CN109946053A - 商用车钢板弹簧销载荷测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种商用车钢板弹簧销载荷测试方法，钢板弹簧销销轴周向上首先铣出应变片安置槽，用于布置应变片，在钢板弹簧销两端的应变片安置槽内各安装一组电阻应变片，每组电阻应变片安装方式为：在应变片安置槽前后侧面、相对于销中心对称位置沿与轴线方向成±45°方向共粘贴8个电阻应变片，组成组合应变，利用加载设备和载荷传感器对钢板弹簧销施加径向力载荷，记录下不同时刻的载荷，用应变仪记录下不同时刻的组合应变，直至达到最大载荷后卸载，经换算得到测试力的载荷‑应变关系。

Description

商用车钢板弹簧销载荷测试方法

技术领域

本发明涉及一种汽车钢板弹簧销载荷测试方法，特别是涉及一种商用车销类径向载荷的测试方法。

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，国内汽车市场竞争加剧，用户要求性能好、可靠性高的汽车产品。国外各大汽车公司采用用户使用载荷谱进行产品开发，做到汽车产品强度够、耐久性好、重量轻，质量明显优于国内产品。国内汽车行业自主产品开发以静强度设计为主，多数汽车零部件没有载荷测试能力，没有系统的载荷分析技术，没有产品开发载荷谱。产品竞争力都没有明显优势。汽车钢板弹簧销对于行驶路面状况较差的工程用车来说，路面冲击大，用户超载的工作环境更加恶劣，因此在产品开发过程中对汽车钢板弹簧销进行耐久性能考核，使其满足整车的使用要求，提高钢板弹簧销的可靠性十分必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种小成本的高精度、易操作商用车钢板弹簧销径向载荷测试方法。选用目前广泛应用的商用车钢板弹簧吊环销为研究对象，通过设计贴片位置和惠斯通电桥采用特定的桥臂接法，利用加载设备和载荷传感器分别进行钢板弹簧吊环销所受径向力(纵向力及垂向力)与应变标定试验，得到应变与所标定两方向径向力的标定系数，通过测试应变信号最终得到商用车钢板弹簧吊环销测试载荷数据。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种商用车钢板弹簧销载荷测试方法，包括以下步骤：

步骤一、钢板弹簧销销轴周向上首先铣出2周应变片安置槽，用于布置应变片，再在应变片安置槽所在圆周的圆弧部位钻出两个径向通孔，两个径向通孔相互垂直，在钢板弹簧销销轴两端各钻出一个轴向孔，销轴上径向通孔和轴向孔相交叉，然后将应变片连接线延伸销轴最外侧；

步骤二、在钢板弹簧销两端的应变片安置槽内各安装一组电阻应变片，每组电阻应变片安装方式为：在应变片安置槽前后侧面、相对于销中心对称位置沿与轴线方向成±45°方向共粘贴8个电阻应变片，组成组合应变S1；

按同样方法在钢板弹簧销应变片安置槽上下侧面、相对于销中心对称位置沿与轴线方向成±45°方向共粘贴8个电阻应变片，组成组合应变S2；

步骤三、利用加载设备和载荷传感器对钢板弹簧销施加垂向径向力Fz载荷，记录下不同时刻的载荷，用应变仪记录下不同时刻的组合应变S1、S2，直至达到最大载荷后卸载，经换算得到测试力的载荷-应变关系；

步骤四、利用加载设备和载荷传感器对钢板弹簧销施加与Fz垂直的纵向径向力Fx载荷，记录下不同时刻的载荷，用应变仪记录下不同时刻的组合应变S1、 S2，直至达到最大载荷后卸载，经换算得到测试力的载荷-应变关系。

本发明的有益效果：

钢板弹簧是汽车正常行驶的重要承载件，钢板弹簧销载荷是汽车厂商产品开发的重要基础数据。本发明为准确测试商用车钢板弹簧销径向载荷提供了一套小成本、易操作的测试方法，这对工程应用有重要意义。

附图说明

图1商用车钢板弹簧销应变片安装参考位置及测试径向载荷位置图。

图2商用车钢板弹簧销标定试验施加载荷与测试载荷位置图。

图3销轴加工设计图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明：

一种商用车钢板弹簧销载荷测试方法，如附图3所示，钢板弹簧销销轴周向上首先铣出2周应变片安置槽，用于布置应变片，每个应变片安置槽包括四个长度为12mm的应变片布置平面，4个应变片布置平面两两对称，每两个相对称的应变片布置平面之间的距离为26，再在应变片安置槽所在圆周的圆弧部位钻出两个直径Φ3的径向通孔，两个径向通孔相互垂直。在钢板弹簧吊环销一端钻出直径Φ8深度60mm的轴向孔，钢板弹簧吊环销另一端钻出直径Φ8深度55mm 的轴向孔，销轴上径向通孔和轴向孔相交叉。然后将应变片连接线延伸销轴最外侧。

如图1所示，在商用车钢板弹簧吊环销应变片安置槽前后侧面、相对于销中心对称位置沿与轴线方向成±45°方向共粘贴8个电阻应变片，其中电阻应变片ε11、ε21、ε12、ε22粘贴在前侧面，电阻应变片ε31、ε41、ε32、ε42粘贴在后侧面，电阻应变片ε11与ε21上下对称布片，电阻应变片ε12与ε22上下对称布片，电阻应变片ε31与ε41上下对称布片，电阻应变片ε32与ε42上下对称布片，电阻应变片ε11与ε31前后对称布片，ε21与ε41前后对称布片，ε12与ε32前后对称布片，ε22与ε42前后对称布片。

试验时将串联的电阻应变片ε11、ε12，串联的电阻应变片ε21、ε22，串联的电阻应变片ε31、ε32，串联的电阻应变片ε41、ε42分别依次接入惠斯通电桥四个桥臂，组成组合应变S1；按同样方法在商用车钢板弹簧吊环销上下侧面、相对于销中心对称位置沿与轴线方向成±45°方向共粘贴8个电阻应变片，组成组合应变S2。

那么，组合应变S1的输出值为：

S1＝(ε₁₁+ε₁₂)-(ε₂₁+ε₂₂)+(ε₃₁+ε₃₂)-(ε₄₁+ε₄₂) (1)

当销只受到垂向测试力Fz时，根据梁受剪切、弯曲变形、贴片对称的特点，可得出：

S1＝4(ε₁₁+ε₁₂) (2)

当销只受到另一径向力、纵向力Fx(与Fz方向垂直)时，根据梁受弯曲变形、贴片对称的特点，可得出：

S1＝0 (3)

由公式(1)、(2)、(3)，可知当销受径向力Fz、Fx共同作用时，可以得出：

S1＝K1·Fz (4)

其中K1为常数，是通过径向力Fz对销单向加载时(施力位置如图1所示) 得到的标定系数。

由公式(4)，可以得出

Fz＝(1/K1)·S1＝A1·S1 (5)

同理，另一径向力Fx＝(1/K2)·S2＝A2·S2 (6)

其中A1、A2为最终计算系数(常数)，S2为表征另一方向力Fx组合应变。我们只要在载荷单向标定试验时，记录载荷及应变值S1、S2的试验数据，就可以计算出系数A1、A2，最终得到销所受垂向、纵向径向力数据。

以钢板弹簧吊环销为例，本试验操作的基本步骤包括：

一、取商用车钢板弹簧吊环销作为对象：钢板弹簧吊环销总成为164，钢板弹簧吊环销直径为φ30，钢板弹簧吊环销销轴周向上首先铣出2周应变片安置槽，用于布置应变片，每个应变片安置槽包括四个长度为12mm的应变片布置平面，4个应变片布置平面两两对称，每两个相对称的应变片布置平面之间的距离为26，再在应变片安置槽所在圆周的圆弧部位钻出两个直径Φ3的径向通孔，两个径向通孔相互垂直。在钢板弹簧吊环销一端钻出直径Φ8深度60mm的轴向孔，钢板弹簧吊环销另一端钻出直径Φ8深度55mm的轴向孔，销轴上径向通孔和轴向孔相交叉。然后将应变片连接线延伸销轴最外侧。

二、如图1所示，在商用车钢板弹簧吊环销应变片安置槽前后侧面、相对于销中心对称位置沿与轴线方向成±45°方向共粘贴8个电阻应变片，其中电阻应变片ε11、ε21、ε12、ε22粘贴在前侧面，电阻应变片ε31、ε41、ε32、ε42粘贴在后侧面，电阻应变片ε11与ε21上下对称布片，电阻应变片ε12与ε22上下对称布片，电阻应变片ε31与ε41上下对称布片，电阻应变片ε32与ε42上下对称布片，电阻应变片ε11与ε31前后对称布片，ε21与ε41前后对称布片，ε12与ε32 前后对称布片，ε22与ε42前后对称布片。

焊线，将串联的电阻应变片ε11、ε12，串联的电阻应变片ε21、ε22，串联的电阻应变片ε31、ε32，串联的电阻应变片ε41、ε42分别依次接入惠斯通电桥四个桥臂，组成组合应变S1；按同样方法在商用车钢板弹簧吊环销上下侧面、相对于销中心对称位置沿与轴线方向成±45°方向共粘贴8个电阻应变片，组成组合应变S2；

三、利用加载设备和载荷传感器对销施加垂向径向力Fz载荷，载荷方向和位置如图2所示，记录下不同时刻的载荷，用应变仪记录下不同时刻的应变S1、 S2，二者输入计算机，直至达到最大载荷25kN后卸载。通过应变和载荷数据，得到标定系数K1(单位为με/kN)，利用公式(5)计算出载荷应变最终计算系数A1(单位为kN/με)；

四、利用加载设备和载荷传感器对销施加与Fz垂直的纵向径向力Fx载荷，载荷方向和位置如图2所示，记录下不同时刻的载荷，用应变仪记录下不同时刻的应变S1、S2，二者输入计算机，直至达到最大载荷25kN后卸载。通过应变和载荷数据，得到标定系数K2(单位为με/kN)，利用公式(6)计算出载荷应变最终计算系数A2(单位为kN/με)。通过应变和载荷数据，可检查纵向力Fx、垂向力Fz两个方向的干扰误差。

以商用车钢板弹簧吊耳销为试验件，试验结果如下：

表1两径向力标定试验结果

通过表1中数据可得出纵向力Fx、垂向力Fz两个方向的干扰误差在2％之内，满足工程要求。

由表1，可以得到最终计算系数：

A1＝0.025kN/με A2＝0.0258kN/με

在进行道路试验时，只要记录应变值S1、S2的试验数据，就可以得到准确的钢板弹簧吊环销所受垂向力Fz、纵向力Fx数据。

Claims (4)

1.一种商用车钢板弹簧销载荷测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、钢板弹簧销销轴周向上首先铣出2周应变片安置槽，用于布置应变片，再在应变片安置槽所在圆周的圆弧部位钻出两个径向通孔，两个径向通孔相互垂直，在钢板弹簧销销轴两端各钻出一个轴向孔，销轴上径向通孔和轴向孔相交叉，然后将应变片连接线延伸销轴最外侧；

步骤二、在钢板弹簧销两端的应变片安置槽内各安装一组电阻应变片，每组电阻应变片安装方式为：在应变片安置槽前后侧面、相对于销中心对称位置沿与轴线方向成±45°方向共粘贴8个电阻应变片，组成组合应变S1；

按同样方法在钢板弹簧销应变片安置槽上下侧面、相对于销中心对称位置沿与轴线方向成±45°方向共粘贴8个电阻应变片，组成组合应变S2；

步骤三、利用加载设备和载荷传感器对钢板弹簧销施加垂向径向力Fz载荷，记录下不同时刻的载荷，用应变仪记录下不同时刻的组合应变S1、S2，直至达到最大载荷后卸载，经换算得到测试力的载荷-应变关系；

步骤四、利用加载设备和载荷传感器对钢板弹簧销施加与Fz垂直的纵向径向力Fx载荷，记录下不同时刻的载荷，用应变仪记录下不同时刻的组合应变S1、S2，直至达到最大载荷后卸载，经换算得到测试力的载荷-应变关系。

2.如权利要求1所述的一种商用车钢板弹簧销载荷测试方法，其特征在于，所述应变片安置槽包括四个长度为12mm的应变片布置平面，4个应变片布置平面两两对称。

3.如权利要求1所述的一种商用车钢板弹簧销载荷测试方法，其特征在于，所述组合应变S1的布置方式为：电阻应变片ε11、ε21、ε12、ε22粘贴在应变片安置槽前侧面，电阻应变片ε31、ε41、ε32、ε42粘贴在应变片安置槽后侧面，电阻应变片ε11与ε21上下对称布片，电阻应变片ε12与ε22上下对称布片，电阻应变片ε31与ε41上下对称布片，电阻应变片ε32与ε42上下对称布片，电阻应变片ε11与ε31前后对称布片，ε21与ε41前后对称布片，ε12与ε32前后对称布片，ε22与ε42前后对称布片；

将串联的电阻应变片ε11、ε12，串联的电阻应变片ε21、ε22，串联的电阻应变片ε31、ε32，串联的电阻应变片ε41、ε42分别依次接入惠斯通电桥四个桥臂，组成组合应变S1。

4.如权利要求1所述的一种商用车钢板弹簧销载荷测试方法，其特征在于，所述组合应变S1的输出值为：

S1＝(ε₁₁+ε₁₂)-(ε₂₁+ε₂₂)+(ε₃₁+ε₃₂)-(ε₄₁+ε₄₂) (1)

当钢板弹簧销只受到垂向测试力Fz时，根据梁受剪切、弯曲变形、贴片对称的特点，可得出：

S1＝4(ε₁₁+ε₁₂) (2)

当钢板弹簧销只受到另一与Fz方向垂直的纵向径向力Fx时，根据梁受弯曲变形、贴片对称的特点，可得出：

S1＝0 (3)

由公式(1)、(2)、(3)，可知当钢板弹簧销受径向力Fz、Fx共同作用时，可以得出：

S1＝K1·Fz (4)

其中K1为常数，是通过径向力Fz对销单向加载时得到的标定系数；

由公式(4)，可以得出

Fz＝(1/K1)·S1＝A1·S1 (5)

同理，纵向径向力Fx＝(1/K2)·S2＝A2·S2 (6)

其中A1、A2为最终计算系数，S2为表征纵向径向力Fx组合应变。