CN106053051B - 橡胶衬套双轴疲劳耐久试验台架 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种橡胶衬套双轴疲劳耐久试验台架，包括径向加载装置及摆转加载装置，所述径向加载装置包括第一直线作动器及衬套夹具，所述第一直线作动器的径向加载力经由所述衬套夹具作用在待试验橡胶衬套上；所述摆转加载装置包括第二直线作动器及摆转传递机构，所述摆转传递机构的一端与所述第二直线作动器的加载端连接，另一端通过待试验橡胶衬套与所述衬套夹具连接，所述第二直线作动器的线性加载力通过所述摆转传递机构转换为驱动待试验橡胶衬套绕其中心摆转的摆转力矩。本发明的橡胶衬套双轴疲劳耐久试验台架，通过径向加载装置及摆转加载装置实现橡胶衬套径向力加载和绕心摆转加载，更符合橡胶衬套的实际受力情况，试验数据更准确。

Description

橡胶衬套双轴疲劳耐久试验台架

技术领域

本发明属于汽车零部件试验技术领域，特别是涉及一种橡胶衬套双轴疲劳耐久试验台架。

背景技术

在汽车悬架中，橡胶衬套是重要的减震类零部件，其刚度性能及耐久可靠性直接关系到汽车的底盘性能及行驶舒适性，故验证其性能显得尤为重要。橡胶衬套在整车中的受力状态，一般都是同时受多种方向的力复合作用，而径向力和绕心摆转(绕橡胶衬套的中心在一扇形区域摆动)是比较常见的形式组合，如摆臂在同时受纵向力及垂向力作用时，摆臂里的衬套就是受径向力和绕心摆转的复合作用。目前对于此领域的试验验证一般有如下方式：1)受设备局限性，仅单独进行径向力的加载验证或者单独摆转的加载验证；2)采用结构复杂而且昂贵的进口专业设备进行二轴或者三轴的加载验证。

申请号为CN201410439846.5的专利申请公开了一种衬套三通道疲劳试验台架，包括旋转驱动装置、轴向驱动装置、径向驱动装置、转动轴与安装块，旋转驱动装置与转动轴连接，转动轴的直径与衬套的内孔直径相适应，转动轴由左至右穿过衬套的内孔且与衬套的内侧壁贴紧，安装块上设置有与衬套相适应的通孔，安装块外套在衬套上且与衬套的外侧壁贴紧，安装块的前后两侧均设置有加载杆，加载杆与转动轴平行安置，加载杆的一端与轴向驱动装置连接，加载杆的另一端通过连接杆与安装块连接，连接杆与转动轴垂直设置，其中一个连接杆与径向驱动装置连接。

但是，上述的衬套三通道疲劳试验台架无法实现绕心摆转的加载。另外，其径向驱动装置工作时，驱动连接杆移动，连接杆带动安装块前后移动，运动的安装块施加给衬套径向的加载力。径向驱动装置与连接杆之间没有运动导向机构，使得试验时，很难保证径向加载的同轴度，同时，在扭转加载时，通过连接杆直接传递给径向加载作动器的反力扭矩较大，容易导致径向加载作动器的损坏。

另外，上述的旋转驱动装置利用的是扭转作动器，成本相对较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有的橡胶衬套疲劳耐久试验台架在试验时无法实现橡胶衬套绕心摆转加载的缺陷，提供一种橡胶衬套双轴疲劳耐久试验台架。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

提供一种橡胶衬套双轴疲劳耐久试验台架，包括径向加载装置及摆转加载装置，其中，

所述径向加载装置包括第一直线作动器及衬套夹具，所述衬套夹具用于夹紧待试验橡胶衬套的外圈，所述第一直线作动器的径向加载力经由所述衬套夹具作用在待试验橡胶衬套上；

所述摆转加载装置包括第二直线作动器及摆转传递机构，所述摆转传递机构的一端与所述第二直线作动器的加载端连接，另一端通过待试验橡胶衬套与所述衬套夹具连接，所述第二直线作动器的线性加载力通过所述摆转传递机构转换为驱动待试验橡胶衬套绕其中心摆转的摆转力矩。

进一步地，所述径向加载装置还包括第一直线导向机构及第二直线导向机构，所述第一直线导向机构的一端与所述第一直线作动器的加载端连接，另一端与所述衬套夹具的一端连接，所述衬套夹具的另一端与所述第二直线导向机构的一端连接。

进一步地，所述第一直线导向机构包括第一导向杆、第一导向座及第一直线轴承，所述第一直线轴承设置在所述第一导向座中，所述第一导向杆与所述第一直线轴承的内圈滑动接触，所述第一导向座通过一第一安装支架固定在工作台面上，所述第一导向杆的一端与所述第一直线作动器的加载端连接，另一端与所述衬套夹具的一端连接；

所述第二直线导向机构包括第二导向杆、第二导向座及第二直线轴承，所述第二直线轴承设置在所述第二导向座中，所述第二导向杆与所述第二直线轴承的内圈滑动接触，所述第二导向座通过一第二安装支架固定在工作台面上，所述衬套夹具的另一端与所述第二导向杆的一端连接。

进一步地，所述衬套夹具为平行于工作台面的一衬套安装板，所述衬套安装板的中心位置设置有与待试验橡胶衬套的外圈配合且垂直于工作台面的夹紧通孔。

进一步地，所述摆转传递机构包括第三直线导向机构、连接杆、摆杆、固定在工作台面上的第一轴承座、第一轴承、第一转轴、固定在工作台面上的第二轴承座、第二轴承、第二转轴及摆转连接框架，所述第三直线导向机构的一端与所述第二直线作动器的加载端连接，另一端与所述连接杆的一端铰接，所述连接杆的另一端与所述摆杆的一端铰接，所述第一轴承设置在所述第一轴承座内，所述第一转轴与第一轴承的内圈过盈配合，所述第一转轴的一端连接在所述摆杆上，另一端连接在所述摆转连接框架的一端，所述第二轴承设置在所述第二轴承座内，所述第二转轴与第二轴承的内圈过盈配合，所述摆转连接框架的另一端连接在所述第二转轴的一端。

进一步地，所述第三直线导向机构包括第三导向杆、第三导向座及第三直线轴承，所述第三直线轴承设置在所述第三导向座中，所述第三导向杆与所述第三直线轴承的内圈滑动接触，所述第三导向座通过一第三安装支架固定在工作台面上，所述第三导向杆的一端与所述第二直线作动器的加载端连接，另一端与所述连接杆的一端铰接。

进一步地，所述第一转轴的两端设置有第一法兰盘及第二法兰盘，所述第二转轴的一端设置有第三法兰盘，所述摆杆固定在所述第一法兰盘上，且所述摆杆的长度方向沿第一法兰盘的直径方向，所述摆转连接框架的一端与所述第二法兰盘固定连接，另一端与所述第三法兰盘固定连接；所述第一法兰盘、第二法兰盘及第三法兰盘的圆心与待试验橡胶衬套的几何中心均位于所述第一转轴的轴线上。

进一步地，所述摆转连接框架包括第四法兰盘、第五法兰盘、第一加载板及第二加载板，所述第一加载板及第二加载板连接在所述第四法兰盘与第五法兰盘之间，且所述第一加载板及第二加载板的中部分别连接在待试验橡胶衬套的两端，所述第四法兰盘与所述第二法兰盘固定连接，所述第五法兰盘与所述第三法兰盘固定连接。

进一步地，所述第一加载板上设置有第一通孔，所述第二加载板上设置有第二通孔，所述第一通孔、第二通孔及夹紧通孔同轴。

进一步地，所述第一直线作动器的尾端通过一第一反力架固定在工作台面上，所述第二直线作动器的尾端通过一第二反力架固定在工作台面上。

根据本发明的橡胶衬套双轴疲劳耐久试验台架，通过径向加载装置及摆转加载装置可以实现橡胶衬套径向力加载和绕心摆转加载两个工况，更符合橡胶衬套的实际受力情况，试验数据更准确。本试验台架的加载形式同时可满足橡胶衬套的径向刚度及摆转刚度的测试，即可以在耐久过程中随时进行衬套刚度值的变化测试，解决了过往只能在耐久试验前、耐久试验后测试两次的问题，而增加了中间过程的数据，更有利于监测橡胶件的性能变化，为企业研究橡胶衬套的刚度随耐久性能变化提供了数据支持，有利于橡胶衬套的自主研发。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的橡胶衬套双轴疲劳耐久试验台架的结构图；

图2是图1的另一视角图；

图3是本发明一实施例提供的橡胶衬套双轴疲劳耐久试验台架其连接杆的结构示意图；

图4是本发明一实施例提供的橡胶衬套双轴疲劳耐久试验台架其摆杆的结构示意图；

图5是本发明一实施例提供的橡胶衬套双轴疲劳耐久试验台架其第一轴承座与第一转轴的连接示意图；

图6是图5中沿其对称平面的剖视图；

图7是本发明一实施例提供的橡胶衬套双轴疲劳耐久试验台架其衬套安装板的结构示意图；

图8是是本发明一实施例提供的橡胶衬套双轴疲劳耐久试验台架其摆转连接框架的结构示意图。

说明书中的附图标记如下：

100、径向加载装置；200、摆转加载装置；300、待试验橡胶衬套；

1、第一直线作动器；2、第一直线导向机构；21、第一导向杆；22、第一导向座；23、第一安装支架；3、衬套安装板；31、夹紧通孔；4、第二直线导向机构；41、第二导向杆；42、第二导向座；43、第二安装支架；5、第二直线作动器；6、摆转传递机构；60、摆转连接框架；601、第四法兰盘；602、第五法兰盘；603、第一加载板；604、第二加载板；61、第三直线导向机构；611、第三导向杆；612、第三导向座；613、第三安装支架；62、连接杆；621、球铰；63、摆杆；631、U形框；64、第一轴承座；65、第一轴承；66、第一转轴；661、第一法兰盘；662、第二法兰盘；67、第二轴承座；68、第二轴承；69、第二转轴；691、第三法兰盘；7、第一反力架；8、第二反力架；9、内管螺栓。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1及图2所示，本发明一实施例提供的橡胶衬套双轴疲劳耐久试验台架，包括径向加载装置100及摆转加载装置200。

如图1及图2所示，所述径向加载装置100包括第一直线作动器1、第一直线导向机构2、构成衬套夹具的衬套安装板3及第二直线导向机构4，所述衬套安装板3用于夹紧待试验橡胶衬套300的外圈，所述第一直线导向机构2的一端与所述直线作动器1的加载端连接，另一端与所述衬套安装板3的一端连接，所述衬套安装板3的另一端与所述第二直线导向机构4的一端连接，所述第一直线作动器1的径向加载力经由所述第一直线导向机构2及衬套安装板3作用在待试验橡胶衬套300上。

如图1及图2所示，所述摆转加载装置200包括第二直线作动器5及摆转传递机构6，所述摆转传递机构6的一端连接在所述第二直线作动器5的加载端，另一端通过待试验橡胶衬套300与所述衬套安装板3连接，所述第二直线作动器5的线性加载力通过所述摆转传递机构6转换为驱动待试验橡胶衬套300绕其中心摆转的摆转力矩。

本实施例中，第一直线作动器1及第二直线作动器5均采用MTS公司的液压式加载装置。第一直线作动器1及第二直线作动器5均只可沿其轴线方向直线加载，整体为类似圆柱状。第一直线作动器1及第二直线作动器5内置有力传感器和同轴的位移传感器，以上传感器能在试验过程中实时采集和记录数据。

本实施例中，如图1及图2所示，所述第一直线作动器1的尾端通过第一反力架7固定在工作台面上，所述第二直线作动器5通过第二反力架8固定在工作台面上。

本实施例中，如图1、图2及图7所示，所述衬套安装板3的中心位置设置有与待试验橡胶衬套300的外圈配合的夹紧通孔31，橡胶衬套300的外圈与夹紧通孔31的内壁过盈配合，装配时，需要用压力机将橡胶衬套300压入，以防止橡胶衬套300在试验过程中松动。衬套安装板3平行于工作台面，而夹紧通孔31的轴线则垂直于工作台面，即夹紧通孔31沿衬套安装板3的高度方向贯通。

如图1及图2所示，所述第一直线导向机构2包括第一导向杆21、第一导向座22及第一直线轴承(图中未标示)，所述第一直线轴承设置在所述第一导向座22中，所述第一导向杆21与所述第一直线轴承的内圈滑动接触，所述第一导向座22通过一第一安装支架23固定在工作台面上，所述第一导向杆21的一端与所述第一直线作动器1的加载端连接，另一端与所述衬套安装板3的一端连接。

如图1及图2所示，所述第二直线导向机构4包括第二导向杆41、第二导向座42及第二直线轴承(图中未标示)，所述第二直线轴承设置在所述第二导向座42中，所述第二导向杆41与所述第二直线轴承的内圈滑动接触，所述第二导向座42通过一第二安装支架43固定在工作台面上，所述衬套安装板3的另一端与所述第二导向杆41的一端连接。

本实施例中，如图1至图6、图8所示，所述摆转传递机构6包括第三直线导向机构61、连接杆62、摆杆63、固定在工作台面上的第一轴承座64、第一轴承65、第一转轴66、固定在工作台面上的第二轴承座67、第二轴承68、第二转轴69及摆转连接框架60，所述第三直线导向机构61的一端与所述第二直线作动器5的加载端连接，另一端与所述连接杆62的一端铰接，所述连接杆62的另一端与所述摆杆63的一端铰接，所述第一轴承65设置在所述第一轴承座64内，所述第一转轴66与第一轴承65的内圈过盈配合，所述第一转轴66的一端连接在所述摆杆63上，另一端连接在所述摆转连接框架60的一端，所述第二轴承68设置在所述第二轴承座67内，所述第二转轴69与第二轴承68的内圈过盈配合，所述摆转连接框架60的另一端连接在所述第二转轴69的一端。

如图2所示，所述第三直线导向机构61包括第三导向杆611、第三导向座612及第三直线轴承(图中未标示)，所述第三直线轴承设置在所述第三导向座612中，所述第三导向杆611与所述第三直线轴承的内圈滑动接触，所述第三导向座612通过一第三安装支架613固定在工作台面上，所述第三导向杆611的一端与所述第二直线作动器5的加载端连接，另一端与所述连接杆65的一端铰接。

如图3所示，连接杆62的两端设置有两个球铰621，通过两个球铰621分别与第三导向杆611及摆杆63连接。

如图4所示，摆杆63的上端设置有U形框631，连接杆62一端的球铰621置于U形框631并与之铰接。

如图1、图2及图5所示，所述第一转轴66的两端设置有第一法兰盘661及第二法兰盘662，所述第二转轴69的一端设置有第三法兰盘691，所述摆杆63通过螺栓固定在所述第一法兰盘661上，且所述摆杆63的长度方向沿第一法兰盘661的直径方向，所述摆转连接框架60的一端与所述第二法兰盘662固定连接，另一端与所述第三法兰盘691固定连接；所述第一法兰盘661、第二法兰盘662及第三法兰盘691的圆心与待试验橡胶衬套300的几何中心均位于所述第一转轴66的轴线上。

如图1、图2及图5所示，所述摆转连接框架60包括第四法兰盘601、第五法兰盘602、第一加载板603及第二加载板604，所述第一加载板603及第二加载板604连接在所述第四法兰盘601与第五法兰盘602之间，所述第一加载板603上设置有第一通孔(图中未标示)，所述第二加载板604上设置有第二通孔(图中未标示)，所述第一通孔、第二通孔及夹紧通孔31同轴。所述第一加载板603及第二加载板604的中部(第一通孔及第二通孔处)通过内管螺栓9连接在待试验橡胶衬套300的两端，即，所述第一加载板603及第二加载板604夹紧在待试验橡胶衬套300的两个端面上。所述第四法兰盘601与所述第二法兰盘662通过多个螺栓固定连接，所述第五法兰盘602与所述第三法兰盘691通过多个螺栓固定连接。

本实施例中，第一转轴66与第二转轴69的轴线重合。第一法兰盘661、第二法兰盘662、第三法兰盘691、第四法兰盘601及第五法兰盘602的圆心均位于第一转轴66与第二转轴69的轴线上。

本实施例中，如图8所示，第一加载板603与第二加载板604结构相同，大致呈矩形平板形状。

本实施例中，第一直线导向机构2、第二直线导向机构4及第三直线导向机构5结构相同。然而，在其它实施例中，也可以采用不同的结构，例如，第一直线导向机构2、第二直线导向机构4及第三直线导向机构5结构中的一个或多个采用滑块及导轨组合的方式。

上述实施例的工作原理如下：

径向力的加载：此时，由衬套安装板3、摆转连接框架60、第一轴承座71及第二轴承座75实现了对橡胶衬套300的内管端面的固定约束，第一直线作动器1在控制器的指令下在第一直线导向机构2及第二直线导向机构4的导向作用下沿其轴线方向施加载荷，载荷通过第一直线导向机构2传递到橡胶衬套300的外管，即实现载荷沿橡胶衬套300的径向方向的加载。

绕心摆转的加载：此时，由衬套安装板3、第一直线导向机构2及第二直线导向机构4对橡胶衬套的外圈进行固定约束，第二直线作动器5在控制器的指令下直线位移，直线位移通过第三直线导向机构5、连接杆62后施加到摆杆63上，摆杆63将直线位移转化为绕第一法兰盘661圆心的摆动，由于所述第一法兰盘661的圆心与待试验橡胶衬套300的几何中心均位于所述第一转轴661的轴线上，摆杆63的摆动带动第一转轴661的摆转，即通过摆杆63实现橡胶衬套绕心摆转的加载。

耐久试验过程中，可编辑试验程序定期采集径向加载载荷及位移，以及摆转力矩(第二直线作动器5的载荷乘以摆杆63的球铰点至第一法兰盘661的中心距离)和摆转角度，即可计算出橡胶衬套的径向刚度和摆转刚度。

根据本发明上述实施例的橡胶衬套双轴疲劳耐久试验台架，通过径向加载装置及摆转加载装置可以实现橡胶衬套径向力加载和绕心摆转加载两个工况，更符合橡胶衬套的实际受力情况，试验数据更准确。本试验台架的加载形式同时可满足橡胶衬套的径向刚度及摆转刚度的测试，即可以在耐久过程中随时进行衬套刚度值的变化测试，解决了过往只能在耐久试验前、耐久试验后测试两次的问题，而增加了中间过程的数据，更有利于监测橡胶件的性能变化，为企业研究橡胶衬套的刚度随耐久性能变化提供了数据支持，有利于橡胶衬套的自主研发。并且，在衬套夹具两侧分别设置了第一直线导向机构及第二直线导向机构，更能保证直线作动器的径向力加载方向，提高了径向加载的同轴度，同时更好地消除对第一直线作动器的侧向力，消除摆转工况对径向加载的第一直线作动器的反力扭矩，而且摆转传递机构能承受径向力的加载反力，从而全面地保护了第一直线作动器及第二直线作动器。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种橡胶衬套双轴疲劳耐久试验台架，其特征在于，包括径向加载装置及摆转加载装置，其中，

所述径向加载装置包括第一直线作动器及衬套夹具，所述衬套夹具用于夹紧待试验橡胶衬套的外圈，所述第一直线作动器的径向加载力经由所述衬套夹具作用在待试验橡胶衬套上；

所述摆转加载装置包括第二直线作动器及摆转传递机构，所述摆转传递机构包括第三直线导向机构、连接杆、摆杆、固定在工作台面上的第一轴承座、第一轴承、第一转轴及摆转连接框架，所述第三直线导向机构的一端与所述第二直线作动器的加载端连接，另一端与所述连接杆的一端铰接，所述连接杆的另一端与所述摆杆的一端铰接，所述第一轴承设置在所述第一轴承座内，所述第一转轴与第一轴承的内圈过盈配合，所述第一转轴的一端连接在所述摆杆上，另一端连接在所述摆转连接框架的一端；

所述摆转连接框架包括第一加载板及第二加载板，所述第一加载板及第二加载板的中部分别连接在待试验橡胶衬套的两端；

所述第二直线作动器的线性加载力通过所述摆转传递机构转换为驱动待试验橡胶衬套绕其中心在一扇形区域摆转的摆转力矩。

2.根据权利要求1所述的橡胶衬套双轴疲劳耐久试验台架，其特征在于，所述径向加载装置还包括第一直线导向机构及第二直线导向机构，所述第一直线导向机构的一端与所述第一直线作动器的加载端连接，另一端与所述衬套夹具的一端连接，所述衬套夹具的另一端与所述第二直线导向机构的一端连接。

3.根据权利要求2所述的橡胶衬套双轴疲劳耐久试验台架，其特征在于，所述第一直线导向机构包括第一导向杆、第一导向座及第一直线轴承，所述第一直线轴承设置在所述第一导向座中，所述第一导向杆与所述第一直线轴承的内圈滑动接触，所述第一导向座通过一第一安装支架固定在工作台面上，所述第一导向杆的一端与所述第一直线作动器的加载端连接，另一端与所述衬套夹具的一端连接；

所述第二直线导向机构包括第二导向杆、第二导向座及第二直线轴承，所述第二直线轴承设置在所述第二导向座中，所述第二导向杆与所述第二直线轴承的内圈滑动接触，所述第二导向座通过一第二安装支架固定在工作台面上，所述衬套夹具的另一端与所述第二导向杆的一端连接。

4.根据权利要求1所述的橡胶衬套双轴疲劳耐久试验台架，其特征在于，所述衬套夹具为平行于工作台面的一衬套安装板，所述衬套安装板的中心位置设置有与待试验橡胶衬套的外圈配合且垂直于工作台面的夹紧通孔。

5.根据权利要求4所述的橡胶衬套双轴疲劳耐久试验台架，其特征在于，所述摆转传递机构还包括固定在工作台面上的第二轴承座、第二轴承及第二转轴，所述第二轴承设置在所述第二轴承座内，所述第二转轴与第二轴承的内圈过盈配合，所述摆转连接框架的另一端连接在所述第二转轴的一端。

6.根据权利要求5所述的橡胶衬套双轴疲劳耐久试验台架，其特征在于，所述第三直线导向机构包括第三导向杆、第三导向座及第三直线轴承，所述第三直线轴承设置在所述第三导向座中，所述第三导向杆与所述第三直线轴承的内圈滑动接触，所述第三导向座通过一第三安装支架固定在工作台面上，所述第三导向杆的一端与所述第二直线作动器的加载端连接，另一端与所述连接杆的一端铰接。

7.根据权利要求5所述的橡胶衬套双轴疲劳耐久试验台架，其特征在于，所述第一转轴的两端设置有第一法兰盘及第二法兰盘，所述第二转轴的一端设置有第三法兰盘，所述摆杆固定在所述第一法兰盘上，且所述摆杆的长度方向沿第一法兰盘的直径方向，所述摆转连接框架的一端与所述第二法兰盘固定连接，另一端与所述第三法兰盘固定连接；所述第一法兰盘、第二法兰盘及第三法兰盘的圆心与待试验橡胶衬套的几何中心均位于所述第一转轴的轴线上。

8.根据权利要求7所述的橡胶衬套双轴疲劳耐久试验台架，其特征在于，所述摆转连接框架还包括第四法兰盘以及第五法兰盘， 所述第一加载板及第二加载板连接在所述第四法兰盘与第五法兰盘之间，所述第四法兰盘与所述第二法兰盘固定连接，所述第五法兰盘与所述第三法兰盘固定连接。

9.根据权利要求8所述的橡胶衬套双轴疲劳耐久试验台架，其特征在于，所述第一加载板上设置有第一通孔，所述第二加载板上设置有第二通孔，所述第一通孔、第二通孔及夹紧通孔同轴。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的橡胶衬套双轴疲劳耐久试验台架，其特征在于，所述第一直线作动器的尾端通过一第一反力架固定在工作台面上，所述第二直线作动器的尾端通过一第二反力架固定在工作台面上。