CN103852204A - 发动机高速旋转凸轮轴动态应力测试方法与测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种凸轮轴动态应力测试方法，包括在凸轮轴上加工补充小孔；在凸轮轴上的关注应力部位上粘贴应变计，引线经补充小孔、凸轮轴中空油道、联接盘一端与应变计连接，另一端与无线发射模块连接；凸轮轴安装到配气试验台架上；进行应变计状态标定、温度补偿、应变计调试及预加载；试验台运转，高速旋转凸轮轴承受周期载荷，应变计因局部变形产生应变信号；应变信号经引线、发射模块完成传递和发射；无线接收模块接收得到的无线信号由计算机存储和数据转换，最终得到关注部位的周期应力曲线。本发明提供的凸轮轴动态应力测试方法能够获取周期应力值，数据真实可靠，与有线测试相比，现场管理和试验过程都比较简捷。

Description

发动机高速旋转凸轮轴动态应力测试方法与测试装置
技术领域
本发明属于发动机测试技术领域，具体涉及一种凸轮轴动态应力测试方法与测试装置。
背景技术
凸轮轴是配气机构的主要驱动零件。工作中，凸轮轴周期性地承受着来自曲轴前端传递的扭矩及各凸轮与从动件相互作用而产生的弯矩和扭矩，其应力状态为非比例的多轴应力状态，承载情况较为复杂，容易在凸轮轴危险部位，如凸轮根部圆角出现低应力高周性质的旋转弯曲疲劳断裂，因此，准确测试凸轮轴高速旋转状态下的关注部位周期动态应力，用以指导凸轮轴结构设计以及疲劳研究是非常重要的。
目前，有关凸轮轴关注部位应力的获取方法大多是停留在有限元仿真计算上，通过搭建模型、网格划分、边界条件输入简单地得到关注部位的应力值，但是，缘于凸轮模型准确度低、载荷边界输入难度大等原因，仿真计算得到的部位应力值误差一般比较大；也有一些业内人士采用有线电测的方法获取关注部位的应力值，在关注部位提前布置好应变计，盘轴至某工作时刻，通过应变信号采集、数据转换得到应力值，但此种方法也仅能实现静态应力的测试。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种发动机凸轮轴动态应力测试方法与测试装置，该方法简捷实用且装置结构简单，能够实现对凸轮轴在发动机高速旋转状态时进行动态应力测试。
本发明的技术方案：
一种凸轮轴动态应力测试方法，包括以下步骤：
a、在凸轮轴上加工补充小孔2；
b、在凸轮轴上的关注应力部位上粘贴应变计4，引线5经补充小孔2、凸轮轴中空油道6、联接盘7一端与应变计4连接，另一端与无线发射模块8连接；
c、凸轮轴安装到配气试验台架上；
d、进行应变计4状态标定、温度补偿、应变计调试及预加载；
e、试验台运转，高速旋转凸轮轴承受周期载荷，应变计因局部变形产生应变信号；
f、应变信号经引线、发射模块完成传递和发射；
g、无线接收模块接收得到的无线信号由计算机存储和数据转换，最终得到关注部位的周期应力曲线。
优选应变计4选用应变花，可以使测试结果更加精确。
优选应变计4布于凸轮根部圆角，对于凸轮轴而言，其凸轮根部圆角是应力最大的部位，也是可靠性最受关注部位。
优选补充小孔2位于凸轮轴待测凸轮两侧的主轴颈3上，主轴颈在凸轮轴上仅起到连接支撑的作用，承受的应力较小，在主轴颈上加工补充小孔对凸轮轴的可靠性没有太大影响；而且补充小孔距离粘贴应变计4的部位有一定的距离，可以避免补充小孔2对待测部位的应力产生影响，干扰应变计4测试效果。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1.能够获取周期应力值
不管是仿真计算还是有线电测均是获取凸轮轴某工作时刻的部位应力值，因为仿真无法完成多轴载荷谱的施加，而有线测试无法解决凸轮轴旋转布线问题。本方法针对布线方法采取了特殊设计，应变计引线由凸轮轴的主轴颈上的补充小孔进入轴中空油道，经油道引至凸轮轴后端，与端面固定的无线发射模块连接，而无线发射模块经联接盘可与凸轮轴保持相对静止，这样，周期应变信号便得到传递和发射。发射出来的信号再由无线接收模块实现采集，经数据转换最终获取凸轮轴高速旋转状态下的关注部位的周期应力值。
2.数据真实可靠
考虑到凸轮轴多轴承载的特点，本方法应变计的位置需要结合仿真计算结果合理布置，且应变计选用应变花；测试前，也必须进行状态标定、温度补偿、应变计调试及预加载。因此，本方法测试得到的数据真实可靠。
3.过程简捷
整个测试过程主要包括应变计布置、引线和发射终端的连接及无线信号的采集和数据转换。与有线测试相比，现场管理和试验过程都比较简捷。
附图说明
图1为凸轮轴凸轮根部圆角应力测试示意图。
1-凸轮、2-补充小孔、3-主轴颈、4-应变计、5-引线、6-凸轮轴中空油道、7-联接盘、8-无线发射模块
具体实施方式
一种凸轮轴动态应力测试装置，包括凸轮轴、应变计4、引线5、联接盘7、无线发射模块8及无线接收模块，所述应变计4布于凸轮轴上，其特征在于：所述凸轮轴上加工有补充小孔2；引线5一端与应变计4连接，另一端经补充小孔2、凸轮轴中空油道6、联接盘7与无线发射模块8连接；无线发射模块8固定在联接盘7上；无线接收模块与计算机连接。
结合附图1对高速旋转凸轮轴动态应力测试装置进行说明。凸轮1、主轴颈3和支撑轴颈为凸轮轴主要组成特征；应变计4布置在凸轮1根部圆角，是原始信号产生源；引线5经补充小孔2、轴中空油道6、联接盘7一端与应变计4连接，另一端与无线发射模块8连接，主要功能为信号传递；无线发射模块8固定在联接盘7上，负责无线信号发射。

Claims (5)

1.一种凸轮轴动态应力测试方法，包括以下步骤：
a、在凸轮轴上加工补充小孔(2)；
b、在凸轮轴上的关注应力部位上粘贴应变计(4)，引线(5)经补充小孔(2)、凸轮轴中空油道(6)、联接盘(7)一端与应变计(4)连接，另一端与无线发射模块(8)连接；
c、凸轮轴安装到配气试验台架上；
d、进行应变计(4)状态标定、温度补偿、应变计调试及预加载；
e、试验台运转，高速旋转凸轮轴承受周期载荷，应变计因局部变形产生应变信号；
f、应变信号经引线、发射模块完成传递和发射；
g、无线接收模块接收得到的无线信号由计算机存储和数据转换，最终得到关注部位的周期应力曲线。
2.根据权利要求1所述的凸轮轴动态应力测试方法，其特征在于：所述应变计(4)选用应变花。
3.根据权利要求1所述的凸轮轴动态应力测试方法，其特征在于：所述应变计(4)布于凸轮根部圆角。
4.根据权利要求1所述的凸轮轴动态应力测试方法，其特征在于：补充小孔(2)位于凸轮轴待测凸轮两侧的主轴颈上。
5.一种凸轮轴动态应力测试装置，包括凸轮轴、应变计(4)、引线(5)、联接盘(7)、无线发射模块(8)及无线接收模块，所述应变计(4)布于凸轮轴上，其特征在于：所述凸轮轴上加工有补充小孔(2)；引线(5)一端与应变计(4)连接，另一端经补充小孔(2)、凸轮轴中空油道(6)、联接盘(7)与无线发射模块(8)连接；无线发射模块(8)固定在联接盘(7)上；无线接收模块与计算机连接。
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