CN113358349A - 一种皮带跑偏试验的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及皮带检测技术领域，公开了一种皮带跑偏试验的试验装置，其包括正时皮带及正时皮带绕接的曲轴正时齿轮、正时惰轮、进气凸轮轴齿轮、排气凸轮轴齿轮、正时张紧轮，曲轴正时齿轮与发动机的输出轴相连；排气凸轮轴齿轮与进气凸轮轴齿轮位于同一水平面内；正时张紧轮位于排气凸轮轴齿轮下方；曲轴正时齿轮、正时惰轮、进气凸轮轴齿轮及排气凸轮轴齿轮安装于同一竖直面内，正时张紧轮的轴线与水平面之间形成夹角α，曲轴正时齿轮上设有用于检测正时皮带跑偏力的传感器，通过调节α角的大小改变正时皮带的跑偏力。采用本发明技术方案的皮带跑偏试验的试验装置，能够更加符合正时皮带的实际使用情况从而确保正时皮带的寿命合理，避免其失效。

Description

一种皮带跑偏试验的试验装置

技术领域

本发明涉及皮带检测技术领域，特别是涉及一种皮带跑偏试验的试验装置。

背景技术

正时皮带传动具有噪声低、传动比准确、运转平稳、无需润滑的优点，现已广泛应用在顶置凸轮轴的发动机的正时系统。发动机正时皮带传动系统包含的零件有进排气凸轮轴齿轮、正时张紧轮、水泵、曲轴正时齿轮、正时惰轮和正时皮带。正时皮带是橡胶件，在正时传动系统中属于薄弱环节，其失效模式主要有皮带整根带拉断、带齿断裂、齿面磨损和皮带侧面磨损。

目前，正时皮带传动系统的设计开发流程中，通过AVL－ETD等各类发动机分析软件，可以对正时皮带传动系统进行动力学仿真计算，仿真出正时皮带在各转速下的运动轨迹、动态张力、带齿变形程度、皮带寿命等特性。仿真软件的运用，结合发动机开发过程中各项耐久性能试验，可以规避由于皮带强度不足导致的皮带断裂、带齿断裂或齿面磨损的失效模式。

但是，由于正时皮带跑偏受正时系统中各个带轮本身的垂直度制造公差、带轮安装面平面度制造公差、皮带自身横向窜动特性、皮带张紧后作用在各带轮上引起的变形等多个因素综合作用的影响，正时皮带跑偏的方向无法预知、无法稳定复现。仿真分析软件不能仿真皮带跑偏对

皮带寿命的影响，各项耐久性能试验无法验证正时系统中带轮挡边设置的数量、挡边尺寸的设计是否能保证正时皮带侧面不受异常磨损。

皮带运行过程中如出现跑偏导致皮带侧面异常磨损，皮带将被磨得越来越窄，最终导致皮带跳齿、撕裂等失效模式，影响发动机性能；严重时，正时皮带断裂，发动机活塞和气门相撞导致发动机报废。如果不能在设计开发阶段有效的识别皮带偏磨导致皮带早期失效的风险，不良产品一旦流入市场，将会给厂家带来巨大损失。

发明内容

本发明的目的是：提供一种皮带跑偏试验的试验装置，该皮带跑偏试验的试验装置能够更加符合正时皮带的实际使用情况，甚至可以模拟比实际使用状况更加恶劣的情况，从而确保正时皮带的寿命合理，避免其失效。

为了实现上述目的，本发明提供了一种皮带跑偏试验的试验装置，皮带跑偏试验的试验装置包括曲轴正时齿轮、正时惰轮、进气凸轮轴齿轮、排气凸轮轴齿轮、正时张紧轮、正时皮带及控制器，曲轴正时齿轮与发动机的输出轴相连；排气凸轮轴齿轮与所述进气凸轮轴齿轮位于同一水平面内；正时张紧轮位于所述排气凸轮轴齿轮的下方；正时皮带依次绕过所述曲轴正时齿轮、所述正时惰轮、所述进气凸轮轴齿轮、所述排气凸轮轴齿轮及所述正时张紧轮；传感器用于检测正时皮带跑偏力，所述传感器与控制器电连接；所述曲轴正时齿轮、所述正时惰轮、所述进气凸轮轴齿轮及所述排气凸轮轴齿轮安装于同一竖直面内，所述正时张紧轮的轴线与水平面之间形成夹角α，通过调节α角的大小改变正时皮带的实际跑偏力，分别取实际跑偏力小于额定跑偏力、等于额定跑偏力、大于额定跑偏力的情况进行实验，在不同跑偏力的情况下启动发动机，验证正时皮带在不同跑偏力下的运行寿命。

在本申请的一些实施例中，其中，0°≤α≤4°。

在本申请的一些实施例中，皮带跑偏试验的试验装置还包括用于正时张紧轮安装的缸盖，所述正时张紧轮包括安装块和皮带轮，所述皮带轮与所述安装块转动相连，所述皮带轮具有绕所述安装块的轴线转动的自由度，所述皮带轮通过安装块安装在缸盖上，所述安装块与所述缸盖之间设有具有倾斜面的垫片，所述垫片的倾斜面与所述安装块抵接，所述垫片与所述倾斜面相对的一侧与所述缸盖抵接。

在本申请的一些实施例中，所述垫片的厚度为0.2mm－1.0mm。

在本申请的一些实施例中，检测时间为1分钟，全程发动机以50％负荷运行，10s内将发动机转速从1000rpm提高转速至5000rpm，维持30s，再用20s降转速至1000rpm，试验运行200h可等效整车30000公里里程。

在本申请的一些实施例中，所述曲轴正时齿轮的左右两侧均设有用于对正时皮带进行纠偏的挡板。

在本申请的一些实施例中，所述进气凸轮轴齿轮和/或所述排气凸轮轴齿轮的左右两侧设有用于对正时皮带进行纠偏的挡板。

在本申请的一些实施例中，所述传感器安装在所述曲轴正时齿轮上。

在本申请的一些实施例中，皮带跑偏试验的试验装置还包括水泵带轮，所述水泵带轮设置在所述正时张紧轮和所述曲轴正时齿轮之间。

在本申请的一些实施例中，所述水泵带轮的左右两侧均设有用于对正时皮带进行纠偏的挡板。

本发明实施例一种皮带跑偏试验的试验装置，与现有技术相比，其有益效果在于：

本发明实施例的皮带跑偏试验的试验装置，通过调整正时张紧轮的轴线与水平面之间的夹角，从而使得正时皮带在运行中发生偏移，从而使得正时皮带的运行状况更加贴合实际使用情况，进一步地，通过调整倾斜角度的大小，从而能够模拟不同工作状态下的正时皮带的受力情况，如正时皮带在大于额定的受力的情况下，仍能正常运行达到要求的时间，则判定正时皮带合格，利用正时张紧轮的倾斜来模拟实际运行中正时皮带的跑偏状况，操作方便，且能够通过调整正时张紧轮偏移的角度模拟各种使用状况下的正时皮带的寿命及受力，从而能确保皮带具有足够的寿命，避免其因检测时试验场景过于理想化，造成其使用过程中失效的问题发生。

附图说明

图1是本发明实施例皮带跑偏试验的试验装置其中一个角度的结构示意图；

图2是本发明实施例皮带跑偏试验的试验装置其中一个角度的结构示意图；

图3是图2中A处的局部放大图；

图4是正时张紧轮的结构示意图；

图5正时皮带跑偏试验循环的时序图；

图中，1、曲轴正时齿轮，11、第一挡板，2、正时惰轮，3、正时皮带，4、进气凸轮轴齿轮，5、排气凸轮轴齿轮，6、正时张紧轮，61、带轮，62、安装块，63、螺栓，7、水泵带轮，8、垫片，9、缸盖。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步解释和说明。对于本发明实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。

如图1至图5所示，本发明优选实施例的一种皮带跑偏试验的试验装置，皮带跑偏试验的试验装置包括曲轴正时齿轮1、正时惰轮2、进气凸轮轴齿轮4、排气凸轮轴齿轮5、正时张紧轮6、正时皮带3及控制器，曲轴正时齿轮1与发动机的输出轴相连；排气凸轮轴齿轮5与进气凸轮轴齿轮4位于同一水平面内；正时张紧轮6位于排气凸轮轴齿轮5的下方；正时皮带3依次绕过曲轴正时齿轮1、正时惰轮2、进气凸轮轴齿轮4、排气凸轮轴齿轮5及正时张紧轮6；传感器用于检测正时皮带3跑偏力，传感器与控制器电连接；曲轴正时齿轮1、正时惰轮2、进气凸轮轴齿轮4及排气凸轮轴齿轮5安装于同一竖直面内，正时张紧轮6的轴线与水平面之间形成夹角α，通过调节α角的大小改变正时皮带3的实际跑偏力，分别取实际跑偏力小于额定跑偏力、等于额定跑偏力、大于额定跑偏力的情况进行实验，在不同跑偏力的情况下启动发动机，验证正时皮带3在不同跑偏力下的运行寿命。如图2所示，正时皮带3绕行在正时张紧轮6上，正时张紧轮6的受力情况如图所示，由于正时张紧轮6的轴线与水平面之间存在夹角，正时张紧轮6将会给与正时皮带3一个跑偏力F1，同时，正时皮带3也给正时张紧轮6施加径向载荷F2，故而正时皮带3在旋转时，将会发生跑偏更加符合实际的使用情况。

基于以上技术方案，通过调整正时张紧轮6的轴线与水平面之间的夹角，从而使得正时皮带3在运行中发生偏移，从而使得正时皮带3的运行状况更加贴合实际使用情况，进一步地，通过调整倾斜角度的大小，从而能够模拟不同工作状态下的正时皮带3的受力情况，如正时皮带3在大于额定的受力的情况下，仍能正常运行达到要求的时间，则判定正时皮带3合格，利用正时张紧轮6的倾斜来模拟实际运行中正时皮带3的跑偏状况，操作方便，且能够通过调整正时张紧轮6偏移的角度模拟各种使用状况下的正时皮带3的寿命及受力，从而能确保皮带具有足够的寿命，避免其因检测时试验场景过于理想化，造成其使用过程中失效的问题发生。

如图4所示，在本申请的一些实施例中，其中，0°≤α≤4°，由此，在进行检测时能模拟正时皮带3多种受力情况下的寿命及运行状态，且避免了其角度过大造成皮带打滑松脱的现象发生，优选的，0.5°≤α≤3°，进一步地避免角度过大造成皮带打滑松脱的现象发生。

如图4所示，在本申请的一些实施例中，皮带跑偏试验的试验装置还包括用于正时张紧轮6安装的缸盖9，正时张紧轮6包括安装块62和皮带轮61，皮带轮61套接在安装块62外侧，皮带轮61与安装块62转动相连，皮带轮61具有绕安装块62的轴线转动的自由度，皮带轮61通过安装块62安装在缸盖9上，安装块62与缸盖9之间设有具有倾斜面的垫片8，垫片8的倾斜面与安装块62抵接，垫片8与倾斜面相对的一侧与缸盖9抵接，由此通过塞入垫片8就可以使得正时张紧轮6的轴线倾斜，满足试验需求，可以通过塞入的垫片8的数量及厚度调整正时张紧轮6的角度，可以通过塞入垫片8的位置调整正时张紧轮6的倾斜方向，具体的，安装块62通过螺栓63与缸盖9相连。

如图4所示，在本申请的一些实施例中，垫片8的厚度为0.2mm－1.0mm，由此便于实现精细的角度调整。

如图5所示，在本申请的一些实施例中，检测时间为1分钟，全程发动机以50％负荷运行，10s内将发动机转速从1000rpm提高转速至5000rpm，维持30s，再用20s降转速至1000rpm，试验运行200h可等效整车30000公里里程。

如图2所示，在本申请的一些实施例中，曲轴正时齿轮1的左右两侧均设有用于对正时皮带3进行纠偏的挡板。如图2所示，曲轴正时齿轮1的一侧设有第一挡板11，与第一挡板11相对的一侧由于另外安装有直径大于曲轴正时齿轮1的零件，该零件充当第二挡板。

在本申请的一些实施例中，进气凸轮轴齿轮4和/或排气凸轮轴齿轮5的左右两侧设有用于对正时皮带3进行纠偏的挡板，当曲轴正时齿轮1上设置一对挡板无法实现纠偏时，可以通过在进气凸轮轴齿轮4和/或排气凸轮轴齿轮5上设置挡板来纠正正时皮带3的受力情况，避免其受损，从而可以验证又上述零部件组成的传动系统的挡板的数量及尺寸的合理性。

在本申请的一些实施例中，传感器安装在曲轴正时齿轮1上，由于曲轴正时齿轮1为主动轮，此处位置空间充足，从而便于传感器的安装，且避免其受到其他零部件的影响，使得其测量结果准确。

在本申请的一些实施例中，皮带跑偏试验的试验装置还包括水泵带轮7，水泵带轮7设置在正时张紧轮6和曲轴正时齿轮1之间，由此，可以通过由上述各轮组成的传动系统带动水泵，简化驱动系统。

在本申请的一些实施例中，水泵带轮7的左右两侧均设有用于对正时皮带3进行纠偏的挡板，当曲轴正时齿轮1上设置一对挡板无法实现纠偏时，可以通过在水泵带轮7上设置挡板来纠正正时皮带3的受力情况，避免其受损，从而可以验证又上述零部件组成的传动系统的挡板的数量及尺寸的合理性。

由此，通过改变系统内设置的挡板的数量和尺寸，可以验证正时皮带3传动系统中带轮61挡板数量设置和挡板尺寸设计的合理性，可以通过增加挡板的数量和挡板的直径，使其具有更大的纠偏能力，避免皮带跑偏。

可选的，挡板可以为可拆卸安装在其上的直径大于该轮的挡盘、或挡板为一体成型在改轮上的挡板、或挡板为安装在该轮上的其他零件与该轮抵接面上，直径大于该轮的遮挡盘。

本发明的工作过程为：在正时张紧轮6安装面的一侧垫上0.2－1.0mm的垫片8，使得正时张紧轮6带轮61面倾斜，皮带绕行经过正时张紧轮6时，径向载荷产生一个向带轮61一侧跑偏的分力，称之为跑偏力。通过在张紧轮径向载荷方向的一侧垫上垫片8，可使皮带获得跑偏力，使得正时皮带3稳定地往一侧跑偏。通过调整垫片8位置，可改变正时张紧轮6带轮61面的倾斜方向，实现对正时皮带3跑偏方向的控制；即通过垫片8的厚度和放置的位置，即可控制皮带跑偏的程度与方向，假如设定正时皮带3原则上能承受的最大的跑偏力为14N，则可以选用小于14N的跑偏力的情况进行测试，再以20N的跑偏力的情况进行测试，再以30N的跑偏力的情况进行测试，从而实现最接近实际工况的状态或比实际工况更恶劣的状态长时间运转，在试验过程中，记录皮带磨损情况；一个循环工况的运行时间为1分钟，全程以50％负荷，10s内将发动机转速从1000rpm提高转速至5000rpm，维持30s，再用20s降转速至1000rpm。试验运行200h可等效整车30000公里里程。

综上，本发明实施例提供一种皮带跑偏试验的试验装置，其皮带跑偏试验的试验装置通过调整正时张紧轮6的轴线与水平面之间的夹角，从而使得正时皮带3在运行中发生偏移，从而使得正时皮带3的运行状况更加贴合实际使用情况，进一步地，通过调整倾斜角度的大小，从而能够模拟不同工作状态下的正时皮带3的受力情况，如正时皮带3在大于额定的受力的情况下，仍能正常运行达到要求的时间，则判定正时皮带3合格，利用正时张紧轮6的倾斜来模拟实际运行中正时皮带3的跑偏状况，操作方便，且能够通过调整正时张紧轮6偏移的角度模拟各种使用状况下的正时皮带3的寿命及受力，从而能确保皮带具有足够的寿命，避免其因检测时试验场景过于理想化，造成其使用过程中失效的问题发生。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”、“X轴方向”、“Y轴方向”、“Z轴方向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种皮带跑偏试验的试验装置，其特征在于，包括：

曲轴正时齿轮，其与发动机的输出轴相连；

正时惰轮；

进气凸轮轴齿轮；

排气凸轮轴齿轮，其与所述进气凸轮轴齿轮位于同一水平面内；

正时张紧轮，其位于所述排气凸轮轴齿轮的下方；

正时皮带，其依次绕过所述曲轴正时齿轮、所述正时惰轮、所述进气凸轮轴齿轮、所述排气凸轮轴齿轮及所述正时张紧轮；

控制器；及

传感器，其与所述控制器电连接，用于检测正时皮带跑偏力；

所述曲轴正时齿轮、所述正时惰轮、所述进气凸轮轴齿轮及所述排气凸轮轴齿轮安装于同一竖直面内，所述正时张紧轮的轴线与水平面之间形成夹角α，通过调节α角的大小改变正时皮带的实际跑偏力，分别取实际跑偏力小于额定跑偏力、等于额定跑偏力、大于额定跑偏力的情况进行实验，在不同跑偏力的情况下启动发动机，验证正时皮带在不同跑偏力下的运行寿命。

2.根据权利要求1所述的皮带跑偏试验的试验装置，其特征在于，其中，0°≤α≤4°。

3.根据权利要求1所述的皮带跑偏试验的试验装置，其特征在于，还包括用于正时张紧轮安装的缸盖，所述正时张紧轮包括安装块和皮带轮，所述皮带轮与所述安装块转动相连，所述皮带轮具有绕所述安装块的轴线转动的自由度，所述皮带轮通过安装块安装在缸盖上，所述安装块与所述缸盖之间设有具有倾斜面的垫片，所述垫片的倾斜面与所述安装块抵接，所述垫片与所述倾斜面相对的一侧与所述缸盖抵接。

4.根据权利要求3所述的皮带跑偏试验的试验装置，其特征在于，所述垫片的厚度为0.2mm－1.0mm。

5.根据权利要求1所述的皮带跑偏试验的试验装置，其特征在于，检测时间为1分钟，全程发动机以50％负荷运行，10s内将发动机转速从1000rpm提高转速至5000rpm，维持30s，再用20s降转速至1000rpm，试验运行200h可等效整车30000公里里程。

6.根据权利要求1所述的皮带跑偏试验的试验装置，其特征在于，所述曲轴正时齿轮的左右两侧均设有用于对正时皮带进行纠偏的挡板。

7.根据权利要求6所述的皮带跑偏试验的试验装置，其特征在于，所述进气凸轮轴齿轮和/或所述排气凸轮轴齿轮的左右两侧设有用于对正时皮带进行纠偏的挡板。

8.根据权利要求1所述的皮带跑偏试验的试验装置，其特征在于，所述传感器安装在所述曲轴正时齿轮上。

9.根据权利要求1所述的皮带跑偏试验的试验装置，其特征在于，还包括水泵带轮，所述水泵带轮设置在所述正时张紧轮和所述曲轴正时齿轮之间。

10.根据权利要求9所述的皮带跑偏试验的试验装置，其特征在于，所述水泵带轮的左右两侧均设有用于对正时皮带进行纠偏的挡板。

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