專利名稱：大型動力設備質量慣性特性參數測取綜合實驗臺的制作方法
技術領域：
本發明屬于動力設備振動控制領域的基本參數測取裝置。
背景技術：
隨著汽車的速度向高速化、車身的重量向輕量化方向發展，振動噪聲問題日益突出， 人們對振動和噪聲的要求也越來越嚴格。汽車行駛的平順性、乘坐舒適性越來越受到人 們的關注。動力總成的減振和隔振顯得尤為重要，合理設計動力總成懸置系統，不但可 以改善汽車乘坐的舒適性，還可以延長發動機和其它部件的使用壽命，是解決內燃機整機振動最為有效的辦法。動力總成質量參數和慣性參數對于動力總成懸置系統動態特性 分析及其懸置隔振設計都有重要意義。是合理布置發動機支承型式以減小發動機對車體 的振動輸入的重要依據參數。目前關于"質量——'慣性特性"參數測取的方法精度較低； 并且難以普及推廣，尤其對于質量較大，外形復雜的大型動力設備難以操作。為此，本 發明設計了質量——'慣性特性參數綜合實驗臺，該實驗臺可以實現質量參數和慣性參數 的測取同時完成，對于質量超過五百千克，外形尺寸超過1.5米的大型動力設備，更加 顯現出優勢。發明內容本發明的目的是提供一種適用于大型動力設備"質量——'慣性"特性參數測取的綜 合實驗臺。下面結合附圖1-2對本發明的結構原理進行說明。大型動力設備質量慣性特性參數 綜合實驗臺，具有支架l、鋼絲繩2、水平微調器3、轉盤4、拉力傳感器5、光電傳感 器6、接口板7、計算機8等。組成結構及具體連接方式為支架1與水平轉盤4通過 三根鋼絲繩2吊裝在一起，三個水平微調器3和三個拉力傳感器5分別固定于三根鋼絲 繩上，轉盤4外邊緣切有小口，在小口處安裝光電傳感器6。三個拉力傳感器5和光電 傳感器6的輸出信號端均通過接口板7與計算機8相連。接口板包括A/D轉換器、濾波 放大器等。以三個拉力傳感器5的拉力作為調整轉盤4水平和對準待測物9的質心的標 準；由光電傳感器6測取水平轉盤扭擺的周期。待測物體9置于水平轉盤4上，測試面 為待測物體的三維坐標面。結合附圖3和附圖4對本發明的測試原理進行說明，首先通過水平微調器3調整轉 盤的水平，以三個拉力傳感器5讀數相同時為標準。在轉盤4上，建立如圖3的坐標系， 坐標原點位于圓心處。由于被測物體外形復雜，將其固定在一個規則矩形框內，作為一 個整體，將被測物體水平放在轉盤上，下表面幾何中心與坐標原點重合，幾何中心線與 坐標軸對齊。此時，采集拉力傳感器5的讀數。根據其讀數和三個吊點的位置，通過計 算便可以得到質量、以及質心在該平面內的兩個投影坐標。在完成該平面質心坐標測量 后，挪動物體使其質心投影與坐標原點重合，標準為三個拉力傳感器5讀數相同。然后 扭轉轉盤一個小角度，讓轉盤4自由扭擺振動，通過光電傳感器6測量扭擺周期T，便可 以計算出其相對于Z軸的轉動慣量Iz。完成該面的測量后，依次將物體翻轉到與現平面 垂直的兩個平面內，重復上述過程，這樣，質心的三個坐標值都被重復了一次，取平均 數。繞過質心的三個坐標軸的轉動慣量也全部求得。計算質心和轉動慣量的數據處理流 程如附圖5。
附圖1為本發明系統結構簡圖。 附圖2為本發明光電傳感器與轉盤的安裝簡圖。 附圖3為本發明測試時待測物擺放示意圖。 附圖4為本發明質心測取原理說明圖。
圖中Fl、 F2、 F3分別為三個拉力傳感器承受的拉力；Ll和L3是三個吊點與坐標系 x軸的距離，L2是其中兩個吊點距坐標系y軸的距離。 附圖5為數據處理計算流程圖。
具體實施例方式
以下結合附圖并通過具體實施例對本發明作進一步的說明。本實驗臺包括臺架、采 集系統和計算機數據計算處理三部分構成。本實施例支架1高4.5米，設計承重2噸， 在其頂部，三根短支梁成120°均勻外切分布在直徑為1.8米的圓上。轉盤4直徑1.8 米。由三根鋼絲繩將三個水平微調器、三個拉力傳感器與支架連在一起。并按圖l所示 安裝光電傳感器6、接口板7以及計算機8的接線。
在進行測試以前，首先調整轉盤水平，以三個拉力傳感器讀數相同為標準；然后將 被測物體平放在轉盤上(如圖3)，安放時下表面幾何中心與原點對齊，幾何中心線與 坐標軸對齊。此時采集三個拉力傳感器的讀數，依據拉力值和轉盤三個懸吊點的位置， 通過計算程序就可以得到質量和質心的兩個坐標。在得到該平面的兩個質心坐標后，調整待測物，使其質心投影與轉盤中心重合，同樣以拉力傳感器讀數相同為標準；然后將 轉盤扭轉一個微小角度使其扭振，由光電傳感器測量其扭擺周期。實驗臺擺繩長度和轉 盤直徑都為定值，在得到這些數據后，計算程序便可以計算出物體關于繞過質心垂直軸 的轉動慣量。然后將物體翻轉到另外兩個相互垂直的平面內，重復上述過程，質心的三 個坐標值都得到了兩次，取其平均值。繞過質心坐標軸的三個轉動慣量也全部測得。然后除去固定用規則矩形框的成分，便得到了復雜形狀動力設備的質量---慣性特性參數。本測試系統的有益效果是利用支點反力法和力矩平衡原理迅速得到復雜物體質 心，利用三線擺法測取扭振周期得到轉動慣量。質量參數和慣性參數在同一臺架上一次 完成，操作方便。利用拉力傳感器調整水平和對準質心、利用光電傳感器測取扭擺周期、 利用計算軟件計算結果，提高了測量精度，簡化了測量過程。實驗臺設計容量大，基本 可以完成國內所有大型車用發動機及動力總成的測量。
權利要求
1. 大型動力設備質量慣性特性參數綜合實驗臺，具有支架、鋼絲繩、水平微調器、轉盤、拉力傳感器、光電傳感器、接口板、計算機，其特征是支架(1)與水平轉盤(4)通過三根鋼絲繩(2)吊裝在一起，三個水平微調器(3)和三個拉力傳感器(5)分別固定于三根鋼絲繩上，轉盤(4)外邊緣切有小口，在小口處安裝光電傳感器(6)，三個拉力傳感器(5)和光電傳感器(6)的輸出信號端均通過接口板(7)與計算機(8)相連。
2. 按照權利要求1所述的大型動力設備質量慣性特性參數綜合實驗臺，其特征是以 所述三個拉力傳感器(5)的拉力作為調整轉盤(4)水平和對準待測物(9)的質心的 標準；由所述光電傳感器(6)測取水平轉盤扭擺的周期；待測物體(9)置于水平轉盤(4)上，測試面為待測物體的三維坐標面。
全文摘要
本發明公開了一種用于大型動力設備質量慣性特性參數測量的實驗臺。支架與水平轉盤通過三根鋼絲繩吊裝在一起，三個水平微調器和三個拉力傳感器分別固定于三根鋼絲繩上。在轉盤外邊緣的小口處安裝光電傳感器，三個拉力傳感器和光電傳感器的輸出信號端均通過接口板與計算機相連。以三個拉力傳感器拉力值來調整轉盤水平和對準待測物的質心；由光電傳感器測取水平轉盤扭擺的周期。待測物體置于水平轉盤上，測試面為待測物體的三維坐標面。本發明利用支點反力法和力矩平衡原理迅速得到復雜物體質心，利用三線擺法測取扭振周期得到轉動慣量。質量參數和慣性參數在同一臺架上一次完成，操作方便。基本可以完成國內所有大型車用發動機及動力總成的測量。
文檔編號G01M1/00GK101281075SQ200810053278
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月28日 優先權日2008年5月28日
發明者張俊紅, 畢鳳榮, 田新偉, 胡春林 申請人:天津大學