CN106895973A - 一种汽车飞轮疲劳破坏测试试验台 - Google Patents

一种汽车飞轮疲劳破坏测试试验台 Download PDF

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张兵
马佳佳
孙卓兵
崔瑞
张新星
王存堂
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    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/027—Test-benches with force-applying means, e.g. loading of drive shafts along several directions

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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，包括机械部分和控制系统；所述机械部分包括第一伺服电机、试验平台、汽车飞轮、平移执行机构、位移传感器和力传感器；所述试验平台呈L型，且固定在地面上；所述第一伺服电机安装在所述试验平台侧面；移动式调整试验平台包括固定层和移动层，所述移动式调整试验平台的移动层与平移执行机构连接；所述力传感器安装在移动层与平移执行机构之间，所述试验平台上安装位移传感器安装平台，所述位移传感器固定安装在移传感器安装平台上，所述控制系统包括PLC和监控计算机。本发明有保护功能，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。

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，采用汽车飞轮进行汽车功率和能量的调节是一种有效的解决办法。飞轮在汽车的组成部份中是一个不可缺少的部份。飞轮是一个转动惯量很大的圆盘，安装在发动机曲轴后端法兰盘上。飞轮具有较大转动惯量。由于发动机各个缸的做功是不连续的，所以发动机转速也是变化的。当发动机转速增高时，飞轮的动能增加，把能量贮蓄起来；当发动机转速降低时，飞轮动能减少，把能量释放出来。飞轮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。
目前，轿车上广泛采用液力变矩器。发动机启动后，曲轴带动泵轮旋转，因旋转产生的离心力使泵轮叶片间的工作液沿叶片从内缘向外缘甩出，这部分工作液既具有随泵轮一起转动的圆周向的分速度，又有冲向涡轮的轴向分速度。这些工作液冲击涡轮叶片，推动涡轮与泵轮同方向转动。
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，其转矩在±5000N·M范围内；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，根据汽车飞轮实际使用工况，对汽车飞轮进行疲劳破坏测试实验，需要对汽车飞轮同时施加不同转速和轴向进给运动，用一般的试验方法无法实现高频高精度控制，需要发明一种新的试验台。
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，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。
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，其特征在于，包括机械部分和控制系统；所述机械部分包括第一伺服电机、试验平台、汽车飞轮、平移执行机构、位移传感器、力传感器和移动式调整试验平台；所述试验平台呈L型；所述第一伺服电机安装在所述试验平台侧面；所述第一伺服电机通过弹性联轴器与第一传动轴一端连接，所述传动轴上设有第一支撑支座组；所述汽车飞轮固定在第二传动轴上，所述第二传动轴一端通过第一刚性联轴器与第一传动轴另一端连接；所述第二传动轴另一端通过第二刚性联轴器与第三传动轴一端连接，所述第三传动轴上设有第二支撑座组；移动式调整试验平台包括固定层和移动层，所述移动式调整试验平台的固定层固定安装在所述试验平台上，所述第三轴承支座和第四轴承支座固定在所述移动式调整试验平台的移动层；所述移动式调整试验平台的移动层与平移执行机构连接，通过平移执行机构使移动层沿轴向移动；所述力传感器安装在移动层与平移执行机构之间，所述试验平台上安装位移传感器安装平台，所述位移传感器固定安装在移传感器安装平台上，通过所述位移传感器测量所述移动式调整试验平台的移动层的位移；所述控制系统包括PLC和监控计算机，所述PLC与第一伺服电机、平移执行机构、力传感器和位移传感器连接；所述PLC通过以太网与监控计算机连接。
进一步，所述平移执行机构为伺服液压缸。
进一步，所述平移执行机构为带伺服驱动器的电动推杆。
进一步，所述带伺服驱动器的电动推杆上设有第五轴承支座，所述第五轴承支座固定在所述试验平台上。
进一步，所述移动式调整试验平台的移动层在平移执行机构的作用力下平移1-2mm。
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，操作方便，可控性较强，能够实现高频高精度控制。
3.本发明所述的汽车飞轮疲劳破坏测试试验台，可以做同类型的扭转和加载实验，做到一台多用。
附图说明
图1为本发明所述汽车飞轮疲劳破坏测试试验台结构示意图。
图中：
1-第一伺服电机；2-试验平台；3-梅花联轴器；4-第一轴承支座；5-传动轴；6-第二轴承支座；7-第一刚性联轴器；8-汽车飞轮；9-第二刚性联轴器；10-第三轴承支座；11-第四轴承支座；12-位移传感器；13-力传感器；14-第五轴承支座；15-位移传感器安装平台；16-移动式调整试验平台；17-控制系统。
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，包括机械部分和控制系统17；所述机械部分包括第一伺服电机1、试验平台2、汽车飞轮8、平移执行机构、位移传感器12、力传感器13和移动式调整试验平台16；所述试验平台2呈L型，可以固定在地面上；所述第一伺服电机1安装在所述试验平台2侧面；所述第一伺服电机1通过弹性联轴器3与第一传动轴5一端连接，所述传动轴5上设有第一支撑座组，所述第一支撑座组为第一轴承支座4和第二轴承支座6；所述汽车飞轮8固定在第二传动轴上，所述第二传动轴一端通过第一刚性联轴器7与第一传动轴5另一端连接；所述第二传动轴另一端通过第二刚性联轴器9与第三传动轴一端连接，所述第三传动轴通过第二支撑座组支撑，所述第二支撑座组为第三轴承支座10和第四轴承支座11；移动式调整试验平台16包括固定层和移动层，所述移动式调整试验平台16的固定层固定安装在所述试验平台2上，所述第三轴承支座10和第四轴承支座11固定在所述移动式调整试验平台16的移动层；所述移动式调整试验平台16的移动层与平移执行机构连接，通过平移执行机构使移动层沿轴向移动；所述力传感器13安装在移动层与平移执行机构之间，所述试验平台2上安装位移传感器安装平台15，所述位移传感器12固定安装在移传感器安装平台15上，通过所述位移传感器12测量所述移动式调整试验平台16的移动层的位移；所述控制系统17包括PLC和监控计算机，所述PLC与第一伺服电机1、平移执行机构、力传感器13和位移传感器12连接；所述PLC通过以太网与监控计算机连接。
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，一端利用PLC控制第一伺服电机1的转速，模拟不同阶段发动机的转动速度；另一端PLC控制平移执行机构使移动式调整试验平台的移动层轴向运动，模拟液力变矩器受热变形产生的轴向窜动，从而对汽车飞轮产生挤压力变形。记录被测试汽车飞轮按规范加速和轴向挤压过程中是否失效(炸裂)，测试汽车飞轮的耐炸裂转速性能。控制系统17的监控计算机实时显示第一伺服电机1的不同转速和平移执行机构加载到飞轮轴向直线位移和挤压力，同时可以对相应的数据进行存储和分析，并且对第一伺服电机1速度和平移执行机构进给位移进行参数调整，PLC通过以太网与监控计算机连接；PLC完成位置闭环和速度环的实时控制。
所述平移执行机构可以为伺服液压缸，也可以为带伺服驱动器的电动推杆。
为了保证带伺服驱动器的电动推杆施加的挤压力为正压力，不受轴的挠度的影响，所述带伺服驱动器的电动推杆上设有第五轴承支座14，所述第五轴承支座14固定在所述试验平台2上。
模拟液力变矩器受热变形产生1-2mm的轴向窜动，所述移动式调整试验平台16的移动层在平移执行机构的作用力下平移1-2mm。
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 (5)

1.一种汽车飞轮疲劳破坏测试试验台，其特征在于，包括机械部分和控制系统(17)；
所述机械部分包括第一伺服电机(1)、试验平台(2)、汽车飞轮(8)、平移执行机构、位移传感器(12)、力传感器(13)和移动式调整试验平台(16)；
所述试验平台(2)呈L型；所述第一伺服电机(1)安装在所述试验平台(2)侧面；所述第一伺服电机(1)通过弹性联轴器(3)与第一传动轴(5)一端连接，所述第一传动轴(5)上设有第一支撑座组；所述汽车飞轮(8)固定在第二传动轴上，所述第二传动轴一端通过第一刚性联轴器(7)与第一传动轴(5)另一端连接；所述第二传动轴另一端通过第二刚性联轴器(9)与第三传动轴一端连接，所述第三传动轴上通过第二支撑座组支撑；移动式调整试验平台(16)包括固定层和移动层，所述移动式调整试验平台(16)的固定层固定安装在所述试验平台(2)上，所述第三轴承支座(10)和第四轴承支座(11)固定在所述移动式调整试验平台(16)的移动层；所述移动式调整试验平台(16)的移动层与平移执行机构连接，通过平移执行机构使移动层沿轴向移动；所述力传感器(13)安装在移动层与平移执行机构之间，所述试验平台(2)上安装位移传感器安装平台(15)，所述位移传感器(12)固定安装在移传感器安装平台(15)上，通过所述位移传感器(12)测量所述移动式调整试验平台(16)的移动层的位移；
所述控制系统(17)包括PLC和监控计算机，所述PLC与第一伺服电机(1)、平移执行机构、力传感器(13)和位移传感器(12)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所述汽车飞轮疲劳破坏测试试验台，其特征在于，所述平移执行机构为伺服液压缸。
3.根据权利要求1所述汽车飞轮疲劳破坏测试试验台，其特征在于，所述平移执行机构为带伺服驱动器的电动推杆。
4.根据权利要求3所述汽车飞轮疲劳破坏测试试验台，其特征在于，所述带伺服驱动器的电动推杆上设有第五轴承支座(14)，所述第五轴承支座(14)固定在所述试验平台(2)上。
5.根据权利要求1所述汽车飞轮疲劳破坏测试试验台，其特征在于，所述移动式调整试验平台(16)的移动层在平移执行机构的作用力下平移1-2mm。
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