CN219015662U - 一种用于车辆轮胎静载模态测试用静载加载与测量机构 - Google Patents

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王伟峰
吴仍广
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Abstract

本实用新型公开了一种用于车辆轮胎静载模态测试用静载加载与测量机构，包括底板和顶板，顶板的顶端部外接运动平台，顶板上设置有快速定位销用于和运动平台的固定，顶板的底端部安装有空气弹簧，空气弹簧的底端部安装有适配块，适配块的底端连接有力传感器，力传感器的底端和底板相连接，适配块的内部安装有进气节流阀和气管。本实用新型具备以下效果：Z向激励测试时，激振器输出的震动被加载机构限制，无法充分传递到被测件的问题；静态力传感器在反馈静载加载情况的同时，为整个台架设备的自动化控制提供可能；刚性加载机构会约束激振器输出的震动，采用空气弹簧则对激振器输出没有影响。

Description

一种用于车辆轮胎静载模态测试用静载加载与测量机构
技术领域
本实用新型涉及车辆测试领域，特别涉及一种用于车辆轮胎静载模态测试用静载加载与测量机构。
背景技术
车辆在行驶过程中，轮胎受到地面支撑力的同时，由于地面的不平整也受到了地面传递来的震动激励；这种激励会通过轮胎、轮辋、和车架等结构传递到车内，以震动或噪声的形式被乘员感知，影响到驾乘感受；为了研究这个问题，需要研究震动传递路径上的各个子系统的震动传递特性，轮胎&轮辋就是要研究的关键一环；
为了研究轮胎和轮辋系统的震动传递特性，工程上使用的方法有：
A.自由模态测试，本方法是将轮胎和轮辋处于自由悬挂状态，选取特定的激励点和测量点进行激励和测量，建立被测件的模态模型；但在长期时间过程中发现，轮胎和轮辋系统在自由状态和工况状态所表现出的模态特性存在显著差异；该方法得到的结果对于研究实际工况下的震动传递特性存在显著偏差；
B.静载约束模态测试；将轮胎和轮辋固定在特定的支架上，并在轮胎表面施加垂向的静载；该方案已与本专利的方案相近；因为空间已被加载机构占用，该方案的轮胎加载面无法作为激励点和测试点；而实际工况下加载面同时也是激励面；所以，该方法建立的模态模型也不能准确的表达实际工况下的震动传递特性；
本方案技术是针对现有测试方法B进行升级时匹配的加载系统；使用空气弹簧进行载荷加载，并通过集成的稳态力传感器进行测量和控制。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种用于车辆轮胎静载模态测试用静载加载与测量机构。
本实用新型提供了如下的技术方案：
本实用新型提供一种用于车辆轮胎静载模态测试用静载加载与测量机构，包括底板和顶板，所述顶板的顶端部外接运动平台，所述顶板上设置有快速定位销用于和运动平台的固定，所述顶板的底端部安装有空气弹簧，所述空气弹簧的底端部安装有适配块，所述适配块的底端连接有力传感器，所述力传感器的底端和底板相连接，所述适配块的内部安装有进气节流阀和气管。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述底板的一侧安装有限高撑脚，所述底板的另一侧安装有限高标尺，所述限高标尺的顶端部和顶板相固定连接。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述力传感器通过螺钉和顶端部的适配块、底端的底板相固定。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述空气弹簧通过气管和进气节流阀相连接，所述进气节流阀外接气泵设备，并通过控制进气节流阀来调节空气弹簧的充放气速度。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
1、Z向激励测试时，激振器输出的震动被加载机构限制，无法充分传递到被测件的问题；
2、静态力传感器在反馈静载加载情况的同时，为整个台架设备的自动化控制提供可能；
3、刚性加载机构会约束激振器输出的震动，采用空气弹簧则对激振器输出没有影响；
4、在模态测试过程中实时监测静载情况；
5、静载测量波动幅值很小，且集中在10Hz以内，更高频率的波动趋近于0；
6、有效隔绝下游部件模态特性对测试的干扰；
7、通过充放气改变静载加载值时，加载精度可控；
8、可随时确认空气弹簧是否处于理想的工作高度区间；
9、带有空气弹簧的安全保护功能。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1是本实用新型的结构图；
图2是本实用新型的空气弹簧气路连接结构原理图；
图3是本实用新型的实施例示意图；
图中：1、底板；2、顶板；3、快速定位销；4、空气弹簧；5、适配块；6、力传感器；7、进气节流阀；8、限高撑脚；9、限高标尺。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。其中附图中相同的标号全部指的是相同的部件。
此外，如果已知技术的详细描述对于示出本实用新型的特征是不必要的，则将其省略。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
实施例1
如图1-3，本实用新型提供一种用于车辆轮胎静载模态测试用静载加载与测量机构，包括底板1和顶板2，顶板2的顶端部外接运动平台，顶板2上设置有快速定位销3用于和运动平台的固定，顶板2的底端部安装有空气弹簧4，空气弹簧4的底端部安装有适配块5，适配块5的底端连接有力传感器6，力传感器6的底端和底板1相连接，适配块5的内部安装有进气节流阀7和气管。
底板1的一侧安装有限高撑脚8，底板1的另一侧安装有限高标尺9，限高标尺9的顶端部和顶板2相固定连接，上面带有刻度，用于提示空气弹簧所处的工作高度范围，避免在默认工作高度范围以外使用。
限高撑脚8和顶板2之间的间距为安全高度。
力传感器6通过螺钉和顶端部的适配块5、底端的底板1相固定。
空气弹簧4通过气管和进气节流阀7相连接，进气节流阀7外接气泵设备，并通过控制进气节流阀7来调节空气弹簧4的充放气速度。
空气弹簧4，控制它的充放气，实现对上方运动平台支撑力的改变；将上方传递下来的动态力进行低通滤波传递给力传感器6；隔断下方部件的模态特性对上方模态测试的影响；
关于空气弹簧的低通滤波特性：如空气弹簧在特定工况下的固有频率(产品特征指标)为f0 Hz，则它在某频率f Hz时的隔振效率T为：
Figure BDA0004012198870000041
如一个固有频率f0＝2Hz的空气弹簧，计算隔振效率曲线如下；可见在10Hz以上的应用范围，其隔振效率超过了95％，但在10Hz以内隔振效率急剧降低；即，振源的低频(小于10Hz)振动会有较大比例被传递，而高频(大于10Hz)则基本被隔断；这个现象就类似电路里的低通滤波；如图3所示。
底板1，用于安装力传感器6、限高撑脚8和外部支架，底板1和适配块5将力传感器6包裹起来，保护力传感器6不受到异常冲击，防止异常偏心载荷对力传感器6造成破坏。
进一步的，本装置工作原理如下所示：
空气弹簧4(参考型号：A.Firestone,W01-358-7025；B.松夏,JBF165/175-2)产品本身具有阻隔上、下方振动传递的特性，特定型号的空气弹簧4对10Hz以上的振动的隔振效率超过95％。基于此特性，实现了：上方向下传递的动态力通过空气弹簧4后传递到力传感器6时仅剩低频小幅值的波动，保证了静载测量的准确性；
空气弹簧4通过充放气改变自身高度，在顶板2和底板1被约束后，对空气弹簧4进行充放气会改变作用在顶板2和底板1之间的作用力，即静载加载；基于此特性，实现了：对上方被测件的静载加载；
调节进气节流阀7的旋钮会改变通过气流的流量，在对空气弹簧4充放气时，实现了对静载加载力变化速度的调整，进而改变了静载加载的控制精度。
力传感器6在受到拉压力时会有电信号的输出，据此读取静载加载力，同时可作为闭环控制的输入信号；注：一般的力传感器在动态力的作用下会有不同程度的测量误差；
限高撑脚8的高度根据实际情况设计，保证空气弹簧4在完全失压高度下降时顶板2直接被限高撑脚8支撑，空气弹簧4不会被过度压缩；
限高标尺9，上带有刻度，通过刻度提示实时工作高度。
本实用新型中是针对特定实验需求进行设计的结构，其市场上没有同类方案；本方案具备以下特点：
1、Z向激励测试时，激振器输出的震动被加载机构限制，无法充分传递到被测件的问题；
2、静态力传感器在反馈静载加载情况的同时，为整个台架设备的自动化控制提供可能；
3、刚性加载机构会约束激振器输出的震动，采用空气弹簧则对激振器输出没有影响；
4、在模态测试过程中实时监测静载情况；
5、静载测量波动幅值很小，且集中在10Hz以内，更高频率的波动趋近于0；
6、有效隔绝下游部件模态特性对测试的干扰；
7、通过充放气改变静载加载值时，加载精度可控；
8、可随时确认空气弹簧是否处于理想的工作高度区间；
9、带有空气弹簧的安全保护功能。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于车辆轮胎静载模态测试用静载加载与测量机构，包括底板(1)和顶板(2)，其特征在于，所述顶板(2)的顶端部外接运动平台，所述顶板(2)上设置有快速定位销(3)用于和运动平台的固定，所述顶板(2)的底端部安装有空气弹簧(4)，所述空气弹簧(4)的底端部安装有适配块(5)，所述适配块(5)的底端连接有力传感器(6)，所述力传感器(6)的底端和底板(1)相连接，所述适配块(5)的内部安装有进气节流阀(7)和气管。
2.根据权利要求1所述的一种用于车辆轮胎静载模态测试用静载加载与测量机构，其特征在于，所述底板(1)的一侧安装有限高撑脚(8)，所述底板(1)的另一侧安装有限高标尺(9)，所述限高标尺(9)的顶端部和顶板(2)相固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于车辆轮胎静载模态测试用静载加载与测量机构，其特征在于，所述力传感器(6)通过螺钉和顶端部的适配块(5)、底端的底板(1)相固定。
4.根据权利要求1所述的一种用于车辆轮胎静载模态测试用静载加载与测量机构，其特征在于，所述空气弹簧(4)通过气管和进气节流阀(7)相连接，所述进气节流阀(7)外接气泵设备，并通过控制进气节流阀(7)来调节空气弹簧(4)的充放气速度。
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