專利名稱：鏈條張緊器綜合性能測試裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鏈條張緊器性能測試設備，特別是涉及一種彈簧結構形式的鏈條張緊器綜合性能測試裝置。
背景技術：
鏈條張緊器用于發(fā)動機正時鏈條傳動，以避免發(fā)動機在高速運行時鏈條產生的松動、振動以及嚙合不良等問題。鏈條張緊器活塞在行程內的位移一輸出力特性，即推力性能，以及活塞在某一位置進行壓力加載時的位移回退量，即受壓性能，是評價鏈條張緊器性能的重要特征。在鏈條張緊器性能測試裝置研究中，常用滾珠絲缸或直線電機來控制活塞位移，它能進行活塞在行程內的位移一力特性測試，但對活塞進行壓力加載時，加載力迅速飆升，不僅無法實現(xiàn)定值加載，而且容易對器件造成永久損傷。而采用氣缸結構形式，能對活塞進行加載，但不易實現(xiàn)活塞位移的精確控制，且需要氣源氣閥等氣動元件，控制方法復雜，成本高。
發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種結構簡單、成本低廉的鏈條張緊器綜合性能測試裝置，該裝置即可用于測量鏈條張緊器活塞在行程內各位置下的輸出推力，也可測量對活塞加載時的位移回退量。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種鏈條張緊器綜合性能測試裝置，包括測試組件、機座組件和電氣控制組件；測試組件包括中空的螺桿，螺套套裝在螺桿的外表面，且螺桿與螺套依靠傳動螺紋相連(螺桿能沿著螺套上下運動)；齒輪分別與螺套和電機相連，螺套與機座組件轉動相連；頂桿套裝在螺桿的內腔中，頂桿的頂部伸出螺桿后與位移傳感器的推桿相連，頂桿上設有限位裝置；力傳感器座與頂桿的底部相連，在力傳感器座上設置力傳感器；位于螺桿內腔中的彈簧的兩端分別抵著螺桿和力傳感器座位移傳感器、力傳感器和電機分別與電氣控制組件信號相連。
作為本發(fā)明的鏈條張緊器綜合性能測試裝置的改進電氣控制組件包括分別與可編程控制器信號相連的信息輸入顯示器、模擬量輸入模塊和電機驅動電路；位移傳感器和力 傳感器分別與模擬量輸入模塊信號相連，電機與電機驅動電路信號相連。作為本發(fā)明的鏈條張緊器綜合性能測試裝置的進一步改進導向套套裝在螺桿的外表面，螺桿的外表面設有定位凹槽，在導向套的內表面設有與凹槽相吻合的定位凸塊；導 向套與機座組件固定相連。作為本發(fā)明的鏈條張緊器綜合性能測試裝置的進一步改進齒輪由相互嚙合的大齒 輪和小齒輪組成，小齒輪的轉軸與電機相連，大齒輪與螺套固定相連。作為本發(fā)明的鏈條張緊器綜合性能測試裝置的進一步改進限位裝置為下行限位裝置，包括與頂桿螺紋相連的螺母，螺母位于螺桿的正上方。作為本發(fā)明的鏈條張緊器綜合性能測試裝置的進一步改進螺桿的內腔中設有定位臺階面，彈簧的兩端分別抵著定位臺階面和力傳感器座。作為本發(fā)明的鏈條張緊器綜合性能測試裝置的進一步改進頂桿和位移傳感器的推 桿的軸心線相重合。作為本發(fā)明的鏈條張緊器綜合性能測試裝置的進一步改進機座組件包括機座、支 架、上端蓋、下端蓋、上端面軸承和下端面軸承；支架與機座固定相連，在支架上分別設 置上端蓋和下端蓋；上端蓋軸向固定上端面軸承，下端蓋軸向固定下端面軸承；螺套分別 與上端面軸承和下端面軸承相連。本發(fā)明的鏈條張緊器綜合性能測試裝置，電機由PLC (可編程控制器)進行轉速與 轉向控制；力傳感器和位移傳感器信號由PLC通過模擬量輸入模塊進行采集、濾波并由 PLC負責運算。信息輸入顯示器可選用觸摸屏，其與PLC聯(lián)接，可發(fā)送操作指令并實時 顯示測試曲線與檢測結果。本發(fā)明與背景技術相比，具有以下有益效果本發(fā)明利用傳動螺紋作為直線傳動， 利用彈簧作為位移一力轉換元件，即可實現(xiàn)對鏈條張緊器活塞位移的控制，又可對活塞進 行單向定值加載，為鏈條張緊器推力與受壓綜合性能的測試提供了一種綜合的、簡潔的、 理想的方案，突破了傳統(tǒng)鏈條張緊器測試裝置只能檢測單項性能的局限。采用PLC對電 機進行轉速與轉向控制，可靈活準確地控制測試機構的運動速度和方向，并能精確實現(xiàn)定 值加載。采用PLC處理傳感器數(shù)據(jù)，有效抑制了干擾信號，采用觸摸屏實時顯示測試曲 線，操作人員可直接對測試結果進行認定。綜合看來，由于其測試項目的綜合性，測試結 果的準確性，操作過程的便利性，使得本發(fā)明能明顯提高鏈條張緊器的測試效率，具有重要的應用價值。
下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細說明。 圖1是本發(fā)明的鏈條張緊器綜合性能測試裝置的立體示意圖； 圖2是圖1的主視示意圖； 圖3是圖1中的測試組件的連接關系示意圖； 圖4是2中的導向套10的立體示意圖； 圖5是圖3的軸向剖面圖； 圖6是圖1的電氣控制的方框示意圖；圖中—位移傳感器，2——頂桿，3--螺桿，4——彈簧，5-…力傳感器，6——力傳 感器座，7…-大齒輪，8——螺套，9-…螺母，10——導向套，ll----上端蓋，12—-下端蓋， 13——機座，14——小齒輪，15—-支架，16——電機，17——位移傳感器座，18——推桿；20—信息輸入顯示器，21…-可編程控制器，22…-模擬量輸入模塊，23——電機驅動 電路；31—-定位凹槽，32…-定位臺階面，40—上端面軸承，41…下端面軸承；101——定位凸塊，131——安裝通孔，151——頂面，152——后端面，153——底面。
具體實施方式
圖1 圖6結合給出了一種鏈條張緊器綜合性能測試裝置，包括測試組件、機座組件和 電氣控制組件。機座組件包括機座13、支架15、上端蓋11和下端蓋12，該支架15由頂面151、底 面153和后端面152組成，即支架15的縱截面呈"]"型；后端面152與機座13固定相 連。位于頂面151上方的上端蓋11與頂面151固定相連，位于底面153下方的下端蓋12 與底面153固定相連。機座13上設有若干個安裝通孔131，用于固定各類鏈條張緊器的 安裝底板。上端面軸承40被軸向固定于上端蓋11，下端面軸承41被軸向固定于下端蓋 12。測試組件包括位移傳感器l、頂桿2、螺桿3、彈簧4、力傳感器5、力傳感器座6、大齒 輪7、螺套8、小齒輪14、電機16等。螺桿3內設有上下相連通的2個空腔，即小空腔和大空腔，小空腔、大空腔和螺桿3的 軸心線相重合，小空腔位于大空腔的正上方，小空腔和大空腔的交界面形成定位臺階面32。 頂桿2套裝在螺桿3的空腔內，頂桿2與螺桿3的小空腔之間保持一定的空隙；頂桿2的頂部伸出螺桿3的小空腔后位于螺桿3的外部；在頂桿2靠近其頂部處設有螺紋，螺母9依靠此螺紋與頂桿2實現(xiàn)螺紋相連，螺母9位于螺桿3的正上方；螺母9自由的靠著螺桿3的頂面；所以螺母9起到了單方向限位裝置(即下行限位裝置)的作用。當螺桿3向上運動時，通過帶動螺母9能拉起頂桿2—起上行。頂桿2的頂部與位移傳感器1的推桿18軸心線相重合的相連，推桿18依靠自身的推力始終緊靠著頂桿2的頂部。在頂桿2的底部固定設置力傳感器座6，在力傳感器座6的下方設置力傳感器5。
彈簧4位于螺桿3的大空腔內，且彈簧4套裝在頂桿2的外表面；此彈簧4的上端抵著定位臺階面32，彈簧4的下端抵著力傳感器座6。
螺套8套裝在螺桿3外表面，螺桿3采用傳動螺紋與螺套8聯(lián)接，螺套8與大齒輪7固定相連，小齒輪14的轉軸與電機16相連，且小齒輪14和大齒輪7相互嚙合。螺套8與大齒輪7被夾在支架15的頂面151和底面153之間，且螺套8分別通過上端面軸承40與下端面軸承41對應地與頂面151和底面153實現(xiàn)轉動相連。電機16被固定在上端蓋11上。
導向套10套裝在螺桿3上半部的外表面，螺桿3上半部的外表面設有定位凹槽31，在導向套10的內表面設有與凹槽31相吻合的定位凸塊101;該導向套10被固定在上端蓋11上；因此，導向套10位于螺套8的上方。
當電機16依次通過小齒輪14和大齒輪7帶動螺套8轉動時，由于定位凸塊101卡住了定位凹槽31，從而限制了螺桿3的旋轉運動，因此螺桿3只能沿著其與螺套8相配合的螺紋在豎直方向上下移動。
位移傳感器座17套裝在位移傳感器1的推桿18的外表面，位于導向套10上方的位移傳感器座17與導向套10固定相連。位移傳感器座17的作用是起支撐位移傳感器1的作用，推桿18可在位移傳感器座17內上下移動。
在力傳感器5不與任何物體接觸時，操縱螺桿3下行，螺桿3推壓彈簧4，彈簧4再作用力于傳感器座6上端面，進而帶動力傳感器5—起下行。若有鏈條張緊器活塞阻礙力傳感器5下行，螺桿3推壓彈簧4，彈簧4壓縮產生壓力，隨著螺桿3逐漸下行，下行位移將轉換成逐漸增大的彈簧壓力作用于力傳感器座6上端面，進而完成力傳感器5對活塞的加載。位移傳感器1的推桿18始終與頂桿2的頂端緊貼，用于監(jiān)測頂桿2的位移變化。
電氣控制組件包括信息輸入顯示器20、可編程控制器21、模擬量輸入模塊22和電機驅動電路23，信息輸入顯示器20可選用觸摸屏，信息輸入顯示器20、模擬量輸入模塊22和電機驅動電路23分別與可編程控制器21信號相連；位移傳感器1和力傳感器5分 別通過屏蔽線與模擬量輸入模塊22信號相連，電機16與電機驅動電路23信號相連。在本發(fā)明中，可編程控制器21例如可選用西門子的S7-222CN DC/DC/DC型PLC， 模擬量輸入模塊22例如可選用西門子EM231型，信息輸入顯示器20例如可選用臺灣威 綸MT510V5型觸摸屏，電機16例如可選用常州武進金寶的57BYGH601型步進電機，電 機驅動電路23例如可選用常州創(chuàng)偉CW230型步進電機驅動器，位移傳感器1和力傳感器 5例如可選用上海天沐自動化的NS-WY04型和NS-TH13型?？删幊炭刂破?1通過電機驅動電路23控制電機16的轉速和轉向；模擬量輸入模塊22 負責分別采集力傳感器5和位移傳感器1發(fā)出的信號并進行濾波處理，然后傳輸給可編程控 制器21進行運算。信息輸入顯示器20與可編程控制器21聯(lián)接，用于發(fā)送操作指令并實時顯 示測試曲線與檢測結果。本發(fā)明的鏈條張緊器綜合性能測試裝置，實際工作時，利用安裝通孔131，待測鏈條 張緊器被固定在機座13上，待測鏈條張緊器的活塞位于力傳感器5的正下方，即待測鏈 條張緊器的活塞與頂桿2的軸心線相重合；具體內容如下1、 鏈條張緊器推力性能檢測過程A、 通過觸摸屏(即信息輸入顯示器20)開啟"回零"操作，電機16高速正轉，大 齒輪7帶動螺套8旋轉，使得螺桿3向下推壓彈簧4，彈簧4作用于力傳感器座6的上端 面，由于此時力傳感器5沒有接觸活塞，因此力傳感器座6帶動頂桿2迅速下行；力傳感 器5接觸到活塞后發(fā)出信號通過模擬量輸入模塊22傳遞給可編程控制器21，可編程控制 器21通過電機驅動電路23命令電機16停機；可編程控制器21記錄當前位移為零位。B、 拔出待測鏈條張緊器的卡環(huán)，再通過觸摸屏開啟"推力測試"操作，電機16低 速反轉，螺桿3通過螺母9帶動頂桿2緩慢上行，活塞由于自身推力而緊靠力傳感器5， 直到活塞輸出完總行程，力傳感器5進一步上行而脫離活塞。整個過程的位移與力分別通 過位移傳感器1和力傳感器5進行檢測，從而測得張緊器活塞的位移一推力特性，即活塞 推力性能。可編程控制器21能將最終所得的結果在觸摸屏上作顯示。2、 鏈條張緊器受壓性能檢測過程A、 "回零"操縱同上述推力性能檢測的步驟A。B、 拔出待測鏈條張緊器的卡環(huán)，再通過觸摸屏開啟"受壓測試"操作，電機16低 速反轉，螺桿3帶動頂桿2緩慢上行?？删幊炭刂破?1中存儲有加載位置預設值和加載壓力預設值，當位移傳感器1檢測到上行位置到達加載位置預設值時(此時力傳感器5仍然與活塞相接觸)，電機16切換轉向，低速正轉，螺桿3下行，壓縮彈簧4，使得頂桿2帶動力傳感器5對活塞加載，直到力傳感器1檢測到加載壓力達到預設值。然后電機16再切回反轉，彈簧4先卸荷，然后螺桿3帶動頂桿2繼續(xù)上行，直到活塞輸出完總行程。整個過程的位移與力分別通過位移傳感器1和力傳感器5進行檢測，PLC通過將加載開始時的位移與達到加載預設值時的位移相減以獲得活塞在受壓下位移的回退量，即活塞受壓性能。
最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的一個具體實施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本發(fā)明公開的內容直接導出或聯(lián)想到的所有變形，均應認為是本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1、一種鏈條張緊器綜合性能測試裝置，其特征在于包括測試組件、機座組件和電氣控制組件；所述測試組件包括中空的螺桿(3)，螺套(8)套裝在螺桿(3)的外表面，且螺桿(3)與螺套(8)依靠傳動螺紋相連；齒輪分別與螺套(8)和電機(16)相連，螺套(8)與機座組件轉動相連；頂桿(2)套裝在螺桿(3)的內腔中，頂桿(2)的頂部伸出螺桿(3)后與位移傳感器(1)的推桿(18)相連，頂桿(2)上設有限位裝置；力傳感器座(6)與頂桿(2)的底部相連，在力傳感器座(6)上設置力傳感器(5)；位于螺桿(3)內腔中的彈簧(4)的兩端分別抵著螺桿(3)和力傳感器座(6)；位移傳感器(1)、力傳感器(5)和電機(16)分別與電氣控制組件信號相連。
2、 根據(jù)權利要求1所述的鏈條張緊器綜合性能測試裝置，其特征在于所述電氣控制 組件包括分別與可編程控制器(21)信號相連的信息輸入顯示器(20)、模擬量輸入模塊(22) 和電機驅動電路(23);位移傳感器(1)和力傳感器(5)分別與模擬量輸入模塊(22)信號 相連，電機(16)與電機驅動電路(23)信號相連。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的鏈條張緊器綜合性能測試裝置，其特征在于導向套(IO) 套裝在螺桿(3)的外表面，螺桿(3)的外表面設有定位凹槽(31)，在導向套(10)的內表 面設有與所述凹槽(31)相吻合的定位凸塊(101);所述導向套(10)與機座組件固定相連。
4、 根據(jù)權利要求3所述的鏈條張緊器綜合性能測試裝置，其特征在于所述齒輪由相 互嚙合的大齒輪(7)和小齒輪(14)組成，小齒輪(14)的轉軸與電機(16)相連，大齒輪(7)與螺套(8)固定相連。
5、 根據(jù)權利要求4所述的鏈條張緊器綜合性能測試裝置，其特征在于所述限位裝置 為下行限位裝置，包括與頂桿(2)螺紋相連的螺母(9)，所述螺母(9)位于螺桿(3)的正 上方。
6、 根據(jù)權利要求5所述的鏈條張緊器綜合性能測試裝置，其特征在于螺桿(3)的內 腔中設有定位臺階面(32)，彈簧(4)的兩端分別抵著定位臺階面(32)和力傳感器座(6)。
7、 根據(jù)權利要求6所述的鏈條張緊器綜合性能測試裝置，其特征在于頂桿(2)和位 移傳感器(1)的推桿(18)的軸心線相重合。
8、 根據(jù)權利要求7所述的鏈條張緊器綜合性能測試裝置，其特征在于所述機座組件 包括機座(13)、支架(15)、上端蓋(11)、下端蓋(12)、上端面軸承(40)和下端面軸承(41);所述支架(15)與機座(13)固定相連，在支架(15)上分別設置上端蓋(11)和下 端蓋(12);上端蓋(11)軸向固定上端面軸承(40)，下端蓋(12)軸向固定下端面軸承(41);螺套(8)分別與上端面軸承(40)和下端面軸承(41)相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鏈條張緊器綜合性能測試裝置，包括測試組件、機座組件和電氣控制組件；測試組件包括中空的螺桿(3)，螺桿(3)與螺套(8)依靠傳動螺紋相連；齒輪分別與螺套(8)和電機(16)相連，螺套(8)與機座組件轉動相連；頂桿(2)套裝在螺桿(3)的內腔中，頂桿(2)頂部與推桿(18)相連；力傳感器座(6)與頂桿(2)底部相連，在力傳感器座(6)上設置力傳感器(5)；位于螺桿(3)內腔中的彈簧(4)分別抵著螺桿(3)和力傳感器座(6)；位移傳感器(1)、力傳感器(5)和電機(16)分別與電氣控制組件相連。該裝置可用于測量鏈條張緊器活塞在行程內的輸出推力，也可測量對活塞加載時的位移回退量。
文檔編號G01M13/02GK101581627SQ200910099950
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月25日 優(yōu)先權日2009年6月25日
發(fā)明者凡 丁, 靖 笪, 野 袁, 陳興達 申請人:浙江大學