一種用于扭轉減振器的疲勞試驗臺的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于扭轉減振器的疲勞試驗臺，包括實驗平臺、扭轉減振器、扭振軸和帶有控制器的永磁同步電機，實驗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，扭轉減振器安裝在恒溫箱內，扭轉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軸器與永磁同步電機的輸出軸相連接，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。該試驗臺既能達到與發動機試驗相近的高頻扭振，又能實現裝置固有頻率的可調節，縮短原本很長的試驗周期，達到快速檢測的效果。
【專利說明】
-種用于扭轉減振器的疲勞試驗臺
技術領域
[0001] 本實用新型設及發動機扭轉減振器疲勞測試領域，具體的說，是設及一種用于扭 轉減振器的疲勞試驗臺。
【背景技術】
[0002] 硅油減振器是目前柴油機上廣泛使用的曲軸扭振減振器。與曲軸系統良好匹配的 硅油減振器可W大幅衰減曲軸自由端的扭轉振動，從而保證柴油機的可靠運行。因此，硅油 減振器的可靠性會直接影響整機可靠性。在設計階段，硅油減振器匹配設計完成后，需要安 裝在發動機曲軸上，檢驗減振效果并進行可靠性考核試驗，達到要求后方可進行批量生產。 在批量生產階段，也需要對減振器進行抽査檢驗。大量的實機試驗，勢必會耗費大量的人 力、物力和財力。
[0003] 然而，由于扭振減振器一般具有較高的壽命，因此，一般的機械激勵試驗臺機構由 于其使用壽命的限制，很難應用于減振器的可靠性試驗。因此，設計一套具有高使用可靠性 和使用壽命的測試機構，實現對硅油減振器的扭轉振動激勵具有重要意義。
[0004] 現有的扭轉減振器試驗臺一般是由機械的方式形成扭轉運動，大都是利用幾何中 屯、和慣性中屯、的不重合而產生交變力矩進行測試，但很難產生于發動機實機測試相似的 150監的高頻振動，且現有試驗臺的耐久性較差。 【實用新型內容】
[0005] 本實用新型的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種用于扭轉減振器的疲 勞試驗臺，該試驗臺既能達到與發動機試驗相近的高頻扭振，又能實現裝置固有頻率的可 調節，使之能適用于多款減振器的疲勞測試，而且通過所設置的機構對扭振運動進行放大， 能夠縮短原本很長的試驗周期，達到快速檢測的效果;本實用新型的另一目的是利用上述 疲勞試驗臺提供一種能夠準確、高效的對不同扭轉減振器進行可靠性測試的疲勞測試方 法。
[0006] 本實用新型的目的是通過W下技術方案實現的：
[0007] -種用于扭轉減振器的疲勞試驗臺，包括實驗平臺、扭轉減振器、扭振軸和帶有控 制器的永磁同步電機，所述控制器連接有信號發生器，所述實驗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壁覆蓋有隔熱棉的恒溫 箱，所述扭轉減振器安裝在所述恒溫箱內，所述恒溫箱的一側設置有用于安裝光電傳感器 的安裝孔，所述扭轉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軸器與永磁同步電機的輸出軸相連接，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置有至少兩個用于固定加熱管的圓孔。所述恒溫箱的背面還 設置有箱口。
[0010] 與現有技術相比，本實用新型的技術方案所帶來的有益效果是：
[0011] ( - )本實用新型中永磁同步電機帶有控制器，控制器連接有信號發生器，改變了 傳統扭轉減振器試驗臺的激勵方式，使其能夠完全由電信號控制，簡單的修改信號發生器 即可實現旋轉運動的調節，方便使用者操作；由于不再采用機械激勵，試驗臺扭振軸系可達 到200化pm的動平衡，從而保證了機械機構的耐久性。
[0012] (二)本實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，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改變系統的固有頻率，使系 統的固有頻率與疲勞試驗頻率相近，進而在測試時達到共振狀態，放大電機所輸出的扭振 振幅，達到強化試驗的效果，能夠大大縮短試驗時間，減少能源消耗。
[0013] (Ξ)本實用新型在扭轉減振器的安裝位置增加了恒溫箱，使被測扭轉減振器所處 環境溫度與發動機實機測試時工作環境的溫度相同，保證硅油的粘度不受試驗環境溫度的 影響。所述恒溫箱側面設有用于安裝光電傳感器的安裝孔，用于光電傳感器采集轉速信號。 此外恒溫箱的背面還設置有箱口，使得更換扭轉減振器時不必拆卸整個恒溫箱，打開箱口 即可完成，方便快捷。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0015] 圖2是慣性盤組的結構示意圖。
[0016] 圖3是圖2中A-A向的剖視結構示意圖。
[0017] 圖4是恒溫箱的結構示意圖。
[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] 附圖標記：1-實驗平臺2-第一底座3-第二底座4-第Ξ底座5-恒溫箱6-扭轉 減振器7-減振器連接盤8-扭振軸9-慣性盤組10-聯軸器11-永磁同步電機12-控制器 13-信號發生器50-安裝孔51-箱口 52-螺栓孔
【具體實施方式】
[0020] 下面結合附圖對本實用新型作進一步的描述：
[0021] 如圖1至圖4所示，一種用于扭轉減振器的疲勞試驗臺，包括實驗平臺1、扭轉減振 器6、扭振軸8和帶有控制器12的永磁同步電機11，控制器12連接有信號發生器13,實驗平臺 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,可根據實際情況在Ξ個底座上加 設肋板W增強試驗臺的穩定性；
[0022] 第一底座2上通過螺栓安裝有恒溫箱5，恒溫箱5的底部設有與第一底座2相對應的 螺栓孔52,用W將恒溫箱5固定在實驗平臺1上;待測的扭轉減振器6安裝在所述恒溫箱內， 恒溫箱5的頂部開有至少兩個用于固定加熱管的圓孔，內壁覆蓋有隔熱棉，可通過調節加熱 管的功率將恒溫箱內溫度控制為扭轉減振器6常用工況時的溫度，W減少熱機時間，并完成 各溫度下扭轉減振器6減振效果的快速檢測;恒溫箱5的一側開有用于安裝光電傳感器的安 裝孔50,在實驗裝置整體安裝完畢后，安裝孔50處會露出扭轉減振器6圓周上的碼盤，用于 光電傳感器采集轉速信號;恒溫箱5的背部設置有箱口 51，更換扭轉減振器即寸，不必拆卸整 個恒溫箱5，打開箱口 51即可完成。
[0023] 扭轉減振器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的另一端通過聯軸器10與永磁同步電機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 時進行熱處理，提高強度;扭振軸穿過有所述第二底座3和第Ξ底座4，本實施例中第二底座 3和第Ξ底座4之間的扭振軸8上設置有連接小盤，連接小盤通過螺栓活動連接有慣性盤組 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 統的固有頻率。
[0024] 通過上述疲勞試驗臺對扭轉減振器進行疲勞測試的方法，具體步驟如下：
[0025] (1)根據待測的扭轉減振器的測試規范查得待測扭轉減振器的可靠性實驗條件， 本實施例中的扭轉減振器為硅油減振器，查得其實機測試時轉速3000rpm，扭振激勵頻率 150Hz、扭振幅值Ai = 0.2°和測試時間lOOOh。W此計算硅油減振器在標定情況下每次運行 的損傷率化
[0026] 町=吊·，
[0027] 其中，化為標定情況下0.2°扭振幅值對應的壽命，根據S-N曲線可查得為109次，m 為實際工況下各應力水平下的循環數150 X 1000 X 3600 = 5.4 X 108次；
[0028] (2)安裝硅油減振器，仔細檢查試驗臺的各連接處是否存在松動，連接好各個部 件，啟動控制器W及信號發生器；
[0029] (3)通過信號發生器對對試驗臺施加掃頻信號，測量并分析結果，確定試驗臺的共 振頻率。依據測得的共振頻率施加扭振信號，使得激勵扭矩與試驗臺的固有頻率相同，記錄 下硅油減振器在共振狀況下的扭振幅值A2 = 0.75%
[0030] (4)根據扭振幅值與切應力計算公式，通過計算機軟件計算硅油減振器外殼在該 幅值下振動所受的切應力，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 共振狀況下的當量損傷化與標準工況下當量損傷化相等，計算出循環次數n2 = 5.4X107次， 并依據扭振激勵頻率計算出共振狀況下的理論工作時間為t = 100(小時）。
[0031] (5)設置好信號發生器中電壓信號的幅值、波形W及頻率，啟動永磁同步電機，開 始測試，每一小時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)對硅油減振器進行t = 100小時的疲勞測試后，對比此時的振幅信號與步驟巧） 中的振幅信號是否存在顯著差異，從而判斷本實施例中被測的硅油減振器是否失效。
[0033] 此外，對于上述扭轉減振器疲勞試驗臺，基于共振法阻尼測試的原理，可W測得扭 轉減振器的阻尼值。其基本原理是基于共振試驗時，系統的臨界頻率和試驗臺的共振振幅 均與扭轉減振器的阻尼之間存在一一對應的函數關系，具體實現方式為:首先通過計算機 計算試驗臺共振頻率、振幅和阻尼之間的對應關系，根據計算結果繪制出他們之間的關系 曲線即試驗臺的阻尼特性曲線;然后，在試驗臺上，通過施加掃頻信號，激發系統共振，測量 此時的頻率及振幅，從而在阻尼特性曲線上找到對應的阻尼值。
[0034] 本實用新型并不限于上文描述的實施方式。W上對【具體實施方式】的描述旨在描述 和說明本實用新型的技術方案，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的。在 不脫離本實用新型宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，本領域的普通技術人員在本實用 新型的啟示下還可做出很多形式的具體變換，運些均屬于本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種用于扭轉減振器的疲勞試驗臺，包括實驗平臺、扭轉減振器、扭振軸和帶有控制 器的永磁同步電機，其特征在于，所述控制器連接有信號發生器，所述實驗平臺上通過螺栓 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壁覆蓋有隔熱 棉的恒溫箱，所述扭轉減振器安裝在所述恒溫箱內，所述恒溫箱的一側設置有用于安裝光 電傳感器的安裝孔，所述扭轉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軸器與永磁同步電機的輸出軸相連接， 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. 根據權利要求1所述的一種用于扭轉減振器的疲勞試驗臺，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. 根據權利要求1所述的一種用于扭轉減振器的疲勞試驗臺，其特征在于，所述恒溫箱 的頂部設置有至少兩個用于固定加熱管的圓孔。4. 根據權利要求1或3所述的一種用于扭轉減振器的疲勞試驗臺，其特征在于，所述恒 溫箱的背面還設置有箱門。
【文檔編號】G01M13/00GK205483519SQ201620045204
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月18日
【發明人】畢鳳榮, 姚昱儒, 馬騰, 劉建飛, 楊曉, 齊彬
【申請人】天津大學