一種用于扭轉(zhuǎn)減振器的疲勞試驗(yàn)臺的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于扭轉(zhuǎn)減振器的疲勞試驗(yàn)臺，包括實(shí)驗(yàn)平臺、扭轉(zhuǎn)減振器、扭振軸和帶有控制器的永磁同步電機(jī)，實(shí)驗(yàn)平臺上通過螺栓安裝有第一底座、第二底座和第三底座，第一底座上安裝有恒溫箱，扭轉(zhuǎn)減振器安裝在恒溫箱內(nèi)，扭轉(zhuǎn)減振器連接有減振器連接盤，減振器連接盤與扭振軸的一端相連接，扭振軸的另一端通過聯(lián)軸器與永磁同步電機(jī)的輸出軸相連接，扭振軸穿過第二底座和第三底座，第二底座和第三底座之間的扭振軸上可拆卸的安裝有慣性盤組。該試驗(yàn)臺既能達(dá)到與發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)相近的高頻扭振，又能實(shí)現(xiàn)裝置固有頻率的可調(diào)節(jié)，縮短原本很長的試驗(yàn)周期，達(dá)到快速檢測的效果。
【專利說明】
-種用于扭轉(zhuǎn)減振器的疲勞試驗(yàn)臺
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及發(fā)動(dòng)機(jī)扭轉(zhuǎn)減振器疲勞測試領(lǐng)域，具體的說，是設(shè)及一種用于扭 轉(zhuǎn)減振器的疲勞試驗(yàn)臺。
【背景技術(shù)】
[0002] 硅油減振器是目前柴油機(jī)上廣泛使用的曲軸扭振減振器。與曲軸系統(tǒng)良好匹配的 硅油減振器可W大幅衰減曲軸自由端的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，從而保證柴油機(jī)的可靠運(yùn)行。因此，硅油 減振器的可靠性會(huì)直接影響整機(jī)可靠性。在設(shè)計(jì)階段，硅油減振器匹配設(shè)計(jì)完成后，需要安 裝在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上，檢驗(yàn)減振效果并進(jìn)行可靠性考核試驗(yàn)，達(dá)到要求后方可進(jìn)行批量生產(chǎn)。 在批量生產(chǎn)階段，也需要對減振器進(jìn)行抽査檢驗(yàn)。大量的實(shí)機(jī)試驗(yàn)，勢必會(huì)耗費(fèi)大量的人 力、物力和財(cái)力。
[0003] 然而，由于扭振減振器一般具有較高的壽命，因此，一般的機(jī)械激勵(lì)試驗(yàn)臺機(jī)構(gòu)由 于其使用壽命的限制，很難應(yīng)用于減振器的可靠性試驗(yàn)。因此，設(shè)計(jì)一套具有高使用可靠性 和使用壽命的測試機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對硅油減振器的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)激勵(lì)具有重要意義。
[0004] 現(xiàn)有的扭轉(zhuǎn)減振器試驗(yàn)臺一般是由機(jī)械的方式形成扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，大都是利用幾何中 屯、和慣性中屯、的不重合而產(chǎn)生交變力矩進(jìn)行測試，但很難產(chǎn)生于發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)機(jī)測試相似的 150監(jiān)的高頻振動(dòng)，且現(xiàn)有試驗(yàn)臺的耐久性較差。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種用于扭轉(zhuǎn)減振器的疲 勞試驗(yàn)臺，該試驗(yàn)臺既能達(dá)到與發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)相近的高頻扭振，又能實(shí)現(xiàn)裝置固有頻率的可 調(diào)節(jié)，使之能適用于多款減振器的疲勞測試，而且通過所設(shè)置的機(jī)構(gòu)對扭振運(yùn)動(dòng)進(jìn)行放大， 能夠縮短原本很長的試驗(yàn)周期，達(dá)到快速檢測的效果;本實(shí)用新型的另一目的是利用上述 疲勞試驗(yàn)臺提供一種能夠準(zhǔn)確、高效的對不同扭轉(zhuǎn)減振器進(jìn)行可靠性測試的疲勞測試方 法。
[0006] 本實(shí)用新型的目的是通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種用于扭轉(zhuǎn)減振器的疲勞試驗(yàn)臺，包括實(shí)驗(yàn)平臺、扭轉(zhuǎn)減振器、扭振軸和帶有控 制器的永磁同步電機(jī)，所述控制器連接有信號發(fā)生器，所述實(shí)驗(yàn)平臺上通過螺栓安裝有第 一底座、第二底座和第Ξ底座，所述第一底座上通過螺栓安裝有內(nèi)壁覆蓋有隔熱棉的恒溫 箱，所述扭轉(zhuǎn)減振器安裝在所述恒溫箱內(nèi)，所述恒溫箱的一側(cè)設(shè)置有用于安裝光電傳感器 的安裝孔，所述扭轉(zhuǎn)減振器通過螺栓連接有減振器連接盤，所述減振器連接盤與所述扭振 軸的一端相連接，扭振軸的另一端通過聯(lián)軸器與永磁同步電機(jī)的輸出軸相連接，扭振軸穿 過有所述第二底座和第Ξ底座，第二底座和第Ξ底座之間的扭振軸上可拆卸的安裝有慣性 盤組。
[000引所述扭振軸與減振器連接盤之間采用螺母壓緊的圓錐面過盈連接。
[0009]所述恒溫箱的頂部設(shè)置有至少兩個(gè)用于固定加熱管的圓孔。所述恒溫箱的背面還 設(shè)置有箱口。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的技術(shù)方案所帶來的有益效果是：
[0011] ( - )本實(shí)用新型中永磁同步電機(jī)帶有控制器，控制器連接有信號發(fā)生器，改變了 傳統(tǒng)扭轉(zhuǎn)減振器試驗(yàn)臺的激勵(lì)方式，使其能夠完全由電信號控制，簡單的修改信號發(fā)生器 即可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)，方便使用者操作；由于不再采用機(jī)械激勵(lì)，試驗(yàn)臺扭振軸系可達(dá) 到200化pm的動(dòng)平衡，從而保證了機(jī)械機(jī)構(gòu)的耐久性。
[0012] (二)本實(shí)用新型的扭振軸上可拆卸的安裝有慣性盤組，慣性盤組可調(diào)，通過換用 不同厚度的慣性盤或是在慣性盤上疊加第二慣性盤的方式可W改變系統(tǒng)的固有頻率，使系 統(tǒng)的固有頻率與疲勞試驗(yàn)頻率相近，進(jìn)而在測試時(shí)達(dá)到共振狀態(tài)，放大電機(jī)所輸出的扭振 振幅，達(dá)到強(qiáng)化試驗(yàn)的效果，能夠大大縮短試驗(yàn)時(shí)間，減少能源消耗。
[0013] (Ξ)本實(shí)用新型在扭轉(zhuǎn)減振器的安裝位置增加了恒溫箱，使被測扭轉(zhuǎn)減振器所處 環(huán)境溫度與發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)機(jī)測試時(shí)工作環(huán)境的溫度相同，保證硅油的粘度不受試驗(yàn)環(huán)境溫度的 影響。所述恒溫箱側(cè)面設(shè)有用于安裝光電傳感器的安裝孔，用于光電傳感器采集轉(zhuǎn)速信號。 此外恒溫箱的背面還設(shè)置有箱口，使得更換扭轉(zhuǎn)減振器時(shí)不必拆卸整個(gè)恒溫箱，打開箱口 即可完成，方便快捷。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖2是慣性盤組的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖3是圖2中A-A向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖4是恒溫箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖5是扭振軸與減振器連接盤之間采用螺母壓緊的圓錐面過盈連接示意圖。
[0019] 附圖標(biāo)記：1-實(shí)驗(yàn)平臺2-第一底座3-第二底座4-第Ξ底座5-恒溫箱6-扭轉(zhuǎn) 減振器7-減振器連接盤8-扭振軸9-慣性盤組10-聯(lián)軸器11-永磁同步電機(jī)12-控制器 13-信號發(fā)生器50-安裝孔51-箱口 52-螺栓孔
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述：
[0021] 如圖1至圖4所示，一種用于扭轉(zhuǎn)減振器的疲勞試驗(yàn)臺，包括實(shí)驗(yàn)平臺1、扭轉(zhuǎn)減振 器6、扭振軸8和帶有控制器12的永磁同步電機(jī)11，控制器12連接有信號發(fā)生器13,實(shí)驗(yàn)平臺 1上通過螺栓安裝有第一底座2、第二底座3和第Ξ底座4,可根據(jù)實(shí)際情況在Ξ個(gè)底座上加 設(shè)肋板W增強(qiáng)試驗(yàn)臺的穩(wěn)定性；
[0022] 第一底座2上通過螺栓安裝有恒溫箱5，恒溫箱5的底部設(shè)有與第一底座2相對應(yīng)的 螺栓孔52,用W將恒溫箱5固定在實(shí)驗(yàn)平臺1上;待測的扭轉(zhuǎn)減振器6安裝在所述恒溫箱內(nèi)， 恒溫箱5的頂部開有至少兩個(gè)用于固定加熱管的圓孔，內(nèi)壁覆蓋有隔熱棉，可通過調(diào)節(jié)加熱 管的功率將恒溫箱內(nèi)溫度控制為扭轉(zhuǎn)減振器6常用工況時(shí)的溫度，W減少熱機(jī)時(shí)間，并完成 各溫度下扭轉(zhuǎn)減振器6減振效果的快速檢測;恒溫箱5的一側(cè)開有用于安裝光電傳感器的安 裝孔50,在實(shí)驗(yàn)裝置整體安裝完畢后，安裝孔50處會(huì)露出扭轉(zhuǎn)減振器6圓周上的碼盤，用于 光電傳感器采集轉(zhuǎn)速信號;恒溫箱5的背部設(shè)置有箱口 51，更換扭轉(zhuǎn)減振器即寸，不必拆卸整 個(gè)恒溫箱5，打開箱口 51即可完成。
[0023] 扭轉(zhuǎn)減振器6通過螺栓連接有減振器連接盤7,減振器連接盤7通過與扭振軸8的一 端相連接，扭振軸8的另一端通過聯(lián)軸器10與永磁同步電機(jī)11的輸出軸相連接，如圖5所示， 扭振軸8與減振器連接盤7之間采用螺母壓緊的圓錐面過盈連接，方便拆卸，圓錐面在加工 時(shí)進(jìn)行熱處理，提高強(qiáng)度;扭振軸穿過有所述第二底座3和第Ξ底座4，本實(shí)施例中第二底座 3和第Ξ底座4之間的扭振軸8上設(shè)置有連接小盤，連接小盤通過螺栓活動(dòng)連接有慣性盤組 9,可通過在慣性盤組9中更換不同厚度的慣性盤或是在慣性盤上疊加其他慣性盤W改變系 統(tǒng)的固有頻率。
[0024] 通過上述疲勞試驗(yàn)臺對扭轉(zhuǎn)減振器進(jìn)行疲勞測試的方法，具體步驟如下：
[0025] (1)根據(jù)待測的扭轉(zhuǎn)減振器的測試規(guī)范查得待測扭轉(zhuǎn)減振器的可靠性實(shí)驗(yàn)條件， 本實(shí)施例中的扭轉(zhuǎn)減振器為硅油減振器，查得其實(shí)機(jī)測試時(shí)轉(zhuǎn)速3000rpm，扭振激勵(lì)頻率 150Hz、扭振幅值A(chǔ)i = 0.2°和測試時(shí)間lOOOh。W此計(jì)算硅油減振器在標(biāo)定情況下每次運(yùn)行 的損傷率化
[0026] 町=吊·，
[0027] 其中，化為標(biāo)定情況下0.2°扭振幅值對應(yīng)的壽命，根據(jù)S-N曲線可查得為109次，m 為實(shí)際工況下各應(yīng)力水平下的循環(huán)數(shù)150 X 1000 X 3600 = 5.4 X 108次；
[0028] (2)安裝硅油減振器，仔細(xì)檢查試驗(yàn)臺的各連接處是否存在松動(dòng)，連接好各個(gè)部 件，啟動(dòng)控制器W及信號發(fā)生器；
[0029] (3)通過信號發(fā)生器對對試驗(yàn)臺施加掃頻信號，測量并分析結(jié)果，確定試驗(yàn)臺的共 振頻率。依據(jù)測得的共振頻率施加扭振信號，使得激勵(lì)扭矩與試驗(yàn)臺的固有頻率相同，記錄 下硅油減振器在共振狀況下的扭振幅值A(chǔ)2 = 0.75%
[0030] (4)根據(jù)扭振幅值與切應(yīng)力計(jì)算公式，通過計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算硅油減振器外殼在該 幅值下振動(dòng)所受的切應(yīng)力，查找材料手冊S-N曲線得到共振狀況下的壽命為化=108次，并使 共振狀況下的當(dāng)量損傷化與標(biāo)準(zhǔn)工況下當(dāng)量損傷化相等，計(jì)算出循環(huán)次數(shù)n2 = 5.4X107次， 并依據(jù)扭振激勵(lì)頻率計(jì)算出共振狀況下的理論工作時(shí)間為t = 100(小時(shí)）。
[0031] (5)設(shè)置好信號發(fā)生器中電壓信號的幅值、波形W及頻率，啟動(dòng)永磁同步電機(jī)，開 始測試，每一小時(shí)記錄一次硅油減振器的振幅信號，如果硅油減振器未失效，每次測得的振 幅信號幾乎不變；
[0032] (6)對硅油減振器進(jìn)行t = 100小時(shí)的疲勞測試后，對比此時(shí)的振幅信號與步驟巧） 中的振幅信號是否存在顯著差異，從而判斷本實(shí)施例中被測的硅油減振器是否失效。
[0033] 此外，對于上述扭轉(zhuǎn)減振器疲勞試驗(yàn)臺，基于共振法阻尼測試的原理，可W測得扭 轉(zhuǎn)減振器的阻尼值。其基本原理是基于共振試驗(yàn)時(shí)，系統(tǒng)的臨界頻率和試驗(yàn)臺的共振振幅 均與扭轉(zhuǎn)減振器的阻尼之間存在一一對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，具體實(shí)現(xiàn)方式為:首先通過計(jì)算機(jī) 計(jì)算試驗(yàn)臺共振頻率、振幅和阻尼之間的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制出他們之間的關(guān)系 曲線即試驗(yàn)臺的阻尼特性曲線;然后，在試驗(yàn)臺上，通過施加掃頻信號，激發(fā)系統(tǒng)共振，測量 此時(shí)的頻率及振幅，從而在阻尼特性曲線上找到對應(yīng)的阻尼值。
[0034] 本實(shí)用新型并不限于上文描述的實(shí)施方式。W上對【具體實(shí)施方式】的描述旨在描述 和說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，上述的【具體實(shí)施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的。在 不脫離本實(shí)用新型宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用 新型的啟示下還可做出很多形式的具體變換，運(yùn)些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于扭轉(zhuǎn)減振器的疲勞試驗(yàn)臺，包括實(shí)驗(yàn)平臺、扭轉(zhuǎn)減振器、扭振軸和帶有控制 器的永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述控制器連接有信號發(fā)生器，所述實(shí)驗(yàn)平臺上通過螺栓 安裝有第一底座、第二底座和第三底座，所述第一底座上通過螺栓安裝有內(nèi)壁覆蓋有隔熱 棉的恒溫箱，所述扭轉(zhuǎn)減振器安裝在所述恒溫箱內(nèi)，所述恒溫箱的一側(cè)設(shè)置有用于安裝光 電傳感器的安裝孔，所述扭轉(zhuǎn)減振器通過螺栓連接有減振器連接盤，所述減振器連接盤與 所述扭振軸的一端相連接，扭振軸的另一端通過聯(lián)軸器與永磁同步電機(jī)的輸出軸相連接， 扭振軸穿過有所述第二底座和第三底座，第二底座和第三底座之間的扭振軸上可拆卸的安 裝有慣性盤組。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于扭轉(zhuǎn)減振器的疲勞試驗(yàn)臺，其特征在于，所述扭振軸 與減振器連接盤之間采用螺母壓緊的圓錐面過盈連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于扭轉(zhuǎn)減振器的疲勞試驗(yàn)臺，其特征在于，所述恒溫箱 的頂部設(shè)置有至少兩個(gè)用于固定加熱管的圓孔。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種用于扭轉(zhuǎn)減振器的疲勞試驗(yàn)臺，其特征在于，所述恒 溫箱的背面還設(shè)置有箱門。
【文檔編號】G01M13/00GK205483519SQ201620045204
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月18日
【發(fā)明人】畢鳳榮, 姚昱儒, 馬騰, 劉建飛, 楊曉, 齊彬
【申請人】天津大學(xué)