CN107764560A - 一种油箱托架总成多轴加载试验台架及耐久试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油箱托架多轴加载试验台架及耐久试验方法，试验台架包括固定在铁地板上的加载装置和油箱托架总成连接框架两部分；连接框架将所述加载装置及油箱托架总成连接构成多轴加载系统，加载装置包括1个纵向加载装置、3个垂向加载装置和2个侧向加载装置。通过六个加载装置的协调运动，实现油箱托架总成空间六自由度的运动。本发明同现有技术相比，以试验场强化路载荷谱信号为目标，通过模拟迭代的方式，能够在试验室内真实再现油箱托架总成实车工况下空间六自由度的振动状态及受力状态，进而实现对油箱托架总成的耐久性考核及试验认证。在产品开发过程中，能够极大的缩短试验周期，早期暴漏薄弱环节，降低研发成本。

Description

一种油箱托架总成多轴加载试验台架及耐久试验方法

技术领域

本发明属于汽车产品性能测试技术领域,尤其涉及一种油箱托架总成多轴加载试验台架及耐久试验方法。

背景技术

随着科学技术的不断进步和生活水平的不断提高，人们对汽车产品性能的要求越来越高，而整车及其零部件的高可靠性是现代汽车的一个重要标志。

汽车燃油供给系统是汽车动力的来源，其中，油箱托架总成支撑着油箱质量，一旦发生断裂将会直接导致油箱的脱落，动力源中断，并且容易造成交通事故，尤其对于行驶路面状况较差的工程用车来说，路面冲击大，油箱支架的工作环境更加恶劣，因此在产品开发过程中对油箱托架进行耐久性能考核，使其满足整车的使用要求，提高燃油供给系统的可靠性十分必要。

在本发明以前的现有技术中，专利文献1(CN 202362212 U)中公开了一种重型汽车油箱托架总成静刚度试验装置。包括底座以及固定在底座上并竖立设置的试件安装板，所述的油箱托架总成用多个螺栓固定在所述的试件安装板侧面上；所述的底座固定在万能力学试验机的工作台面上。专利文献2(CN 104535335 U)中公开了一种多轴加载车桥总成耐久试验台架。其包括纵向加载装置、垂直加载装置和横向加载装置，该三组加载装置能够同时对车桥总成加载，而且每组加载装置的结构都是通过变向三角架与作动器的活塞杆端和加载导向部件铰接，利用铰接的变向三角架巧妙的改变作动器的作用力方向，能够使三个轴向设置的作动器同时工作对车桥总成上的车轮加载，能够在多轴方向同时对车桥总成进行加载试验，模拟车轮在实际行驶工况下车桥的受力情况。

专利文献3(CN 104280223 A)中公开了汽车排气系统双轴零部件耐久测试夹具。包括底座、左纵梁、右纵梁、横梁、第一调节丝杠、第三调节丝杠、第二调节丝杠、竖直方向作动器固定装置和水平方向作动器固定装置横梁两端分别与第一调节丝杠和第二调节丝杠传动相连。竖直方向作动器固定装置可沿横梁左右移动,用于固定竖直方向作动器并带动竖直方向作动器左右移动水平方向作动器固定装置用于固定水平方向作动器,并且可以在第三调节丝杠的作用下带动水平向作动器作竖直方向的移动。

迄今为止，国内汽车行业针对油箱托架总成耐久试验考核方法，主要是在整车道路试验及试验场试验过程中进行监测，费时费力，而且重复性差，影响产品开发进程；室内台架试验仅能够对油箱托架总成进行静强度或静刚度测试，尚没有用于测试油箱托架总成耐久性能的试验台架。专利文献1公开的系统，仅能够实现油箱托架总成静刚度测试；专利文献2公开的系统，只针对车桥总成多轴加载耐久试验台架，而且只实现了车桥总成3自由度的运动状态，与车桥总成实际运动状态还存在一定差异性；专利文献3公开的系统，仅是实现了排气系统两个方向上的加载，而且没有实际行驶工况的载荷输入，与排气系统真实运动状态存在差异性。因此，希望有一种技术方案能够提供一种测试油箱托架总成耐久性能的试验方法及装置。

发明内容

针对上述现有技术状况，本发明的目的在于提供一种用于测试油箱托架总成的耐久性能的油箱托架多轴加载试验方法及装置。

现将本发明技术解决方案叙述如下：

本发明首先提供一种油箱托架总成多轴加载试验台架，其特征在于：包括固定在铁地板上的加载装置和油箱托架总成连接框架；所述连接框架将所述加载装置及油箱托架总成连接构成多轴加载系统；所述加载装置包括一个纵向加载装置、三个垂向加载装置和两个侧向加载装置；用夹具与上述六个加载装置连接，形成所述油箱托架总成多轴加载试验台架，通过六个加载装置的协调运动，在试验室内再现油箱托架总成空间六自由度的振动状态，实现所述油箱托架总成空间六自由度加载的台架耐久试验。

本发明进一步提供一种油箱托架总成多轴加载试验台架，其特征在于：所述纵向加载装置包括固定在铁地板上的纵向作动器支座、固定在所述支座上的纵向作动器、纵变向三角架、纵向加载导杆和辅助支撑杆；纵向作动器固定端与纵向作动器支座底部铰接；纵变向三角架的纵向支撑端与纵向作动器支座的上端固定连接；纵变向三角架的两个自由端分别与纵向作动器的活塞杆端及纵向加载导杆的导向端铰接；纵向加载导杆的压力端通过万向节轴承及连接夹具与所述油箱托架总成连接框架纵向端面连接；所述侧向加载装置组成及连接方式与纵向加载装置相同。

本发明进一步提供一种油箱托架总成多轴加载试验台架，其特征在于：所述油箱托架总成多轴加载试验台架搭建过程中，纵向及侧向加载装置设置辅助支撑杆，用于支撑纵向及侧向加载导杆。

本发明进一步提供一种油箱托架总成多轴加载试验台架，其特征在于：所述垂向加载装置包括固定在铁地板上的垂向作动器底座、垂向作动器、垂向作动器固定支撑及支撑销轴，垂向作动器固定端及活塞杆端过万向节轴承及连接夹具分别与所述垂向作动器底座及所述油箱托架总成连接框架下表面连接；其余两个垂向加载装置组成及连接方式与所述垂向加载装置相同。

本发明进一步提供一种油箱托架总成多轴加载试验台架，其特征在于：在所述油箱托架总成多轴加载试验台架搭建过程中，垂向加载装置设置支撑销轴，将支撑销轴插入垂向作动器垂向固定支撑的圆孔内，用于保证垂向作动器处于直立状态，并在所述试验台架搭建完成后拔出支撑销轴。

本发明进一步提供一种油箱托架总成多轴加载试验台架，其特征在于：所述连接框架代替车架，用于连接油箱托架总成及加载装置,其中，连接框架由槽钢焊接而成，中间由工字钢焊接2根支撑梁，拐角处焊接支撑板，提高拐角处支撑强度，并在所述连接框架中间位置呈三角结构焊接4根加强梁。

应用上述多轴加载耐久试验台架，本发明还提供一种油箱托架总成多轴加载试验方法,具体步骤如下：

步骤1：采集油箱托架总成及所述总成与车架连接位置附近车架上的振动加速度信号；

步骤2：确定油箱托架总成多轴加载台架试验模拟迭代控制通道；

步骤3：通过台架模拟迭代获取台架驱动信号进行耐久试验。

步骤1包括：

本发明进一步提供一种油箱托架总成多轴加载台架试验方法，其特征在于：所述步骤1“采集油箱托架总成及所述总成与车架连接位置附近车架上的振动加速度信号；”的具体步骤如下：

步骤1.1：结合所述多轴加载试验台架连接框架与加载装置连接位置，以连接框架侧向中心轴为油箱托架总成连接中心，同时以油箱托架总成连接中心为基准，在油箱托架总成三处托架一端及所述总成与车架连接位置附近车架上布置9处三向加速度传感器；

步骤1.2：将所述传感器与数据采集系统连接；

步骤1.3：将车辆驶入试验场强化路；

步骤1.4：利用所述数据采集系统装置，在实车工况下采集油箱托架总成及所述总成与车架连接位置附近车架上的振动加速度信号；

步骤1.5：保存所述测点振动加速度信号。

本发明进一步提供一种油箱托架总成多轴加载台架试验方法，其特征在于：步骤2中所述的“确定油箱托架总成多轴加载台架试验模拟迭代控制通道”具体包括以下步骤：

步骤2.1：对步骤1中采集到的所述测点振动加速度信号进行基本数据处理；

步骤2.2：利用本发明所述油箱托架多轴加载耐久试验台架，在油箱托架总成及所述总成与所述连接框架相应位置安装和步骤1.1中相同的加速度传感器；

步骤2.3：选取油箱托架总成三处托架测点垂向通道及所述总成与连接框架连接位置附近连接框架上四处加速度测点作为模拟迭代控制通道。

本发明进一步提供一种油箱托架总成多轴加载台架试验方法，其特征在于：步骤3中所述的“通过台架模拟迭代获取台架驱动信号进行耐久试验”具体包括以下步骤：

步骤3.1：利用本发明所述油箱托架多轴加载耐久试验台架，建立多轴加载远程控制站台，并完成系统参数设置；

步骤3.2：利用白噪声信号驱动台架，获取台架响应信号，进而求取所述油箱托架多轴加载试验系统传递函数；

步骤3.3：获取所述系统传递函数逆函数，并通过模拟迭代获取台架驱动信号,要求模拟迭代误差要求小于20％。

本发明同现有技术相比，所述的油箱托架总成多轴加载试验台架及耐久试验方法，能够在试验室内真实再现油箱托架总成实车工况下空间六自由度的振动状态及受力状态，进而实现对油箱托架总成的耐久性能考核及试验认证，省时省力，重复性好。

附图说明

图1为本发明实施例的油箱托架总成多轴加载耐久试验方法的示意性流程图

图2为本发明实施例多轴加载试验台架的结构示意图

图3为本发明实施例的油箱托架总成数据采集传感器测点位置

图4为本发明实施例的油箱托架总成多轴加载试验台架传感器布置位置

其中：图2中的标记为：1、纵向作动器支座；2、第一侧向作动器支座；3、第二侧向作动器支座；4、第一垂向作动器；4₁、第一垂向作动器底座；4₂、第一垂向作动器固定端万向节轴承；4₃、第一垂向作动器活塞杆端；4₄、第一垂向作动器活塞杆端万向节轴承；4₅、第一垂向作动器垂向固定支撑；4₆、支撑销轴；5、第二垂向加载装置；6、第三垂向加载装置；7、连接框架；7₁、连接框架支撑梁；7₂、连接框架加强梁；7₃、连接框架支撑板；8、连接夹具；9、油箱托架总成。

具体实施方式

以下结合附图对本发明所述的油箱托架总成多轴加载试验台架进行详细的描述，为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

参见图2，本发明提供了一种油箱托架总成多轴加载试验台架，所述试验台架由一个纵向加载装置、两个侧向加载装置、三个垂向加载装置及连接框架组成。

如图2所示，作为优选的，纵向加载装置包括：纵向作动器支座1；纵向作动器1₁；纵变向三角架1₂；纵向加载导杆1₃；纵向加载导杆导向端1₄；纵向加载导杆压力端1₅；纵向加载导杆压力端万向节轴承1₆；纵变向三角架支撑端1₇；纵向作动器活塞杆端1₈；辅助支撑杆1₉。

如图2所示，作为优选的，纵向作动器支座1固定于铁地板上，纵变向三角架支撑端1₇与纵向作动器支座固定连接，两自由端分别与纵向作动器活塞杆端1₈及纵向加载导杆导向端1₄铰接，用于改变加载方向，纵向作动器固定端与纵向作动器支座1底部铰接固定，纵向加载导杆压力端1₅连接万向节轴承1₆并通过连接夹具8与连接框架7固定连接。

如图2所示，作为优选的，在所述油箱托架总成多轴加载试验台架搭建过程中，辅助支撑杆1₉用于支撑纵向加载导杆1₃。

如图2所示，作为优选的，两个侧向加载装置组成及连接方式与纵向加载装置相同。

如图2所示，作为优选的，第一垂向加载装置包括：第一垂向作动器4；第一垂向作动器底座4₁；第一垂向作动器固定端万向节轴承4₂；第一垂向作动器活塞杆端4₃；第一垂向作动器活塞杆端万向节轴承4₄；第一垂向作动器垂向固定支撑4₅；支撑销轴4₆；连接夹具8。

如图2所示，作为优选的，第一垂向作动器底座4₁固定于铁地板上，通过第一垂向作动器固定端万向节轴承4₂将第一垂向作动器4与所述底座4₁连接，所述垂向作动器活塞杆端4₃通过所述垂向作动器活塞杆端万向节轴承4₄与连接夹具8连接，所述连接夹具8与连接框架7固定连接。

如图2所示，作为优选的，在所述油箱托架总成多轴加载试验台架搭建过程中，将支撑销轴4₆插入第一垂向作动器垂向固定支撑4₅的圆孔内，用于保证垂向作动器处于直立状态，并在所述试验台架搭建完成后拔出支撑销轴4₆。

如图2所示，作为优选的，第二垂向加载装置5和第三垂向加载装置6的组成及连接方式与第一垂向加载装置相同。

如图2所示，作为优选的，连接框架总成包括：连接框架7；连接框架支撑梁7₁(2根)；连接框架加强梁7₂(4根)；连接框架支撑板7₃(8处)。

如图2所示，作为优选的，连接框架7由槽钢焊接而成；连接框架支撑梁7₁(2根)由工字钢两端与连接框架7两侧面焊接；连接框架加强梁7₂呈三角结构与所述连接框架焊接，上下表面共4根，用于提高所述油箱托架总成9与连接框架7连接点附近强度；连接框架支撑板7₃共8处，用于提高所述连接框架拐角处支撑强度。

如图2所示，作为优选的，将油箱托架总成9固定连接于连接框架7一侧，完成所述油箱托架总成多轴加载试验台架搭建。

作为优选的，通过六个加载装置的协调运动，能够在试验室内再现油箱托架总成空间六自由度的振动状态。

应用所述多轴加载试验台架，本发明所述油箱托架多轴加载耐久试验方法包括以下步骤：

步骤1：在实车工况下，采集油箱托架总成及所述总成与车架连接位置附近车架上的振动加速度信号，可以理解的是，实车工况的具体参数种类或具体参数数值可以根据相关标准设置，通常包括：车速、路况(路面不平度情况和操作工况)、载荷等。

步骤1.1：如图3所示，作为优选的，结合所述多轴加载试验台架连接框架与加载装置连接位置，以连接框架侧向中心轴为油箱托架总成连接中心，同时以油箱托架总成连接中心为基准，在油箱托架总成三处托架一端及所述总成与车架连接位置附近车架上测点1至测点9布置9处三向加速度传感器；

步骤1.2：将所述传感器与数据采集系统连接；

步骤1.3：将车辆驶入试验场强化路，本发明所述实车工况采用试验场强化路工况；

步骤1.4：利用所述数据采集系统装置，在实车工况下采集如图3所示的9处测点振动加速度信号；

步骤1.5：保存所述测点振动加速度信号；

步骤2：如图4所示，作为优选的，确定油箱托架总成多轴加载台架试验模拟迭代控制通道；

步骤2.1：对步骤1中采集到的所述测点振动加速度信号进行基本数据处理，以得到更加规范化或更加简洁的振动加速度信号，所述分析处理包括通道提取、去除毛刺、去除趋势项、滤波、路面信号分段等；

步骤2.2：如图4所示，利用本发明所述油箱托架多轴加载耐久试验台架，在油箱托架总成及所述总成与连接框架连接位置附近连接框架上测点1至测点9安装和步骤1.1中相同的加速度传感器；

步骤2.3：如图4所示，作为优选的，选取油箱托架总成三处托架端部测点7、测点8、测点9的垂向通道及所述总成与连接框架连接位置附近连接框架上测点1的纵向和垂向通道、测点5的侧向通道、测点6的垂向通道共7个加速度测试通道作为模拟迭代控制通道；

步骤3：作为优选的，通过台架模拟迭代获取台架驱动信号进行耐久试验。

步骤3.1：利用本发明所述油箱托架多轴加载耐久试验台架，建立多轴加载远程控制站台，通过方波信号调整加载作动器的PID参数，优选的，耐久试验过程中采用位移控制；

步骤3.2：利用白噪声信号驱动台架，获取台架响应信号，进而求取所述油箱托架多轴加载试验系统传递函数；

步骤3.3：获取所述系统传递函数逆函数，并通过模拟迭代获取台架驱动信号；

所述步骤3.3中要求模拟迭代误差要求小于20％；

作为优选的，本发明所示耐久试验方法，采用实车工况下油箱托架总成的振动信号作为目标，通过模拟迭代获得台架驱动信号，能够在试验室内真实再现油箱托架总成实车工况下空间六自由度的振动状态及受力状态，进而实现对油箱托架总成的耐久性能考核及试验认证。

以上仅是对本发明的优选实施方式进行了描述，并不将本发明的技术方案限制于此，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种油箱托架总成多轴加载试验台架，其特征在于：包括固定在铁地板上的加载装置和油箱托架总成连接框架；所述连接框架将所述加载装置及油箱托架总成连接构成多轴加载系统；所述加载装置包括一个纵向加载装置、三个垂向加载装置和两个侧向加载装置；用夹具上述六个加载装置连接，形成所述油箱托架总成多轴加载试验台架，通过六个加载装置的协调运动，在试验室内再现油箱托架总成空间六自由度的振动状态，实现所述油箱托架总成空间六自由度加载的台架耐久试验。

2.根据权利要求1所述的一种油箱托架总成多轴加载试验台架，其特征在于：所述纵向加载装置包括固定在铁地板上的纵向作动器支座、固定在所述支座上的纵向作动器、纵变向三角架、纵向加载导杆和辅助支撑杆；纵向作动器固定端与纵向作动器支座底部铰接；纵变向三角架的纵向支撑端与纵向作动器支座的上端固定连接；纵变向三角架的两个自由端分别与纵向作动器的活塞杆端及纵向加载导杆的导向端铰接；纵向加载导杆的压力端通过万向节轴承及连接夹具与所述油箱托架总成连接框架纵向端面连接；所述侧向加载装置组成及连接方式与纵向加载装置相同。

3.根据权利要求1所述的一种油箱托架总成多轴加载试验台架，其特征在于：所述油箱托架总成多轴加载试验台架搭建过程中，辅助支撑杆用于支撑纵向加载导杆；在所述油箱托架总成多轴加载试验台架搭建过程中，将支撑销轴插入第一垂向作动器垂向固定支撑的圆孔内，用于保证垂向作动器处于直立状态，并在所述试验台架搭建完成后拔出支撑销轴。

4.根据权利要求1所述的一种油箱托架总成多轴加载试验台架，其特征在于：所述垂向加载装置包括固定在铁地板上的垂向作动器底座、垂向作动器、垂向作动器固定支撑及支撑销轴，垂向作动器固定端及活塞杆端过万向节轴承及连接夹具分别与所述垂向作动器底座及所述油箱托架总成连接框架下表面连接；其余两个个垂向加载装置组成及连接方式与所述垂向加载装置相同。

5.根据权利要求1所述的一种油箱托架总成多轴加载试验台架，其特征在于：所述连接框架代替车架，用于连接油箱托架总成及加载装置，其中，连接框架由槽钢焊接而成，中间由工字钢焊接2根支撑梁，拐角处焊接支撑板，提高拐角处支撑强度，并在所述连接框架中间位置呈三角结构焊接4根加强梁。

6.一种根据权利要求1～4任一所述的油箱托架总成多轴加载试验台架而提供的试验方法，具体步骤如下：

步骤1：采集油箱托架总成及所述总成与车架连接位置附近车架上的振动加速度信号；

步骤2：确定油箱托架总成多轴加载台架试验模拟迭代控制通道；

步骤3：通过台架模拟迭代获取台架驱动信号进行耐久试验。

7.根据权利要求6所述的一种油箱托架总成多轴加载试验台架方法，其特征在于：所述步骤1“采集油箱托架总成及所述总成与车架连接位置附近车架上的振动加速度信号；”的具体步骤如下：

步骤1.1：结合所述多轴加载试验台架连接框架与加载装置连接位置，以连接框架侧向中心轴为油箱托架总成连接中心，同时以油箱托架总成连接中心为基准，在油箱托架总成三处托架一端及所述总成与车架连接位置附近车架上布置9处三向加速度传感器；

步骤1.2：将所述传感器与数据采集系统连接；

步骤1.3：将车辆驶入试验场强化路；

步骤1.4：利用所述数据采集系统装置，在实车工况下采集油箱托架总成及所述总成与车架连接位置附近车架上的振动加速度信号；

步骤1.5：保存所述测点振动加速度信号。

8.根据权利要求6所述的一种油箱托架总成多轴加载试验台架方法，其特征在于：步骤2中所述的“确定油箱托架总成多轴加载台架试验模拟迭代控制通道”具体包括以下步骤：

步骤2.1：对步骤1中采集到的所述测点振动加速度信号进行基本数据处理；

步骤2.2：利用本发明所述油箱托架多轴加载耐久试验台架，在油箱托架总成及所述总成与所述连接框架相应位置安装和步骤1.1中相同的加速度传感器；

步骤2.3：选取油箱托架总成三处托架测点垂向通道及所述总成与连接框架连接位置附近连接框架上四处加速度测点作为模拟迭代控制通道。

9.根据权利要求6所述的一种油箱托架总成多轴加载试验台架方法，其特征在于：步骤3中所述的“通过台架模拟迭代获取台架驱动信号进行耐久试验”具体包括以下步骤：

步骤3.1：利用本发明所述油箱托架多轴加载耐久试验台架，建立多轴加载远程控制站台，并完成系统参数设置；

步骤3.2：利用白噪声信号驱动台架，获取台架响应信号，进而求取所述油箱托架多轴加载试验系统传递函数；

步骤3.3：获取所述系统传递函数逆函数，并通过模拟迭代获取台架驱动信号，要求模拟迭代误差要求小于20％。