CN205879504U - 一种模拟实车工作状态的空气弹簧疲劳试验机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于空气弹簧疲劳试验产品技术领域。具体公开模拟实车工作状态的空气弹簧疲劳试验机，包括安装装置、驱动装置，连接在驱动装置和安装装置之间的能带动空气弹簧做运动的联动机构、以及状态检测系统，驱动装置包括驱动电机、减速传动结构，联动机构包括曲柄连杆机构和飞轮，所述曲柄连杆机构的输入端与驱动装置的输出端连接，所述曲柄连杆机构的输出端带动空气弹簧运动，所述飞轮置于曲柄盘与减速传动结构之间。该空气弹簧疲劳机能模拟各种汽车悬架用空气弹簧的实际工作状态及能考虑实际安装位置、实际曲线运动轨迹，并且可以同时测试多个相同振幅要求或不同振幅要求的空气弹簧，其测试效果好，测试效率高，适用范围广，能满足客户的不同需求。

Description

一种模拟实车工作状态的空气弹簧疲劳试验机

技术领域

本实用新型属于空气弹簧疲劳试验设备技术领域，特别涉及一种模拟实车工作状态的空气弹簧疲劳试验机。

背景技术

目前，随着经济的发展，科技的进步，生活水平的提高，人们对乘车工具的速度、安全性与舒适性有了更高的要求。空气弹簧因质量轻、对高频激励振动隔振消声效果好、承载能力高、刚度具有非线性性等特点，目前广泛应用于各类车辆中。

现有空气弹簧疲劳试验机有两种驱动类型：液压驱动和机械驱动。

实车工作状态下的空气弹簧对其安装位置与安装高度都有特定的要求，其实际运动由垂向运动与横向运动叠加组成且两种运动方式对其使用寿命都有很大的影响。

现有技术中，关于空气弹簧疲劳试验的在先专利技术中，大多忽略了弹簧的横向运动只研究空气弹簧的垂向运动，由工程经验可知弹簧的横向运动对其使用寿命有很大的影响；目前尚未有发现在考虑空气弹簧实车安装位置与安装高度的情况下，以空气弹簧实际运动形式即垂向运动与横向运动的叠加来进行疲劳试验的试验机；且大多试验机只能同时对一个或两个空气弹簧做疲劳试验，无法同时对各类同振幅要求和不同振幅要求的空气弹簧做疲劳试验，其工作效率低，适用范围小。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，公开一种模拟实车工作状态的空气弹簧疲劳机，该空气弹簧疲劳机能模拟各种汽车悬架用空气弹簧的实际工作状态及能考虑实际安装位置、实际曲线运动轨迹，并且可以同时测试多个相同振幅要求或不同振幅要求的空气弹簧，其测试效果好，测试效率高，适用范围广，能满足客户的不同需求。

为了达到上述技术目的，本实用新型是按以下技术方案实现的：

本实用新型所述的一种模拟实车工作状态的空气弹簧疲劳试验机，包括用于安装若干空气弹簧的安装装置、驱动空气弹簧做模拟实车工作状态的驱动装置，连接在驱动装置和安装装置之间的能带动空气弹簧做运动的联动机构、以及用于监控空气弹簧实车工作状态的状态检测系统，所述驱动装置包括驱动电机、减速传动结构，所述联动机构包括曲柄连杆机构和飞轮，所述曲柄连杆机构的输入端与驱动装置的输出端连接，所述曲柄连杆机构的输出端带动空气弹簧运动，所述飞轮置于曲柄盘与减速传动结构之间。

作为上述技术的进一步改进，所述安装装置包括机架、悬梁，固定在机架上用于支撑悬梁的悬梁支架，所述悬梁支架通过转轴铰接在悬梁支架座上，所述机架上设有若干机架夹具，所述悬梁上对应地设有若干悬梁夹具，各空气弹簧对应地夹持在机架夹具和悬梁夹具之间，所述机架夹具可沿机架卡槽滑动，所述悬梁夹具可沿悬梁滑动。悬梁绕转轴上下摆动，保证试验下的空气弹簧运动轨迹与实车工作状态下空气弹簧的运动轨迹相同，即有垂向运动又有横向运动。

作为上述技术的更进一步改进，所述机架为有上下两横梁的框型架体，所述机架的横梁上设有供机架夹具滑动的滑槽，所述悬梁水平且居中的置于机架的中部位置，若干空气弹簧可以悬梁为对称轴对称布置。

作为上述技术的更进一步改进，所述悬梁由厚钢板与H型钢焊接而成，所述悬梁的上下两个面均开设有两条供悬梁夹具水平向滑动的卡槽，且所述悬梁上有尺寸标注。

在本实用新型中，所述曲柄连杆机构包括带有尺寸标注的曲柄盘、连杆、曲柄销、螺杆、限位块和螺母，所述曲柄盘与飞轮同心设置，所述曲柄盘上加工有过旋转中心的燕尾槽，所述曲柄销嵌在燕尾槽中与燕尾槽间隙配合并且可沿燕尾槽移动，所述连杆与曲柄销螺纹连接固定连接，所述连杆与悬梁活动铰接。

在本实用新型中，所述机架夹具与悬梁夹具结构一样，均包括带有安装孔的上夹板和下夹板，所述上夹板和下夹板在其边缘处通过丝杆和螺母固定连接，所述上夹板或下夹板固定在空气弹簧上，与之对应地，所述下夹板或上夹板固定在机架的横端上或悬梁上。

在本实用新型中，所述状态检测系统包括依次电连接压力传感器、电磁阀、电气控制柜和光电感应器，其中压力传感器安装在空气弹簧进气管道，所述电磁阀安装在机架上，其一端与空气弹簧的进气管道相连接，另一端与气源相连，所述光电感应器置于曲柄盘的边缘位置，所述电磁阀对空气弹簧进行充放气，满足不同种类空气弹簧对气压的需求，且电气控制柜可实时记录空气弹簧的压力值，当压力值不在设定压力范围内时，电动机自动停机且启动报警系统，此外，所述电气控制柜中能实现控制电机起停、电机点动、计数、调频、设定压力范围、报警功能，在电气控制柜的显示器中可以显示曲柄盘的转动次数即空气弹簧的耐久次数。

在本实用新型中，所述驱动电机为变频调速三相异步电动机。

在本实用新型中，所述减速传动结构为带轮传动结构。

在本实用新型中，所述机架周围安有安全网，用于较好的安全防护作用。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型中，所述悬梁驱动空气弹簧进行既有垂向运动又有横向运动的疲劳耐久 试验，与空气弹簧实际的工作状态接近，具有较好的模拟实车工作状态效果；

(2)本实用新型中，通过移动夹具位置，调整夹具高度和调节曲柄轴半径就可以满足不同振幅，各种不同种类、不同安装位置、振幅要求不一样的空气弹簧做疲劳试验；

(3)本实用新型所述的空气弹簧疲劳试验机，其至少可以同时进行四个空气弹簧的疲劳试验，如果悬梁安装位置满足空气弹簧安装要求，同时试验空气弹簧的个数还可以更多；通过试验空气弹簧的对称安装，可以借助于空气弹簧的弹簧反力，大大节省电机功率损耗，且能保证压缩拉伸到位；

(4)本实用新型所述的空气弹簧疲劳试验机，结构简单，能很真实模拟空气弹簧实际工作状态，试验结果可靠性高，适合长时间无人监测的空气弹簧疲劳试验。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做详细的说明：

图1是本实用新型所述的空气弹簧疲劳试验机结构示意简图；

图2是本实用新型所述的空气弹簧疲劳试验机结构示意图(移除空气弹簧)；

图3是本发明中安装装置结构示意图；

图4是本实用新型中驱动装置结构示意图；

图5是本实用新型中曲柄连杆结构示意图；

图6为本实用新型中机架夹具(悬梁夹具)示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型所述的一种模拟实车工作状态的空气弹簧疲劳试验机，包括用于安装若干空气弹簧10的安装装置1、驱动空气弹簧10做模拟实车工作状态的驱动装置2，连接在驱动装置2和安装装置1之间的能带动空气弹簧10做运动的联动机构3、以及用于监控空气弹簧10实车工作状态的状态检测系统6。

如图1至图3所示，所述安装装置1包括机架11、悬梁12，固定在机架11上用于支撑悬梁12的悬梁支架13，所述悬梁支架13通过转轴14铰接在悬梁支架座15上，所述机架11上设有若干机架夹具4，所述悬梁12上对应地设有若干悬梁夹具5，各空气弹簧10对应地夹持在机架夹具4和悬梁夹具5之间，所述机架夹具4可沿机架11卡槽滑动，所述悬梁夹具5可沿悬梁12滑动。悬梁12绕转轴14上下摆动，保证试验下的空气弹簧10运动轨迹与实车工作状态下空气弹簧10的运动轨迹相同，即有垂向运动又有横向运动。

如图4所示，所述驱动装置2包括驱动电机21、减速传动结构22，所述联动机构3包括曲柄连杆机构和飞轮31。如图5所示，所述曲柄连杆机构包括带有尺寸标注的曲柄盘32、连杆33、曲柄销34、螺杆35、限位块36和螺母37，所述曲柄盘32与飞轮31同心设置，所述 飞轮31置于曲柄盘32与减速传动结构22之间。所述曲柄盘32上加工有过旋转中心的燕尾槽321，所述曲柄销34嵌在燕尾槽321中与燕尾槽321间隙配合并且可沿燕尾槽321移动，所述连杆33与曲柄销34固定连接，所述连杆33与悬梁12活动铰接。

所述机架11为有上下两横梁111的框型架体，所述机架11的横梁111上设有供机架夹具4滑动的滑槽(图中未示出)，所述悬梁12水平且居中的置于机架11的中部位置，若干空气弹簧10可以悬梁12为对称轴对称布置。

所述悬梁12由厚钢板与H型钢焊接而成，所述悬梁12的上下两个面均开设有两条供悬梁夹具5水平向滑动的卡槽(图中未示出)，且所述悬梁12上有尺寸标注。

如图6所示，所述机架夹具4与悬梁夹具5结构一样，均包括带有安装孔的上夹板41/51和下夹板42/52，所述上夹板41/51和下夹板42/52在其边缘处通过丝杆43/53和螺母44/54固定连接，所述上夹板41/51和下夹板42/52中之一用于固定在空气弹簧10上，另外一个下夹板或上夹板固定在机架11的横端上或悬梁12上。例如对于图1所示，标号表示的空气弹簧10其夹紧在机架夹具4的下夹板42和悬梁夹具5的上夹板51之间的。

在本实用新型中，所述状态检测系统6包括依次电连接压力传感器61、电磁阀62、电气控制柜63和光电感应器64，其中压力传感器61安装在空气弹簧10的进气管道上，所述电磁阀62安装在机架11上，其一端与空气弹簧10的进气管道相连接，另一端与气源相连，所述光电感应器64置于曲柄盘32的边缘位置，所述电磁阀62对空气弹簧10进行充放气，满足不同种类空气弹簧10对气压的需求，且电气控制柜63可实时记录空气弹簧10的压力值，当压力值不在设定压力范围内时，电动机自动停机且启动报警系统，此外，所述电气控制柜63中能实现控制电机起停、电机点动、计数、调频、设定压力范围、报警功能，在电气控制柜63的显示器中可以显示曲柄盘32的转动次数即空气弹簧10的耐久次数。

在本实用新型中，所述驱动电机21为变频调速三相异步电动机。

在本实用新型中，所述减速传动结构22为带轮传动结构。

在本实用新型中，所述机架11周围安有安全网，用于较好的安全防护作用。

以下具体说明本实用新型所述的空气弹簧疲劳试验机：

(1)根据试验空气弹簧10在实车中的安装位置和安装高度，按照悬梁12上的尺寸标注，将悬梁夹具5滑动至与实车状态相同的位置，将机架夹具4也滑动至相应的位置，确定空气弹簧10的水平安装位置；

纵向移动机架夹具4的上夹板41、下夹板42在丝杆43上的位置，以及悬梁夹具5的上夹板51、下夹板52在丝杆53上的位置，并用通过各自的固定螺母44、54进行对应固定，以精确固定各夹具的夹板在各自丝杆上的对应位置，从而实现调整空气弹簧10的垂向安装位置。本实例中采取同时测试四个相同安装位置，安装高度和相同振幅要求的空气弹簧10，将四个样件安装至如图所示的状态。这种上下和左右对称布置的空气弹簧在试验中，一边弹簧的自然拉伸可以为另一边弹簧的压缩提供外力，利用弹簧反力，大大节省电机功率损耗，且能保证压缩拉伸到位。而且，同时进行四个样件的试验可以提升试验结果的可靠性。

(2)此外，空气弹簧10的振幅由曲柄连杆结构的曲柄半径决定，即曲柄销34相对于曲柄盘32旋转中心的位置，本实例中曲柄半径的取值范围为0～180mm。

根据空气弹簧的安装位置，安装高度，振幅要求和曲柄连杆结构的几何参数可以计算获得曲柄半径。假设以转轴14中心为原点O(0，0)，空气弹簧10底座安装中心点位置坐标Z(x，y)，安装高度h，振幅要求为A，连杆长度为L，悬梁12与连杆33铰接中心与原点的连线长度为L1，其与水平夹角为α₀，曲柄盘32中心坐标为(x_w，y_w)，则存在以下关系并且可以推导出相应的曲柄半径值：

△θ＝θ₁-θ₀

由上述式子可以得到曲柄半径，参照曲柄盘32上的卡尺标注，通过旋转螺杆35使曲柄销34沿曲柄盘32中的燕尾槽321移动至相应的位置，连杆33与曲柄销34依靠螺纹连接，并用螺母固定连杆33，曲柄销34和曲柄盘32三者之间的相对位置。

(3)空气弹簧10的振动频率由驱动电机21的转速和减速传动结构22的传动比决定。驱动电机21转速由电气控制柜63中的变频器进行控制，驱动电机21的动力直接输出到减速传动结构22，经过减速传动结构22减速增矩后传递至飞轮31，飞轮31较大的惯性惯量一方面提高了驱动电机21的工作效率，节省了整个实验过程中的能源损耗，另一方面保证了驱动电机21的连续工作稳定转速，防止驱动电机21反转保护驱动电机21。

此外，飞轮31将动力传递给曲柄盘32，且曲柄盘32边缘上设有光电感应器64，光电感应器64通过电气连接与电气控制柜63相连，曲柄盘32每转一圈空气弹簧10拉伸压缩一次，光电感应器64将采集到的信号传递至电气控制柜63，电气控制柜63将光电感应器64信号转化为空气弹簧10的试验耐久次数并进行实时记录和累计。

(4)曲柄盘32通过连杆33将动力传送到悬梁12，驱动悬梁12绕转轴14上下摆动，悬梁12通过悬梁夹具5对试验空气弹簧10进行压缩或者拉伸，保证试验下的空气弹簧10运动轨迹与实车工作状态下空气弹簧的运动轨迹相同，不是单一的垂向运动，而是既有垂向运动又有横向运动。

每个试验的空气弹簧10均有对应的电磁阀62，具体安装在机架11上，其一端与空气弹簧10进气管道相连，另一端与气源相连，电磁阀62对空气弹簧10进行充放气，满足不同种类空气弹簧10对气压的需求。每个试验的空气弹簧10也均装有压力传感器61，其安装在空气弹簧10的进气管道，压力传感器61通过电气连接与电气控制柜63相连接，电气控制柜63中能实现控制电机起停、电机点动、计数、调频、设定压力范围、报警功能，电气控制柜63实时记录空气弹簧10的压力值。当试验的某个空气弹簧的压力值不在事先设定的压力范围内时，电气控制柜63将不再累加该空气弹簧的试验耐久次数。当试验的所有空气弹簧的压力值均不在事先设定的压力范围内时，电气控制柜63将使驱动电机21自动停机并启动报警系统。

本实用新型所述的空气弹簧疲劳试验机，结构简单，能很真实模拟空气弹簧实际工作状态，试验结果可靠性高，适合长时间无人监测的空气弹簧疲劳试验。

本实用新型并不局限于上述实施方式，凡是对本实用新型的各种改动或变型不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意味着包含这些改动和变型。

Claims (10)

1.一种模拟实车工作状态的空气弹簧疲劳试验机，其特征在于：包括用于安装若干空气弹簧的安装装置、驱动空气弹簧做模拟实车工作状态的驱动装置，连接在驱动装置和安装装置之间的能带动空气弹簧做运动的联动机构、以及用于监控空气弹簧实车工作状态的状态检测系统，所述驱动装置包括驱动电机、减速传动结构，所述联动机构包括曲柄连杆机构和飞轮，所述曲柄连杆机构的输入端与驱动装置的输出端连接，所述曲柄连杆机构的输出端带动空气弹簧运动，所述飞轮置于曲柄盘与减速传动结构之间。

2.根据权利要求1所述的模拟实车工作状态的空气弹簧疲劳试验机，其特征在于：所述安装装置包括机架、悬梁，固定在机架上用于支撑悬梁的悬梁支架，所述悬梁支架通过转轴铰接在悬梁支架座上，所述机架上设有若干机架夹具，所述悬梁上对应地设有若干悬梁夹具，各空气弹簧对应地夹持在机架夹具和悬梁夹具之间，所述机架夹具可沿机架卡槽滑动，所述悬梁夹具可沿悬梁滑动。

3.根据权利要求2所述的模拟实车工作状态的空气弹簧疲劳试验机，其特征在于：所述机架为有上下两横梁的框型架体，所述机架的横梁上设有供机架夹具滑动的滑槽，所述悬梁水平且居中的置于机架的中部位置，若干空气弹簧可以悬梁为对称轴对称布置。

4.根据权利要求3所述的模拟实车工作状态的空气弹簧疲劳试验机，其特征在于：所述悬梁由厚钢板与H型钢焊接而成，所述悬梁的上下两个面均开设有两条供悬梁夹具水平向滑动的卡槽，且所述悬梁上有尺寸标注。

5.根据权利要求2至4任一项所述的模拟实车工作状态的空气弹簧疲劳试验机，其特征在于：所述曲柄连杆机构包括带有尺寸标注的曲柄盘、连杆、曲柄销、螺杆、限位块和螺母，所述曲柄盘与飞轮同心设置，所述曲柄盘上加工有过旋转中心的燕尾槽，所述曲柄销嵌在燕尾槽中与燕尾槽间隙配合并且可沿燕尾槽移动，所述连杆与曲柄销固定连接，所述连杆与悬梁活动铰接。

6.根据权利要求5所述的模拟实车工作状态的空气弹簧疲劳试验机，其特征在于：所述机架夹具与悬梁夹具结构一样，均包括带有安装孔的上夹板和下夹板，所述上夹板和下夹板在其边缘处通过丝杆和螺母固定连接，所述上夹板或下夹板固定在空气弹簧上，与之对应的，所述下夹板或上夹板固定在机架的横端上或悬梁上。

7.根据权利要求2所述的模拟实车工作状态的空气弹簧疲劳试验机，其特征在于：所述状态检测系统包括依次电连接压力传感器、电磁阀、电气控制柜和光电感应器，其中压力传感器安装在空气弹簧进气管道，所述电磁阀安装在机架上，其一端与空气弹簧的进气管道相连接，另一端与气源相连，所述光电感应器置于曲柄盘的边缘位置。

8.根据权利要求1所述的模拟实车工作状态的空气弹簧疲劳试验机，其特征在于：所述驱动电机为变频调速三相异步电动机。

9.根据权利要求1所述的模拟实车工作状态的空气弹簧疲劳试验机，其特征在于：所述减速传动结构为带轮传动结构。

10.根据权利要求2所述的模拟实车工作状态的空气弹簧疲劳试验机，其特征在于：所述机架周围安有安全网。