專利名稱：發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)氣門搖臂載荷測量試驗(yàn)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)氣門搖臂載荷測量試驗(yàn)裝置及方法。
背景技術(shù)：
發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)氣門搖臂是發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)中的重要運(yùn)動(dòng)件之一，是傳遞配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)、影響配氣機(jī)構(gòu)性能的關(guān)鍵部件，對氣門的運(yùn)動(dòng)受力有直接的影響。尤其是隨著發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展，對配氣機(jī)構(gòu)要求日益嚴(yán)苛，氣門搖臂的運(yùn)動(dòng)及受力不僅影響著搖臂的強(qiáng)度、可靠性，還對氣門的受力、運(yùn)動(dòng)、起落座的研究十分重要。因此，需要對氣門搖臂載荷情況進(jìn)行試驗(yàn)分析。目前，對發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)搖臂載荷還沒有統(tǒng)一的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)?？梢酝ㄟ^整機(jī)試驗(yàn)臺測得氣門加速度、推桿應(yīng)力等。但是，配置發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺條件復(fù)雜，不利于發(fā)動(dòng)機(jī)零部件廠家實(shí)現(xiàn)，而且，得出的配氣機(jī)構(gòu)受力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對搖臂載荷不直觀，部分工況下不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服上述技術(shù)之不足，提供一種成本低、效率高、全面直觀的發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)氣門搖臂載荷實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)氣門搖臂載荷試驗(yàn)裝置包括控制柜、電動(dòng)機(jī)、編碼器、皮帶輪、被測配氣機(jī)構(gòu)、潤滑油箱、應(yīng)變片、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀、數(shù)據(jù)采集卡、上位機(jī)。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由控制柜控制，電動(dòng)機(jī)的輸出軸通過皮帶輪帶動(dòng)被測配氣機(jī)構(gòu)中的凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在所述的凸輪軸齒輪端上裝有編碼器，編碼器的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡的一個(gè)輸入端信號連接；被測配氣機(jī)構(gòu)的氣門搖臂的氣門端上貼有應(yīng)變片，所述的應(yīng)變片輸出端與動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀的輸入端信號連接，動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡的另一個(gè)輸入端信號連接，數(shù)據(jù)采集卡的輸出端與上位機(jī)信號連接；所述的潤滑油箱通過油管與被測配氣機(jī)構(gòu)潤滑道進(jìn)出油口相連。發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)氣門搖臂載荷試驗(yàn)方法包括以下步驟
步驟I、靜態(tài)測試階段，選取兩組氣門搖臂，分別作為工作電路和補(bǔ)償電路。將應(yīng)變片貼在搖臂氣門端，再將搖臂安裝回配氣機(jī)構(gòu)中，不安裝氣門；氣門搖臂應(yīng)變電路連到動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀上，檢測電路連接；選擇杠桿，稱取質(zhì)量并記錄，將杠桿一端頂在進(jìn)氣門搖臂氣門端，另一端懸空放置砝碼。步驟2、記錄動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀讀數(shù)并記錄；在杠桿上逐次加載Ikg破碼20次,每次加載后，記錄加載總質(zhì)量和動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀讀數(shù)。加載完成后，再對砝碼逐次卸載，記錄加載總質(zhì)量和動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀讀數(shù)。
步驟3、保存記錄數(shù)據(jù)，通過最小二乘法得出搖臂氣門推力與搖臂應(yīng)變電壓關(guān)系K，其中Fr表示搖臂應(yīng)變電壓，供表示加載總質(zhì)量r表示重力加速度，I表示杠桿比。步驟4、動(dòng)態(tài)測試階段，將被測配氣機(jī)構(gòu)裝配后固定，凸輪軸齒輪通過皮帶與電動(dòng)機(jī)齒輪連接。編碼器固定在凸輪軸齒輪端，將編碼器、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀數(shù)據(jù)輸出線連接到數(shù)據(jù)采集卡，最后連接上位機(jī)。打開潤滑油箱油泵，待配氣機(jī)構(gòu)完全潤滑后，開啟電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，檢測各工作線路數(shù)據(jù)信號，調(diào)整后關(guān)閉。步驟5、打開各儀表電源，將動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀清零，開啟潤滑油泵，調(diào)節(jié)供油壓力至配氣機(jī)構(gòu)額定潤滑油壓力，待完全潤滑后開啟電機(jī)。調(diào)節(jié)配氣機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速至配氣機(jī)構(gòu)待測轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn) 速穩(wěn)定后，記錄動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀增益、電荷放大器放大系數(shù)，開始讀取數(shù)據(jù)。結(jié)束后，關(guān)閉電機(jī)、潤滑油泵、儀表電源，檢查各線路是否松脫，查看采集到的數(shù)據(jù)。步驟6、根據(jù)公式F=Zxr ,得出動(dòng)態(tài)搖臂載荷-V。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
I、本發(fā)明所提供的發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)氣門搖臂載荷試驗(yàn)裝置及方法，通過模擬發(fā)動(dòng)機(jī)工作環(huán)境，完成搖臂載荷檢測。試驗(yàn)通過靜、動(dòng)態(tài)測量方式相結(jié)合的方法，能準(zhǔn)確的測得動(dòng)態(tài)搖臂載荷，達(dá)到試驗(yàn)要求，保證試驗(yàn)的可信度。2、本發(fā)明所提供的發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)氣門搖臂載荷試驗(yàn)裝置及方法，采用電子信號實(shí)驗(yàn)設(shè)備，試驗(yàn)精度高，保證了試驗(yàn)的精度。3、本發(fā)明所提供的發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)氣門搖臂載荷試驗(yàn)裝置及方法，通過應(yīng)變片、編碼器采集信號，并通過上位機(jī)保存數(shù)據(jù)，操作簡單、連續(xù)性強(qiáng)，提高了試驗(yàn)效率。4、本發(fā)明所提供的發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)氣門搖臂載荷試驗(yàn)裝置及方法，不需要復(fù)雜發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺，結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)驗(yàn)成本低，適用性廣，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為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明靜態(tài)測試結(jié)構(gòu)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，發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)氣門搖臂載荷試驗(yàn)系統(tǒng)包括控制柜I、電動(dòng)機(jī)2、編碼器3、皮帶輪4、被測配氣機(jī)構(gòu)5、潤滑油箱6、應(yīng)變片7、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀8、數(shù)據(jù)采集卡9、上位機(jī)10。被測配氣機(jī)構(gòu)5通過皮帶輪4與電動(dòng)機(jī)2相連,通過電動(dòng)機(jī)2帶動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)5轉(zhuǎn)動(dòng)，模擬發(fā)動(dòng)機(jī)工況；電動(dòng)機(jī)2轉(zhuǎn)速由控制柜I調(diào)節(jié)，按發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)要求調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)2轉(zhuǎn)速；編碼器3安裝在被測配氣機(jī)構(gòu)5凸輪軸齒輪端，得到配氣轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)角信號；潤滑油箱6通過油管與被測配氣機(jī)構(gòu)5潤滑道進(jìn)出油口相連，潤滑油箱6內(nèi)有潤滑油泵，可以調(diào)節(jié)潤滑油供油壓力和流量；應(yīng)變片7粘貼在被測配氣機(jī)構(gòu)搖臂上，得到搖臂應(yīng)變電壓；應(yīng)變電路另一端連接動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀8，對應(yīng)變信號處理；編碼器3與動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀8連接數(shù)據(jù)采集卡9，轉(zhuǎn)化采集到的信號并送達(dá)至上位機(jī)10 ;上位機(jī)10連接數(shù)據(jù)采集卡9，通過數(shù)據(jù)采集程序保存信號并
處理如圖2所示，發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)氣門搖臂載荷靜態(tài)測試系統(tǒng)包括凸輪軸11、挺柱12、推桿13、搖臂14、應(yīng)變片7、杠桿15、砝碼16、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀8。凸輪軸11、挺柱12、推桿13、搖臂14為被測配氣機(jī)構(gòu)在不安裝氣門時(shí)的安裝結(jié)構(gòu)；應(yīng)變片7粘貼在搖臂14上，測量搖臂應(yīng)變電壓；動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀8連接在應(yīng)變電路另一端，讀取應(yīng)變信號；杠桿15水平放置，一端頂在配氣機(jī)構(gòu)搖臂氣門端，另一端放置砝碼16，通過砝碼重量給搖臂進(jìn)行加載，使得搖臂發(fā)生變形，應(yīng)變片產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變電壓。本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)氣門搖臂載荷試驗(yàn)方法包括靜態(tài)標(biāo)定試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)測試試驗(yàn)。通過靜態(tài)標(biāo)定試驗(yàn)得到氣門搖臂靜態(tài)加載載荷與搖臂應(yīng)變電壓之間的關(guān)系。再根據(jù)動(dòng)態(tài)測試試驗(yàn)得到的搖臂動(dòng)態(tài)應(yīng)變電壓換算得到動(dòng)態(tài)搖臂載荷。試驗(yàn)將應(yīng)變片7安裝在氣門搖臂14上，測量搖臂應(yīng)變電壓，杠桿15水平放置，一端加載砝碼16，另一端頂在搖臂14氣門端，通過改變砝碼16重量改變對搖臂14的加載載荷大小，通過動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀8讀取搖臂14應(yīng)變電壓，得到氣門搖臂靜態(tài)加載載荷與搖臂應(yīng)變電壓之間的關(guān)系。再通過動(dòng)態(tài)試驗(yàn)應(yīng)變片7、編碼器3采集到的動(dòng)態(tài)搖臂應(yīng)變數(shù)據(jù)，得出動(dòng)態(tài)搖臂載荷。其試驗(yàn)步驟為
步驟I、靜態(tài)測試階段，選取兩組氣門搖臂，分別作為工作電路和補(bǔ)償電路。將應(yīng)變片貼在搖臂氣門端，再將搖臂安裝回配氣機(jī)構(gòu)中，不安裝氣門；氣門搖臂應(yīng)變電路連到動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀上，檢測電路連接；選擇杠桿，稱取質(zhì)量并記錄，將杠桿一端頂在進(jìn)氣門搖臂氣門端，另一端懸空放置砝碼。步驟2、記錄動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀讀數(shù)并記錄；在杠桿上逐次加載Ikg破碼20次,每次加載后，記錄加載總質(zhì)量和動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀讀數(shù)。加載完成后，再對砝碼逐次卸載，記錄加載總質(zhì)量和動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀讀數(shù)。步驟3、保存記錄數(shù)據(jù)，通過最小二乘法得出搖臂氣門推力與搖臂應(yīng)變電壓關(guān)系K，
V
其中F表示搖臂應(yīng)變電壓，m表示加載總質(zhì)量-表示重力加速度，/表示杠桿比。步驟4、動(dòng)態(tài)測試階段，將被測配氣機(jī)構(gòu)裝配后固定，凸輪軸齒輪通過皮帶與電動(dòng)機(jī)齒輪連接。編碼器固定在凸輪軸齒輪端，將編碼器、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀數(shù)據(jù)輸出線連接到數(shù)據(jù)采集卡，最后連接上位機(jī)。打開潤滑油箱油泵，待配氣機(jī)構(gòu)完全潤滑后，開啟電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，檢測各工作線路數(shù)據(jù)信號，調(diào)整后關(guān)閉。步驟5、打開各儀表電源，將動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀清零，開啟潤滑油泵，調(diào)節(jié)供油壓力至配氣機(jī)構(gòu)額定潤滑油壓力，待完全潤滑后開啟電機(jī)。調(diào)節(jié)配氣機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速至配氣機(jī)構(gòu)待測轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，記錄動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀增益、電荷放大器放大系數(shù)，開始讀取數(shù)據(jù)。結(jié)束后，關(guān)閉電機(jī)、潤滑油泵、儀表電源，檢查各線路是否松脫，查看采集到的數(shù)據(jù)。步驟6、根據(jù)公式iV = ixr ,得出動(dòng)態(tài)搖臂載荷況。
權(quán)利要求
1.發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)氣門搖臂載荷測量試驗(yàn)裝置，包括控制柜、電動(dòng)機(jī)、編碼器、皮帶輪、被測配氣機(jī)構(gòu)、潤滑油箱、應(yīng)變片、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀、數(shù)據(jù)采集卡和上位機(jī)，所述的被測配氣機(jī)構(gòu)包括凸輪軸、氣門搖臂和推桿，其特征在于 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由控制柜控制，電動(dòng)機(jī)的輸出軸通過皮帶輪帶動(dòng)被測配氣機(jī)構(gòu)中的凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在所述的凸輪軸齒輪端上裝有編碼器，編碼器的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡的一個(gè)輸入端信號連接； 被測配氣機(jī)構(gòu)的氣門搖臂的氣門端上貼有應(yīng)變片，所述的應(yīng)變片輸出端與動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀的輸入端信號連接，動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡的另一個(gè)輸入端信號連接，數(shù)據(jù)采集卡的輸出端與上位機(jī)信號連接； 所述的潤滑油箱通過油管與被測配氣機(jī)構(gòu)潤滑道進(jìn)出油口相連。
2.利用權(quán)利要求I所述的裝置進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)氣門搖臂載荷測量試驗(yàn)方法，其特征在于該方法包括以下步驟 步驟I、靜態(tài)測試階段，選取兩組氣門搖臂，分別作為工作電路和補(bǔ)償電路；將應(yīng)變片貼在搖臂氣門端，再將搖臂安裝回配氣機(jī)構(gòu)中，不安裝氣門；氣門搖臂應(yīng)變電路連到動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀上，檢測電路連接；選擇杠桿，稱取質(zhì)量并記錄，將杠桿一端頂在進(jìn)氣門搖臂氣門端，另一端懸空放置砝碼； 步驟2、記錄動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀讀數(shù)并記錄；在杠桿上逐次加載Ikg破碼20次,每次加載后，記錄加載總質(zhì)量和動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀讀數(shù)；加載完成后，再對砝碼逐次卸載，記錄加載總質(zhì)量和動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀讀數(shù)； 步驟3、保存記錄數(shù)據(jù)，通過最小二乘法得出搖臂氣門推力與搖臂應(yīng)變電壓關(guān)系K， ·7 — mgxl 一 V 其中r表示搖臂應(yīng)變電圧表示加載總質(zhì)量:表示重力加速度，I表示杠桿比； 步驟4、動(dòng)態(tài)測試階段，將被測配氣機(jī)構(gòu)裝配后固定，凸輪軸齒輪通過皮帶與電動(dòng)機(jī)齒輪連接；編碼器固定在凸輪軸齒輪端，將編碼器、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀數(shù)據(jù)輸出線連接到數(shù)據(jù)采集卡，最后連接上位機(jī)；打開潤滑油箱油泵，待配氣機(jī)構(gòu)完全潤滑后，開啟電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，檢測各工作線路數(shù)據(jù)信號，調(diào)整后關(guān)閉； 步驟5、打開各儀表電源，將動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀清零，開啟潤滑油泵，調(diào)節(jié)供油壓力至配氣機(jī)構(gòu)額定潤滑油壓力，待完全潤滑后開啟電機(jī)；調(diào)節(jié)配氣機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速至配氣機(jī)構(gòu)待測轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，記錄動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀增益、電荷放大器放大系數(shù)，開始讀取數(shù)據(jù)結(jié)束后，關(guān)閉電機(jī)、潤滑油泵、儀表電源，檢查各線路是否松脫，查看采集到的數(shù)據(jù)； 步驟6、根據(jù)公式JV=Kxr，得出動(dòng)態(tài)搖臂載荷N。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)氣門搖臂載荷測量試驗(yàn)裝置及方法。本發(fā)明的試驗(yàn)裝置包括控制柜、電動(dòng)機(jī)、編碼器、皮帶輪、被測配氣機(jī)構(gòu)、潤滑油箱、應(yīng)變片、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀、數(shù)據(jù)采集卡、上位機(jī)。本發(fā)明方法分為分靜態(tài)標(biāo)定和動(dòng)態(tài)測量兩部分。靜態(tài)標(biāo)定試驗(yàn)是將待測配氣機(jī)構(gòu)搖臂氣門端粘貼應(yīng)變片，應(yīng)變片連接動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀，杠桿一端頂在搖臂氣門端，另一端加載砝碼；動(dòng)態(tài)測量試驗(yàn)是將被測配氣機(jī)構(gòu)凸輪軸通過皮帶輪與電動(dòng)機(jī)相連，應(yīng)變片粘貼在被測配氣機(jī)構(gòu)搖臂上，應(yīng)變片另一端連接動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀，編碼器與動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀連接數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡連接上位機(jī)。本發(fā)明僅需簡單試驗(yàn)裝置，通過模擬發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)，完成搖臂載荷測量，達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求。
文檔編號G01M15/00GK102620925SQ20121010567
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)明者丁佳, 劉開, 劉忠民, 閆晗 申請人:杭州電子科技大學(xué)