CN111780985A - 一种重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车零部件性能测试技术领域，尤其涉及一种重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置及其方法。本发明的重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置，包括车架总成、前悬架总成、后悬架总成、前轴、后轴、气囊加载单元和第一扭转油缸、第二扭转油缸、第三扭转油缸、第四扭转油缸，第一扭转油缸和第二扭转油缸分别与前轴的两端活动连接，第三扭转油缸和第四扭转油缸分别与后轴的两端活动连接；气囊加载单元布置在车架总成的后部，气囊加载单元包括底板、顶板和设置在底板和顶板之间的多个气囊以及向每个气囊中注入气体的通气装置。本发明不仅能够降低重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置的成本，而且能够真实模拟实车在行驶过程中的动态载荷状态。

Description

一种重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置及其方法

技术领域

本发明涉及汽车零部件性能测试技术领域，尤其涉及一种重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置及其方法。

背景技术

重型汽车车架总成通常为重型汽车承载负荷的主要部件，而且这些负荷对车架产生弯曲作用，在我国，重型汽车的行驶路况比较恶劣，凹凸不平的路面还会使重型汽车的车架发生弯扭变形，因此设计一款检测重型汽车的车架的弯扭疲劳强度的试验台架装置至关重要。

以牵引车为例，传统的牵引车弯扭组合试验台架装置存在以下缺陷：其一，传统牵引车弯扭组合试验台架采用在鞍座处加载静态载荷的设计思路，结合图3所示，通过垂直载荷作动器16施加定载16T的负荷，然后通过扭转作动器18对车架总成1的前悬架两端中心施加一定的扭转角度，实现车架弯扭疲劳试验，这种试验台架装置模拟车架的静态载荷状态，其不能模拟实车在凹凸不平的路面行驶时真实的动态载荷状态；其二，传统的牵引车弯扭组合试验台架装置为了实现载荷的均匀分布通常需要大量的液压加载装置，其液压加载装置价格高昂极大地增加了测试的成本。

发明内容

为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置及其方法，不仅能够降低重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置的成本，而且能够真实模拟实车在行驶过程中的动态载荷状态。

为实现上述目的，本发明所设计的重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置，包括车架总成、前悬架总成、后悬架总成、前轴、后轴；所述车架总成包括左纵梁、右纵梁、前端横梁和后端横梁；所述前悬架总成安装在车架总成的前端，后悬架总成安装在车架总成的后端，所述前轴的中部与所述前悬架总成连接，所述后轴的中部与所述后悬架总成连接；其特征在于，它还包括用于模拟实车载荷状态的气囊加载单元和用于驱动车架总成对扭的第一扭转油缸、第二扭转油缸、第三扭转油缸、第四扭转油缸，所述第一扭转油缸和第二扭转油缸分别与前轴的两端活动连接，所述第三扭转油缸和第四扭转油缸分别与后轴的两端活动连接；所述气囊加载单元布置在车架总成的后部，所述气囊加载单元包括底板、顶板和设置在底板和顶板之间的多个气囊以及向每个气囊中注入气体的通气装置，所述底板放置在所述车架总成的后部，所述顶板通过龙门架固定在底板的上方，所述多个气囊的顶部均与顶板抵接，所述多个气囊的底部均与底板抵接，所述通气装置通过通气阀调节每个气囊中的通气量进而控制每个气囊对底板产生的输出载荷。

作为优选方案，所述第一扭转油缸和第二扭转油缸分别通过球铰与前轴的两端活动连接，所述第三扭转油缸和第四扭转油缸分别通过球铰与后轴的两端活动连接。

作为优选方案，所述重型汽车为牵引车时，气囊加载单元共设置有一组，所述气囊加载单元布置在牵引车的鞍座处，气囊加载单元中设置有九个气囊，九个气囊呈矩阵排列。

作为优选方案，所述重型汽车为载货车或者工程车时，所述气囊加载单元共设置有三组，三组所述气囊加载单元沿车架总成载货区的长度方向均匀布置，每组气囊加载单元中设置有九个气囊，九个气囊呈矩阵排列。

作为优选方案，所述重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置还包括两个角度传感器，所述两个角度传感器分别设置在车架总成的前端横梁和后端横梁上。

作为优选方案，所述重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置还包括四个力传感器，所述四个力传感器分别安装在第一扭转油缸、第二扭转油缸、第三扭转油缸、第四扭转油缸上。

一种利用上述重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置进行车架的弯扭疲劳试验方法，包括步骤：

(1)采集整车静态时车架货物区载荷数据以及整车在行驶过程中，前端横梁和后端横梁的扭转角度；

(2)按照实车状态装配重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置，并且将车架总成调整至实车水平状态；

(3)通过通气装置控制每个气囊的输出载荷，使每个的气囊的输出载荷与整车静态时车架货物区的载荷数据一致，模拟实车载荷状态；

(4)调整第一扭转油缸、第二扭转油缸、第三扭转油缸、第四扭转油缸的相位差关系和上下运动位移幅度使前端横梁和后端横梁的扭转角度与采集的扭转角度数值一致，保证车架总成呈现对扭的状态，进行车架的弯扭疲劳试验，模拟实车在凹凸不平的地面上行驶时车架总成的状态。

作为优选方案，所述步骤(4)中，第一扭转油缸和第四扭转油缸相位相同，第二扭转油缸和第三扭转油缸相位相同，且第一扭转油缸和第二扭转油缸的相位差为180°。

作为优选方案，所述步骤(1)中，采集整车静态时车架货物区多个载荷点的载荷数据，所述步骤(3)中，通过通气装置向每个气囊中注入气体使每个气囊的输出载荷与整车静态时车架货物区多个载荷点的数据对应一致。

本发明的优点在于：与现有的重型汽车车架的弯扭疲劳试验台架装置相比，本发明的重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置通过四个扭转油缸对车架总成进行对扭，能够真实模拟实车在行驶过程中的动态载荷状态；而且本发明通过气囊加载单元模拟实车的载荷状态，相比于传统的液压加载装置，本发明不仅能够实现垂向载荷均布，而且能够明显降低成本。

附图说明

图1为实施例1中重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置的结构示意图；

图2为实施例2中重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置的结构示意图；

图3为传统牵引车弯扭组合试验台架结构示意图；

图中各部件标号如下：车架总成1、左纵梁1.1、右纵梁1.2、前端横梁1.3、后端横梁1.4、前悬架总成2、后悬架总成4、前轴6、后轴7、气囊加载单元8、第一扭转油缸9、第二扭转油缸10、第三扭转油缸11、第四扭转油缸12、球铰13、力传感器14、角度传感器15、垂直载荷作动器16、扭转作动器18。

具体实施方式

为更好地理解本发明，以下将结合附图和具体实例对发明进行详细的说明。

实施例1

结合图1所示，针对牵引车的车架结构设计的重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置包括车架总成1、前悬架总成2、后悬架总成4、前轴6、后轴7、一组气囊加载单元8、第一扭转油缸9、第二扭转油缸10、第三扭转油缸11、第四扭转油缸12、四个球铰13、四个力传感器14、两个角度传感器15；

车架总成1包括左纵梁1.1、右纵梁1.2、前端横梁1.3和后端横梁1.4，前端横梁1.3和后端横梁1.4上安装角度传感器15，前悬架总成2安装在车架总成1的前端，后悬架总成4安装在车架总成1的后端，前轴6的中部与前悬架总成2连接，后轴7的中部与后悬架总成4连接，上述的车架总成1、前悬架总成2、后悬架总成4、前轴6、后轴7均按照牵引车实车结构进行安装。

车辆前桥左右轮中若有一轮遇到障碍物或者凹坑使两个轮子不在一个水平面上时，车架总成1呈现对扭的状态，相当于由左纵梁1.1、右纵梁1.2、前端横梁1.3和后端横梁1.4围合形成的矩形形状的车架总成1被拉扯形成内角均不为90°的平行四边形，其中前端横梁1.3和后端横梁1.4出现一定的扭转角度，因此，本实施例通过控制四个扭转油缸的振动相位差对车架总成进行弯扭试验，具体地说，第一扭转油缸9通过球铰13与前轴6的一端连接，第二扭转油缸10通过球铰13与前轴6的另一端连接，第三扭转油缸11通过球铰13与后轴7的一端连接，第四扭转油缸12通过球铰13与后轴7的另一端连接，第一扭转油缸9和第四扭转油缸12同时向上运动，第二扭转油缸10和第三扭转油缸11同时向下运动，四个扭转油缸的动作幅度均相同，通过四个扭转油缸的180°的振动相位差能够使前端横梁1.3和后端横梁1.4出现一定的扭转角度，从而使车架总成1呈现对扭的状态，模拟车辆在凹凸不平的地面上行驶时车架的状态，另外，第一扭转油缸9、第二扭转油缸10、第三扭转油缸11、第四扭转油缸12上均安装有力传感器14。

气囊加载单元8包括固定在鞍座处的底板8.1、放置在底板8.1上的9个气囊8.3、通过龙门架固定在气囊8.3顶部的顶板8.2以及向每个气囊8.3中注入气体的通气装置8.4，通过通气装置8.4向每个气囊8.3中注入气体后，气囊8.3的高度发生变化对底板8.1产生挤压力，根据采集到的整车鞍座负荷的数据，调整气囊8.3的气体注入量来控制每个气囊8.3对底板8.1加载的压力大小，从而模拟实车的载荷状态。

利用上述重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置进行车架的弯扭疲劳试验方法，包括步骤：

(1)采集整车静态时鞍座处多个载荷点的静态载荷数据以及整车在行驶过程中，前端横梁1.3和后端横梁1.4的扭转角度。

(2)将本实施例的重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置的车架总成按照实车状态进行装配，然后将第一扭转油缸9、第二扭转油缸10、第三扭转油缸11、第四扭转油缸12分别通过球铰13与前轴6和后轴7连接，最后将气囊加载单元8安装在鞍座处，其顶板8.2通过龙门架进行约束固定，底板8.1分别与车架的左纵梁1.1、右纵梁1.2用U型螺栓可靠连接。

(3)通过第一扭转油缸9、第二扭转油缸10、第三扭转油缸11、第四扭转油缸12将车架总成1调整至实车水平位置，并且通过通气装置8.4调压阀气压控制每个气囊8.3输出载荷，使鞍座处的多个气囊8.3的输出载荷对应与整车静态时鞍座处多个载荷点的静态载荷值一致，静态试验准备结束；

(4)控制第一扭转油缸9和第四扭转油缸12相位相同，第二扭转油缸10和第三扭转油缸11相位相同，且第一扭转油缸9和第二扭转油缸10的相位差为180°，通过控制各油缸的上下运动位移幅度使前端横梁1.3和后端横梁1.4的扭转角度与采集的数值一致，此时车架总成1呈现对扭的状态，模拟车辆在凹凸不平的地面上行驶时车架的状态，进行车架的弯扭疲劳试验。

与传统牵引车弯扭组合试验台架相比，本实施例的重型汽车车架的弯扭疲劳试验台架装置和方法具有以下的优点：

(1)本实施例的重型汽车车架的弯扭疲劳试验台架装置和方法通过四个扭转油缸对车架总成进行对扭，能够模拟车辆在凹凸不平的地面上行驶时动态载荷状态。

(2)本实施例的重型汽车车架的弯扭疲劳试验台架装置和方法通过气囊加载单元模拟实车的载荷状态，气囊加载单元中的多个气囊能够分布在不同的载货区，能够模拟实车中每个载货点的负荷，具体地说，一般鞍座中心处负荷最大，周边的负荷较小，本实施例能够更加真实地模拟载荷状态；另外，传统液压缸加载的装置价格十分昂贵，将本实施例的气囊加载单元能够明显减小台架装置的成本。

实施例2

结合图2所示，针对载货车的车架结构设计的重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置，由于载货车的载荷位置和大小与牵引车不同，因此，实施例2的重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置相比于实施例仅做了气囊加载单元8的调整，如图2所示，本实施例的气囊加载单元8沿车架载货区的长度方向共设置有3组，每组气囊加载单元8的结构与实施例1相同，在此不再赘述。

以上所述实施例仅表达了本发明的两种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置，包括车架总成(1)、前悬架总成(2)、后悬架总成(4)、前轴(6)、后轴(7)；所述车架总成(1)包括左纵梁(1.1)、右纵梁(1.2)、前端横梁(1.3)和后端横梁(1.4)；所述前轴(6)的中部与所述前悬架总成(2)连接，所述后轴(7)的中部与所述后悬架总成(4)连接；其特征在于，它还包括用于模拟实车载荷状态的气囊加载单元(8)和用于驱动车架总成(1)对扭的第一扭转油缸(9)、第二扭转油缸(10)、第三扭转油缸(11)、第四扭转油缸(12)，所述第一扭转油缸(9)和第二扭转油缸(10)分别与前轴(6)的两端活动连接，所述第三扭转油缸(11)和第四扭转油缸(12)分别与后轴(7)的两端活动连接；所述气囊加载单元(8)布置在车架总成(1)的后部，所述气囊加载单元(8)包括底板(8.1)、顶板(8.2)和设置在底板(8.1)和顶板(8.2)之间的多个气囊(8.3)以及向每个气囊(8.3)中注入气体的通气装置(8.4)，所述底板(8.1)放置在所述车架总成(1)的后部，所述顶板(8.2)通过龙门架固定在底板(8.1)的上方，所述多个气囊(8.3)的顶部均与顶板(8.2)抵接，所述多个气囊(8.3)的底部均与底板(8.1)抵接，所述通气装置(8.4)通过通气阀调节每个气囊(8.3)中的通气量进而控制每个气囊(8.3)对底板(8.1)产生的输出载荷。

2.根据权利要求1所述的重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置，其特征在于，所述第一扭转油缸(9)和第二扭转油缸(10)分别通过球铰(13)与前轴(6)的两端活动连接，所述第三扭转油缸(11)和第四扭转油缸(12)分别通过球铰(13)与后轴(7)的两端活动连接。

3.根据权利要求1所述的重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置，其特征在于，所述重型汽车为牵引车时，气囊加载单元(8)共设置有一组，所述气囊加载单元(8)布置在牵引车的鞍座处，气囊加载单元(8)中设置有九个气囊(8.3)，九个气囊(8.3)呈矩阵排列。

4.根据权利要求1所述的重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置，其特征在于，所述重型汽车为载货车或者工程车时，所述气囊加载单元(8)共设置有三组，三组所述气囊加载单元(8)沿车架总成(1)载货区的长度方向均匀布置，每组气囊加载单元(8)中设置有九个气囊(8.3)，每组气囊加载单元(8)中的九个气囊(8.3)呈矩阵排列。

5.根据权利要求1所述的重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置，其特征在于，所述重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置还包括两个角度传感器(15)，所述两个角度传感器(15)分别设置在车架总成(1)的前端横梁(1.3)和后端横梁(1.4)上。

6.根据权利要求1所述的重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置，其特征在于，所述重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置还包括四个力传感器(14)，所述四个力传感器(14)分别安装在第一扭转油缸(9)、第二扭转油缸(10)、第三扭转油缸(11)、第四扭转油缸(12)上。

7.一种利用权利要求1～6中任一项所述重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置进行车架的弯扭疲劳试验方法，包括步骤：

(1)采集整车静态时车架货物区载荷数据以及整车在行驶过程中，前端横梁(1.3)和后端横梁(1.4)的扭转角度；

(2)按照实车状态装配重型汽车车架弯扭疲劳试验台架装置，并且将车架总成(1)调整至实车水平状态；

(3)通过通气装置(8.4)控制每个气囊(8.3)的输出载荷，使每个的气囊(8.3)的输出载荷与整车静态时车架货物区的载荷数据一致，模拟实车载荷状态；

(4)调整第一扭转油缸(9)、第二扭转油缸(10)、第三扭转油缸(11)、第四扭转油缸(12)的相位差关系和上下运动位移幅度使前端横梁(1.3)和后端横梁(1.4)的扭转角度与采集的扭转角度数值一致，保证车架总成(1)呈现对扭的状态，进行车架的弯扭疲劳试验，模拟实车在凹凸不平的地面上行驶时车架总成(1)的状态。

8.根据权利要求7所述的车架弯扭疲劳试验的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，第一扭转油缸(9)和第四扭转油缸(12)相位相同，第二扭转油缸(10)和第三扭转油缸(11)相位相同，且第一扭转油缸(9)和第二扭转油缸(10)的相位差为180°。

9.根据权利要求7所述的车架弯扭疲劳试验的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，采集整车静态时车架货物区多个载荷点的载荷数据，所述步骤(3)中，通过通气装置(8.4)向每个气囊(8.3)中注入气体使每个气囊(8.3)的输出载荷与整车静态时车架货物区多个载荷点的数据对应一致。

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