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汽車(chē)橡膠襯套綜合試驗臺的研究
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時(shí)間：2013-04-06
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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伴隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，人們對汽車(chē)的乘坐舒適性和操縱穩定性提出了越來(lái)越高的要求。汽車(chē)懸架系統的參數直接影響車(chē)輛的平順性，而彈簧幾乎是所有懸架系統動(dòng)力性能的核心。由于橡膠材料本身具有重量輕、抗沖擊和易吸收高頻振動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，加上橡膠和金屬粘接技術(shù)的提高，金屬和橡膠組合起來(lái)形成的金屬橡膠彈簧即橡膠襯套廣泛應用于汽車(chē)懸架中的導向裝置和支撐裝置中，因此很有必要研究橡膠襯套剛度對懸架彈性運動(dòng)學(xué)規律的影響。這種襯套一般由1個(gè)或2個(gè)剛性套筒中間用橡膠體粘接填充。使用時(shí)外筒固定，內筒隨車(chē)輪的運動(dòng)產(chǎn)生相應變形，其變形響應特性直接影響到懸架的運動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)性能。
橡膠彈性元件的使用壽命一般可達到16年，由于缺乏必要的檢測設備，無(wú)法對彈性元件的剛度等主要參數進(jìn)行測試，同時(shí)缺乏相關(guān)的試驗數據，致使在架修期（5年）不得不對橡膠彈性元件進(jìn)行更換，大大增加了維修成本，而且某些橡膠彈性元件主要依靠進(jìn)口。因此，中國汽車(chē)技術(shù)研究中心先后為浙江萬(wàn)向系統有限公司和合肥車(chē)橋有限責任公司研制了適合多種橡膠彈性元件剛度測量和壽命疲勞試驗的綜合試驗臺（見(jiàn)圖1）。該試驗臺主要由臺體、液壓系統、電伺服系統、電控和測量系統組成，采用研華工控機和采集卡作為試驗臺測控中心，可以分別完成橡膠襯套X、Y、Z直線(xiàn)方向的靜態(tài)剛度、動(dòng)態(tài)剛度和疲勞壽命試驗以及旋轉方向的靜態(tài)剛度和疲勞壽命試驗，還可完成橡膠襯套內筒的拉脫力試驗，試驗過(guò)程的控制與測試均由計算機自動(dòng)完成，軟件通過(guò)特定的程序處理，其系統的控制精度和測量精度均可達到1%以下，人機交互界面友好，測試的數據準確可靠，完全達到MSA要求。
圖1 汽車(chē)橡膠襯套綜合試驗臺
總體結構
試驗臺總體結構如圖2所示，試驗臺分為液壓和伺服兩個(gè)通道，其中液壓通道由上固定橫梁、中間移動(dòng)橫梁和立柱組成試件裝夾框架，位于工作臺面之上，液壓缸和伺服閥位于工作臺之下。力傳感器與移動(dòng)橫梁相對固定，位移傳感器為磁滯伸縮式，傳感器主體固定在液壓缸底部，磁環(huán)固定在液壓活塞上，隨液壓缸運動(dòng)產(chǎn)生磁信號變化從而測量位移信號。旋轉通道是一個(gè)曲柄連桿結構，伺服電機系統位于臺面之下，扭矩傳感器和角度傳感器及試件工裝位于臺面之上，角度傳感器軸與試件連接，殼體通過(guò)支架與扭矩傳感器法蘭連接，從而測量試件扭轉時(shí)內套和外套的相對角度。曲柄偏心輪刻有刻度，每個(gè)刻度對應一個(gè)角度，通過(guò)調整偏心距來(lái)調整試件擺動(dòng)角度大小。
圖2 試驗臺總體結構
液壓通道最大載荷為20kN，行程為±20mm。動(dòng)態(tài)剛度試驗最高頻率為25Hz，幅值為±2mm，疲勞試驗最高頻率為5Hz。旋轉通道最大擺動(dòng)角度為±18°，最大測量扭矩為±500N.m，最大工作頻率為3.6Hz。
液壓系統
液壓泵站容量為100L，額定壓力為21MPa，額定流量為100L/min。泵站電機采用ABB的產(chǎn)品、意大利ATOS溢流閥和進(jìn)口柱塞泵，并設有液位計、溫度計、分油器和過(guò)濾器等輔助設備。油溫、油壓配有數字顯示儀表，且油溫具有超溫報警卸載保護功能。油壓通過(guò)數字電位器從0～21MPa可無(wú)級調節。
測控系統
試驗臺采用的測控方案為：以研華工控機作為主控制機，通過(guò)數據采集卡對試驗系統進(jìn)行測控。工控機將動(dòng)作指令經(jīng)模擬輸出卡下發(fā)給液壓伺服控制卡，控制卡根據傳感器的反饋信號與指令信號的偏差，經(jīng)PID調節后輸出閥信號，控制液壓缸產(chǎn)生相應的動(dòng)作。工控機將數據采集卡采集的位移和載荷信號經(jīng)過(guò)處理，得到試件的力—位移特性曲線(xiàn)。
伺服電機驅動(dòng)時(shí)，工控機通過(guò)MPC-08伺服控制卡控制伺服驅動(dòng)器，使其驅動(dòng)電機產(chǎn)生相應的轉動(dòng)，同時(shí)測量扭矩和角度信號，經(jīng)過(guò)處理后得到扭矩—角度特性曲線(xiàn)。
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