CN111504538A - 发动机正时链条紧边张力的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机正时链条紧边张力的测量方法，在导轨螺栓的螺栓法兰面上设置受力方向标识‑在正方体正对受力方向标识的平面和背对受力方向标识的平面分别贴上两片应变片‑安装‑对导轨螺栓中的应变片进行标定得到正时链条紧边张力与电桥电路的输出电压值之间的关系曲线‑根据得到正时链条紧边张力与电桥电路的输出电压值之间的关系曲线，测出发动机实际运转过程中正时链条紧边张力的大小。利用发动机正时链条张紧时，对导轨存在一定的法向力，该法向力通过导轨传递到固定导轨的导轨螺栓，在导轨螺栓上贴应变片，导轨螺栓受力后产生变形，以此反应出正时链条紧边张力的实际大小，以便指导链系统开发工作。

Description

发动机正时链条紧边张力的测量方法

技术领域

本发明涉及发动机正时链系统紧边张力测量技术领域，具体涉及一种发动机正时链条紧边张力的测量方法。

背景技术

在发动机正时链系统开发过程中，经常会遇到因链条力过大导致导轨断裂或链条断裂等故障的发生。为了清楚了解链条在发动机实际运转过程中的张紧力的大小，需要对此链条力进行测试，以便指导链系统开发工作。

中国实用新型专利(授权公告号CN204202799U、授权公告日2015.3.11)公开了一种发动机正时链条紧边张力实时测量装置，包括受力传感器、数据采集处理器、电脑，受力传感器固定安装在链系统的导轨上，受力传感器一面为受力凸包，另一面与导轨固定连接。这种将受力传感器直接固定在导轨上，由于热变形和链条旋转方向微振动效果，会使传感器受法向载荷的同时也会有切向载荷，导致测量不准。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种测量精确且简单的发动机正时链条紧边张力的测量方法。

为实现上述目的，本发明所设计的发动机正时链条紧边张力的测量方法如下：

1)在导轨螺栓的螺栓法兰面上设置受力方向标识；

2)在导轨螺栓轴向中心部位设有一条线束通道，根据受力方向标识的方位，在导轨螺栓中下部加工一个长方体，导轨螺栓受力方向标识位于长方体一个平面延长方向的正上方且垂直于该平面；在正方体正对受力方向标识的平面和背对受力方向标识的平面分别贴上两片应变片；

采用4个电阻值相等的应变片按电桥电路进行连接，连接后的输出线束从导轨螺栓的螺栓头引出；

电桥电路的输出电压为：

式中：U0为电桥电路的输出电压，U为电桥电路的输入电压

3)将贴有应变片和设置有受力方向标识的导轨螺栓与导轨一起安装在发动机上，再装上正时链系统零件；标定工装的凸轴插入凸轮轴链轮的辐板孔中，且按照导轨螺栓的受力方向标识垂直于正时链条与导轨之间的接触面安装；

4)对导轨螺栓中的应变片进行标定得到正时链条紧边张力与电桥电路的输出电压值之间的关系曲线：

F＝k×U0×r

式中：F为正时链条紧边张力，k为转动力矩与输出电压成正比的比例系数，U0为输出电压值，r为凸轮轴链轮节圆半径；

5)根据步骤4)中得到正时链条紧边张力与电桥电路的输出电压值之间的关系曲线，在发动机运转过程中，通过测量导轨螺栓的应变片的输出电压，测出发动机实际运转过程中正时链条紧边张力的大小。

进一步地，所述步骤1)中，受力方向标识垂直于正时链条与导轨之间的接触面。

进一步地，所述步骤2)中，连接后的输出线束从导轨螺栓的螺栓头引出与外部的数据测试分析仪相连。

进一步地，所述步骤2)中，导轨螺栓在长方体下部留有下圆柱面。

进一步地，所述步骤2)中，导轨螺栓在长方体上部也要留有上圆柱面。

进一步地，所述步骤4)中，对导轨螺栓中的应变片进行标定的具体过程为：固定曲轴，通过标定工装逆时针转动凸轮轴链轮，转动力矩为T，根据转动扳手的扭矩计算正时链条紧边张力，计算公式如下：

F＝T×r

式中：F为正时链条紧边张力，r为凸轮轴链轮节圆半径

正时链条受张力后对导轨施加压力，导轨将此力传递到导轨螺栓上，导轨螺栓受力后发生变形，导轨螺栓的中部凹槽底面上的应变片也随之变形，根据标定时标定工装的转动力矩与电路输出电压成正比，对采集的若干离散的力矩和电压数据，根据最小二乘法计算出比例系数为k；

T＝k×U0

即正时链条紧边张力为：

F＝k×U0×r

式中：F为正时链条紧边张力，U0为电桥电路的输出电压值，r为凸轮轴链轮节圆半径。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明利用发动机正时链条张紧时，对导轨存在一定的法向力，该法向力通过导轨传递到固定导轨的导轨螺栓，在导轨螺栓上贴应变片，导轨螺栓受力后产生变形，以此反应出正时链条紧边张力的实际大小，以便指导链系统开发工作。

附图说明

图1为本发明导轨螺栓受力方向标识位置结构示意图；

图2为本发明导轨螺栓结构示意图；

图3为图2中应变片桥接电路图；

图4为本发明测量安装示意图；

图5为正时链条紧边张力的标定曲线图；

图6为正时链条紧边张力与发动机转速曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

发动机正时链条紧边张力的测量方法具体如下：

1)在导轨螺栓1的螺栓法兰面2上设置受力方向标识3，该受力方向标识3垂直于正时链条5与导轨4之间的接触面，如图1所示；

2)在导轨螺栓1轴向中心部位设有一条线束通道7，根据受力方向标识3的方位，在导轨螺栓1中下部加工一个长方体，导轨螺栓受力方向标识位于长方体一个平面延长方向的正上方且垂直于该平面；在正方体正对受力方向标识的平面和背对受力方向标识的平面分别贴上两片应变片8；为了保证导轨螺栓安装面，要求导轨螺栓在长方体下部留有下圆柱面13，同时为了保证导轨螺栓能支撑导轨，要求导轨螺栓在长方体上部也要留有上圆柱面14。如图2所示；

由于导轨螺栓处在发动机机油环境中，机油温度从常温到130℃之间变化，为了精确的测出导轨螺栓的受力情况，减小温漂的影响，采用4个电阻值(R1、R2、R3、R4)相等的应变片按电桥电路进行连接(如图3所示)，连接后的输出线束从导轨螺栓的螺栓头引出与外部的数据测试分析仪相连；

应变片受力变形时，电阻改变，输出电压改变：

式中：U0为电桥电路的输出电压，U为电桥电路的输入电压

3)将贴有应变片8和设置有受力方向标识3的导轨螺栓1与导轨4一起安装在发动机上，安装时要求按照导轨螺栓1的受力方向标识3垂直于正时链条5与导轨4之间的接触面安装，再将正时链系统零件装上，如图4所示；

4)对导轨螺栓中的应变片进行标定：使用标定工装9的凸轴插入凸轮轴链轮10的辐板孔11中，固定曲轴，通过标定工装逆时针转动凸轮轴链轮，转动力矩为T，根据转动扳手的扭矩计算正时链条紧边张力，计算公式如下：

F＝T×r

式中：F为正时链条紧边张力，r为凸轮轴链轮节圆半径

正时链条受张力后对导轨施加压力，导轨将此力传递到导轨螺栓上，导轨螺栓受力后发生变形，导轨螺栓的中部凹槽底面上的应变片也随之变形，标定时标定工装的转动力矩与电路输出电压成正比，对采集的若干离散的力矩和电压数据，根据最小二乘法计算出比例系数为k；

T＝k×U0

即正时链条紧边张力为：

F＝k×U0×r

式中：F为正时链条紧边张力，U0为输出电压值，r为凸轮轴链轮节圆半径，标定后的正时链条紧边张力与电桥电路的输出电压值之间的关系曲线如图5所示；

5)根据步骤4)中对导轨螺栓中的应变片标定的正时链条紧边张力与电桥电路的输出电压值之间的关系曲线，在发动机运转过程中，通过测量导轨螺栓的应变片的输出电压，测出发动机实际运转过程中正时链条紧边张力的大小，如图6。

本发明利用发动机正时链条张紧时，对导轨存在一定的法向力，该法向力通过导轨传递到固定导轨的导轨螺栓，在导轨螺栓上贴应变片，导轨螺栓受力后产生变形，以此反应出正时链条紧边张力的实际大小，以便指导链系统开发工作。

Claims (6)

1.一种发动机正时链条紧边张力的测量方法，其特征在于：测量方法如下：

1)在导轨螺栓的螺栓法兰面上设置受力方向标识；

2)在导轨螺栓轴向中心部位设有一条线束通道，根据受力方向标识的方位，在导轨螺栓中下部加工一个长方体，导轨螺栓受力方向标识位于长方体一个平面延长方向的正上方且垂直于该平面；在正方体正对受力方向标识的平面和背对受力方向标识的平面分别贴上两片应变片；

采用4个电阻值相等的应变片按电桥电路进行连接，连接后的输出线束从导轨螺栓的螺栓头引出；

电桥电路的输出电压为：

式中：U0为电桥电路的输出电压，U为电桥电路的输入电压

3)将贴有应变片和设置有受力方向标识的导轨螺栓与导轨一起安装在发动机上，再装上正时链系统零件；标定工装的凸轴插入凸轮轴链轮的辐板孔中，且按照导轨螺栓的受力方向标识垂直于正时链条与导轨之间的接触面安装；

4)对导轨螺栓中的应变片进行标定得到正时链条紧边张力与电桥电路的输出电压值之间的关系曲线：

F＝k×U0×r

式中：F为正时链条紧边张力，k为转动力矩与输出电压成正比的比例系数，U0为输出电压值，r为凸轮轴链轮节圆半径；

5)根据步骤4)中得到正时链条紧边张力与电桥电路的输出电压值之间的关系曲线，在发动机运转过程中，通过测量导轨螺栓的应变片的输出电压，测出发动机实际运转过程中正时链条紧边张力的大小。

2.根据权利要求1所述发动机正时链条紧边张力的测量方法，其特征在于：所述步骤1)中，受力方向标识垂直于正时链条与导轨之间的接触面。

3.根据权利要求1所述发动机正时链条紧边张力的测量方法，其特征在于：所述步骤2)中，连接后的输出线束从导轨螺栓的螺栓头引出与外部的数据测试分析仪相连。

4.根据权利要求1所述发动机正时链条紧边张力的测量方法，其特征在于：所述步骤2)中，导轨螺栓在长方体下部留有下圆柱面。

5.根据权利要求1所述发动机正时链条紧边张力的测量方法，其特征在于：所述步骤2)中，导轨螺栓在长方体上部也要留有上圆柱面。

6.根据权利要求1所述发动机正时链条紧边张力的测量方法，其特征在于：所述步骤4)中，对导轨螺栓中的应变片进行标定的具体过程为：固定曲轴，通过标定工装逆时针转动凸轮轴链轮，转动力矩为T，根据转动扳手的扭矩计算正时链条紧边张力，计算公式如下：

F＝T×r

式中：F为正时链条紧边张力，r为凸轮轴链轮节圆半径

正时链条受张力后对导轨施加压力，导轨将此力传递到导轨螺栓上，导轨螺栓受力后发生变形，导轨螺栓的中部凹槽底面上的应变片也随之变形，根据标定时标定工装的转动力矩与电路输出电压成正比，对采集的若干离散的力矩和电压数据，根据最小二乘法计算出比例系数为k；

T＝k×U0

即正时链条紧边张力为：

F＝k×U0×r

式中：F为正时链条紧边张力，U0为电桥电路的输出电压值，r为凸轮轴链轮节圆半径。

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