀分布控制液压油的供给量，稳步变速，有效保证了数据采集系统数据采集点与加载系统扭矩输出点时间上高度吻合，增加了实验数据的真实性、精确性；
4、A/D模拟量模块、触摸屏和普通电脑的使用提高了数据在线采集、存储的效率，产品实验数据的可追溯性高，材料成本低；
5、扭矩传感器信号采集、存储系统线路设计布局简易，操作简单，电气成本低，维护方便，工业触摸屏的使用提升了设备的控制能力，更加稳定、可靠；
6、内腔仿形连接块把两只被测件连接在一起，能确保两只等速万向节驱动轴摩擦焊件实验中轴向转速同步且转角大小一致，即受到的加载力矩实时相同，实验效率高，可靠性强；
7、采用装有可调V型支撑板的中心架，不仅可消减重力因素对两相连被测驱动轴旋转跳动精度的影响，避免旋转应力集中导致实验结果的误导，而且调节方便、高效。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的俯视图；
图3为图1中A-A处的剖视图；
图4为图1中B-B处的剖视图；
图5为图1中C-C处的剖视图；
图6为本发明的油箱和液压油缸Ⅰ、液压油缸Ⅱ的连接结构示意图；
图7为本发明中液压控制系统、数据采集和存储系统的连接示意图。
具体实施方式
如图1至7所示，等速万向节驱动轴摩擦焊件快速静扭检测装置，包括设在机体15上定位并扭动被检测工件8的传动系统和带动传动系统转动的动力系统，所述传动系统上设有摇臂2，所述摇臂2转动带动传动系统转动进而实现扭动被检测工件8，所述动力系统与摇臂2连接并通过带动摇臂2转动实现带动传动系统转动，所述动力系统包括连接机体15与摇臂2一端的液压油缸Ⅰ1a和连接机体15与摇臂2另一端的液压油缸Ⅱ1b，液压油缸Ⅰ1a和液压油缸Ⅱ1b均通过液压控制系统21工作，所述机体15上设有收集、检测以及存储被检测工件8实时扭矩强度数据的数据采集和存储系统。液压油缸Ⅰ1a和液压油缸Ⅱ1b均与机体15和摇臂2转接。
所述传动系统包括设在机体15上的主动轴4和从动轴5，检测时被检测工件8定位在主动轴4和从动轴5之间并被主动轴4扭动，所述摇臂2设在主动轴4上。液压油缸Ⅰ1a的活塞杆和液压油缸Ⅱ1b的活塞杆均垂直于主动轴4。所述摇臂2为一个纺锤形杆体，所述主动轴4垂直设于摇臂2的中心。
液压油缸Ⅰ1a和液压油缸Ⅱ1b通过与油箱12连通实现由油箱12向液压油缸Ⅰ1a和液压油缸Ⅱ1b进油、由液压油缸Ⅰ1a和液压油缸Ⅱ1b向油箱12回油，油箱12上连有进油、回油用的液压泵，如图6所示，所述油箱12通过换向阀11连接管路Ⅰ和管路Ⅱ，管路Ⅰ连接第一调速阀9后分别与液压油缸Ⅰ1a的左腔、液压油缸Ⅱ1b的右腔连通，管路Ⅱ分支分为管路Ⅲ和管路Ⅳ，管路Ⅲ连接第二调速阀10和两位两通电磁阀Ⅱ14后分别与液压油缸Ⅰ1a的右腔、液压油缸Ⅱ1b的左腔连通，管路Ⅳ连接两位两通电磁阀Ⅰ13后分别与液压油缸Ⅰ1a的右腔、液压油缸Ⅱ1b的左腔连通，所述液压泵、换向阀11、第一调速阀9、第二调速阀10、两位两通电磁阀Ⅰ13以及两位两通电磁阀Ⅱ14均通过液压控制系统21工作。按下液压控制系统21的启动按钮，换向阀11切换到左位，两位两通电磁阀Ⅰ13切换到右位，油缸带动摇臂顺时针快速加载；进油路：液压泵-换向阀11左位-第一调速阀9-液压油缸Ⅰ1a左腔和液压油缸Ⅱ1b右腔；回油路：液压油缸Ⅰ1a右腔、油缸1b左腔-阀13右位-换向阀11-油箱。当数据采集和存储系统采集到设定的扭矩值时，摇臂2按第二调速阀10调定的速度工进加载；进油路不变，回油路：液压油缸Ⅰ1a右腔、液压油缸Ⅱ1b左腔-两位两通电磁阀Ⅱ14右位-第二调速阀10-换向阀11-回油箱。卸载油路：当数据采集和存储系统采集到设定的极限值时，换向阀11切换到右位；两位两通电磁阀Ⅱ14切换到左位；两位两通电磁阀Ⅰ13切换到右位，快速返回。当扭矩传感器值为“相对零”时，液压泵经过换向阀11中位卸荷完成一工作循环；进油路：液压泵-换向阀11右位-两位两通电磁阀Ⅰ13-液压油缸Ⅰ1a右位和液压油缸Ⅱ1b左位；回油路：液压油缸Ⅱ1b右位、油缸1a左位-第一调速阀9中的单向阀-换向阀11右位-油箱。附加保护控制：液压油缸Ⅰ1a、液压油缸Ⅱ1b两端设有两压力继电器，设定一值大于所需测量值相应的压力值远小于产品的最大扭矩值相应的压力值，当数据采集和存储系统采集到值及时反馈但有其他电气和液压故障或未及时反馈时，压力会继续升高到压力继电器设定值时，它发讯断开液压泵电源；相同，卸载时出现液压故障时，继电器也会断开液压泵电源。
所述传动系统还包括设在机体15上支撑被检测工件8的支撑架。如图1和3所示，所述支撑架设在主动轴4和从动轴5之间。所述支撑架包括设在机体15上的中心架座7和设在中心架座7上的高度可调的可调V形支撑板6。
所述传动系统同时检测至少两个被检测工件8，所述至少两个被检测工件8轴向并排排列，相邻两个被检测工件8端部之间通过与被检测工件8端部结构相配合的连接块3连接。如图1和2所示，所述传动系统同时检测两个被检测工件8，所述两个被检测工件8轴向并排排列，两个被检测工件8端部之间通过与被检测工件8端部结构相配合的连接块3连接。所述传动系统可以同时检测两个、三个或者更多，当然也可以只检测一个被检测工件8。
如图7所示，还包括与液压控制系统21连接的可设置系统工进扭矩和最高扭矩或试验扭矩的触摸屏19，所述液压控制系统21根据触摸屏19设定的工进扭矩和最高扭矩或试验扭矩控制液压油缸Ⅰ1a和液压油缸Ⅱ1b工作。通过通讯模块18，由触摸屏19对工进扭矩和最高扭矩或试验扭矩进行设置，以此达到二级扭速，得以确保数据的稳定和精确性。
如图7所示，所述数据采集和存储系统包括检测被检测工件8的实时扭矩并转换为实时反馈响应电流的扭矩传感器16、接收扭矩传感器16的实时反馈响应电流并将其转换为数据信号的A/D模拟量模块17和对数据曲线及实时数据量进行监控的触摸屏19，A/D模拟量模块17、触摸屏19和设有通讯应用程序及数据采集监控应用程序的计算机系统20通过用于数据中转或转换的通讯模块18连接。计算机系统20采用普通电脑，扭矩传感器16实时反馈响应电流到A/D模拟量模块17，A/D模拟量模块17把模拟信号转换为数据信号并对数据进行校对，由通讯模块18把A/D模拟量模块17转换后的数据信号传输到触摸屏19和普通电脑，触摸屏19可进行数据曲线及实时数据量监控，普通电脑采用MITSUBISHI的MX Component通讯应用程序及MX Sheet数据采集监控应用程序，从而达到对A/D模拟量模块17的实时数据采集并在普通电脑上呈现出柱形图，用于监看产品扭矩量的稳定性，由MX Sheet数据采集监控应用程序会对当前扭矩数据自动保存到指定盘符，达到产品实验数据的可追溯性。由于采用A/D模拟量模块、触摸屏及普通电脑进行数据采集、保存，没有采用工控机及专业软件，使得系统的电路设计更加简易，操作简单，电气成本低，维护方便；同时由于使用了非常成熟的工业触摸屏进行监控，让设备的控制能力更加稳定、可靠。
Claims (9)
1.等速万向节驱动轴摩擦焊件快速静扭检测装置，其特征在于：包括设在机体(15)上定位并扭动被检测工件(8)的传动系统和带动传动系统转动的动力系统，所述传动系统上设有摇臂(2)，所述摇臂(2)转动带动传动系统转动进而实现扭动被检测工件(8)，所述动力系统与摇臂(2)连接并通过带动摇臂(2)转动实现带动传动系统转动，所述动力系统包括连接机体(15)与摇臂(2)一端的液压油缸Ⅰ(1a)和连接机体(15)与摇臂(2)另一端的液压油缸Ⅱ(1b)，液压油缸Ⅰ(1a)和液压油缸Ⅱ(1b)均通过液压控制系统(21)工作，所述机体(15)上设有收集、检测以及存储被检测工件(8)实时扭矩强度数据的数据采集和存储系统,液压油缸Ⅰ(1a)和液压油缸Ⅱ(1b)通过与油箱(12)连通实现由油箱(12)向液压油缸Ⅰ(1a)和液压油缸Ⅱ(1b)进油、由液压油缸Ⅰ(1a)和液压油缸Ⅱ(1b)向油箱(12)回油，油箱(12)上连有进油、回油用的液压泵，所述油箱(12)通过换向阀(11)连接管路Ⅰ和管路Ⅱ，管路Ⅰ连接第一调速阀(9)后分别与液压油缸Ⅰ(1a)的左腔、液压油缸Ⅱ(1b)的右腔连通，管路Ⅱ分支分为管路Ⅲ和管路Ⅳ，管路Ⅲ连接第二调速阀(10)和两位两通电磁阀Ⅱ(14)后分别与液压油缸Ⅰ(1a)的右腔、液压油缸Ⅱ(1b)的左腔连通，管路Ⅳ连接两位两通电磁阀Ⅰ(13)后分别与液压油缸Ⅰ(1a)的右腔、液压油缸Ⅱ(1b)的左腔连通，所述液压泵、换向阀(11)、第一调速阀(9)、第二调速阀(10)、两位两通电磁阀Ⅰ(13)以及两位两通电磁阀Ⅱ(14)均通过液压控制系统(21)工作。
2.根据权利要求1所述的等速万向节驱动轴摩擦焊件快速静扭检测装置，其特征在于：所述传动系统包括设在机体(15)上的主动轴(4)和从动轴(5)，检测时被检测工件(8)定位在主动轴(4)和从动轴(5)之间并被主动轴(4)扭动，所述摇臂(2)设在主动轴(4)上。
3.根据权利要求2所述的等速万向节驱动轴摩擦焊件快速静扭检测装置，其特征在于：液压油缸Ⅰ(1a)的活塞杆和液压油缸Ⅱ(1b)的活塞杆均垂直于主动轴(4)。
4.根据权利要求2所述的等速万向节驱动轴摩擦焊件快速静扭检测装置，其特征在于：所述摇臂(2)为一个纺锤形杆体，所述主动轴(4)垂直设于摇臂(2)的中心。
5.根据权利要求1所述的等速万向节驱动轴摩擦焊件快速静扭检测装置，其特征在于：所述传动系统还包括设在机体(15)上支撑被检测工件(8)的支撑架。
6.根据权利要求5所述的等速万向节驱动轴摩擦焊件快速静扭检测装置，其特征在于：所述支撑架包括设在机体(15)上的中心架座(7)和设在中心架座(7)上的高度可调的可调V形支撑板(6)。
7.根据权利要求1所述的等速万向节驱动轴摩擦焊件快速静扭检测装置，其特征在于：所述传动系统同时检测至少两个被检测工件(8)，所述至少两个被检测工件(8)轴向并排排列，相邻两个被检测工件(8)端部之间通过与被检测工件(8)端部结构相配合的连接块(3)连接。
8.根据权利要求1所述的等速万向节驱动轴摩擦焊件快速静扭检测装置，其特征在于：还包括与液压控制系统(21)连接的可设置系统工进扭矩和最高扭矩或试验扭矩的触摸屏(19)，所述液压控制系统(21)根据触摸屏(19)设定的工进扭矩和最高扭矩或试验扭矩控制液压油缸Ⅰ(1a)和液压油缸Ⅱ(1b)工作。
9.根据权利要求1所述的等速万向节驱动轴摩擦焊件快速静扭检测装置，其特征在于：所述数据采集和存储系统包括检测被检测工件(8)的实时扭矩并转换为实时反馈响应电流的扭矩传感器(16)、接收扭矩传感器(16)的实时反馈响应电流并将其转换为数据信号的A/D模拟量模块(17)和对数据曲线及实时数据量进行监控的触摸屏(19)，A/D模拟量模块(17)、触摸屏(19)和设有通讯应用程序及数据采集监控应用程序的计算机系统(20)通过用于数据中转或转换的通讯模块(18)连接。
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| GR01 | Patent grant |