曲軸整體扭轉疲勞試驗機制造技術

本發明專利技術涉及一種曲軸整體扭轉疲勞試驗機，其包括基座、電磁激振器、試驗支架、曲柄臂夾具體、配重塊、加速度傳感器、信號控制與處理系統等，所述試驗支架固定在基座中央，整個曲軸通過兩端的主軸頸與軸承過盈配合，軸承通過軸承座支撐，軸承座固定在試驗支架上。在曲軸的每個曲柄臂上分別固定曲柄臂夾具體，在每個曲柄臂夾具體上固定配重塊，電磁激振器設置在前端曲柄臂夾具體的下端，加速度傳感器固定在后端曲柄臂夾具體的上端，激振器和加速度傳感器通過導線與信號控制與處理系統相連。本發明專利技術結構簡單、操作方便，精確性高，誤差小，適用于不同型號的曲軸扭轉疲勞試驗。

【技術實現步驟摘要】
一種曲軸整體扭轉疲勞試驗方法
本專利技術涉及一種曲軸整體扭轉疲勞試驗方法，屬于曲軸扭轉疲勞試驗領域。
技術介紹
作為車輛的動力源，發動機的動力性能和質量狀況影響著整車的壽命。曲軸作為發動機中最重要的零部件之一，其上作用有大小、方向周期性變化的切向和法向作用力，故曲軸會產生扭轉振動。由于曲軸較長，扭轉剛度較小，且曲軸系的轉動慣量較大，故曲軸扭振頻率較低，在發動機工作轉速范圍內容易產生共振，從而引起較大噪聲，加劇其它零件的磨損，甚至導致曲軸折斷和疲勞失效。由于引起曲軸扭轉振動的因素較多，雖然可以利用某些經驗公式或有限元、光彈等方法進行估算，但要準確地作出評價，最可靠而實用的途徑還是實物疲勞試驗，曲軸扭轉疲勞試驗是對曲軸工作可靠性檢測的重要手段。目前，在國內，絕大多數應用中的曲軸扭轉疲勞試驗機系統設備落后，存在的主要問題是：很多仍為單拐試驗機，對于整個曲軸測試只能逐個拐依次進行試驗，既浪費了時間，又使曲軸整體壽命計算失真；工作的諧振頻率低，導致試驗機效率低下；疲勞試驗機長時間連續工作的穩定性差，針對不同型號的試驗曲軸或部分因振型頻率接近而無法進行試驗的曲軸，設備的機械部件調節適應性差，可調節的諧振頻率范圍小。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是克服上述現有技術的不足，提供一種曲軸整體扭轉疲勞試驗方法，所用裝置原理可行，結構合理，制造簡單，易于裝夾和拆卸，操作方便，工作效率高，功耗小，連續工作的穩定性好，試驗誤差相對較小，是一種可在較大范圍內進行頻率調節且能夠對整個曲軸進行扭轉疲勞試驗的高頻諧振的扭轉疲勞試驗裝置。本專利技術解決上述技術問題是通過以下方案實現的：本專利技術的一種曲軸整體扭轉疲勞試驗方法，所用裝置包括：基座、激振器、試驗支架、曲柄臂夾具體、配重塊、加速度傳感器、信號控制與處理系統，其特征在于：所述試驗支架固定在基座中央，整個曲軸通過兩端的主軸頸與軸承過盈配合，軸承通過軸承座支撐，軸承座固定在試驗支架上；曲柄臂夾具體分別安裝在曲軸的每個曲柄臂上，且曲柄臂夾具體的型腔與試驗曲軸曲柄臂外形曲面相匹配，配重塊固定在每個曲柄臂夾具體的曲柄反方向上，整個曲柄臂夾具體和配重塊組成系統的諧振擺臂，諧振擺臂的質量通過配重塊來調節，通常配重塊的材料選取密度較大的金屬，諧振擺臂質量與曲柄臂質量比為1:1—4:1；電磁激振器固定在基座上，并通過推桿將激振力作用在最前端的曲柄臂夾具體的下端，加速度傳感器固定在后端曲柄臂夾具體的上端，用于測量曲軸及諧振擺臂組成的曲軸扭轉諧振系統的響應振動信號，激振器和加速度傳感器通過導線與信號控制與處理系統相連；工作過程：首先確定曲軸扭轉諧振系統的諧振頻率，電磁激振器以該諧振頻率和一定的幅度進行激振，擺臂的慣性力所產生的扭矩就施加到曲軸上，曲軸扭轉諧振系統產生扭轉振動，曲軸扭轉諧振系統、激振器、加速度傳感器及信號控制與處理系統組成閉環控制回路，當曲軸扭轉諧振系統的諧振頻率因曲軸開裂原因而發生改變時，回路能自動修正指令信號的頻率，使之與曲軸扭轉諧振系統當前的頻率相等，確保系統始終處于共振狀態，當系統的諧振頻率下降到預定值，即與某一裂紋長度對應的值時，停止激勵，得到該曲軸的壽命。有益效果本專利技術采用了諧振擺臂與曲柄臂的外曲面吻合的夾緊方式，提高了整個系統的扭轉轉動慣量，從而提高了曲軸扭轉疲勞試驗機的諧振頻率，縮短了試驗時間，提高了試驗機的工作效率；由于配重塊質量可調，所以可在較大范圍內進行頻率調節，從而對部分因振型頻率接近而無法進行試驗的曲軸都可以進行扭轉疲勞試驗；兩端采用軸承支撐，結構簡單，適用于不同型號的曲軸彎曲疲勞試驗；且本專利技術結構合理，制造簡單，易于裝夾和拆卸，操作方便，工作效率高，連續工作的穩定性好，試驗誤差相對較小。附圖說明下面結合附圖對本專利技術做進一步的描述圖1是本專利技術曲軸整體扭轉疲勞試驗機的俯視結構示意圖；圖2是圖1的左視結構示意圖；圖3是圖1中擺臂的A-A剖向示意圖；圖中：1-電磁激振器2-試驗支架3-曲軸4、8-軸承5、9-軸承座6-擺臂7-基座10-加速度傳感器11-推桿12-連接螺栓13-連接螺釘14-配重塊15-圓柱銷16-內六角螺釘17-曲柄臂18-曲柄臂夾具體a19-曲柄臂夾具體b。具體實施方式從圖1、圖2、圖3中可以看出，一種曲軸整體扭轉疲勞試驗機，以四拐曲軸為例，其包括基座7、電磁激振器1、試驗支架2、曲柄臂夾具體18和19、配重塊14、加速度傳感器10、信號控制與處理系統，其特征在于：所述試驗支架2固定在基座7中央，整個曲軸3通過兩端的主軸頸與軸承4和8過盈配合，軸承4和8分別通過軸承座5和9支撐，軸承座5和9固定在試驗支架2上；曲柄臂夾具體分別安裝在曲軸3的每個曲柄臂17上，且曲柄臂夾具體的型腔與試驗曲軸3的曲柄臂17外形曲面相匹配，配重塊14固定在每個曲柄臂夾具體的曲柄反方向上，整個曲柄臂夾具體和配重塊14組成系統的諧振擺臂6，諧振擺臂的質量通過配重塊14來調節，通常配重塊14的材料選取密度較大的金屬，諧振擺臂6質量與曲柄臂質量比為1:1—4:1；電磁激振器1固定在基座7上，并通過推桿11將激振力作用在最前端的曲柄臂夾具體6的下端，加速度傳感器固定在后端曲柄臂夾具體6的上端，用于測量曲軸3及諧振擺臂6組成的曲軸扭轉諧振系統的響應振動信號，激振器1和加速度傳感器10通過導線與信號控制與處理系統相連。工作過程首先確定曲軸扭轉諧振系統的諧振頻率，電磁激振器1以該諧振頻率和一定的幅度進行激振，擺臂6的慣性力所產生的扭矩就施加到曲軸3上，曲軸扭轉諧振系統產生扭轉振動，曲軸扭轉諧振系統、電磁激振器1、加速度傳感器10及信號控制與處理系統組成閉環控制回路，當曲軸扭轉諧振系統的諧振頻率因曲軸3開裂原因而發生改變時，回路能自動修正指令信號的頻率，使之與曲軸扭轉諧振系統當前的頻率相等，確保系統始終處于共振狀態，當系統的諧振頻率下降到預定值，即與某一裂紋長度對應的值時，停止激勵，得到該曲軸的壽命。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種曲軸整體扭轉疲勞試驗機，其包括：基座、電磁激振器、試驗支架、曲柄臂夾具體、配重塊、功率放大器、加速度傳感器、信號控制與處理系統等，其特征在于：所述試驗支架固定在基座中央，整個曲軸通過兩端的主軸頸與軸承過盈配合，軸承通過軸承座支撐，軸承座固定在試驗支架上；曲柄臂夾具體分別安裝在曲軸的每個曲柄臂上，且曲柄臂夾具體的型腔與試驗曲軸曲柄臂外形曲面相匹配，配重塊固定在每個曲柄臂夾具體的曲柄反方向上，整個曲柄臂夾具體和配重塊組成系統的諧振擺臂，諧振擺臂的質量通過配重塊來調節，通常配重塊的材料選取密度較大的金屬，諧振擺臂質量與曲柄臂質量比為1:1—4:1；電磁急診器固定在基座上，并通過推桿將激振力作用在最前端的曲柄臂夾具體的下端，加速度傳感器固定在后端曲柄臂夾具體的上端，用于測量曲軸及擺臂組成的諧振系統的響應振動信號，激振器和加速度傳感器通過導線與信號控制與處理系統相連；工作過程首先確定固定曲柄臂夾具體和配重塊后的整個曲軸扭轉諧振系統的諧振頻率，電磁激振器以該諧振頻率和一定的幅度進行激振，擺臂的慣性力所產生的扭矩就施加到曲軸上，曲軸扭轉諧振系統產生扭轉振動，曲軸扭轉諧振系統、激振器、加速度傳感器及信號控制與處理系統組成閉環控制回路，當曲軸扭轉諧振系統的共振頻率因曲軸開裂等原因而發生改變時，回路能自動修正指令信號的頻率，使之與扭振系統當前的頻率相等，確保系統始終處于共振狀態，當系統的共振頻率下降到預定值即與某一裂紋長度對應的值時，停止激勵，得到該曲軸的壽命。...

【技術特征摘要】
1.一種曲軸整體扭轉疲勞試驗方法，所用裝置包括：基座、激振器、試驗支架、曲柄臂夾具體、配重塊、功率放大器、加速度傳感器、信號控制與處理系統，其特征在于：所述試驗支架固定在基座中央，整個曲軸通過兩端的主軸頸與軸承過盈配合，軸承通過軸承座支撐，軸承座固定在試驗支架上；曲柄臂夾具體分別安裝在曲軸的每個曲柄臂上，且曲柄臂夾具體的型腔與試驗曲軸曲柄臂外形曲面相匹配，配重塊固定在每個曲柄臂夾具體的曲柄反方向上，整個曲柄臂夾具體和配重塊組成系統的諧振擺臂，諧振擺臂的質量通過配重塊來調節，通常配重塊的材料選取密度較大的金屬，諧振擺臂質量與曲柄臂質量比為1:1—4:1；電磁激振器固定在基座上，并通過推桿將激振力作用在最前端的曲柄臂夾具體的下...

【專利技術屬性】
技術研發人員：景銀萍，崔志琴，黃坤，劉貞，王曉華，高雪琴，徐海龍，鄭志華，李學民，郭媛，劉威，
申請(專利權)人：中北大學，
類型：發明
國別省市：山西;14