曲轴弯扭疲劳寿命检测仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种曲轴弯扭疲劳寿命检测仪，其包括支架和应变传感器传感器，支架设置于支架底座上的一侧，支架上部与悬挂横梁的一端连接，悬挂横梁左右两侧下端分别通过铰链套接有悬挂绳索，悬挂绳索下端分别与左侧夹持钢板和右侧夹持钢板连接；支架底座上位于悬挂横梁右侧下方的位置处设置有前向电磁铁，支架底座上位于前侧下方的位置处设置有侧向电磁铁。本实用新型专利技术能够模拟曲轴的实际工况，通过非接触的方式，对曲轴施加高频交变扭转载荷，同时实时获取曲轴弯曲、扭转应变数据，还具有造价便宜、耐用性好等优点。

【技术实现步骤摘要】
曲轴弯扭疲劳寿命检测仪
本技术涉及测试
，特别涉及一种曲轴弯扭疲劳寿命检测仪。
技术介绍
发动机是汽车的心脏，而曲轴则是组成发动机的最为核心的元件之一。曲轴的功用是将发动机活塞缸中燃料爆燃的线性动力转换成扭矩，并传递给汽车的动力轴，为汽车输送源源不断的动力。在汽车运行的过程中，曲轴一直承受着高频弯曲、扭转载荷的作用，其薄弱部位容易产生弯扭疲劳损伤甚至产生断裂，造成严重的人身伤亡事故。目前，我国汽车的年产量已经达到2300万量，发动机曲轴的年产量则达到3000万根。汽车产业一直在追求曲轴轻量、高效、高精、低成本的生产方法，曲轴生产的精细化导致曲轴工作的可靠性成为日益突出的问题。在模拟曲轴的实际工况下，对曲轴施加弯扭交变应力，实时检测曲轴各个结合部位的应力变形，获得曲轴疲劳裂纹的形成和演化规律以及疲劳寿命的实测参数，无论是对于曲轴轻量化设计还是对于曲轴断裂时间的预估，都具有非常重要的价值。曲轴生产工艺本就是汽车企业的核心技术机密，而曲轴寿命检测技术则更是企业核心机密中的最为关键的技术。因此国外发达国家从未公开发表过有关企业内部检测曲轴寿命所采用的装置及方法。因此，现在国内需要有能够适应我国曲轴制造业轻量化发展趋势和自主创新的需要的曲轴寿命监测装置。
技术实现思路
本技术针对现有技术的上述不足，提供了一种能够通过非接触的方式，对曲轴施加高频交变扭转载荷，以检测曲轴寿命的曲轴弯扭疲劳寿命检测仪。为解决上述技术问题，本技术采用了下列技术方案：提供了一种曲轴弯扭疲劳寿命检测仪，其包括支架和应变传感器传感器，支架设置于支架底座上的一侧，支架上部与悬挂横梁的一端连接，悬挂横梁左右两侧下端分别通过铰链套接有悬挂绳索，悬挂绳索下端分别与左侧夹持钢板和右侧夹持钢板连接，左侧夹持钢板和右侧夹持钢板上相对的侧面上分别设置有相互配合的用于夹持并固定待检测曲轴的夹持槽；支架底座上位于悬挂横梁右侧下方的位置处设置有前向电磁铁，支架底座上位于前侧下方的位置处设置有侧向电磁铁；应变传感器包括设置于待检测曲轴各轴颈上端的上部弯曲应变传感器、设置于待检测曲轴各轴颈下端的下部弯曲应变传感器和对称设置于待检测曲轴各轴颈侧边的两个前后扭转应变传感器，应变传感器分别与控制器连接。上述技术方案中，优选的，应变传感器设置有若干组，每个待检测曲轴的轴颈端部至少设置一组。上述技术方案中，优选的，控制器为包括工控机和与应变传感器的输出端连接的多通道数据采集卡。上述技术方案中，优选的，工控机为研华公司的型号为IPC-610F型工控机；所述多通道数据采集卡为研华公司的型号为PCI-1756的数据采集卡。上述技术方案中，优选的，径向定位钩的前端呈L形结构，前向电磁铁和侧向电磁铁的电磁铁线圈均通过双H型桥式功率三极管整流电路与电源连接。上述技术方案中，优选的，电磁铁线圈的一端与功率三极管K1的集电极、功率三极管K2的发射极、放电二极管D1的正极和放电二极管D2的负极连接，另一端与功率三极管K3的集电极、功率三极管K4的发射极、放电二极管D3的正极和放电二极管D4的负极连接，功率三极管K1和K3的发射极、放电二极管D1和D3的负极与电源连接，功率三极管K2和K4的集电极、放电二极管D2和D4的正极接地。本技术提供的上述曲轴弯扭疲劳寿命检测仪的主要有益效果为：通过设悬挂横梁与下方的夹持钢板、前向电磁铁和侧向电磁铁，利用悬挂式夹持钢板的杠杆效应，将非接触式正交电磁线性作用力转换为施加在发动机曲轴两端的弯曲、扭转力矩，使得施加的力矩容易得到控制，并降低了工作噪声。同时，通过设置在待检测曲轴上的应变传感器，可以实时采集曲轴各个关键部位的弯曲和扭转应变数据，进而对曲轴进行寿命分析。由于通过电磁铁线圈与夹持钢板的电磁力在给轿车发动机曲轴施加弯曲和扭转力矩，不需要曲轴产生回转运动，因此，相比现有的接触式寿命监测装置，曲轴的弯曲、扭转传感器的电路更容易连接，不存在电线缠绕的问题。通过控制双H型桥式功率三极管整流电路，激发前向和侧向电磁铁中的线圈产生电磁力，从而在曲轴两端产生频率相当于每分钟800转至3000转的弯曲力和扭转力，弯曲、扭转力矩的载荷接近曲轴的实际载荷工况。通过设置应变传感器，进而在实验中能够全面的检测到曲轴各个部分的弯曲、扭转应变状态，从而掌握曲轴疲劳裂纹的发生和演化规律，准确的获得曲轴疲劳寿命的数据。为曲轴轻量化设计及可靠性预测奠定基础。本专利技术提出的曲轴弯扭疲劳寿命检测仪可以同时对曲轴的所有连接部位的弯曲应变、扭转应变进行测量，以便全面了解曲轴的工作状况，有利于曲轴轻量化设计、曲轴生产质量把控以及曲轴疲劳寿命预测。同时，本专利技术中采用的元器件均造价便宜，整个测试平台具有成本低、耐用性好的特点，具有极大的普及和应用价值。附图说明图1是本专利技术曲轴弯扭疲劳寿命检测仪的正视图。图2是曲轴弯扭疲劳寿命检测仪的右视图。图3是曲轴上的传感器的分布图。图4是电磁铁线圈的供电电路图。其中，1、支架，2、左侧悬挂绳索，3、左侧夹持钢板，4、发动机曲轴，5、悬挂横梁，6、右侧悬挂绳索，7、右侧夹持钢板，8、侧向电磁铁，9、前向电磁铁，10、支架底座，11、上部弯曲应变传感器，12、前后扭转应变传感器，13、下部弯曲应变传感器，14、功率三级管，15、电磁铁线圈，16、放电二极管。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步说明：如图1至图4所示，其为曲轴弯扭疲劳寿命检测仪的结构示意图。本技术的曲轴弯扭疲劳寿命检测仪包括支架1和应变传感器传感器，支架1设置于支架底座10上的一侧，支架1上部与悬挂横梁5的一端连接，悬挂横梁5左右两侧下端分别通过铰链套接有悬挂绳索，左侧悬挂绳索2下端与左侧夹持钢板3连接，右侧悬挂绳索6和右侧夹持钢板7连接。支架底座10上位于悬挂横梁5右侧下方的位置处设置有前向电磁铁9，支架底座10上位于前侧下方的位置处设置有侧向电磁铁8；前向电磁铁9和侧向电磁铁8的电磁铁线圈15均通过双H型桥式功率三极管整流电路与电源连接。在双H型桥式功率三极管整流电路中，电磁铁线圈15的一端与功率三极管K1的集电极、功率三极管K2的发射极、放电二极管D1的正极和放电二极管D2的负极连接，另一端与功率三极管K3的集电极、功率三极管K4的发射极、放电二极管D3的正极和放电二极管D4的负极连接，功率三极管K1和K3的发射极、放电二极管D1和D3的负极与电源连接，功率三极管K2和K4的集电极、放电二极管D2和D4的正极接地。给前向电磁铁9和侧向电磁铁8的线圈的供电电路分别接通36V电源，启动工控机，调用多通道数据采集卡的控制软件，设置采样周期和数字输出信号输出周期及信号占空比，采样起始时间，启动采样和输出控制信号，这样便可以持续的给发动机曲轴4输入弯曲、扭转激励力矩。当给功率三级管K1、K4的基级施加正电压、K2、K3的基级施加负电压时，电磁铁线圈15流入正向电流。当给功率三级管K1、K4的基级施加负电压、K2、K3的基级施加正电压时，电磁铁线圈15流入正向电流。通过控制施加给两组功率三极管14的基极电压的周期和导通时间，可以控制流入电磁铁线圈15的电流周期和幅值，从而控制施加给发动机曲轴4的弯矩、扭矩的幅值和频率。应变传感器包括设置于待检测曲轴各轴颈上端的上部弯曲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种曲轴弯扭疲劳寿命检测仪，其特征在于，包括支架(1)和应变传感器传感器，所述支架(1)设置于支架底座(10)上的一侧，支架(1)上部与悬挂横梁(5)的一端连接，悬挂横梁(5)左右两侧下端分别通过铰链套接有悬挂绳索，悬挂绳索下端分别与左侧夹持钢板(3)和右侧夹持钢板(7)连接；左侧夹持钢板(3)和右侧夹持钢板(7)上相对的侧面上分别设置有相互配合的用于夹持并固定待检测曲轴的夹持槽；所述支架底座(10)上位于悬挂横梁(5)右侧下方的位置处设置有前向电磁铁(9)，支架底座(10)上位于前侧下方的位置处设置有侧向电磁铁(8)；所述应变传感器包括设置于待检测曲轴各轴颈上端的上部弯曲应变传感器(11)、设置于待检测曲轴各轴颈下端的下部弯曲应变传感器(13)和对称设置于待检测曲轴各轴颈侧边的两个前后扭转应变传感器(12)，所述应变传感器分别与控制器连接。

【技术特征摘要】
1.一种曲轴弯扭疲劳寿命检测仪，其特征在于，包括支架(1)和应变传感器传感器，所述支架(1)设置于支架底座(10)上的一侧，支架(1)上部与悬挂横梁(5)的一端连接，悬挂横梁(5)左右两侧下端分别通过铰链套接有悬挂绳索，悬挂绳索下端分别与左侧夹持钢板(3)和右侧夹持钢板(7)连接；左侧夹持钢板(3)和右侧夹持钢板(7)上相对的侧面上分别设置有相互配合的用于夹持并固定待检测曲轴的夹持槽；所述支架底座(10)上位于悬挂横梁(5)右侧下方的位置处设置有前向电磁铁(9)，支架底座(10)上位于前侧下方的位置处设置有侧向电磁铁(8)；所述应变传感器包括设置于待检测曲轴各轴颈上端的上部弯曲应变传感器(11)、设置于待检测曲轴各轴颈下端的下部弯曲应变传感器(13)和对称设置于待检测曲轴各轴颈侧边的两个前后扭转应变传感器(12)，所述应变传感器分别与控制器连接。2.根据权利要求1所述的曲轴弯扭疲劳寿命检测仪，其特征在于，所述应变传感器设置有若干组，每个待检测曲轴的轴颈端部至少设置一组。3.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：田斌，陆涛，
申请(专利权)人：内江金鸿曲轴有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51