[發明專利]曲軸彎扭疲勞壽命檢測儀

在審

• 申請號: 201711235848.2
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN107894333A
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 田斌;陸濤
• 申請（專利權）人: 內江金鴻曲軸有限公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙)51229
• 代理人: 李蕊,何凡

技術領域

本發明涉及測試技術領域，特別涉及一種曲軸彎扭疲勞壽命檢測儀。

背景技術

發動機是汽車的心臟，而曲軸則是組成發動機的最為核心的元件之一。曲軸的功用是將發動機活塞缸中燃料爆燃的線性動力轉換成扭矩，并傳遞給汽車的動力軸，為汽車輸送源源不斷的動力。在汽車運行的過程中，曲軸一直承受著高頻彎曲、扭轉載荷的作用，其薄弱部位容易產生彎扭疲勞損傷甚至產生斷裂，造成嚴重的人身傷亡事故。

目前，我國汽車的年產量已經達到2300萬量，發動機曲軸的年產量則達到3000萬根。汽車產業一直在追求曲軸輕量、高效、高精、低成本的生產方法，曲軸生產的精細化導致曲軸工作的可靠性成為日益突出的問題。在模擬曲軸的實際工況下，對曲軸施加彎扭交變應力，實時檢測曲軸各個結合部位的應力變形，獲得曲軸疲勞裂紋的形成和演化規律以及疲勞壽命的實測參數，無論是對于曲軸輕量化設計還是對于曲軸斷裂時間的預估，都具有非常重要的價值。

曲軸生產工藝本就是汽車企業的核心技術機密，而曲軸壽命檢測技術則更是企業核心機密中的最為關鍵的技術。因此國外發達國家從未公開發表過有關企業內部檢測曲軸壽命所采用的裝置及方法。因此，現在國內需要有能夠適應我國曲軸制造業輕量化發展趨勢和自主創新的需要的曲軸壽命監測裝置。

發明內容

本發明針對現有技術的上述不足，提供了一種能夠通過非接觸的方式，對曲軸施加高頻交變扭轉載荷，以檢測曲軸壽命的曲軸彎扭疲勞壽命檢測儀。

為解決上述技術問題，本發明采用了下列技術方案：

提供了一種曲軸彎扭疲勞壽命檢測儀，其包括支架和應變傳感器傳感器，支架設置于支架底座上的一側，支架上部與懸掛橫梁的一端連接，懸掛橫梁左右兩側下端分別通過鉸鏈套接有懸掛繩索，懸掛繩索下端分別與左側夾持鋼板和右側夾持鋼板連接，左側夾持鋼板和右側夾持鋼板上相對的側面上分別設置有相互配合的用于夾持并固定待檢測曲軸的夾持槽；支架底座上位于懸掛橫梁右側下方的位置處設置有前向電磁鐵，支架底座上位于前側下方的位置處設置有側向電磁鐵；應變傳感器包括設置于待檢測曲軸各軸頸上端的上部彎曲應變傳感器、設置于待檢測曲軸各軸頸下端的下部彎曲應變傳感器和對稱設置于待檢測曲軸各軸頸側邊的兩個前后扭轉應變傳感器，應變傳感器分別與控制器連接。

上述技術方案中，優選的，應變傳感器設置有若干組，每個待檢測曲軸的軸頸端部至少設置一組。

上述技術方案中，優選的，控制器為包括工控機和與應變傳感器的輸出端連接的多通道數據采集卡。

上述技術方案中，優選的，工控機為研華公司的型號為IPC-610F型工控機；所述多通道數據采集卡為研華公司的型號為PCI-1756的數據采集卡。

上述技術方案中，優選的，徑向定位鉤的前端呈L形結構，前向電磁鐵和側向電磁鐵的電磁鐵線圈均通過雙H型橋式功率三極管整流電路與電源連接。

上述技術方案中，優選的，電磁鐵線圈的一端與功率三極管K1的集電極、功率三極管K2的發射極、放電二極管D1的正極和放電二極管D2的負極連接，另一端與功率三極管K3的集電極、功率三極管K4的發射極、放電二極管D3的正極和放電二極管D4的負極連接，功率三極管K1和K3的發射極、放電二極管D1和D3的負極與電源連接，功率三極管K2和K4的集電極、放電二極管D2和D4的正極接地。

本發明提供的上述曲軸彎扭疲勞壽命檢測儀的主要有益效果為：

通過設懸掛橫梁與下方的夾持鋼板、前向電磁鐵和側向電磁鐵，利用懸掛式夾持鋼板的杠桿效應，將非接觸式正交電磁線性作用力轉換為施加在發動機曲軸兩端的彎曲、扭轉力矩，使得施加的力矩容易得到控制，并降低了工作噪聲。同時，通過設置在待檢測曲軸上的應變傳感器，可以實時采集曲軸各個關鍵部位的彎曲和扭轉應變數據，進而對曲軸進行壽命分析。

由于通過電磁鐵線圈與夾持鋼板的電磁力在給轎車發動機曲軸施加彎曲和扭轉力矩，不需要曲軸產生回轉運動，因此，相比現有的接觸式壽命監測裝置，曲軸的彎曲、扭轉傳感器的電路更容易連接，不存在電線纏繞的問題。

通過控制雙H型橋式功率三極管整流電路，激發前向和側向電磁鐵中的線圈產生電磁力，從而在曲軸兩端產生頻率相當于每分鐘800轉至3000轉的彎曲力和扭轉力，彎曲、扭轉力矩的載荷接近曲軸的實際載荷工況。

通過設置應變傳感器，進而在實驗中能夠全面的檢測到曲軸各個部分的彎曲、扭轉應變狀態，從而掌握曲軸疲勞裂紋的發生和演化規律，準確的獲得曲軸疲勞壽命的數據。為曲軸輕量化設計及可靠性預測奠定基礎。