CN111579141B - 一种压电执行器部件封装预紧力检测装置 - Google Patents
一种压电执行器部件封装预紧力检测装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种压电执行器部件封装预紧力检测装置，本发明针对现有技术所存在的问题，提供了压电执行器部件预紧力的检测装置，包括：上螺钉、调整垫块、压力表安装孔、压力表、衬套、加压螺钉、锁紧螺母、下端盖、弹簧、加压活塞、中腔、作用活塞和夹具体，通过调节加压螺钉的不同位置，可实现不同作用力无极调节；由于液压油可以后加，降低了压电执行器部件的焊接位置要求，方便安装；调整垫片可根据顶杆的外形，实现不同类型的配合，具有通用性。
Description
技术领域
本发明设计一种燃油车用压电喷油器用压电执行器封装预紧力检测装置，具体是一种压电执行器封装预紧力的检测装置。
背景技术
CN 108828447 A中所申请的装置为锂电池测试系统，介绍一种测试方法和测试系统，可对锂电池进行不同预紧力的施加，模拟锂电池装入模组的真实环境，根据充放电循环测试，选择最佳预紧力。 可通过监控电池性能结果反映预紧力的最佳值，对充放电循环测试进行可量化的预紧力的夹紧，有效筛选合适的预紧力，提高电池循环寿命。评估电池充放电循环过程中预紧力对电池寿命及性能的影响。
CN 108801310A 中所申请的装置为传感器技术领域，提供一种压缩式压电传感器预紧装置，通过控制动力装置运动方向实现预紧操作，并调节预紧力大小，竖向加压。根据该装置，要求加载装置有自锁性，且加载的精度受加载装置的影响较大。
CN104458091 B所申请的测量装置及方法中，介绍一种测量装置，该装置通过焊接的形式将压电执行器与测量装置连接为一体，使得压电执行器通电后，压电陶瓷堆伸长，克服压电执行器弹性封头弹力向下动作，传递到力传感器上。通过传感器的示数变化得到力的大小。该测量装置要求在整个装置装配过程中，进行精度定位，否则可能会出现未接触而检测不到的情况；
CN201710056152.7中申请公开的一种压电执行器性能检测装置适合对压电执行器裸件进行力与位移的关系检测，但对于已封装压电执行器部件，无法测量预紧力大小。
CN105137775 B 所申请的装置中，介绍一种技术方案，通过螺纹在线调节压电陶瓷的预紧力，测量输出位移，绘制预紧力-位移曲线。该装置可对执行器裸件进行操作，测量结束需对执行器进行零点确认，因涉及到安装在凹槽内，该装置中不能显示对不同截面尺寸执行器裸件的通用程度及对已封装压电执行器部件进行测量。
发明内容
本发明设计一种压电执行器部件封装预紧力检测装置，利用液体难压缩性，通过调节加压螺钉的不同位置，可实现不同作用力F1无极调节；由于液压油可以后加，降低了压电执行器部件的焊接位置要求，方便安装；调整垫片可根据顶杆的外形，实现不同类型的配合。具有通用性。
本发明所述的压电执行器部件封装预紧力检测装置，包括：上螺钉2、调整垫块3、压力表安装孔4、压力表5、衬套7、加压螺钉8、锁紧螺母9、下端盖10、弹簧11、加压活塞12、中腔13、作用活塞14和夹具体15；
所述的压电执行器部件1由压电执行器19、上端头18、顶杆21、弹性元件22及执行器外壳20组成；所述压电执行器19与上端头18和顶杆21保持径向对中关系，并始终保持紧密接触，所述上端头18与执行器外壳20保持连接，所述顶杆21与弹性元件22始终保持紧密接触，所述弹性元件22与执行器外壳20保持连接，所述弹性元件22始终处于压缩状态，所述压电执行器19的预紧力大小与弹性元件22的压缩量多少有直接关系；
压电执行器部件1与上端盖16焊接连接，上端盖16通过上螺钉2安装于夹具体15上端面，压电执行器部件1下端的顶杆21通过调整垫块3与作用活塞14连接。
夹具体15内设有中腔13，所述作用活塞14设置于夹具体15内中腔13上部，中腔13中填充液压油，底部开有压力表安装孔4用于连接压力表5用于显示压力P；中腔13下端为加压活塞12，加压活塞12上设有弹簧11，弹簧11下端连接衬套7，衬套7置于下端盖10内，所述下端盖10上安装有加压螺钉8与衬套7保持接触，加压螺钉8可通过锁紧螺母9锁紧固定。
所述压力表安装孔4的位置在中腔13内；所述作用活塞14的下端面不低于压力表安装孔4的中心轴线；所述加压活塞12的下端始终在衬套7内，衬套7与下端盖10为间隙配合。
压电执行器部件1下端的顶杆21与调整垫块3为球面与球面接触，保证作用力的垂直传递。
所述夹具体15与作用活塞14为偶件配合，夹具体15与加压活塞12为偶件配合。
所述压电执行器部件预紧力的检测方法，首先从压力表安装孔处4注入液压油，充满作用活塞14和加压活塞12的中腔13，此时弹簧11受力处于平衡状态。通过加压螺钉8，对弹簧11施加压力，压力表读数为P，作用活塞14下端截面积S，计算得作用于顶杆21的力F1=P*S，线切割并移除薄壁套筒20位于上端盖16的上面部分，然后由万能材料试验机对压电元件19施加向下的力F2，至压电表读数恢复为P，则压电执行器部件预紧力F=F2-F1。
所述加压活塞12在加压过程中，其上端面保证始终在中腔13的下表面以下，其下端面始终在衬套7的上端面以下；所述作用活塞14在加压过程中，其下端面始终位于中腔13内。
本发明的有益效果：
本发明结构紧凑，安装方便，对执行器部件焊接位置要求低；调节方便，可实现不同作用力F1对预紧力检测的影响；调整垫片可根据顶杆的外形，实现不同类型的配合，保证测试精度。
附图说明
图1压电执行器部件结构示意图；
图2压电执行器部件封装预紧力的检测装置结构图；
图3为图2中接触部分的放大图；
图4为图2中接触部分第二种形式；
图5为图2中接触部分第三种形式；
图6为图2中接触部分第四种形式；
图7为图2中接触部分第五种形式；
图8为衬套、加压螺钉、锁紧螺母和下端盖部分局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图以具体实施例的形式对本发明技术方案做进一步解释和说明。
如图1所示，压电执行器部件1包含压电执行器19、上端头18、顶杆21、弹性元件22及执行器外壳20。压电执行器19与上端头18和顶杆21始终保持紧密接触，并保持径向对中关系。上端头18与执行器外壳20连接，顶杆21与弹性元件22始终保持紧密接触。弹性元件22始终处于压缩状态，并与执行器外壳20保持连接。
如图2所示，压电执行器部件预紧力的检测装置，包括压电执行器部件1、上螺钉2、调整垫块3、压力表安装孔4、压力表5、衬套7、加压螺钉8、锁紧螺母9、下端盖10、弹簧11、加压活塞12、中腔13、作用活塞14和夹具体15；
压电执行器部件1与上端盖16焊接连接，上端盖16通过上螺钉2安装于夹具体15上端面，压电执行器部件1下端的顶杆21通过调整垫块3与作用活塞14连接。
夹具体15内设有中腔13，所述作用活塞14设置于夹具体15内中腔13上部，中腔13中填充液压油，底部开有压力表安装孔4用于连接压力表5用于显示压力P；中腔13下端为加压活塞12，加压活塞12上设有弹簧11，弹簧11下端连接衬套7，衬套7下方通过下端盖10固定，所述下端盖10上安装有加压螺钉8与衬套7相接触，加压螺钉8通过锁紧螺母9锁紧固定。
压电执行器部件1下端的顶杆21与调整垫块3为球面与球面接触，保证作用力的垂直传递。
所述液压油通过压力表安装孔4加入到中腔13内。加压螺钉8向上旋紧，推动衬套7压缩弹簧11，弹簧11向上推动加压活塞12，加压活塞12作用与液压油产生压力，通过压力表5显示压力P。加压螺钉8通过锁紧螺母9固定，保持压力。
如图2所示，首先从压力表安装孔处4注入液压油，充满作用活塞14和加压活塞12的中腔13，此时弹簧11受力处于平衡状态。通过加压螺钉8，对弹簧11施加压力，压力表读数为P（例如P=0.5MPa），设作用活塞14直径为D（例如D=16mm），则下端截面积S（S=201.06mm2），计算得作用于顶杆21的力F1=P*S（F1=0.5x201.06=100.53N），线切割并移除薄壁套筒20位于上端盖16的上面部分，然后由万能材料试验机对压电元件19施加向下的力F2（例如F2=180N），至压电表读数恢复为P（P=0.5MPa)，则压电执行器部件预紧力F=F2-F1（F=79.47N）。通过加压螺钉8向上旋紧的不同位置，改变压力表读数P，实现无极调节作用与顶杆的力F1的大小，可分析不同作用力F1对检测结果的影响。
本发明所述的压电执行器部件封装预紧力检测装置，由于实际应用中，压电执行器部件顶杆存在不同的形状，根据顶杆的形状，应采用不同的调整垫片配合。可采用下述所列举实施例，但不局限于这些实施例。图3为图2中接触部分的放大图，图4表示图3中接触的第二实施形式。该实施形式与图3所表示实施形式的不同点在于：顶杆与调整垫块接触为球面与锥面接触。
图5表示图3中接触的第三实施形式。该实施形式与图3所表示实施形式的不同点在于：顶杆与调整垫块接触为锥面与锥面接触。
图6表示图3中接触的第四实施形式。该实施形式与图3所表示实施形式的不同点在于：顶杆与调整垫块接触为平面与平面接触。
图7表示图3中接触的第四实施形式。该实施形式与图3所表示实施形式的不同点在于：顶杆为内凹，顶杆与调整垫块接触为球面与球面接触。
图8为图2中加压螺钉与衬套接触的放大图，实际应用中，接触方式亦可采用球面-锥面，球面-球面的接触方式。
Claims (6)
1.一种压电执行器部件封装预紧力检测装置，其特征在于，该装置包括：压电执行器部件(1)、上螺钉(2)、调整垫块(3)、压力表安装孔(4)、压力表(5)、衬套(7)、加压螺钉(8)、锁紧螺母(9)、下端盖(10)、弹簧(11)、加压活塞(12)、中腔(13)、作用活塞(14)和夹具体(15)；
所述的压电执行器部件(1)由压电执行器(19)、上端头(18)、顶杆(21)、弹性元件(22)及执行器外壳(20)组成；所述压电执行器(19)与上端头(18)和顶杆(21)保持径向对中关系，并始终保持紧密接触，所述上端头(18)与执行器外壳(20)保持连接，所述顶杆(21)与弹性元件(22)始终保持紧密接触，所述弹性元件(22)与执行器外壳(20)保持连接，所述弹性元件(22)始终处于压缩状态，所述压电执行器(19)的预紧力大小与弹性元件(22)的压缩量多少有直接关系；
压电执行器部件(1)与上端盖(16)连接，上端盖(16)通过上螺钉(2)安装于夹具体(15)上端面，压电执行器部件(1)下端的顶杆(21)通过调整垫块(3)与作用活塞(14)连接；
所述调整垫块(3)与顶杆(21)相匹配；
夹具体(15)内设有中腔(13)，所述作用活塞(14)设置于夹具体(15)内中腔(13)上部，中腔(13)中填充液压油，底部开有压力表安装孔(4)用于连接压力表(5)用于显示压力(P)；中腔(13)下端为加压活塞(12)，加压活塞(12)上设有弹簧(11)，弹簧(11)下端连接衬套(7)，衬套(7)置于下端盖(10)内，所述下端盖(10)上安装有加压螺钉(8)与衬套(7)保持接触，加压螺钉(8)可通过锁紧螺母(9)锁紧固定；
所述压力表安装孔(4)的位置在中腔(13)内；所述作用活塞(14)的下端面不低于压力表安装孔(4)的中心轴线；所述加压活塞(12)的下端始终在衬套(7)内，衬套(7)与下端盖(10)为间隙配合。
2.根据权利要求1所述的压电执行器部件封装预紧力检测装置，其特征在于，压电执行器部件(1)下端的顶杆(21)与调整垫块(3)为球面与球面接触，保证作用力的垂直传递。
3.根据权利要求1所述的压电执行器部件封装 预紧力的检测装置，其特征在于，所述夹具体(15)与作用活塞(14)为偶件配合，夹具体(15)与加压活塞(12)为偶件配合。
4.根据权利要求1所述的压电执行器部件封装预紧力检测装置，其特征在于，所述加压螺钉(8)与下端盖(10)为球面-平面接触。
5.如权利要求1所述的压电执行器部件封装预紧力检测装置的检测方法，其特征在于，该方法具体步骤如下：
首先从压力表安装孔处(4)注入液压油或其他难压缩流体，充满作用活塞(14)和加压活塞(12)的中腔(13)，此时弹簧(11)受力处于平衡状态，固定压力表(5)；
通过加压螺钉(8)，对弹簧(11)施加压力，压力表(5)读数为P，作用活塞(14)下端截面积S，计算得作用于顶杆(21)的力F1＝P*S，线切割并移除薄壁套筒(20)位于上端盖(16)的上面部分，然后由万能材料试验机对压电元件(19)施加向下的力F2，至压电表读数恢复为(P)，则压电执行器部件预紧力F＝F2-F1。
6.根据权利要求5所述的压电执行器部件封装预紧力检测装置的检测方法，其特征在于，所述加压活塞(12)在加压过程中，其上端面保证始终在中腔(13)的下表面以下，其下端面始终在衬套(7)的上端面以下；所述作用活塞(14)在加压过程中，其下端面始终位于中腔(13)内。
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