CN201637573U - 通机发动机在线自动高速测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及通机发动机在线自动高速测试系统，包括测试台架和控制部分。测试台架包括机架、升降机构、气动滑台、水平测试动力头、辊道装置、顶升装置、垂直测试动力头、夹具定位工作台板和压紧装置。升降机构、顶升装置、垂直测试动力头和压紧装置安装在机架上；控制系统以工业计算机为上位机，通过计算机与PLC、仪表、电子负载联机，实现对测试动作的自动控制、自动加载、自动判定、自动记录、报表生成、数据上传。本实用新型操作简单、测试速度快、测试准确、控制精度高，而且测量工艺合理、测试可靠性高、被测产品变换后系统调整快速，利用本系统通机发动机不用下线即可完成高速测试。

Description

通机发动机在线自动高速测试系统

技术领域

本实用新型涉及一种通机发动机测试系统，特别涉及一种通机发动机生产线自动测试装置。

背景技术

通机发动机在国外已有百年的生产历史，其世界的产量每年有几千万台套。通机发动机是动力机械设备的心脏，其性能的好坏直接决定着产品的工作状态，因此对整机性能的检测便显得十分重要。

由于发动机的测试需要启动发动机并加载一定的负荷，因此，要解决排烟、输出动力连接、功率消耗、运行安全等问题。目前，国内通机发动机产业在生产过程中对其性能测试有两种方式：一种是在固定的测试间进行加载测试；另一种是空载在线测试，并有在发动机不启动的情况下通过电机反拖的冷试和只启动发动机但不加载的热试，这两种方式在国内大型汽车、摩托车和通机发动机的生产企业普遍采用。

前一种测试方式通常是把发动机从生产线上卸下并移动到独立的发动机测试房间来进行。这种方式不但操作工人劳动强度大，测试周期也比较长，所需的测试设备多，人工多、占地大等，物流烦琐，严重制约着产量的增长。而后一种方式则不能完全反映出产品的真实动力状况。由于国内外发动机的产量越来越大，我国的小型发动机产量在世界市场的占有率不断地增加、新兴的通机发动机产业也在向中国转移以及产品质量的要求提高等，使得发动机整机的测试在生产过程与产量的矛盾越来越突出，大大制约我国通机发动机产业的产能。根据对同类企业的考察发现，在产品的装配过程、部件的检测、下线的包装过程自动化程度都比较高，唯有发动机装配后的整机测试都是在线外进行，对整个生产流程的节拍有很大的影响。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的是提供一种通机发动机在线自动高速测试系统，利用本系统通机发动机下线前即可完成高速测试。

本实用新型的技术方案是这样实现的：通机发动机在线自动高速测试系统，包括测试台架和控制系统；所述测试台架包括机架、升降机构、气动滑台、与水平轴发动机对接的水平测试动力头、用于将发动机及随行夹具接入和送出本测试系统的辊道装置、顶升装置、与垂直轴发动机对接的垂直测试动力头和将随行夹具压紧在测试台架上的压紧装置；升降机构、顶升装置、垂直测试动力头和压紧装置安装在机架上。所述控制系统包括工业计算机系统、PLC系统、测量仪表系统和电子负载，PLC系统、测量仪表系统和电子负载与工业计算机系统连接。

气动滑台安装在升降机构上可随升降机构升降，在气动滑台和升降机构之间设有直线滚动导轨使气动滑台可沿直线滚动导轨作水平直线运动，水平测试动力头安装在气动滑台上。

辊道装置搁置在顶升装置上由顶升装置支撑，在辊道装置两侧的机架上设有夹具定位工作台板，在工作台板上设有与随行夹具上的定位孔对应的定位销，垂直测试动力头位于辊道装置下方。

进一步地，所述水平测试动力头主体为水平测试发电机，在水平测试发电机的轴端安装花键孔传动轴，并用柔性联轴器联接，在传动轴与待测发动机对接的自由端设有辅助支承装置；所述垂直测试动力头主体为垂直测试发电机，在垂直测试发电机的轴端安装花键孔传动轴，并用可轴向伸缩的柔性联轴器联接，在柔性联轴器上设有复位弹簧。

为了安全需要，本实用新型测试台架还包括保护罩，水平测试发电机的联轴器位于保护罩内。

有的垂直轴发动机带有制动器，只有将制动器臂拉紧后，制动作用消失，发动机才能运转。针对这种情况，本实用新型还包括刹车装置，刹车装置与发动机的制动器臂连接，由刹车装置将制动器臂持续拉开，以运转发动机。

机架平板在垂直测试动力头安装位置加工有定位孔，与垂直测试动力头的定位凸缘配合，并且加工有通槽，可以使垂直测试动力头的电机部分直接通过，安装拆卸方便。

为了在狭小空间内也能方便地启动发动机，本实用新型测试台架还包括由定滑轮机构构成的换向装置，换向装置用于在狭小空间内手拉启动发动机时将拉绳换向，利于启动。

控制系统以工业计算机为上位机，通过计算机与PLC、仪表、电子负载联机，实现对测试动作的自动控制、自动加载、自动判定、自动记录、报表生成、数据上传。具备的条码扫描功能、射频IC卡读取功能，使产品信息、操作工信息快速录入，实现整个生产过程的信息化管理。

采用本测试系统后，生产线从原来每台以分计的生产节拍进步到以秒为单位计算，大大提高了生产节奏与效率，也节省了人力，降低了工人的劳动强度。由于本测试系统同时具备垂直轴、水平轴发动机的测试能力，通用性强，因此降低了建设成本。

与目前市场面上出现的发动机性能测试的两种方式相比，本实用新型不但具有操作简单、测试速度快、测试准确、控制精度高等优点，而且测量工艺合理、测试可靠性高、被测产品变换后系统调整快速，利用本系统通机发动机不用下线即可完成高速测试。

附图说明

图1-本实用新型主视图。

图2-图1右视图；

图3-图1左视图；

图4-图1俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型通机发动机在线自动高速测试系统主要由测试台架和测试控制两部分构成。测试台架部分主要完成发动机自动输送、定位、夹紧、对接等机械动作；测试控制部分主要完成自动测试所需的台架动作控制、自动加载控制、数据采集显示、数据自动保存、数据信息管理、人机信息交换等。下面分别对各部分进行详细说明。

1、测试台架部分

参见图1～图4所示，测试台架包括机架1、升降机构2、气动滑台3、水平测试动力头4、辊道装置5、顶升装置6、垂直测试动力头7、压紧装置8、换向装置11、刹车装置12和夹具定位工作台。

机架1是设备支承的主体，升降机构2、顶升装置6、垂直测试动力头7、压紧装置8和夹具定位工作台安装在机架1上。机架框架由冷弯型钢焊接而成，并有精心设计的减振装置支承工作台板，所述机架的支撑腿上设有与地接触且可调的减振垫脚9，安装调整方便，无需预埋基础件。在机架的每个支撑点设有橡胶柱14，橡胶柱14上端与机架平板接触，下端套入下支架，利用橡胶柱的弹性和抗压缓冲能力来降低发动机的振动。压紧装置8的作用是将随行夹具压紧在测试台架上，确保测试的安全。采用四只气缸同时压紧，并设计有保压回路，保证在进气气压消失后仍能可靠压紧三分钟以上。

气动滑台3安装在升降机构2上可随升降机构升降，水平测试动力头4安装在气动滑台3上。气动滑台用于带动水平测试动力头与被测发动机执行对接动作。导向元件采用直线滚动导轨，滑台由气缸驱动。升降机构用于调整发电机(水平测试动力头)的轴心高度。由于通机产品机型多，轴心高度尺寸不尽相同，故设计此结构以适应机型变化的需要。升降机构采用四导柱机构导向，蜗轮减速机增力和变向，驱动丝杆螺母副实现平台的升降动作。由于调整此机构仅在机型切换时进行，故采用人工手动方式进行操作。

水平测试动力头4是水平轴通机的加载器。为了实现自动对接，在发电机的轴端安装花键孔传动轴，并用柔性联器联接。远端为自由端，在对接后以通机轴为中心定位。由于对接前传动轴远端没有支承，在重力作用下会下垂，影响对接动作的顺利进行，故在远端设计有辅助支承装置，将传动轴的下垂量控制在较小的范围。对接时，花键端的导向结构使传动轴自动扶正，并与辅助支承装置脱离。

辊道装置5是产品及随行夹具的传送单元，由减速电机驱动，通过链条传动带动全部滚筒旋转，将产品及随行夹具接入和送出测试台。辊道装置5搁置在顶升装置6上由顶升装置支撑，在辊道装置两侧的机架上设有夹具定位工作台板，在工作台板上设有与随行夹具上的定位孔对应的定位销，垂直测试动力头位于辊道装置下方。

垂直测试动力头是垂直轴通机的加载器。为了实现自动对接，在发电机的轴端安装花键孔传动轴，并用柔性联器联接。由于在对接时花键的初始角度可能不一致，导致联轴器未插入，而此时的动作程序要求气动压紧装置将夹具压紧。为防止联轴器未插入状态下强行压紧夹具造成设备和产品破坏，故将联轴器设计为轴向柔性。即花键联轴器可轴向伸缩，通过弹簧复位。即使夹具下降过程没有使联轴器插入，但操作工缓拉发动机启动拉绳，联轴器轻易地达到角度吻合，在弹簧的作用下自动弹起，实现对接。

顶升装置6用于将随行夹具落下和顶起，以便夹具的定位孔和测试台的定位销顺利嵌合、脱离。辊道装置在顶升装置作用下下降，辊道装置上的产品及随行夹具一起下降，当下降到一定高度时，随行夹具落在工作台板上，随行夹具上的定位孔套在定位销13上，同时随行夹具与辊道装置分离。在测试垂直轴发动机时，夹具升降的同时还完成发动机和垂直测试动力头的对接。

在线生产需要操作人员的频繁操作容易造成疲劳、错误操作，或系统使高速转动的连接机构导致安全事故，同时为了避免高速旋转机构脱钩、断裂、破损而击伤操作人员，本实用新型设计有保护罩10，水平测试发电机的联轴器位于保护罩内。本系统采用无缝管状结构使连轴器在一个近于全密封的防护装置内。同时采用断电后可自锁保压的机构控制压紧装置，防止设备出现故障或突然停电导致正在运行的发动机失控造成安全事故。

为了在狭小空间内也能方便地启动发动机，本实用新型测试台架还包括换向装置11，换向装置实质上是一个定滑轮机构，用于在狭小空间内手拉启动发动机时将拉绳换向，便于启动操作。

有的垂直轴发动机带有制动器，只有将制动器臂拉紧后，制动作用消失，发动机才能运转。因此本实用新型还专门针对此发动机的特点设计了刹车装置12。刹车装置与发动机的制动器臂连接。本刹车装置目的就是用来代替人力，将发动机的制动器臂持续拉开，以运转发动机。同时，对制动器制动性能的考核也是该种发动机不可缺少的检验项目。检查的方法就是在空载全速条件下，发动机带动一定转动惯量的转子，测试从释放制动臂开始，到转速降为零的时间。该时间应在规定范围内。本系统具有刹车装置，可以进行释放动作的自动控制，而发动机转速也是自动实时测试。因此，设备具有对发动机制动器制动性能自动检测的能力。

2、测试控制部分

测试控制部分的核心为一个工业控制计算机，连接有PLC、通讯接口，数据采集卡以及扫描仪等一些辅助外围设备。可以适应卧式机台架、立式机台架的匹配测试。采用面板开关转换控制，内部自动切换。能根据扫描枪接入的产品，自动记录产品编号并调用测试软件。工业计算机作为上位机，控制整个测试过程，PLC则分担台架动作的控制任务。系统具有模拟量和数字量测量通道，可测量不同类型的发动机，其高速采集卡能够测量发动机的动态特性。

由于同一条生产线生产的发动机型号有多种，为了使检测时能够自动调用对应的检测程序，本实用新型采用条形码管理方式，测试控制部分通过条形码扫描得到发动机型号，系统能够自动调用对应于该型号产品的测试程序、调用初始设定参数，大大简化了人工的操作，且准确性高。为了对测试人员进行有效管理，系统能够读取射频IC卡，对操作人员身份进行识别。

系统利用计算机对测试数据进行处理和管理，能自动保存、查询、统计分析，同时可将数据上传，实现生产过程的信息化管理。

通过计算机与PLC、仪表联机，实现对测试动作的自动控制、自动判定、自动记录、报表生成、数据上传。

通过计算机与电子负载联机，实现加载过程的自动程序控制。

具备的条码扫描功能、射频IC卡读取功能，使产品信息、操作工信息快速录入，实现整个生产过程的信息化管理。

本实用新型工作原理和过程

本测试系统安装于装配线旁，中间以过渡支线连接。系统动作由PLC控制，当测试工位空闲时，按下“申请夹具”键，装配线体执行发料程序，将待测发动机及随行夹具从线上顶升，移出，进入过渡支线夹具向测试台运转，同时测试台架的减速电机运转，通过链条传动驱动滚轮旋转，驱动电动辊道前向运转，将随行夹具送到测试台测试位置。系统检测夹具到位后，电动辊道和装配线体停止运转。

如果测试的是垂直轴汽油发动机，系统将自动到位，然后顶升装置动作落下，定位平台上的定位销穿入随行夹具板的定位孔，旋转气动压紧装置动作，气动压紧装置将夹具压紧，而且气缸具有保压功能，即使气压消失也可保持压紧。在夹具下降过程的同时，发动机和测试动力头完成对接(花键联轴器联接)。

如果测试的是水平轴汽油发动机，系统将自动到位、下降、定位压紧，手动操作“滑台控制”到“前进”位置，水平测试动力头在气动滑台作用下前进，进给到测试位置，通过花键联轴器使发动机与水平轴动力头对接。

将刹车装置的挂钩挂在发动机刹车拉杆上，按下相应操作面板上的“刹车”按钮，气缸将发动机刹车拉开，此时就可以将发动机启动。

启动发动机后，通过联轴器将能量传送到发电机，进行加载测试。检测系统相应传感器对发电机的输出电压(真有效值)、电流(真有效值)、频率及转速进行检测，对发动机的扭矩进行检测。通过通讯系统将测试信号传送到上位机(工业计算机)，测试系统计算机管理系统对采集到的信号进行处理，计算出发动机的功率，实时显示测试数据及相关曲线；根据设定的上下限值做出合格判定。加载测试完成，自动进入刹车性能检测。

测试完毕，根据测试结果对发动机台架做出“合格”或“不合格”判定标识，按下“测试完成”旋钮，将发动机退出测试工位：气动压紧装置松开，升降台上升，电动辊道运转，将随行夹具送回过渡支线。一个测试周期完成，等待下一个产品的测试。

上述测试过程在全自动工作状态下，测试系统将自动完成待测试发动机传送到位、夹具定位并夹紧的系列动作，并按预先设置的程序段自动完成启动、加载、进行测试及显示、判定等测试过程。手动工作状态下，按操作顺序进行相关动作操作、加载即可，系统自动测试并显示。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.通机发动机在线自动高速测试系统，包括测试台架和控制系统；其特征在于：所述测试台架包括机架(1)、升降机构(2)、气动滑台(3)、与水平轴发动机对接的水平测试动力头(4)、用于将发动机及随行夹具接入和送出本测试系统的辊道装置(5)、顶升装置(6)、与垂直轴发动机对接的垂直测试动力头(7)和将随行夹具压紧在测试台架上的压紧装置(8)；升降机构(2)、顶升装置(6)、垂直测试动力头(7)和压紧装置(8)安装在机架(1)上；所述控制系统包括工业计算机系统、PLC系统、测量仪表系统和电子负载，PLC系统、测量仪表系统和电子负载与工业计算机系统连接；

气动滑台(3)安装在升降机构(2)上可随升降机构升降，在气动滑台和升降机构之间设有直线滚动导轨使气动滑台可沿直线滚动导轨作水平直线运动，水平测试动力头安装在气动滑台上；

辊道装置(5)搁置在顶升装置(6)上由顶升装置支撑，在辊道装置两侧的机架上设有夹具定位工作台板，在工作台板上设有与随行夹具上的定位孔对应的定位销，垂直测试动力头位于辊道装置下方。

2.根据权利要求1所述的通机发动机在线自动高速测试系统，其特征在于：所述水平测试动力头主体为水平测试发电机，在水平测试发电机的轴端安装花键孔传动轴，并用柔性联轴器联接，在传动轴与待测发动机对接的自由端设有辅助支承装置；所述垂直测试动力头主体为垂直测试发电机，在垂直测试发电机的轴端安装花键孔传动轴，并用可轴向伸缩的柔性联轴器联接，在柔性联轴器上设有复位弹簧。

3.根据权利要求1或2所述的通机发动机在线自动高速测试系统，其特征在于：所述机架(1)的支撑腿上设有与地接触且可调的减振垫脚(9)， 在机架上设有减振装置以支承工作台板。

4.根据权利要求1或2所述的通机发动机在线自动高速测试系统，其特征在于：在机架的每个支撑点设有橡胶柱(14)，橡胶柱上端与机架平板接触，下端套入下支架。

5.根据权利要求4所述的通机发动机在线自动高速测试系统，其特征在于：所述测试台架还包括保护罩(10)，水平测试发电机的联轴器位于保护罩内。

6.根据权利要求5所述的通机发动机在线自动高速测试系统，其特征在于：所述测试台架还包括刹车装置(12)，刹车装置与发动机的制动器臂连接，由刹车装置将制动器臂持续拉开。

7.根据权利要求6所述的通机发动机在线自动高速测试系统，其特征在于：机架平板在垂直测试动力头安装位置加工有与垂直测试动力头定位凸缘配合的定位孔和使垂直测试动力头电机部分直接通过的通槽。

8.根据权利要求5或6或7所述的通机发动机在线自动高速测试系统，其特征在于：所述测试台架还包括对启动拉绳换向的由定滑轮构成的换向装置(11)。

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