CN107478403B

CN107478403B - 管路可靠性测试装置

Info

Publication number: CN107478403B
Application number: CN201710783330.6A
Authority: CN
Inventors: 马龙进; 范洪峰
Original assignee: Wuxi Pajie Science & Technology Co ltd
Current assignee: Wuxi Pajie Science & Technology Co ltd
Priority date: 2017-09-04
Filing date: 2017-09-04
Publication date: 2023-12-22
Anticipated expiration: 2037-09-04
Also published as: CN107478403A

Abstract

本发明包括依次安装的干燥模块、温度控制模块、测试模块和脉冲压力发生器，干燥模块的出气端分为两路，分别连接温度控制模块的加热气路和制冷气路，测试模块为并联安装的至少一条测试气路，振动装置的机器人的手部伸入试验箱内部，手部端部安装测试台，手部带动测试台和管道试样实现三轴向振动，振动装置结构简单，从而模拟发动机工作过程中不同温度、脉冲压力以及振动条件，测试涡轮增压管的可靠性，无需配置专用的发动机，测试结构简单，节省成本。同时，振动检测装置与测试台连接，振动块三个轴向的振幅及频率与手部完全相同，通过三个方向的位移传感器精确检测三个轴向振动的振幅和频率，保证实际振动效果符合试验要求。

Description

管路可靠性测试装置

技术领域

本发明涉及测试设备领域，尤其是一种模拟汽车涡轮增压管实际工作条件，检测管路可靠性的测试装置。

背景技术

随着汽车工业对能源消耗及排放指标的不断提高，涡轮增压技术逐渐成为车用发动机领域主要的发展方向之一。涡轮增压技术是指发动机排气管排出高温高压尾气，尾气通过涡轮增压管传送到涡轮室，推动涡轮室内的涡轮转动，涡轮带动同轴的叶轮旋转，叶轮压缩空气提高气体密度，使单位体积里空气的质量大大增加，压缩的空气进入气缸与燃油混合燃烧，提高发动机功率，涡轮增压发动机相比普通发动机可以提高燃油经济性和降低尾气排放。涡轮增压器是涡轮增压发动机的核心部件，其性能的好坏直接影响发动机性能，而涡轮增压管作为给涡轮增压器输送尾气的管道，其可靠性直接影响到涡轮增压器的正常工作。发动机未工作时，涡轮增压管处于静止的常温环境中。发动机运行时，活塞式内燃机的往复运动和排气门的周期性开启与闭合，排放的尾气压力表现为周期性正弦波变化，而且发动机持续振动，此时涡轮增压管工作在高温、脉冲压力以及振动的环境中。为了检测涡轮增压管的可靠性，现有方案是直接将涡轮增压管安装在车辆的发动机上测试可靠性，而且不同发动机使用的涡轮增压管形状和长短不同，需要安装在不同的发动机上进行测试，测试平台复杂多样，测试结构复杂，成本很高。

发明内容

本申请人针对现有涡轮增压管可靠性测试结构复杂及成本高等缺点，设计一种管路可靠性测试装置，该测试装置能模拟发动机实际工作中不同温度、脉冲压力以及振动等条件来测试涡轮增压管的可靠性，整套测试装置结构简单，测试成本低，而且可以测试不同形状和长短的涡轮增压管。

本发明所采用的技术方案如下：

一种管路可靠性测试装置，至少包括依次安装的干燥模块、温度控制模块和测试模块；所述测试模块为并联安装的至少一条测试气路，每一条测试气路中间为待测试的管道试样，管道试样两端分别通过连接头与进气端连接，通过多角度连接器连接至出气端，连接头固定在测试台上；所述管道试样和测试台安装在试验箱内部。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述连接头进气端还安装有气动阀、压力传感器、温度传感器和金属软管，所述多角度连接器出气端还安装有金属软管、温度传感器、压力传感器和气动阀；所述温度传感器和金属软管安装在试验箱内部。

所述测试模块出气端还连接脉冲压力发生器。

所述干燥模块的出气端分为两路，分别连接温度控制模块的加热气路和制冷气路，所述加热气路和制冷气路的出气端连接至测试模块；所述加热气路依次安装减压阀、加热器、电动调节阀和温度传感器；所述制冷气路依次安装空气干燥器、阀门、蒸发器、温度传感器和气动角座阀。

所述试验箱内部还安装有加热和制冷设备。

所述干燥模块从进气端依次安装空气压缩机、粗效过滤器、冻干机、中效过滤器、细效过滤器和阀门。

所述空气压缩机和粗效过滤器之间安装第一储气罐；所述细效过滤器和阀门之间安装有第二储气罐。

所述试验箱的侧壁开有孔一，所述测试台的外侧固定连接振动装置，振动装置包括试验箱外部安装的机器人，机器人的手部穿过孔一伸入试验箱内部，手部端部安装测试台。

所述孔一的边缘通过环形压板固定连接膜，连接膜中间开孔，所述手部穿过孔一和连接膜开孔后在其端部安装测试台，连接膜与手部通过紧固件压紧。

所述测试台的另一侧还固定连接振动检测装置，振动检测装置的连接杆穿过试验箱箱壁，连接杆位于试验箱外侧的一端安装振动块，另一端与测试台固定连接，所述振动块外安装有固定支架，固定支架固定在试验箱侧壁的外侧，固定支架的三个轴向分别安装X轴位移传感器、Y轴位移传感器和Z轴位移传感器，三个位移传感器的探测头正对振动块。

本发明的有益效果如下：

本发明通过干燥模块和温度控制模块得到温度可控的高压气源，振动模块模拟发动机工作过程中的振动条件，脉冲压力发生器使通过涡轮增压管的气体压力产生周期性变化，使测试装置可以模拟发动机工作过程中不同温度、脉冲压力以及振动条件，测试涡轮增压管的可靠性。本发明可以同时测试多个涡轮增压管的可靠性，而且可以测试不同形状和长短的涡轮增压管的可靠性，无需配置专用的发动机进行测试，测试结构简单，节省成本。本发明的振动装置通过机器人的各个关节的相对运动综合形成手部的三维振动，驱动手部振动，带动测试台和管道试样实现三轴向振动，振动装置结构简单。同时振动检测装置可以精确检测三个轴向振动的振幅和频率，保证实际振动效果符合试验要求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明测试模块的结构示意图。

图3为本发明的振动装置和试验箱的结构示意图。

图4为图3中A部的放大图。

图中：1、空气压缩机；2、第一储气罐；3、粗效过滤器；4、冻干机；5、中效过滤器；6、细效过滤器；7、第二储气罐；8、阀门；11、减压阀；12、加热器；13、电动调节阀；14、温度传感器；15、空气干燥器；16、阀门；17、蒸发器；18、温度传感器；19、气动角座阀；20、试验箱；21、气动阀；22、压力传感器；23、温度传感器；24、金属软管；25、连接头；26、管道试样；27、多角度连接器；31、脉冲压力发生器；32、排气管道；40、振动装置；41、测试台；42、机器人；43、手部；44、孔一；45、环形压板；46、连接膜；50、振动检测装置；51、固定支架；52、X轴位移传感器；53、Y轴位移传感器；54、Z轴位移传感器；55、孔二；56、振动块；57、连接杆；58、底座。

具体实施方式：

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明的管路可靠性测试装置包括依次安装的干燥模块、温度控制模块、测试模块和脉冲压力发生器31。干燥模块的进气端依次安装空气压缩机1和第一储气罐2，第一储气罐2的出气端依次经过粗效过滤器3、冻干机4、中效过滤器5和细效过滤器6，过滤干净的气体进入第二储气罐7。第二储气罐7的出气端经过阀门8后分为两路，一路连接温度控制模块的加热气路，加热气路从进气端依次安装减压阀11、加热器12、电动调节阀13和温度传感器14；另一路连接温度控制模块的制冷气路，制冷气路依次安装空气干燥器15、阀门16、蒸发器17、温度传感器18和气动角座阀19。温度控制模块的加热气路和制冷气路的出气端全部连接测试模块，如图2所示，测试模块为并联安装的至少一条测试气路，每一条测试气路中间为待测试的管道试样26，管道试样26进气端依次安装有气动阀21、压力传感器22、温度传感器23、金属软管24和连接头25，出气端依次安装多角度连接器27、金属软管24、温度传感器23、压力传感器22和气动阀21，通过调整金属软管24和多角度连接器27可以连接不同形状和长度的管道试样26。测试模块出气端连接脉冲压力发生器31，脉冲压力发生器31的出气口连接排气管道32，脉冲压力发生器31周期性开启和闭合，可以在管道试样26内形成周期性变化的压力。

本发明的测试模块的连接头25与测试台41的一侧固定连接，测试台41的另一侧固定连接振动装置40和振动检测装置50。如图3所示，本发明的振动装置40包括试验箱20外部安装的机器人42，机器人42的手部43伸入试验箱20内部，手部43端部安装测试台41。如图4所示，试验箱20的侧壁开有孔一44和孔二55，孔一44的边缘通过环形压板45固定连接膜46，连接膜46中间开孔，手部43穿过孔一44和连接膜46开孔后在其端部安装测试台41，连接膜46与手部43通过卡箍等紧固件压紧，连接膜46有一定弹性，优选为耐高低温高抗撕的硅胶皮，可以跟随手部43的振动而伸缩变形，避免试验箱20温度外泄。试验箱20的侧壁还安装有振动检测装置50，振动检测装置50的连接杆57穿过孔二55，连接杆57位于试验箱20外侧的一端安装振动块56，另一端直接连接测试台41或者通过底座58与测试台41固定连接，因此可以将试验箱20内部测试台41的振动同步传导到试验箱20外部的振动块56上。振动块56外安装有固定支架51，固定支架51固定在试验箱20侧壁的外侧，并且在三个轴向分别安装X轴位移传感器52、Y轴位移传感器53和Z轴位移传感器54，三个位移传感器的探测头正对振动块56，可以检测振动块56不同方向的振幅和频率。

本发明的温度传感器23、金属软管24、管道试样26和测试台41安装在试验箱20内部，试验箱20内部还安装有加热和制冷设备，控制试验箱20内的环境温度。

实际工作时，空气压缩机1将外部的空气加压后送入第一储气罐2，储备并稳定高压气体的压力。第一储气罐2稳压后的气体首先经过粗效过滤器3初步过滤气体中的油和杂质，再进入冻干机4去除气体中的水分，然后进入中效过滤器5和细效过滤器6，再次去除油和杂质后成为洁净气体，洁净气体进入第二储气罐7储备并稳定压力。打开第二储气罐7出气端的阀门8，根据试验所需气体的温度，选择加热气路或者制冷气路。

低温试验时，试验箱20内部设定为所需的低温环境温度，同时打开制冷气路的阀门16，气体首先经过阀门16前端的空气干燥器15再次去除气体中的水分，防止水汽在蒸发器17中凝固堵塞气路，干燥的气体经过蒸发器17降低温度后经过气动角座阀19进入测试模块。控制系统根据温度传感器18反馈的温度，通过PID（比例-积分-微分）方式计算后输出信号控制蒸发器17的制冷功率，调整气体温度至目标值。低温气体进入测试模块的测试气路，可以迅速降低管道试样26内的温度，测试管道试样26低温可靠性，此时振动模块和脉冲压力发生器31不工作。

高温试验时，需要关闭制冷气路的气动角座阀19，防止高温气体反冲进入蒸发器17，损坏蒸发器17。试验箱20内部设定为所需的高温环境温度，打开加热气路的减压阀11，气体经过加热器12加热，然后经过电动调节阀13进入测试模块，控制系统根据温度传感器14测试的温度，通过PID方式计算后输出信号控制加热器12的加热功率，调整气体温度至目标值。高温高压气体进入测试气路，依次经过气动阀21、金属软管24和连接头25进入管道试样26，再经过管道试样26出气端的多角度连接器27、金属软管24和气动阀21，进入脉冲压力发生器31，脉冲压力发生器31周期性开启和闭合，对通过管道试样26的气体周期性开闭，在管道试样26内形成周期性变化的压力。控制系统根据管道试样26进气端的压力传感器22测量的压力值，输出信号控制电动调节阀13，调整管道试样26内部气体压力的最大值至目标值。同时，根据振动试验条件所需的X、Y、Z三个方向的振幅及频率，通过控制系统输入振动参数，控制系统发送指令给机器人42，机器人42接收指令后，精确控制机器人42的各个关节的相对运动综合形成手部43的三维振动，驱动手部43振动，带动测试台41和管道试样26沿不同方向振动，测试管道试样26在不同温度、脉冲压力以及振动条件下的可靠性，气体最终从排气管道32排出测试装置。

控制系统实时监测压力传感器22和温度传感器23反馈的信号，判断管道试样26测试过程中是否发生破裂或者漏气。一旦发生异常，控制系统自动关闭异常的管道试样26两侧的气动阀21，该管道试样26停止测试，其他管道试样26可以继续测试可靠性。振动检测装置50可以检测振动装置40在不同振动方向上的振动频率和幅度是否符合试验的要求，如果检测结果与实际需要的频率和幅度不一致，及时停机检查。

为了进一步自动检测机器人42的手部43振动时输出的振动效果与输入控制系统的振动参数是否一致，本发明设置振动检测装置50以检测并反馈试验平台的振动效果。如图4所示，测试台41振动时，通过连接杆57带动振动块56振动，X轴位移传感器52、Y轴位移传感器53和Z轴位移传感器54可以检测振动块56不同方向的振幅和频率。由于手部43通过测试台41、底座58和连接杆57，与振动块56之间刚性连接，因此振动块56三个轴向的振幅及频率与手部43完全相同，三个位移传感器测试的振动块56的振幅和频率即手部43的实际振动效果，位移传感器将检测信号反馈给控制系统，控制系统对比检测信号与输入的振动参数，即可判断手部43的实际振动效果是否与试验所需的振动条件一致，如果不一致，及时反馈调整，以便更准确的完成振动可靠性试验。如果机器人42损坏需要维修或者维护时，仅需将手部43与测试台41和连接膜46松开，把机器人42的手部43从试验箱20中移出，在外部维修机器人，而不需要在试验箱20内维修，因而维修过程方便。手部43振动时，连接膜46可以有效隔离试验箱20内部的测试环境与外部环境，保证试验箱20内部的环境条件稳定。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，在不违背本发明精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims

1.一种管路可靠性测试装置，其特征在于：至少包括依次安装的干燥模块、温度控制模块和测试模块；所述测试模块为并联安装的至少一条测试气路，每一条测试气路中间为待测试的管道试样（26），管道试样（26）两端分别通过连接头（25）与进气端连接，通过多角度连接器（27）连接至出气端，所述连接头（25）进气端还安装有气动阀（21）、压力传感器（22）、温度传感器（23）和金属软管（24），所述多角度连接器（27）出气端还安装有金属软管（24）、温度传感器（23）、压力传感器（22）和气动阀（21），连接头（25）固定在测试台（41）上；所述管道试样（26）和测试台（41）安装在试验箱（20）内部，测试台（41）的另一侧固定连接振动装置（40）和振动检测装置（50）；所述干燥模块的出气端分为两路，分别连接温度控制模块的加热气路和制冷气路，所述加热气路和制冷气路的出气端连接至测试模块；所述加热气路依次安装减压阀（11）、加热器（12）、电动调节阀（13）和温度传感器（14）；所述制冷气路依次安装空气干燥器（15）、阀门（16）、蒸发器（17）、温度传感器（18）和气动角座阀（19）。

2.按照权利要求1所述的管路可靠性测试装置，其特征在于：所述温度传感器（23）和金属软管（24）安装在试验箱（20）内部。

3.按照权利要求1所述的管路可靠性测试装置，其特征在于：所述测试模块出气端还连接脉冲压力发生器（31）。

4.按照权利要求1所述的管路可靠性测试装置，其特征在于：所述试验箱（20）内部还安装有加热和制冷设备。

5.按照权利要求1所述的管路可靠性测试装置，其特征在于：所述干燥模块从进气端依次安装空气压缩机（1）、粗效过滤器（3）、冻干机（4）、中效过滤器（5）、细效过滤器（6）和阀门（8）。

6.按照权利要求5所述的管路可靠性测试装置，其特征在于：所述空气压缩机（1）和粗效过滤器（3）之间安装第一储气罐（2）；所述细效过滤器（6）和阀门（8）之间安装有第二储气罐（7）。

7.按照权利要求1所述的管路可靠性测试装置，其特征在于：所述试验箱（20）的侧壁开有孔一（44），所述测试台（41）的外侧固定连接振动装置（40），振动装置（40）包括试验箱（20）外部安装的机器人（42），机器人（42）的手部（43）穿过孔一（44）伸入试验箱（20）内部，手部（43）端部安装测试台（41）。

8.按照权利要求7所述的管路可靠性测试装置，其特征在于：所述孔一（44）的边缘通过环形压板（45）固定连接膜（46），连接膜（46）中间开孔，所述手部（43）穿过孔一（44）和连接膜（46）开孔后在其端部安装测试台（41），连接膜（46）与手部（43）通过紧固件压紧。

9.按照权利要求8所述的管路可靠性测试装置，其特征在于：所述测试台（41）的另一侧还固定连接振动检测装置（50），振动检测装置（50）的连接杆（57）穿过试验箱（20）箱壁，连接杆（57）位于试验箱（20）外侧的一端安装振动块（56），另一端与测试台（41）固定连接，所述振动块（56）外安装有固定支架（51），固定支架（51）固定在试验箱（20）侧壁的外侧，固定支架（51）的三个轴向分别安装X轴位移传感器（52）、Y轴位移传感器（53）和Z轴位移传感器（54），三个位移传感器的探测头正对振动块（56）。