專利名稱：配氣機(jī)構(gòu)氣門彈簧動態(tài)剛度測量裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于車輛檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種配氣機(jī)構(gòu)氣門彈簧動態(tài)剛度測量裝置及方法。
背景技術(shù)：
氣門彈簧是配氣機(jī)構(gòu)的重要零部件之一，彈簧的動態(tài)剛度直接影響著配氣機(jī)構(gòu)的性能。動態(tài)剛度過小，會導(dǎo)致氣門無法及時落座并緊緊貼合，使氣門發(fā)生跳動破壞其密封性；動態(tài)剛度過大，則會增大氣門關(guān)閉時對氣門座圈的沖擊和對凸輪的摩擦，從而影響部件的耐久度。它的損壞，輕則影響發(fā)動機(jī)功率，扭矩，油耗和異響，重則造成氣門斷裂等故障。因此需要對配氣機(jī)構(gòu)氣門彈簧的動態(tài)剛度進(jìn)行測量。目前，對彈簧動態(tài)特性研究的主要方法有單獨(dú)將彈簧置于激振臺上進(jìn)行試驗(yàn)或?qū)椈蛇M(jìn)行有限元分析。但這些研究方法忽略了周邊部件對彈簧的影響，從而可能導(dǎo)致所得結(jié)果與實(shí)際不相符。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服上述技術(shù)的不足，提供一種功能全面、成本低、效率高的配氣機(jī)構(gòu)氣門彈簧動態(tài)剛度測量系統(tǒng)。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
配氣機(jī)構(gòu)氣門彈簧動態(tài)剛度測量裝置包括控制柜，電機(jī)，編碼器，加速度傳感器，激光位移傳感器，應(yīng)變片，轉(zhuǎn)速表，電荷放大器，動態(tài)應(yīng)變儀，數(shù)據(jù)采集卡和上位機(jī)。控制柜與電機(jī)信號連接，電機(jī)帶動配氣機(jī)構(gòu)凸輪軸上的齒形帶輪轉(zhuǎn)動，編碼器安裝在凸輪軸上，加速度傳感器粘接在氣門頂面上，加速度傳感器的輸出端與電荷放大器連接，激光位移傳感器位于搖臂氣門端上方，并正對搖臂氣門端設(shè)置，應(yīng)變片貼在搖臂氣門端上，應(yīng)變片輸出端與動態(tài)應(yīng)變儀連接，編碼器、電荷放大器、激光位移傳感器和動態(tài)應(yīng)變儀輸出的信號通過數(shù)據(jù)采集卡輸入上位機(jī)，同時編碼器的輸出端與轉(zhuǎn)速表連接。配氣機(jī)構(gòu)氣門彈簧動態(tài)剛度測量試驗(yàn)方法包括以下步驟
步驟I、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段，連接好試驗(yàn)裝置，調(diào)節(jié)潤滑油至實(shí)驗(yàn)要求的流量和壓力，低速運(yùn)行，檢查各傳感器的工作情況。步驟2、實(shí)驗(yàn)開始，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速從怠速運(yùn)行至額定轉(zhuǎn)速，通過上位機(jī)記錄上止點(diǎn)，轉(zhuǎn)角，加速度，位移，應(yīng)變信號。步驟3、根據(jù)加速度傳感器測得氣門加速度AT，根據(jù)激光位移傳感器測得彈簧變
形量3 ,根據(jù)應(yīng)變片測得搖臂應(yīng)變電壓V，通過靜態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)得到搖臂載荷與搖臂應(yīng)變電壓的關(guān)系量，從而得到動態(tài)搖臂載荷。根據(jù)公式計(jì)算出氣門彈簧的動態(tài)剛度7。式中f表示氣門彈簧
d-ILA.動態(tài)剛度，表示搖臂載荷，卩表示氣門加速度m表示氣門組質(zhì)量，S表示彈簧變形量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
I、本發(fā)明提供的氣門彈簧動態(tài)剛度測量裝置及方法，可模擬發(fā)動機(jī)的正常工況對氣門彈簧的動態(tài)剛度進(jìn)行測量，而非單獨(dú)對氣門彈簧進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，避免了因排除周邊零部件對彈簧動態(tài)剛度的影響而造成的誤差。2、本發(fā)明提供的配氣機(jī)構(gòu)氣門彈簧 動態(tài)剛度測量裝置及方法，通過編碼器、加速度傳感器、激光位移傳感器、應(yīng)變片等測量數(shù)據(jù)，并通過上位機(jī)顯示保存數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)，提聞了實(shí)驗(yàn)效率。3、本發(fā)明提供的配氣機(jī)構(gòu)氣門彈簧動態(tài)剛度測量裝置及方法，結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)驗(yàn)成本低，方便長期使用，廣泛適用于各汽車零部件制造廠，有利于行業(yè)發(fā)展。


圖I為發(fā)明結(jié)構(gòu)示意 圖2為傳感器安裝位置示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。如圖I所示，配氣機(jī)構(gòu)氣門彈簧動態(tài)剛度測量系統(tǒng)包括控制柜I、電機(jī)2、潤滑油箱4、編碼器5、加速度傳感器6、激光位移傳感器7、應(yīng)變片8、轉(zhuǎn)速表9、電荷放大器10、動態(tài)應(yīng)變儀11、數(shù)據(jù)采集卡12、上位機(jī)13。控制柜I與電機(jī)2信號連接，電機(jī)2帶動配氣機(jī)構(gòu)3凸輪軸上的齒形帶輪轉(zhuǎn)動，潤滑油箱4與配氣機(jī)構(gòu)3連接，為配氣機(jī)構(gòu)3提供潤滑油，潤滑油通過漏斗流回潤滑油箱4 ；編碼器5安裝在凸輪軸上，用來采集上止點(diǎn)信號和轉(zhuǎn)角信號；加速度傳感器6粘接在氣門頂面上，可實(shí)時測量氣門加速度；加速度傳感器6的輸出端與電荷放大器10連接,用于將加速度傳感器6輸出的微弱電壓信號放大；激光位移傳感器7位于搖臂氣門端上方，用于測量氣門彈簧的變形量；應(yīng)變片8貼在搖臂氣門上，應(yīng)變片輸出端與動態(tài)應(yīng)變儀11連接，可測得搖臂在運(yùn)動過程中得變形量；編碼器5，激光位移傳感器7，電荷放大器10，動態(tài)應(yīng)變儀11輸出的信號通過數(shù)據(jù)采集卡12輸入上位機(jī)13，用于對各個傳感器測得的信號進(jìn)行存儲，以便往后的信號處理分析；同時編碼器5的Z向輸出端與轉(zhuǎn)速9表連接，可顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)速。本發(fā)明配氣機(jī)構(gòu)氣門彈簧動態(tài)剛度測量裝置試驗(yàn)方法通過控制柜I和轉(zhuǎn)速表9來控制電機(jī)2，使其帶動配氣機(jī)構(gòu)3上的凸輪軸以一定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，通過編碼器5，加速度傳感器6，激光位移傳感器7分別得到氣門加速度，彈簧變形量，結(jié)合靜態(tài)標(biāo)定和應(yīng)變片8所測數(shù)據(jù)得到搖臂載荷，算出氣門彈簧的動態(tài)剛度。其實(shí)驗(yàn)步驟為
步驟I、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段，連接好試驗(yàn)裝置，調(diào)節(jié)潤滑油至實(shí)驗(yàn)要求的流量和壓力，低速運(yùn)行，檢查各傳感器的工作情況。步驟2、實(shí)驗(yàn)開始，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速從怠速運(yùn)行至額定轉(zhuǎn)速，通過上位機(jī)記錄上止點(diǎn)，轉(zhuǎn)角，加速度，位移，應(yīng)變信號。
步驟3、根據(jù)加速度傳感器測得氣門加速度Cf，根據(jù)激光位移傳感器測得彈簧變形量在，根據(jù)應(yīng)變片測得搖臂應(yīng)變電圧V通過靜態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)得到搖臂載荷與應(yīng)變片輸出
電壓的關(guān)系量，得到動態(tài)搖臂載荷。
F 一根據(jù)公式計(jì)算出氣門彈簧的動態(tài)剛度卩。式中p表示氣門彈簧
oKK
動態(tài)剛度，F(xiàn)樣表示搖臂載荷a表示氣門加速度，》2表示氣門組質(zhì)量，J表示彈簧變形
量。 在圖2中，給出了配氣機(jī)構(gòu)上加速度5傳感器，激光位移傳感器7，應(yīng)變片8的安裝位置，具體包括配氣機(jī)構(gòu)凸輪3-1，搖臂3-2，氣門3-3，氣門彈簧3-4。加速度傳感器粘接在氣門頂面上，激光位移傳感器位于搖臂氣門端上方，并正對搖臂氣門端設(shè)置，應(yīng)變片貼在搖臂氣門端上。
權(quán)利要求
1.配氣機(jī)構(gòu)氣門彈簧動態(tài)剛度測量裝置，包括控制柜，電機(jī)，編碼器，加速度傳感器，激光位移傳感器，應(yīng)變片，轉(zhuǎn)速表，電荷放大器，動態(tài)應(yīng)變儀，數(shù)據(jù)采集卡和上位機(jī)，其特征在于: 控制柜與電機(jī)信號連接，電機(jī)帶動配氣機(jī)構(gòu)凸輪軸上的齒形帶輪轉(zhuǎn)動，編碼器安裝在凸輪軸上，加速度傳感器粘接在氣門頂面上，加速度傳感器的輸出端與電荷放大器連接，激光位移傳感器位于搖臂氣門端上方，并正對搖臂氣門端設(shè)置，應(yīng)變片貼在搖臂氣門端上，應(yīng)變片輸出端與動態(tài)應(yīng)變儀連接，編碼器、電荷放大器、激光位移傳感器和動態(tài)應(yīng)變儀輸出的信號通過數(shù)據(jù)采集卡輸入上位機(jī)，同時編碼器的輸出端與轉(zhuǎn)速表連接。
2.利用權(quán)利要求I所述的裝置進(jìn)行配氣機(jī)構(gòu)氣門彈簧剛度測量方法，其特征在于該方法包括以下步驟 步驟I、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段，連接好試驗(yàn)裝置，調(diào)節(jié)潤滑油至實(shí)驗(yàn)要求的流量和壓力，低速運(yùn)行，檢查各傳感器的工作情況； 步驟2、實(shí)驗(yàn)開始,調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速從怠速運(yùn)行至額定轉(zhuǎn)速,通過上位機(jī)記錄上止點(diǎn)，轉(zhuǎn)角，加速度，位移，應(yīng)變信號； 步驟3、根據(jù)加速度傳感器測得氣門加速度a，根據(jù)激光位移傳感器測得彈簧變形量&，根據(jù)應(yīng)變片測得搖臂應(yīng)變電壓V，通過靜態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)得到搖臂載荷與應(yīng)變片輸出電壓的關(guān)系量，得到動態(tài)搖臂載荷； 根據(jù)公式K = ^ 計(jì)算出氣門彈簧的動態(tài)剛度，式中p表示氣門彈簧動態(tài)剛 oK度Fn表示搖臂載荷，a表示氣門加速度，m表示氣門組質(zhì)量，S表示彈簧變形量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種配氣機(jī)構(gòu)氣門彈簧動態(tài)剛度測量裝置及方法?？刂乒衽c電機(jī)信號連接，電機(jī)帶動配氣機(jī)構(gòu)凸輪軸上的齒形帶輪轉(zhuǎn)動，編碼器安裝在凸輪軸上，加速度傳感器粘接在氣門頂面上，加速度傳感器的輸出端與電荷放大器連接，激光位移傳感器位于搖臂氣門端上方，并正對搖臂氣門端設(shè)置，應(yīng)變片貼在搖臂氣門端上，應(yīng)變片輸出端與動態(tài)應(yīng)變儀連接，編碼器、電荷放大器、激光位移傳感器和動態(tài)應(yīng)變儀輸出的信號通過數(shù)據(jù)采集卡輸入上位機(jī)，同時編碼器的輸出端與轉(zhuǎn)速表連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，成本低，方便長期使用。
文檔編號G01M13/00GK102620924SQ20121010567
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月12日
發(fā)明者凌俊華, 劉忠民, 張建庭, 顏金龍 申請人:杭州電子科技大學(xué)