CN106872164B - 一种汽车飞轮疲劳破坏测试试验台 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种汽车飞轮疲劳破坏测试试验台包括第一平移滑台系统、第二平移滑台系统、传动驱动系统和控制系统；所述第一平移滑台系统包括第一滑台、第一平移机构和第一位移传感器；所述第二平移滑台系统包括第二滑台、第二平移机构和第二位移传感器；所述第二平移机构上设有力传感器；所述传动驱动系统的传动轴系一端通过第一轴承支座固定在所述第一平移滑台系统上，所述传动驱动系统的传动轴系另一端通过第二轴承支座固定在所述第二平移滑台系统上；所述控制系统包括PLC和监控计算机。本发明可以通过力环、速度环和位置环控制调节输出驱动信号驱动对应的伺服液压缸及阀控马达减小误差方向运动，从而能够实现试验台高精度加载试验。

Description

一种汽车飞轮疲劳破坏测试试验台
技术领域
本发明涉及疲劳破坏测试领域，尤其涉及一种汽车飞轮疲劳破坏测试试验台。
背景技术
随着世界能源危机和环境污染问题的日益严重，人们对汽车节能和减排的要求越来越高，汽车飞轮是发动机在曲轴后段的较大的圆盘状的零件，它具有较大的转动惯量，具有以下功能：将发动机做功行程的部分能量存储起来，以克服其他行程的阻力，使曲轴均匀旋转，其装有与起动机啮合的齿圈，便于发动机启动，可以用来减少发动机运转过程的速度波动。飞轮作为汽车传动系统的核心部件之一，担负起降低传动系统的扭转振动和噪声、传递动力等重要的作用，其结构性能的优劣直接影响了整车传动系结构的工作特性与性能指标。
由于汽车飞轮安装在发动机和液力变矩器之间。汽车运行过程中，由于发动机的转动对汽车飞轮产生一定的转矩变形；随着时间的延长，液力变矩器会受热变形，产生1-2mm的轴向窜动，会对汽车飞轮产生挤压力变形，其挤压力在1000N-2000N范围内，这些改变可能影响汽车飞轮的耐炸裂转速的性能，所以应当对汽车飞轮进行疲劳破坏测试实验。
在以往的专利中，位移与力控制通过安装在试验台一端的伺服电机来控制，这样位移与力混合在一起控制，使得力控制不够精确，不能够实现精确控制。根据汽车飞轮实际使用工况，用一般的试验方法无法实现高频高精度控制，需要提出一种新的试验台与试验方法。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种汽车飞轮疲劳破坏测试试验台，能够实时监测到力、力矩和位移，当力、力矩和位移超限，试验台停止工作，对试件和设备进行保护。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种汽车飞轮疲劳破坏测试试验台，包括第一平移滑台系统、第二平移滑台系统、传动驱动系统和控制系统；所述第一平移滑台系统包括第一滑台、第一平移机构和第一位移传感器；所述第一滑台与第一平移机构连接；所述第一滑台上设有第一移传感器；所述第二平移滑台系统包括第二滑台、第二平移机构和第二位移传感器；所述第二滑台与第二平移机构连接；所述第二滑台上设有第二位移传感器，所述第二平移机构上设有力传感器；所述传动驱动系统的传动轴系一端通过第一轴承支座固定在所述第一平移滑台系统上，所述传动驱动系统的传动轴系另一端通过第二轴承支座固定在所述第二平移滑台系统上；所述控制系统包括PLC和监控计算机，所述PLC与第一平移机构、第二平移机构、传动驱动系统、第一位移传感器、第二位移传感器和力传感器连接；所述PLC通过以太网与监控计算机连接。
进一步，还包括试验平台底座，所述第一平移滑台系统和第二平移滑台系统固定在试验平台底座上。
进一步，所述第一平移机构和第二平移机构为伺服液压缸。
进一步，所述控制系统控制第一平移机构主动平移，所述控制系统控制第二平移机构被动平移。
进一步，所述传动驱动系统包括驱动单元，所述驱动单元为伺服马达。
进一步，所述驱动单元上安装有编码器。
进一步，所述第二滑台与第二平移机构之间设有第三轴承支座。
进一步，所述第二滑台包括轴向移动层和径向移动层，且径向移动层在轴向移动层下方；所述轴向移动层与第二平移机构连接。
进一步，所述径向移动层上设有第三平移机构。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的汽车飞轮疲劳破坏测试试验台，具有保护功能，能够实时监测到力、力矩和位移，当力、力矩和位移超限，试验台停止工作，对试件和设备进行保护；
2.本发明所述的汽车飞轮疲劳破坏测试试验台，其中力环、速度环和位置环能够实现独立控制，通过力环、速度环和位置环控制调节输出驱动信号驱动对应的伺服液压缸及阀控马达减小误差方向运动，从而能够实现试验台高精度加载试验。
3.本发明所述的汽车飞轮疲劳破坏测试试验台，采用夜液压伺服系统控制，系统带宽较高，实验速度较快可以节约试验时间成本。
附图说明
图1为本发明所述的汽车飞轮疲劳破坏测试试验台的结构示意图。
图中：
1-试验平台底座；2-第一平移机构；3-第一位移传感器；4-第一滑台；5-驱动单元；6-编码器；7-梅花联轴器；8-第一轴承支座；9-传动轴系；10-第一刚性联轴器；11-汽车飞轮；12-第二滑台；13-第二刚性联轴器；14-控制系统；15-第二轴承支座；16-第二平移机构；17-第三轴承支座；18-第二位移传感器；19-力传感器。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，一种汽车飞轮疲劳破坏测试试验台，包括第一平移滑台系统、第二平移滑台系统、传动驱动系统和控制系统14；所述第一平移滑台系统包括第一滑台4、第一平移机构2和第一位移传感器3；所述第一滑台4与第一平移机构2螺纹连接；所述第一滑台4上设有第一移传感器3，用来测量第一滑台4的移动距离；所述第二平移滑台系统包括第二滑台12、第二平移机构16和第二位移传感器18；所述第二滑台12与第二平移机构16螺纹连接；所述第二滑台12上设有第二位移传感器18，用来测量第二滑台12的移动距离，所述第二平移机构16上设有力传感器19；所述传动驱动系统的传动轴系9一端通过第一轴承支座8固定在所述第一平移滑台系统上，所述传动驱动系统的传动轴系9另一端通过第二轴承支座15固定在所述第二平移滑台系统上；所述控制系统14包括PLC和监控计算机，所述PLC与第一平移机构2、第二平移机构16、传动驱动系统、第一位移传感器3、第二位移传感器18和力传感器19连接；所述PLC通过以太网与监控计算机连接。所述第一平移机构2和第二平移机构16最好为伺服液压缸。为方便控制，所述驱动单元5上安装有编码器6。为了精确控制所述控制系统14控制第一平移机构2主动平移，所述控制系统14控制第二平移机构16被动平移。
所述传动驱动系统包括驱动单元5、传动轴系9、梅花联轴器7、第一刚性联轴器10、第二刚性联轴器13和汽车飞轮11。所述驱动单元5通过梅花联轴器7与传动轴系9连接，所述汽车飞轮11的两端分别通过第一刚性联轴器10和第二刚性联轴器13与传动轴系9连接。所述驱动单元5为阀控马达或者伺服马达。
还包括试验平台底座1，所述第一平移滑台系统和第二平移滑台系统固定在试验平台底座1上。根据实验的大小，试验平台底座1可以为钢结构节或者组装件。试验平台底座1还可以根据实验需求增加移动功能或者安装在其他功能的实验平台上。
工作过程和试验目的：模拟飞轮安装在汽车回转轴上工作状态，传动驱动系统带动汽车飞轮11旋转运动，第一平移机构2和第二平移机构16同时开始工作，第一平移机构2通过接收控制系统14的信号推动第一滑台4轴向进给1-2mm，第一位移传感器3信号将测量的信号反馈给控制系统14；控制系统14将接受到的第二移传感器18与力传感器19的信号，控制系统14根据力与位移的关系处理信号，然后精确控制第二平移机构16对第二滑台12施加力。控制系统14主要由三个子控制系统组成：传动驱动系统通过接受控制系统14信号来实现汽车飞轮11转速控制；根据力传感器19的反馈信号控制系统14控制第二平移机构16实时产生对汽车飞轮11加载所需的力；根据第一位移传感器3的反馈信号控制系统14控制第一平移机构2对第一滑台4的位置闭环控制。控制系统14从试验台系统采集汽车飞轮11受力大小、转速大小和第一滑台4位移量经过力环、速度环和位置环控制调节输出驱动信号驱动对应的第一平移机构2和第二平移机构16及驱动单元，减小向误差方向运动，实现试验台高精度加载试验。控制系统14与监控计算机通过TCP/IP通讯共享数据；监控计算机负责试验的调度，指令信号的下达，存储数据，实时显示数据，同时能够对数据进行分析等功能。
为了保证第二平移机构16施加的挤压力为正压力，不受轴的挠度的影响，所述第二滑台12与第二平移机构16之间设有第三轴承支座17。
为了实现实验平台多功能，所述第二滑台12包括轴向移动层和径向移动层，且径向移动层在轴向移动层下方；所述轴向移动层与第二平移机构16连接。为了测量在存在径向误差下的飞轮疲劳强度，所述径向移动层上设有第三平移机构。通过径向调节可以产生径向误差。也可以同时移动轴向移动层和径向移动层，可以测量同侧存在径向误差和轴向误差的条件下的飞轮疲劳强度。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种汽车飞轮疲劳破坏测试试验台，其特征在于，包括第一平移滑台系统、第二平移滑台系统、传动驱动系统和控制系统(14)；
所述第一平移滑台系统包括第一滑台(4)、第一平移机构(2)和第一位移传感器(3)；所述第一滑台(4)与第一平移机构(2)连接；所述第一滑台(4)上设有第一移传感器(3)；
所述第二平移滑台系统包括第二滑台(12)、第二平移机构(16)和第二位移传感器(18)；所述第二滑台(12)与第二平移机构(16)连接；所述第二滑台(12)上设有第二位移传感器(18)，所述第二平移机构(16)上设有力传感器(19)；
所述传动驱动系统的传动轴系(9)一端通过第一轴承支座(8)固定在所述第一平移滑台系统上，所述传动驱动系统的传动轴系(9)另一端通过第二轴承支座(15)固定在所述第二平移滑台系统上；
所述控制系统(14)包括PLC和监控计算机，所述PLC与第一平移机构(2)、第二平移机构(16)、传动驱动系统、第一位移传感器(3)、第二位移传感器(18)和力传感器(19)连接；所述PLC通过以太网与监控计算机连接。
2.根据权利要求1所述的汽车飞轮疲劳破坏测试试验台，其特征在于，还包括试验平台底座(1)，所述第一平移滑台系统和第二平移滑台系统固定在试验平台底座(1)上。
3.根据权利要求1所述的汽车飞轮疲劳破坏测试试验台，其特征在于，所述第一平移机构(2)和第二平移机构(16)为伺服液压缸。
4.根据权利要求1所述的汽车飞轮疲劳破坏测试试验台，其特征在于，所述传动驱动系统还包括驱动单元(5)，所述驱动单元(5)为阀控马达。
5.根据权利要求1所述的汽车飞轮疲劳破坏测试试验台，其特征在于，所述控制系统(14)控制第一平移机构(2)主动平移，所述控制系统(14)控制第二平移机构(16)被动平移。
6.根据权利要求4所述的汽车飞轮疲劳破坏测试试验台，其特征在于，所述驱动单元(5)上安装有编码器(6)。
7.根据权利要求1所述的汽车飞轮疲劳破坏测试试验台，所述第二滑台(12)与第二平移机构(16)之间设有第三轴承支座(17)。
8.根据权利要求1所述的汽车飞轮疲劳破坏测试试验台，其特征在于，所述第二滑台(12)包括轴向移动层和径向移动层，且径向移动层在轴向移动层下方；所述轴向移动层与第二平移机构(16)连接。
9.根据权利要求8所述的汽车飞轮疲劳破坏测试试验台，其特征在于，所述径向移动层上设有第三平移机构。
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