CN104280087B - 一种测试空气弹簧容积大小及变化的系统 - Google Patents
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Abstract
一种测试空气弹簧容积大小及变化的系统，涉及空气弹簧的测试设备。包括试验台、供水系统；试验台为一个拉伸压缩试验机，包括机架、设置在机架上的加载横梁以及控制加载横梁沿机架上下滑动的控制机构，所述加载横梁上设置有上夹头，所述机架上设置有与上夹头相对的下夹头，加载横梁上设置有位移传感器和第一压力传感器。供水系统包括水箱、第二压力传感器、第三压力传感器、水泵、单向阀、第一电磁阀和第二电磁阀。本发明通过精确控制空气弹簧的垂直位移、内部压力、负载质量等参数，完全模拟出气体在空气弹簧中的工作状态，并通过矩形水箱中水的量，间接计算出了不同状态下空气弹簧内部的容积大小及其变化情况。
Description
技术领域
本发明涉及空气弹簧的测试设备，具体为一种测试空气弹簧容积大小及变化的系统。
背景技术
随着中国经济的发展，以及汽车工业的飞速发展，空气弹簧越来越多的应用于汽车上。车用空气弹簧对空气弹簧的特性要求非常苛刻，而空气弹簧内部容积的大小及其变化情况，对与空气弹簧性能有着至关重要的影响。目前，空气弹簧的容积大多是采用理论计算推导的方式获得，但是由于气囊膨胀影响因素非常多，理论计算的容积存在着很大的误差。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够精确测量不同型号空气弹簧容积大小及其变化的系统。
实现上述目的的技术方案是：一种测试空气弹簧容积大小及变化的系统，其特征在于：包括试验台、供水系统和电气控系统；所述试验台为一个拉伸压缩试验机，包括机架、设置在机架上的加载横梁以及控制加载横梁沿机架上下滑动的控制机构，所述加载横梁上设置有上夹头，所述机架上设置有与上夹头相对的下夹头，加载横梁上设置有位移传感器和第一压力传感器，所述上夹头和下夹头上分别连接有连接座，空气弹簧固定在上夹头和下夹头上的连接座之间，空气弹簧的橡胶气囊设置有进水口。
所述供水系统包括水箱、第二压力传感器、第三压力传感器、水泵、单向阀、第一电磁阀和第二电磁阀，所述水泵的进口端连接水箱，水泵的出口端依次通过单向阀、第一电磁阀连接橡胶气囊的进水口，第二电磁阀的进口端连接橡胶气囊的进水口，第二电磁阀的出口端连接水箱，所述水箱底部连接有第二压力传感器，橡胶气囊的进水口连接有第三压力传感器，所述水箱底部的第二压力传感器用于检测水下压力，所述橡胶气囊的进水口的第三压力传感器用于空气弹簧内部水压检测。
该系统还包括电气控制装置，所述电气控制装置包括单片机和上位机，单片机与上位机之间通信连接，所述单片机的输入端连接有位移传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器，所述单片机的输出端连接有第一电磁阀、第二电磁阀和控制加载横梁沿机架上下滑动的控制机构；所述上位机设置有显示器、硬盘、键盘和鼠标。
上述供水系统的水箱为矩形，方便将液位高度信号转化为容积数据。
上述供水系统水泵与单向阀之间并联有第一溢流阀，用于第二电磁阀的进口端与橡胶气囊的进水口之间并联有第二溢流阀，分别用于保护水泵和空气弹簧。
本发明的橡胶气囊的进水口的第二压力传感器用于空气弹簧内部水压检测，当水压低于设定值时，第一电磁阀打开，第二电磁阀关闭，开始向空气弹簧，当水压低于设定值时，第一电磁阀打开，第二电磁阀关闭，开始向空气弹簧供水，当水压高于设定值时，第一电磁阀关闭，第二电磁阀打开，空气弹簧放水。
本发明的加载横梁上设置有用于采集空气弹簧高度信号的位移传感器和用于采集空气弹簧负载质量信号的第一压力传感器，位移传感器和第一压力传感器同时还将采集的信号传输给单片机和上位机，上位机对信号进行分析，并向控制加载横梁上下滑动的控制机构发出动作指令，位移传感器和第一压力传感器再循环采集数据，构成完整的闭环控制。
本发明工作时将空气弹簧固定到拉伸试验机上，通过上位机设定所要控制的空气弹簧内部的压力（如将空气弹簧内部的水压控制在5bar），第一电磁阀打开，向空气弹簧供水，当橡胶气囊进水口的第三压力传感器检测到压力到设定值（5bar）时，单片机控制第一电磁阀关闭，停止供水。此时，可以通过控制加载横梁上下滑动的控制机构来缓慢调节空气弹簧的高度，并通过上位机调节空气弹簧所需的内部压力值，实现在任一工作高度下和任一压力下，对空气弹簧内部容积的测试。
上述容积测试的原理：水箱底部的第二压力传感器用于检测水箱水下的压力，上位机通过公式P=ρgh处理压力信号，将其转化为水面的高度信号，再将高度信号转化为容积信号。本发明通过精确控制空气弹簧的垂直位移、内部压力、负载质量等参数，完全模拟出气体在空气弹簧中的工作状态，并通过矩形水箱中水的量，间接计算出了不同状态下空气弹簧内部的容积大小及其变化情况。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为电气控制系统的原理图。
具体实施方式
如图1所示，包括试验台1、供水系统2和电气控制装置3；试验台1采用现有技术中常用的拉伸压缩试验机，包括机架4、设置在机架4上的加载横梁5以及控制加载横梁4沿机架4上下滑动的控制机构6，加载横梁4上设置有上夹头7，所述机架4上设置有与上夹头7相对的下夹头8，加载横梁4上设置有位移传感器9和第一压力传感器10；上夹头7和下夹头8上分别连接有连接座11，空气弹簧12固定在上夹头7和下夹头8上的连接座11之间，空气弹簧12的两端中心位置分别设置有垂直螺杆13，空气弹簧12的两端的垂直螺杆13分别穿过上夹头7和下夹头8上的连接座11，并通过螺母固定，空气弹簧12上端的垂直螺杆13设置有中心螺纹通孔14，中心螺纹通孔14与空气弹簧12的橡胶气囊相连通，作为空气弹簧12的橡胶气囊进水口。
供水系统2包括水箱15、第二压力传感器16、第三压力传感器29、水泵17、单向阀18、第一溢流阀19、第二溢流阀20、第一电磁阀21和第二电磁阀22，水箱15为矩形，水泵17的进口端连接水箱15，水泵17的出口端依次通过单向阀18、第一电磁阀21连接空气弹簧12的橡胶气囊进水口，第一溢流阀19并联在水泵17与单向阀18之间，第二电磁阀22的进口端连接空气弹簧12的橡胶气囊进水口，第二电磁阀22的出口端连接水箱15，第二溢流阀20并联在第二电磁阀22的进口端与空气弹簧12的橡胶气囊进水口之间。水箱15底部连接有第二传感器16，空气弹簧12的橡胶气囊进水口连接第三压力传感器29，第二压力传感器16用于检测水箱15水下压力，第三压力传感器29用于空气弹簧12内部水压检测。
如图2所示，电气控制装置3包括单片机23和上位机24，单片机23与上位机24之间通信连接，单片机23的输入端连接有位移传感器8、第一压力传感器10、第二压力传感器16、第三压力传感器29，单片机23的输出端连接有第一电磁阀21、第二电磁阀22和控制加载横梁沿机架上下滑动的控制机构6；上位机24设置有显示器25、硬盘26、键盘27和鼠标28。
Claims (4)
1.一种测试空气弹簧容积大小及变化的系统，其特征在于：包括试验台、供水系统；所述试验台为一个拉伸压缩试验机，包括机架、设置在机架上的加载横梁以及控制加载横梁沿机架上下滑动的控制机构，所述加载横梁上设置有上夹头，所述机架上设置有与上夹头相对的下夹头，加载横梁上设置有位移传感器和第一压力传感器，所述上夹头和下夹头上分别连接有连接座，空气弹簧固定在上夹头和下夹头上的连接座之间，空气弹簧的橡胶气囊设置有进水口；
所述供水系统包括水箱、第二压力传感器、第三压力传感器、水泵、单向阀、第一电磁阀和第二电磁阀，所述水泵的进口端连接水箱，水泵的出口端依次通过单向阀、第一电磁阀连接橡胶气囊的进水口，第二电磁阀的进口端连接橡胶气囊的进水口，第二电磁阀的出口端连接水箱，所述水箱底部连接有第二压力传感器，橡胶气囊的进水口连接有第三压力传感器，所述水箱底部的第二压力传感器用于检测水下压力，所述橡胶气囊的进水口的第三压力传感器用于空气弹簧内部水压检测。
2.根据权利要求1所述的一种测试空气弹簧容积大小及变化的系统，其特征在于：该系统还包括电气控制装置，所述电气控制装置包括单片机和上位机，单片机与上位机之间通信连接，所述单片机的输入端连接有位移传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器，所述单片机的输出端连接有第一电磁阀、第二电磁阀和控制加载横梁沿机架上下滑动的控制机构；所述上位机设置有显示器、硬盘、键盘和鼠标。
3.根据权利要求1所述的一种测试空气弹簧容积大小及变化的系统，其特征在于：所述水箱为矩形。
4.根据权利要求1所述的一种测试空气弹簧容积大小及变化的系统，其特征在于：水泵与单向阀之间并联有第一溢流阀，第二电磁阀的进口端与橡胶气囊的进水口之间并联有第二溢流阀。
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