CN206787789U - 一种四轴电磁扭振综合测试平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种四轴电磁扭振综合测试平台，包括基座、固定板、电磁驱动组、工装。电磁驱动组包括环形励磁轴、芯杆和中心磁极，环形励磁轴为中空轴，环形励磁轴外部绕设有环形励磁线圈，芯杆穿设于环形励磁轴的中心孔内，芯杆的中心为中空状，中心磁极固定于芯杆的中心，芯杆的外端穿设于环形励磁轴外，芯杆的内端穿过环形励磁轴并延伸至左侧固定板和右侧固定板的中间，且工装设于所述芯杆的内端部，芯杆的外端设有位移传感器。其还包括PLC控制器，位移传感器与环形励磁线圈均与PLC控制器相连。本实用新型采用电磁感应原理，每个安装点可以输出不同的激励，符合实际状态下被测试件受到的扭振力组合，试验失真率低，且测试功能多样化。

Description

一种四轴电磁扭振综合测试平台

技术领域

本实用新型涉及扭振检测设备技术领域，尤其涉及一种测试功能多样化、测试状态更真实的四轴电磁扭振综合测试平台。

背景技术

目前，用于测试零部件所受振动的试验台，零部件的固定方式为：工装设于测试台上，工装和被测试产品上设有四个安装点，被测试产品通过四个安装点固定于测试台上。其激励过程为：振动台——转接工装——被测试产品(激励：就是指振动试验台给被测试产品输出的振动频率、加速度等做功；被测试产品：狭义指的是车载散热器、冷凝器，广义可以扩展到所有多点安装的块状零部件)。可见，被测试产品必须通过工装转接在振动台上，而传统的振动试验台，由于其输出的频率、加速度等激励都是唯一的，所以由试验台输出的激励传导到被测试产品(4个安装点上)也都是相同的、一致的；并且由于被测试产品和测试台之间由工装转接，而转接工装由于自身受到振动台的激励，也会出现共振、失谐等情况，导致由振动台输出到产品的激励发生畸变。

而在真实环境中，车辆在运行下的情况是：由于被测产品的4个安装点，安装在车辆不同的位置上，为4个独立不同的安装点，汽车发动机的振动经过各种不同的机构传导、转换，导致输出到被测试产品的各个安装点激励也不尽相同。传统的振动试验台无法模拟这种所有安装点都是独立的激励方式，因此，传统的振动试验台的试验过程不能完全模拟实车状态，导致振动试验的客观性受到挑战。且实车运行下，被测产品的各个安装点，都是受到独立的振动和扭动，以及两种激励的组合，现在的振动试验台只能武断、片面的模拟一种振动激励模式，扭力无法模拟。

而现有的扭振试验台，还存在另外一些不足：扭振试验台都是各个厂家对 QC/T468(汽车行业的推荐标准)中5.11扭振性能试验的要求，自己理解自制的，没有一个统一的设备标准。如针对散热器所做的扭振性能试验，将散热器通过侧板上的孔固定在框架上，一边侧板不动，另一边做垂直于芯子正面的摆动，散热器内部通过循环热水，其试验参数见下表的规定：

扭转角(°)	热水温度(℃)	频率(Hz)	次数(次)
				±22.5	90±5	6	1.5x106

针对自制的机械式扭振试验台，都存在以下三个问题：

1、扭力小：驱动电机功率较小，遇到偏转角度过大或质量高的产品，扭振试验台无法扭动。

2、频率过低：扭振速率最多1Hz，远远达不到标准要求的6Hz。

3、重复性差：无法计量、校准，导致试验的可信度差。

综上可见，目前需要一种新型的扭振试验台，以满足生产的需求。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种四轴电磁扭振综合测试平台，其采用电磁感应原理，被测试产品不再是通过工装连接在测试平台上，而是每个安装点连接到一个电磁驱动轴上，每个电磁驱动轴可以单独做功，输出不同的激励。其完全符合实车状态下被测试件受到的扭振力组合，试验失真率低，试验频率完全符合要求，且测试功能多样化，试验量值可追溯，试验可重复性高。

为了实现上述目的，本实用新型提供的一种四轴电磁扭振综合测试平台，其包括：基座、固定板、电磁驱动组、工装。所述固定板竖直固定于基座上，所述固定板包括两个左侧固定板和两个右侧固定板，所述两个左侧固定板和两个右侧固定板均相对设置，且所述左侧固定板和右侧固定板对称设置；所述电磁驱动组为四组，每一组所包含的两个电磁驱动组相互对称地分别设于左侧固定板和与之相对的右侧固定板上，且四组电磁驱动组分别设于左侧固定板和右侧固定板的上下两端；每一组电磁驱动组之间均设有用于装夹被测试部件的工 装，被测试部件竖直固定于四个工装上；所述测试平台还包括PLC控制器，所述电磁驱动组与PLC控制器相连，控制每一个工装点的工装的移动。通过采用四组单独的电磁驱动组，分别完成对一个工装点的被测试部件的振动或扭振，从而使输出到被测试产品的各个安装点激励不尽相同，能够真实地模拟出实车状态下被测试件受到的扭振力组合，失真率小。且由于各个安装点可以通过PLC控制器控制其进行独立运动，因此，可以根据需要进行各种测试，应用范围广泛。

优选的方案，所述电磁驱动组包括环形励磁轴、芯杆和中心磁极，所述环形励磁轴通过支架固定于固定板上，所述环形励磁轴为中空轴，所述环形励磁轴外部绕设有环形励磁线圈，所述芯杆穿设于环形励磁轴的中心孔内，所述芯杆的中心为中空状，所述中心磁极固定于所述芯杆的中心，所述芯杆的外端穿设于环形励磁轴外，所述芯杆的内端穿过环形励磁轴并延伸至所述左侧固定板和右侧固定板的中间，且所述工装固定于所述芯杆的内端部。

进一步优选的方案，所述环形励磁轴的中心孔的两端均设有直线轴承。直线轴承能使环形励磁轴移动更顺畅，从而使测试结果更加精准，更能真实反映被测试部件实际受到的扭振力。

更进一步优选的方案，所述芯杆的外端设有位移传感器。所述位移传感器、环形励磁线圈均与PLC控制器相连。位移传感器通过感知位移量和速率，把信息传导至PLC控制器，PLC控制器计算是否满足用户的设定参数，再自动控制、调节输入环形励磁线圈的电流大小和电流方向，以达到用户的设定参数。整个过程自动化程度高，测试测测试更加精准。

再进一步优选的方案，所述固定板在基座上的位置可移动；所述电磁驱动组在固定板上的位置上下可调。通过调节同一侧两个固定板之间的距离，可以满足不同长度的被测试部件的测试需求；通过调节左右两侧固定板之间的距离，可以满足不同厚度的被测试部件的测试需求；通过调节固定板上上下两个电磁驱动组之间的距离，可以满足不同高度的被测试部件的测试需求。进而，可以 满足不同大小、厚度的被测试部件。

所述工装与芯杆为一体式设置，采用一体式设置，进一步减小了激励发生畸变的可能。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型把传统的振动试验台和扭振试验台进行组合，通过在被测部件的多个位置、多点输出不同的频率、位移、加速度的驱动，更接近在真实状态下产品所受到的扭振影响，测试状态更真实；完全符合实车状态下被测试件受到的扭振力组合。

2、由于工装与芯杆为一体式设置，相当于电磁驱动组的芯杆直接连接到被测试产品上，降低了试验失真率；与现有技术相比，可以减少由于安装转接工装而出现的共振、失谐等情况，避免了由振动台输出到产品的激励发生畸变。

3、本实用新型设有PLC控制器，扭振试验实现了电控，试验量值可追溯，试验可重复性高，且自动化程度高，测试精准。

4、由于固定板在基座上的位置可移动，且电磁驱动组在固定板上的位置上下也可调，从而可以满足不同大小、不同位置的被测试产品，适用范围更广泛。

5、由于各个安装点可以通过PLC控制器控制其进行独立运动，可以根据需要进行各种测试，应用范围广泛，如可以判断分析产品质量、材料水平、产品失效模式等。

6、本实用新型能够规范、统一现有的扭振试验设备标准。

7、本实用新型的扭振试验频率理论可提升到2000Hz以上，能满足不同频率需求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的正视图；

图3为本实用新型正视图中的A-A部剖视放大图；

图4为本实用新型的电磁驱动组的结构及连接方式结构示意图；

图5为本实用新型的实施例二的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

如图1至图3所示，本实用新型一种四轴电磁扭振综合测试平台包括：基座1、固定板2、电磁驱动组3、工装4、被测试部件5。

所述固定板2竖直固定于基座1上，所述固定板2包括左一固定板21、左二固定板22、右一固定板23、右二固定板24，左一固定板21、左二固定板22相对设置，右一固定板23、右二固定板24相对设置，且左一固定板21与右一固定板23、左二固定板22与右二固定板24均相对于被测试部件5对称设置，其中，左侧固定板(左一固定板21和左二固定板22)与右侧固定板(右一固定板23和右二固定板24)之间的间距可调，且左一固定板21与左二固定板22之间的间距、右一固定板23与右二固定板24之间的间距也可调，可以在固定板与基座之间设置直线导轨或其他导向装置，实现间距的调节。

所述电磁驱动组3为四组，左一固定板21与右一固定板23之间设有两组，两组分别设于左一固定板21与右一固定板23的上下两端；左二固定板22与右二固定板24之间设有两组，两组分别设于左二固定板22与右二固定板24的上下两端，且所述电磁驱动组3在固定板2上的位置上下可调，以满足不同规格的被测试部件5。所述电磁驱动组3包括环形励磁轴31、芯杆32和中心磁极33，所述环形励磁轴31通过支架6固定于固定板2上，所述环形励磁轴31为中空轴，所述环形励磁轴31的中心孔的两端均设有直线轴承35，所述环形励磁轴31外部绕设有环形励磁线圈34，所述芯杆32穿设于环形励磁轴31的中心孔内，所述芯杆32的中心为中空状，所述中心磁极33固定于所述芯杆32的中心，所述芯杆32的外端321穿设于环形励磁轴31外，所述芯杆32的内端322穿过环形励磁轴31并延伸至所述左侧固定板(左一固定板21和左二固定板22)和右侧固定板(右一固定板23和右二固定板24)的中间，且所述工装4设于所述芯 杆32的内端322处，且与芯杆32为一体式设置方式。

每一组电磁驱动组3之间均设有用于装夹被测试部件5的工装4，被测试部件5竖直固定于四个工装4上。

如图4所示，所述芯杆32的外端321处设有位移传感器36，本实用新型测试平台还包括PLC控制器，所述环形励磁线圈34和位移传感器36均与PLC控制器相连，位移传感器36通过感知位移量和速率，把信息传导至PLC控制器，PLC控制器计算是否满足用户的设定参数，再自动控制、调节输入环形励磁线圈34的电流大小和电流方向，以达到用户的设定参数。

本实用新型电磁驱动组的设计原理如图4所示为：内核利用电磁感应原理(通电螺线管的磁感应线)，中心磁极恒定不变，而通过改变环形励磁线圈的输入电流方向，进而改变环形励磁线圈的磁场方向，使中心磁极受到不同磁场的排斥或牵引而运动，中心磁极的运动带动传动芯杆运动，从而产生运动，对测试产品施加激励。其中，位移传感器通过感知芯杆的位移量和速率，把信息传导至PLC控制器，PLC控制器计算是否满足用户的设定参数，再自动控制、调节输入环形励磁线圈的电流大小和电流方向，以达到用户的设定参数。电磁驱动轴左右对称的两个为一组，因为必须要对称两个驱动轴的组合，才能实现多种测试功能。

实施例二

失效模式的测试功能：

测试原理：如图5所示，通过测试中气压的衰减判断产品是否失效，以及失效模式、失效周期。

测试过程：在被测件内部加入一定压力气源，然后关闭电磁阀，通过压力传感器检测被测件内部气压变化。

a)失效模式：压力衰减如果呈线性，属于密封疲劳；断崖式衰减，属于产品刚性失效，应该是焊接、材料疲劳。

b)失效周期：通过压力衰减周期和最终失效次数，得到产品的失效时间、 疲劳次数。

结合以上两点，可以找到产品失效的模式和改善目标，减少后期分析成本。

实施例三

材料特征测试，如图4所示：

a)在驱动轴组合产品接触的位置安装应变器7，在扭振过程中测量产品的应变量变化，了解产品的材料强度变化；

b)在驱动电源线上安装电流感应器8。通过检测应变量的变化或驱动电流的变化，得到产品强度的衰减变化。

由测试产品的应力变化或设备驱动电流大小的变化，可以研究产品的刚性曲度特征。

实施例四

其他测试功能：

a)通过单独控制某一组或多组电磁驱动组，可以实现单幅扭振试验或对角扭振试验。

b)通过工装改造，可以实现水平振动试验、推拉力试验、风门扭力试验。

c)通过加装高低温箱、高低温槽之后，还能模拟在高低温环境下、内部通高低温介质，考察材料在不同温度下的力学试验。

d)设备中间有设有安装点，可以加装挡块，模拟产品扭振摆幅受限情况下，产品的可靠性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管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，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种四轴电磁扭振综合测试平台，其特征在于，其包括基座、固定板、电磁驱动组、工装；所述固定板竖直固定于基座上，所述固定板包括两个左侧固定板和两个右侧固定板，所述两个左侧固定板和两个右侧固定板均相对设置，且所述左侧固定板和右侧固定板对称设置；所述电磁驱动组为四组，每一组所包含的两个电磁驱动组相互对称地分别设于左侧固定板和与之相对的右侧固定板上，且四组电磁驱动组分别设于左侧固定板和右侧固定板的上下两端；每一组电磁驱动组之间均设有用于装夹被测试部件的工装，被测试部件竖直固定于四个工装上；所述测试平台还包括PLC控制器，所述电磁驱动组与PLC控制器相连。

2.根据权利要求1所述的一种四轴电磁扭振综合测试平台，其特征在于，所述电磁驱动组包括环形励磁轴、芯杆和中心磁极，所述环形励磁轴通过支架固定于固定板上，所述环形励磁轴为中空轴，所述环形励磁轴外部绕设有环形励磁线圈，所述芯杆穿设于环形励磁轴的中心孔内，所述芯杆的中心为中空状，所述中心磁极固定于所述芯杆的中心，所述芯杆的外端穿设于环形励磁轴外，所述芯杆的内端穿过环形励磁轴并延伸至所述左侧固定板和右侧固定板的中间，且所述工装设于所述芯杆的内端部。

3.根据权利要求2所述的一种四轴电磁扭振综合测试平台，其特征在于，所述环形励磁轴的中心孔的两端均设有直线轴承。

4.根据权利要求2所述的一种四轴电磁扭振综合测试平台，其特征在于，所述芯杆的外端设有位移传感器。

5.根据权利要求4所述的一种四轴电磁扭振综合测试平台，其特征在于，所述位移传感器、环形励磁线圈均与PLC控制器相连。

6.根据权利要求1所述的一种四轴电磁扭振综合测试平台，其特征在于，所述固定板在基座上的位置可移动。

7.根据权利要求1所述的一种四轴电磁扭振综合测试平台，其特征在于，所述电磁驱动组在固定板上的位置上下可调。

8.根据权利要求2所述的一种四轴电磁扭振综合测试平台，其特征在于，所述工装与芯杆为一体式设置。