汽车橡胶衬套综合试验台的研究

2013-04-06 13:37:11来源: 21IC
伴随着科学技术水平的不断发展,人们对汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性提出了越来越高的要求。汽车悬架系统的参数直接影响车辆的平顺性,而弹簧几乎是所有悬架系统动力性能的核心。由于橡胶材料本身具有重量轻、抗冲击和易吸收高频振动等优点,加上橡胶和金属粘接技术的提高,金属和橡胶组合起来形成的金属橡胶弹簧即橡胶衬套广泛应用于汽车悬架中的导向装置和支撑装置中,因此很有必要研究橡胶衬套刚度对悬架弹性运动学规律的影响。这种衬套一般由1个或2个刚性套筒中间用橡胶体粘接填充。使用时外筒固定,内筒随车轮的运动产生相应变形,其变形响应特性直接影响到悬架的运动学、动力学性能。

橡胶弹性元件的使用寿命一般可达到16年,由于缺乏必要的检测设备,无法对弹性元件的刚度等主要参数进行测试,同时缺乏相关的试验数据,致使在架修期(5年)不得不对橡胶弹性元件进行更换,大大增加了维修成本,而且某些橡胶弹性元件主要依靠进口。因此,中国汽车技术研究中心先后为浙江万向系统有限公司和合肥车桥有限责任公司研制了适合多种橡胶弹性元件刚度测量和寿命疲劳试验的综合试验台(见图1)。该试验台主要由台体、液压系统、电伺服系统、电控和测量系统组成,采用研华工控机和采集卡作为试验台测控中心,可以分别完成橡胶衬套X、Y、Z直线方向的静态刚度、动态刚度和疲劳寿命试验以及旋转方向的静态刚度和疲劳寿命试验,还可完成橡胶衬套内筒的拉脱力试验,试验过程的控制与测试均由计算机自动完成,软件通过特定的程序处理,其系统的控制精度和测量精度均可达到1%以下,人机交互界面友好,测试的数据准确可靠,完全达到MSA要求。

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图1 汽车橡胶衬套综合试验台

总体结构

试验台总体结构如图2所示,试验台分为液压和伺服两个通道,其中液压通道由上固定横梁、中间移动横梁和立柱组成试件装夹框架,位于工作台面之上,液压缸和伺服阀位于工作台之下。力传感器与移动横梁相对固定,位移传感器为磁滞伸缩式,传感器主体固定在液压缸底部,磁环固定在液压活塞上,随液压缸运动产生磁信号变化从而测量位移信号。旋转通道是一个曲柄连杆结构,伺服电机系统位于台面之下,扭矩传感器和角度传感器及试件工装位于台面之上,角度传感器轴与试件连接,壳体通过支架与扭矩传感器法兰连接,从而测量试件扭转时内套和外套的相对角度。曲柄偏心轮刻有刻度,每个刻度对应一个角度,通过调整偏心距来调整试件摆动角度大小。

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图2 试验台总体结构

液压通道最大载荷为20kN,行程为±20mm。动态刚度试验最高频率为25Hz,幅值为±2mm,疲劳试验最高频率为5Hz。旋转通道最大摆动角度为±18°,最大测量扭矩为±500N.m,最大工作频率为3.6Hz。

液压系统

液压泵站容量为100L,额定压力为21MPa,额定流量为100L/min。泵站电机采用ABB的产品、意大利ATOS溢流阀和进口柱塞泵,并设有液位计、温度计、分油器和过滤器等辅助设备。油温、油压配有数字显示仪表,且油温具有超温报警卸载保护功能。油压通过数字电位器从0~21MPa可无级调节。

测控系统

试验台采用的测控方案为:以研华工控机作为主控制机,通过数据采集卡对试验系统进行测控。工控机将动作指令经模拟输出卡下发给液压伺服控制卡,控制卡根据传感器的反馈信号与指令信号的偏差,经PID调节后输出阀信号,控制液压缸产生相应的动作。工控机将数据采集卡采集的位移和载荷信号经过处理,得到试件的力—位移特性曲线。

伺服电机驱动时,工控机通过MPC-08伺服控制卡控制伺服驱动器,使其驱动电机产生相应的转动,同时测量扭矩和角度信号,经过处理后得到扭矩—角度特性曲线。
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关键字:汽车橡胶衬套  试验数据  性能测试

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/0406/article_7103.html
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