CN103134674A - 用于偶件滑动性检测的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于偶件滑动性检测的装置及方法。所述装置包括试验系统和测控系统；测控系统包括激光位移传感器、力传感器、数据处理单元、数据显示单元及控制器，激光位移传感器用于测量偶件芯的运动曲线，力传感器用于测量偶件体的受力；数据处理单元处理接收到的数据，并通过数据显示单元显示出偶件的滑动性是否合格；试验系统包括检测台及下支架与上支架，上支架用于固定激光位移传感器，下支架用于安装偶件体；下支架与上支架之间布置有顶杆、上弹簧及压块，上弹簧及压块依次套在顶杆上；下支架与检测台之间布置有下弹簧及下弹簧座，下弹簧放置在检测台上，下弹簧座位于下弹簧的上方。本发明可以直接有效准确地检测出偶件的滑动性。

Description

用于偶件滑动性检测的装置及方法

技术领域

本发明涉及柴油机电控共轨系统，具体地说是一种用于喷油器体偶件或柱塞偶件滑动性检测的装置及方法。

背景技术

随着世界能源危机和环境污染的加重，为了节约能源、降低排放，使得柴油机电控喷射技术得到了飞速的发展。既要想保住直喷柴油机卓越的燃油经济性能，又要满足日益严格的排放法规，最重要的一步还是改善燃烧过程，而燃油喷射系统的性能又是影响柴油机燃烧过程至关重要的环节。高压共轨电控燃油喷射技术的应用则发挥了巨大的威力，进一步降低燃油消耗、增强了动力性能和满足了更加严格的排放法规，并使系统具有更高的喷射压力和更加灵活的喷油方式，因此，被认为是内燃机行业的一大突破，并成为柴油机电控喷射系统的主流、新一代绿色柴油机的标志。

电控共轨系统的机械部件主要为供油泵、轨管以及喷油器三大部件组成。与传统燃油系统相比，电控共轨系统的机械部件结构更复杂，更精密，对机械加工以及检测手段的要求更高。传统的偶件滑动性检测是采用经验法来确定，比如通过测量偶件滑动的时间来间接反映偶件的滑动性，但不能直接有效地检测出偶件在实际工作状态下所受的运动阻力，同时传统的检测方法无法考虑到装配后偶件的变形量，因此，检测结果不准确。

公开号为CN201955223U的一种注射器滑动性能测试仪， 该专利公开了一种医用注射器滑动性能专用测试仪, 所述测力机构具有测力传感器，所述测力传感器与控制系统连接，所述加载机构与所述第一注射器夹具机构连接。该专利主要关注于直接测试注射器针筒与活塞之间的滑动阻力，不能适用于偶件滑动性的准确检测。

公开号为CN1804544A的混凝土温度—应力试验机的位移测量装置及其应用，公开了一种使用激光位移传感器对混凝土试件进行激光三角法测量或激光干涉法测量，其关注点仅是对位移测量，不具备偶件滑动性的分析功能。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种用于偶件滑动性检测的装置及方法，该装置及方法可以直接有效地检测出偶件的滑动性，并且检测结果准确可靠。

按照本发明的技术方案：一种用于偶件滑动性检测的装置，所述偶件包括偶件体及偶件芯；所述装置包括试验系统和测控系统；所述测控系统包括激光位移传感器、力传感器、数据处理单元、数据显示单元及控制器，所述数据显示单元连接在所述数据处理单元上；所述激光位移传感器用于测量所述偶件芯的运动曲线，所述激光位移传感器的输入端与所述控制器相连，其输出端与所述数据处理单元相连；所述力传感器用于测量所述偶件体的受力，所述力传感器的输入端与所述偶件体相连，其输出端与所述数据处理单元相连；所述数据处理单元处理接收到的数据，并通过所述数据显示单元显示出所述偶件的滑动性是否合格；所述试验系统包括检测台及固定在所述检测台上方的下支架与上支架，所述上支架用于固定所述激光位移传感器，所述下支架用于安装所述偶件体；所述下支架与所述上支架之间布置有顶杆、上弹簧及压块，所述上弹簧及所述压块依次套在所述顶杆上；所述下支架与所述检测台之间布置有下弹簧及下弹簧座，所述下弹簧放置在所述检测台上，所述下弹簧座位于所述下弹簧的上方。

所述数据处理单元包括数据采集单元、参数设定单元、测试数据计算单元、偶件力传感器曲线判断单元、激光位移传感器曲线判断单元、数据存储单元及数据分析单元；所述数据采集单元接受所述激光位移传感器及所述力传感器的数据，并传输至测试数据计算单元；所述参数设定单元对所述测试数据计算单元进行参数设定；所述测试数据计算单元对数据进行计算，并分别通过所述偶件力传感器曲线判断单元及所述激光位移传感器曲线判断单元进行综合判断，将判断的结果通过所述数据存储单元进行存储，并经所述数据分析单元做定量分析。

所述检测台的下方设置有检测台台架底座。

所述检测台上安装有竖向的固定支架，所述固定支架的一侧固定有平行的所述下支架与所述上支架。

所述下支架上设置有安装所述偶件体的环槽，所述偶件体在竖直方向可自由移动地安装在所述环槽中。

所述上弹簧与所述下弹簧均为圆柱压缩弹簧。

所述偶件是喷油器体偶件或供油泵柱塞偶件。

一种用于偶件滑动性检测的方法，包括以下步骤：

a.     估算出所述偶件的粘性阻尼系数，同时结合系统阻尼比满足ζ<0.01的要求，计算出所述上弹簧与所述下弹簧所需的刚度，保证所述装置的振动处于欠阻尼振动状态；

b.    调整所述激光位移传感器与所述力传感器至合适量程，设置所述测控系统中各监控参数的范围；

c.     对所述偶件体的上下表面施加具体的作用力F，同时通过所述力传感器对所述作用力F进行实时监控，保证所述作用力F在设定的数值范围内；对所述压块施加一个竖直向下的作用力，使所述偶件芯向下移动一段距离，迅速放开后让其自由运动，通过所述激光位移传感器测量所述偶件芯的运动曲线，通过所述力传感器测量所述偶件体的受力，并传输给所述数据处理单元；

d.    通过所述数据处理单元对采集数据进行处理，并判断出所述偶件的滑动性是否合格。

所述对偶件体的上下表面的作用力F的取值为所述偶件在实际使用中所受的作用力。

本发明的技术效果在于：本发明利用弹簧的单自由度粘性阻尼运动的原理，建立在反映偶件实际工作状态下的配合情况，通过数据处理单元可以准确分析检测出偶件在实际工作状态下所受的运动阻力，以便在生产装配过程中对偶件进行筛选，可大大提高产品的质量及合格率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的测控系统的原理方框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

图1、图2中，包括顶杆1、上弹簧2、偶件体3、下弹簧4、激光位移传感器5、力传感器6、数据处理单元7、数据采集单元71、参数设定单元72、测试数据计算单元73、偶件力传感器曲线判断单元74、激光位移传感器所测得曲线形状判断单元75、数据存储单元76、数据分析单元77、数据显示单元8、偶件显示单元81、检测台9、偶件芯10、检测台台架底座11、固定支架12、下支架13、上支架14、控制器15、下弹簧座16、压块17等。

本发明是一种用于偶件滑动性检测的装置及方法，其中，偶件是喷油器体偶件或供油泵柱塞偶件。上述偶件包括偶件体3及偶件芯10。

如图1所示，用于偶件滑动性检测的装置包括试验系统和测控系统。

上述测控系统包括激光位移传感器5、力传感器6、数据处理单元7、数据显示单元8及控制器15。

激光位移传感器5用于测量偶件芯10的运动曲线，激光位移传感器5的输入端与控制器15相连，其输出端与数据处理单元7相连。控制器15可以设置激光位移传感器5电源的通闭、激光位移传感器5量程的选取功能。

力传感器6用于测量偶件体3的受力，力传感器6的输入端与偶件体3相连，其输出端与数据处理单元7相连。

数据处理单元7处理接收到的数据，并通过数据显示单元8显示出偶件的滑动性是否合格。数据显示单元8连接在数据处理单元7上。

如图2所示，数据处理单元7包括数据采集单元71、参数设定单元72、测试数据计算单元73、偶件力传感器曲线判断单元74、激光位移传感器曲线判断单元75、数据存储单元76及数据分析单元77。

数据采集单元71接受激光位移传感器5及力传感器6的数据，并传输至测试数据计算单元73；参数设定单元72对测试数据计算单元73进行参数设定；测试数据计算单元73对数据进行计算，并分别通过偶件力传感器曲线判断单元74及激光位移传感器曲线判断单元75进行综合判断，将判断的结果通过数据存储单元76进行存储，并经数据分析单元77做定量分析。

数据显示单元8为滑动性合格的偶件显示单元81。

再参见图1，上述试验系统包括顶杆1、上弹簧2、下弹簧4、检测台9、检测台台架底座11、固定支架12、下支架13、上支架14、下弹簧座16和压块17。

检测台9的下方设置有检测台台架底座11，检测台台架底座11置于水平台面上，通过调整检测台台架底座11使检测台9的平面至水平状态。

在检测台9上方的一侧安装有竖向的固定支架12，固定支架12的一侧固定有平行的下支架13与上支架14。

上支架14用于固定激光位移传感器5，下支架13用于安装偶件体3。在下支架13与上支架14之间布置有顶杆1、上弹簧2及压块17，上弹簧2及压块17依次套在顶杆1上。在下支架13与检测台9之间布置有下弹簧4及下弹簧座16，下弹簧4放置在检测台9上，下弹簧座16位于下弹簧4的上方。上弹簧2与下弹簧4均为圆柱压缩弹簧。

下支架13上设置有安装偶件体3的环槽。偶件检测时，安装于下支架13的环槽中，使得偶件体3在竖直方向可以自由移动。偶件芯10的下端与下弹簧座16连接，下弹簧4的上端安装于下弹簧座16上，下弹簧4的下端与检测台9直接接触。偶件芯10的上端与顶杆1连接，上弹簧2的下端与顶杆1的底座连接，上弹簧2的上端与一个可沿竖直方向自由移动的压块17接触。

激光位移传感器5安装于上支架14中，与顶杆1的上端为非接触式，保持激光位移传感器5的下部激光输出端为竖直方向，并保持激光输出的光束与偶件芯10的中心线在同一竖直线上。

本发明的工作过程如下：初始状态下，控制器15未通电，本发明的装置未进行偶件滑动性的检测。当需要进行偶件滑动性检测时，包括以下步骤：

a.     首先估算出偶件的粘性阻尼系数，同时结合系统阻尼比满足ζ<0.01的要求，计算出上弹簧2与下弹簧4所需的刚度，保证装置的振动处于欠阻尼振动状态，以便于测量；

b.    将控制器15设置成打开状态，保证激光位移传感器5处于通电状态，调整激光位移传感器5与力传感器6至合适量程，设置测控系统中各监控参数的范围；

c.     对偶件体3的上下表面施加具体的作用力F，此作用力F的取值为偶件在实际使用中所受的作用力；同时通过力传感器6对偶件体3的上下表面的作用力F进行实时监控，保证作用力F在设定的数值范围内；对压块17施加一个竖直向下的作用力，使偶件芯10向下移动一段距离，迅速放开后让其自由运动，通过激光位移传感器5测量顶杆1在减幅运动过程中的位移曲线，即偶件芯10的运动曲线，通过力传感器6测量偶件体3的受力，并传输给数据处理单元7；

d.    通过数据处理单元7对采集数据进行处理，计算出此系统在运动过程中所受到的阻力大小，并与设定目标进行对比，并判断出偶件的滑动性是否合格，最终通过数据显示单元8显示结果。

本发明利用弹簧的单自由度粘性阻尼运动的原理进行开发设计，建立在反映偶件实际工作状态下的配合情况，同时通过数据处理单元可以准确分析出偶件在工作过程中所受到的阻力大小，其主要优点有：a.可检测偶件在实际工作环境下的配合状况，在生产中可以做为一道工序对偶件进行筛选，提高产品的质量及合格率；b.系统的运动过程为单自由度阻尼运动；c.运动偶件上下两端面各有一圆柱压缩弹簧，调整弹簧预压缩量保证系统在运动过程中弹簧始终处于压缩状态。

本发明可以有效地检测出偶件在实际工作状态下所受的运动阻力，以便在生产装配过程中对偶件进行筛选，可大大提高产品的质量及合格率。

Claims (9)

1.一种用于偶件滑动性检测的装置，所述偶件包括偶件体（3）及偶件芯（10）；其特征是：所述装置包括试验系统和测控系统；

所述测控系统包括激光位移传感器（5）、力传感器（6）、数据处理单元（7）、数据显示单元（8）及控制器（15），所述数据显示单元（8）连接在所述数据处理单元（7）上；所述激光位移传感器（5）用于测量所述偶件芯（10）的运动曲线，所述激光位移传感器（5）的输入端与所述控制器（15）相连，其输出端与所述数据处理单元（7）相连；所述力传感器（6）用于测量所述偶件体（3）的受力，所述力传感器（6）的输入端与所述偶件体（3）相连，其输出端与所述数据处理单元（7）相连；所述数据处理单元（7）处理接收到的数据，并通过所述数据显示单元（8）显示出所述偶件的滑动性是否合格；

所述试验系统包括检测台（9）及固定在所述检测台（9）上方的下支架（13）与上支架（14），所述上支架（14）用于固定所述激光位移传感器（5），所述下支架（13）用于安装所述偶件体（3）；所述下支架（13）与所述上支架（14）之间布置有顶杆（1）、上弹簧（2）及压块（17），所述上弹簧（2）及所述压块（17）依次套在所述顶杆（1）上；所述下支架（13）与所述检测台（9）之间布置有下弹簧（4）及下弹簧座（16），所述下弹簧（4）放置在所述检测台（9）上，所述下弹簧座（16）位于所述下弹簧（4）的上方。

2.按照权利要求1所述的用于偶件滑动性检测的装置，其特征是：所述数据处理单元（7）包括数据采集单元（71）、参数设定单元（72）、测试数据计算单元（73）、偶件力传感器曲线判断单元（74）、激光位移传感器曲线判断单元（75）、数据存储单元（76）及数据分析单元（77）；所述数据采集单元（71）接受所述激光位移传感器（5）及所述力传感器（6）的数据，并传输至测试数据计算单元（73）；所述参数设定单元（72）对所述测试数据计算单元（73）进行参数设定；所述测试数据计算单元（73）对数据进行计算，并分别通过所述偶件力传感器曲线判断单元（74）及所述激光位移传感器曲线判断单元（75）进行综合判断，将判断的结果通过所述数据存储单元（76）进行存储，并经所述数据分析单元（77）做定量分析。

3.按照权利要求1所述的用于偶件滑动性检测的装置，其特征是：所述检测台（9）的下方设置有检测台台架底座（11）。

4.按照权利要求1所述的用于偶件滑动性检测的装置，其特征是：所述检测台（9）上安装有竖向的固定支架（12），所述固定支架（12）的一侧固定有平行的所述下支架（13）与所述上支架（14）。

5.按照权利要求1所述的用于偶件滑动性检测的装置，其特征是：所述下支架（13）上设置有安装所述偶件体（3）的环槽，所述偶件体（3）在竖直方向可自由移动地安装在所述环槽中。

6.按照权利要求1所述的用于偶件滑动性检测的装置，其特征是：所述上弹簧（2）与所述下弹簧（4）均为圆柱压缩弹簧。

7.按照权利要求1所述的用于偶件滑动性检测的装置，其特征是：所述偶件是喷油器体偶件或供油泵柱塞偶件。

8.一种使用如权利要求1所述的装置对偶件进行滑动性检测的方法，其特征是，包括以下步骤：

a.    估算出所述偶件的粘性阻尼系数，同时结合系统阻尼比满足ζ<0.01的要求，计算出所述上弹簧（2）与所述下弹簧（4）所需的刚度，保证所述装置的振动处于欠阻尼振动状态；

b.    调整所述激光位移传感器（5）与所述力传感器（6）至合适量程，设置所述测控系统中各监控参数的范围；

c.    对所述偶件体（3）的上下表面施加具体的作用力F，同时通过所述力传感器（6）对所述作用力F进行实时监控，保证所述作用力F在设定的数值范围内；对所述压块（17）施加一个竖直向下的作用力，使所述偶件芯（10）向下移动一段距离，迅速放开后让其自由运动，通过所述激光位移传感器（5）测量所述偶件芯（10）的运动曲线，通过所述力传感器（6）测量所述偶件体（3）的受力，并传输给所述数据处理单元（7）；

d.    通过所述数据处理单元（7）对采集数据进行处理，并判断出所述偶件的滑动性是否合格。

9.按照权利要求8所述的对偶件进行滑动性检测的方法，其特征是：所述对偶件体（3）的上下表面的作用力F的取值为所述偶件在实际使用中所受的作用力。

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