CN106017951B - 一体化道路载荷和环境应力综合模拟油气悬挂试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及试验科学技术领域，具体涉及一体化道路载荷和环境应力综合模拟油气悬挂试验系统。该系统有效的将高速大吨位垂向载荷模拟模块、侧向载荷加载模块、以及分体式温度环境应力模拟模块等三个模块融合在一起，通过合理的空间布局以及柔性接口设计，实现三个模块单独使用以及便捷组合的耦合试验条件下的油气悬挂考核试验，三个模块设计有必要的安全防护结构以确保耦合作用下有效的保证试验安全。

Description

一体化道路载荷和环境应力综合模拟油气悬挂试验系统

技术领域

本发明涉及试验科学技术领域，具体涉及一体化道路载荷和环境应力综合模拟油气悬挂试验系统。

背景技术

高速重载车辆油气悬挂是一个弹性和阻尼元件融合的集成体，工作载荷和环境工况十分恶劣，经常承受着大吨位垂向载荷和侧向载荷，耦合载荷作用下经常出现密封和机械结构磨损以及失效等破坏现象，另外北方极寒和南方湿热环境下的性能和故障形式也不同，上述载荷和环境应力需要在台架试验时进行考核，而目前现有的油气悬挂试验台大多为垂向加载的作动台，不仅无法实现侧向载荷和环境应力模拟且垂向加载无法有效覆盖重型油气悬挂的载荷范围，试验条件无法有效模拟实际情况，从而导致经过台架试验验证的油气悬挂在实车过程中油气悬挂仍出现各种由于耦合载荷和环境应力导致的故障和破坏现象

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种一体化道路载荷和环境应力综合模拟油气悬挂试验系统，要求其有效的将高速大吨位垂向载荷模拟模块、侧向载荷加载模块、以及分体式温度环境应力模拟模块等三个模块融合在一起，通过合理的空间布局以及柔性接口设计，实现三个模块单独使用以及便捷组合的耦合试验条件下的油气悬挂考核试验，三个模块设计有必要的安全防护结构以确保耦合作用下有效的保证试验安全。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种一体化道路载荷和环境应力综合模拟油气悬挂试验系统，其包括：高速大吨位垂向载荷模拟模块1、分体式温度环境应力模拟模块2、侧向载荷加载模块3、液压供油系统4、基座板5、延长杆16；

所述高速大吨位垂向载荷模拟模块1包括：垂向作动器6、可移动平台7、导向机构8、位置调整装置9、支撑平台10、四立柱支座11、四根立柱、矩形夹块19以及滑轮20；

所述四立柱支座11下部四个角分别由4个矩形板经由T-形螺母连接固定在基座板5上对应的四个T形槽上；所述四根立柱的下部成矩形分布固定在四立柱支座11内，四根立柱的上部分别穿过可移动平台7的四个角；以四立柱支座11所在的平面为XY平面，X轴为沿矩形长边方向，向左为X轴正向，Y轴为沿矩形短边方向，向前为Y轴正向，沿四立柱支座11垂直向上为Z轴正向，由此定义X-Y-Z坐标系；

所述垂向作动器6穿设于可移动平台7的中心孔内，伸出杆端垂直向下，作动器供油管路连接端在可移动平台7的上部，四立柱支座11上部中心处设有用于安装力传感器的圆孔，该圆孔与可移动平台7上安装垂向作动器6的中心孔同轴；四立柱支座11上部平面上钻有两排均匀分布的螺纹连接孔，这两排螺纹连接孔沿X-Z平面对称布置，所有螺纹连接孔的轴线均与Z轴平行，该螺纹连接孔用于连接固定侧向加载支架12的底座，调整螺纹连接孔的位置，就可以调整侧向加载支架12与置于四立柱支座11上部的被试件的距离；

所述导向机构8由一长柄和长柄端的圆环组成，导向机构8长柄端的圆环套设固定在垂向作动器6的伸出杆外部，长柄在移动平台7上预设的矩形孔中穿过，移动平台7上预设的矩形孔下端固定有两个滑轮20，滑轮20的滚道面即为导向机构8的长柄；

所述支撑平台10为长条形，由两条长条形的轨道和两轨道之间多根的横条钢板焊接组成，轨道底部有连接孔，支撑平台10放置于四立柱支座11的上部，一端由穿过四根立柱的矩形夹块19上的螺钉支撑，其另一端沿水平方向向外侧延伸，该另一端由一对可调整支撑螺杆支撑于基座板5表面；

所述分体式温度环境应力模拟模块2包括环境仓14和环境箱控制柜17，环境仓14后侧即Y轴负向有隔热孔供冷却酶管路和配电管路连接到环境箱控制柜17，环境仓14前侧即Y轴正方向为双合页可开启式门，被试油气弹簧15放置在环境仓14内；环境仓14放置于支撑平台10的轨道上，可沿轨道滑动；

所述侧向载荷加载模块3包括侧向加载支架12和侧向加载作动器13，侧向加载支架12由倒T形支架12a和激振器连接板12b组成，倒T形支架12a由一底板和垂向板焊接而成，垂向板上与激振器连接板12b连接侧加工有T-槽，倒T形支架12a的底板上有连接孔用于连接四立柱支座11，激振器连接板12b上有圆形通孔使侧向加载作动器13穿过并固定，激振器连接板12b可沿倒T形支架12a上的T-槽Z向移动并固定；

所述液压供油系统4通过液压软管与垂向作动器6和侧向加载作动器13连接；液压供油系统4的硬管通过管夹固定在基座板5上；

利用三个模块同时进行油气悬挂装置试验时，被试油气弹簧15上端通过延长杆16与垂向作动器6连接，下端通过铰接工装与力传感器及四立柱支座11相连。所述延长杆16插在环境仓14顶部的可密封连接孔槽内并可沿Z轴方向移动，该试验系统通过垂向载荷模拟模块1的垂向作动器6给被试油气弹簧15施加高速大吨位垂向载荷；所述侧向载荷加载模块3的侧向加载作动器13的活塞杆插在环境仓14沿X轴正方向的孔槽内，侧向加载作动器13与被试油气弹簧15的X向接触或脱离，即可对被试油气弹簧15施加X轴方向的侧向力，可通过调整侧向加载支架12在四立柱支座11上不同的连接孔来调整侧向加载装置与被试油气弹簧15的沿X轴向位置，也可以通过侧向加载作动器活塞杆的伸缩来实现X轴向相对位置的调整；被试油气弹簧15与垂向载荷模拟模块1和侧向载荷加载模块3均安装好后，关闭环境仓14的双合页可开启式门后，设置并启动环境箱控制柜17，就可以对被试件进行环境温度的模拟，同时启动垂向载荷模拟模块1和侧向载荷加载模块3，即可进行环境应力、垂向力、侧向力均模拟的复合应力模拟试验。

(三)有益效果

与现有技术相比较，本发明的高速重载车辆油气弹簧试验验证系统，可在一个试验系统上同时对油气悬挂装置进行垂向、侧向二自由度耦合道路载荷加载以及环境应力耦合作用下的考核试验，在试验台架上充分的模拟油气悬挂的真实工作环境，尽早的暴漏密封和机械结构的设计缺陷，有效的获取耦合环境下的性能特性，为高速重载车辆整体性能和可靠性的提升提供必要条件，另外，模块化整体设计思想、柔性化接口和安全防护结构的设计有效保障了耦合试验条件下的便捷性和可靠性。

附图说明

图1为本发明的等轴测试图。

图2为本发明的俯视图。

图3为利用本发明进行试验时的连接示图。

图4为本发明导向机构的局部示意图。

图5为四立柱支座的俯视图。

图6为侧向载荷加载模块连接后的局部示意图。

其中，1-高速大吨位垂向载荷模拟模块；2-分体式温度环境应力模拟模块；3-侧向载荷加载模块；4、液压供油系统(含管路)；5基座板；6-垂向作动器；7-可移动平台；8-导向机构；9-位置调整装置；10-支撑平台；11-四立柱支座；12-侧向加载支架；13-侧向加载作动器；14-环境仓；15-被试油气弹簧；16-延长杆；17-环境箱控制柜；19-矩形夹块，20-滑轮。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

为解决现有技术的问题，如图1和图2所示，本发明提供一种一体化道路载荷和环境应力综合模拟油气悬挂试验系统，其包括：高速大吨位垂向载荷模拟模块1、分体式温度环境应力模拟模块2、侧向载荷加载模块3、液压供油系统4(含管路)、基座板5、延长杆16；

如图2和图3所示，所述高速大吨位垂向载荷模拟模块1包括：垂向作动器6、可移动平台7、导向机构8、位置调整装置9、支撑平台10、四立柱支座11、四根立柱、矩形夹块19以及滑轮20；

所述四立柱支座11下部四个角分别由4个矩形板经由T-形螺母连接固定在基座板5上对应的四个T形槽上；所述四根立柱的下部成矩形分布固定在四立柱支座11内，四根立柱的上部分别穿过可移动平台7的四个角；以四立柱支座11所在的平面为XY平面，X轴为沿矩形长边方向，向左为X轴正向，Y轴为沿矩形短边方向，向前为Y轴正向，沿四立柱支座11垂直向上为Z轴正向，由此定义X-Y-Z坐标系；

所述垂向作动器6穿设于可移动平台7的中心孔内，伸出杆端垂直向下，作动器供油管路连接端在可移动平台7的上部，四立柱支座11上部中心处设有用于安装力传感器的圆孔，该圆孔与可移动平台7上安装垂向作动器6的中心孔同轴；如图5所示，四立柱支座11上部平面上钻有两排均匀分布的螺纹连接孔，这两排螺纹连接孔沿X-Z平面对称布置，所有螺纹连接孔的轴线均与Z轴平行，该螺纹连接孔用于连接固定侧向加载支架12的底座，调整螺纹连接孔的位置，就可以调整侧向加载支架12与置于四立柱支座11上部的被试件的距离；

如图4所示，导向机构8由一长柄和长柄端的圆环组成，导向机构8长柄端的圆环套设固定在垂向作动器6的伸出杆外部，长柄在移动平台7上预设的矩形孔中穿过，移动平台7上预设的矩形孔下端固定有两个滑轮20，滑轮20的滚道面即为导向机构8的长柄；

所述支撑平台10为长条形，由两条长的轨道和两轨道之间多根的横条钢板焊接组成，轨道底部有连接孔，支撑平台10放置于四立柱支座11的上部，一端由穿过四根立柱的矩形夹块19上的螺钉支撑，其另一端沿水平方向向外侧延伸，该另一端由一对可调整支撑螺杆支撑于基座板5表面；

所述分体式温度环境应力模拟模块2包括环境仓14和环境箱控制柜17，环境仓14后侧即Y轴负向有隔热孔供冷却酶管路和配电管路连接到环境箱控制柜17，环境仓14前侧即Y轴正方向为双合页可开启式门，被试油气弹簧15放置在环境仓14内。环境仓14放置于支撑平台10的轨道上，可沿轨道滑动；

所述侧向载荷加载模块3包括侧向加载支架12和侧向加载作动器13，侧向加载支架12由倒T形支架12a和激振器连接板12b组成，如图6所示，倒T形支架12a由一底板和垂向板焊接而成，垂向板上与激振器连接板12b连接侧加工有T-槽，倒T形支架12a的底板上有连接孔用于连接四立柱支座11，激振器连接板12b上有圆形通孔使侧向加载作动器13穿过并固定，激振器连接板12b可沿倒T形支架12a上的T-槽Z向移动并固定；

所述液压供油系统4(含管路)通过液压软管与垂向作动器6和侧向加载作动器13连接；液压供油系统4(含管路)的硬管通过管夹固定在基座板5上；

如图3和图4所示，利用三个模块同时进行油气悬挂装置试验时，被试油气弹簧15上端通过延长杆16与垂向作动器6连接，下端通过铰接工装与力传感器及四立柱支座11相连。所述延长杆16插在环境仓14顶部的可密封连接孔槽内并可沿Z轴方向移动，该试验系统通过垂向载荷模拟模块1的垂向作动器6给被试油气弹簧15施加高速大吨位垂向载荷；所述侧向载荷加载模块3的侧向加载作动器13的活塞杆插在环境仓14沿X轴正方向的孔槽内，侧向加载作动器13与被试油气弹簧15的X向接触或脱离，即可对被试油气弹簧15施加X轴方向的侧向力，可通过调整侧向加载支架12在四立柱支座11上不同的连接孔来调整侧向加载装置与被试油气弹簧15的沿X轴向位置，也可以通过侧向加载作动器活塞杆的伸缩来实现X轴向相对位置的调整；被试油气弹簧15与垂向载荷模拟模块1和侧向载荷加载模块3均安装好后，关闭环境仓14的双合页可开启式门后，设置并启动环境箱控制柜17，就可以对被试件进行环境温度的模拟，同时启动垂向载荷模拟模块1和侧向载荷加载模块3，即可进行环境应力、垂向力、侧向力均模拟的复合应力模拟试验。

在本实施案例中，为防止三个模块同时使用时可能带来的安全问题，在硬件设计上本发明提供了必要的安全防护设计：为防止侧向载荷模拟模块的侧向力造成的损坏，所述高速大吨位垂向载荷模拟模块1的作动器6的活塞杆和可调整支架7之间安装带滑轮的导向机构8，使垂向作动器的活塞杆只能延轴向运动，其延轴线的旋转运动得以限制，从而避免了活塞杆以及被试油气弹簧旋转对环境仓带来的潜在损坏；所述温度环境应力的环境仓带有电子锁，在试验时电子锁自动闭锁且无法打开，防止误操作带来的设备和人员伤害。

由以上实施例可以看出，本发明中一体化道路载荷和环境应力综合模拟油气悬挂试验系统，可应用于车辆油气弹簧的试验台架中，也可用于别的减振元件、弹性元件的试验，本发明提供了一种有效便利的试验装置。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种一体化道路载荷和环境应力综合模拟油气悬挂试验系统，其包括：高速大吨位垂向载荷模拟模块(1)、分体式温度环境应力模拟模块(2)、侧向载荷加载模块(3)、液压供油系统(4)、基座板(5)；其特征在于，还包括：延长杆(16)；

所述高速大吨位垂向载荷模拟模块(1)包括：垂向作动器(6)、可移动平台(7)、导向机构(8)、位置调整装置(9)、支撑平台(10)、四立柱支座(11)、四根立柱、矩形夹块(19)以及滑轮(20)；

所述四立柱支座(11)下部四个角连接固定在基座板(5)上对应的四个T形槽上；所述四根立柱的下部成矩形分布固定在四立柱支座(11)内，四根立柱的上部分别穿过可移动平台(7)的四个角；以四立柱支座(11)所在的平面为XY平面，X轴为沿矩形长边方向，向左为X轴正向，Y轴为沿矩形短边方向，向前为Y轴正向，沿四立柱支座(11)垂直向上为Z轴正向，由此定义X-Y-Z坐标系；

所述垂向作动器(6)穿设于可移动平台(7)的中心孔内，伸出杆端垂直向下，作动器供油管路连接端在可移动平台(7)的上部，四立柱支座(11)上部中心处设有用于安装力传感器的圆孔，该圆孔与可移动平台(7)上安装垂向作动器(6)的中心孔同轴；四立柱支座(11)上部平面上钻有两排均匀分布的螺纹连接孔，这两排螺纹连接孔沿X-Z平面对称布置，所有螺纹连接孔的轴线均与Z轴平行，该螺纹连接孔用于连接固定侧向加载支架(12)的底座，调整螺纹连接孔的位置，就可以调整侧向加载支架(12)与置于四立柱支座(11)上部的被试件的距离；

所述导向机构(8)由一长柄和长柄端的圆环组成，导向机构(8)长柄端的圆环套设固定在垂向作动器(6)的伸出杆外部，长柄在移动平台(7)上预设的矩形孔中穿过，移动平台(7)上预设的矩形孔下端固定有两个滑轮(20)，滑轮(20)的滚道面即为导向机构(8)的长柄；

所述支撑平台(10)为长条形，由两条长条形的轨道和两轨道之间多根的横条钢板焊接组成，轨道底部有连接孔，支撑平台(10)放置于四立柱支座(11)的上部，一端由穿过四根立柱的矩形夹块(19)上的螺钉支撑，其另一端沿水平方向向外侧延伸，该另一端由一对可调整支撑螺杆支撑于基座板(5)表面；

所述分体式温度环境应力模拟模块(2)包括环境仓(14)和环境箱控制柜(17)，环境仓(14)后侧即Y轴负向有隔热孔供冷却酶管路和配电管路连接到环境箱控制柜(17)，环境仓(14)前侧即Y轴正方向为双合页可开启式门，被试油气弹簧(15)放置在环境仓(14)内；环境仓(14)放置于支撑平台(10)的轨道上，可沿轨道滑动；

所述侧向载荷加载模块(3)包括侧向加载支架(12)和侧向加载作动器(13)，侧向加载支架(12)由倒T形支架(12a)和激振器连接板(12b)组成，倒T形支架(12a)由一底板和垂向板焊接而成，垂向板上与激振器连接板(12b)连接侧加工有T-槽，倒T形支架(12a)的底板上有连接孔用于连接四立柱支座(11)，激振器连接板(12b)上有圆形通孔使侧向加载作动器(13)穿过并固定，激振器连接板(12b)可沿倒T形支架(12a)上的T-槽Z向移动并固定。

2.如权利要求1所述的一体化道路载荷和环境应力综合模拟油气悬挂试验系统，其特征在于，所述四立柱支座(11)下部四个角分别由4个矩形板经由T-形螺母连接固定在基座板(5)上对应的四个T形槽上。

3.如权利要求1所述的一体化道路载荷和环境应力综合模拟油气悬挂试验系统，其特征在于，所述液压供油系统(4)通过液压软管与垂向作动器(6)和侧向加载作动器(13)连接；液压供油系统(4)的硬管通过管夹固定在基座板(5)上。

4.如权利要求3所述的一体化道路载荷和环境应力综合模拟油气悬挂试验系统，其特征在于，利用三个模块同时进行油气悬挂装置试验时，被试油气弹簧(15)上端通过延长杆(16)与垂向作动器(6)连接，下端与力传感器及四立柱支座(11)相连；所述延长杆(16)插在环境仓(14)顶部的可密封连接孔槽内并可沿Z轴方向移动，该试验系统通过垂向载荷模拟模块(1)的垂向作动器(6)给被试油气弹簧(15)施加高速大吨位垂向载荷。

5.如权利要求4所述的一体化道路载荷和环境应力综合模拟油气悬挂试验系统，其特征在于，所述被试油气弹簧(15)下端通过铰接工装与力传感器及四立柱支座(11)相连。

6.如权利要求4所述的一体化道路载荷和环境应力综合模拟油气悬挂试验系统，其特征在于，所述侧向载荷加载模块(3)的侧向加载作动器(13)的活塞杆插在环境仓(14)沿X轴正方向的孔槽内，侧向加载作动器(13)与被试油气弹簧(15)的X向接触或脱离，即可对被试油气弹簧(15)施加X轴方向的侧向力，可通过调整侧向加载支架(12)在四立柱支座(11)上不同的连接孔来调整侧向加载装置与被试油气弹簧(15)的沿X轴向位置，也可以通过侧向加载作动器活塞杆的伸缩来实现X轴向相对位置的调整；被试油气弹簧(15)与垂向载荷模拟模块(1)和侧向载荷加载模块(3)均安装好后，关闭环境仓(14)的双合页可开启式门后，设置并启动环境箱控制柜(17)，就可以对被试件进行环境温度的模拟，同时启动垂向载荷模拟模块(1)和侧向载荷加载模块(3)，即可进行环境应力、垂向力、侧向力均模拟的复合应力模拟试验。