曲轴扭振减振器特性参数检测系统

　　车用发动机工作过程中,曲轴会受到周期性变化的燃气压力和惯性力的作用.同时,由于行驶路面状况的变化,变速箱端传到曲轴的反扭矩也在不断发生变化.在交变的力矩作用下,曲轴必然会出现扭转振动,给汽车发动机的正常工作带来危害.而加装在曲轴一端的扭振减振器能够调节曲轴扭振的自振频率,并利用其自身的阻尼,把振动能量以热能的形式消耗掉,从而有效地抑制曲轴的扭转振动[1,2].发动机曲轴振动情况因发动机曲轴系统结构和工况而异,扭振减振器的减振效果与减振器本身的特性参数有重要关系[1].在减振器生产中,针对一定的发动机,要求对减振器的特性参数进行严格控制.为此,作者开发了减振器特性参数检测系统.该系统拥有自己的激振源,在无需上发动机台架的情况下能激励减振器产生振动,并能实现振动数据的自动采集,最终计算得出减振器的特性参数,为减振器生产过程中的质量控制提供精确的技术参数.

　　1　减振器检测理论基础

　　通过减振器的轮壳把减振器固定在检测台上(中心定位),在减振器的切向施加激励,此时,减振器的振动可视为单自由度强迫振动.其幅频特性曲线如图1所示.其响应特性为

式中B=M0/k,k为减振器扭转刚度;s为频率比,s=ω/ω0;ω0为减振器的自振频率;β为振幅放大因子;激励扭矩为M=为阻尼比激励频率与系统频率相同时系统发生共振,减振器扭转振动的幅值为

　　由以上分析可知:如果对该减振器以正弦扫描的方式施加激励,采集减振器各个频率点的响应数据(正弦加速度数据),换算成振幅,找出其中最大振幅点作为该频率点的代表数据.各频率点的代表数据连成一条幅频响应曲线,找出该曲线的最大振幅点和1/2最大振幅点,就可计算出减振器的

　　2　系统组成

　　减振器特性检测系统组成如图2所示.该系统中,信号发生板产生要求的波形信号,经过功率放大器放大后输出给激振器,激振器产生相应的激励扭矩,减振器的振动状况由安装在减振器上的压电式加速度传感器测量,并转换为电荷信号(加速度在被测减振器上的安装位置如图3所示,同时必须保证激励力方向与加速度传感器轴线方向垂直,以保证传感器的方向特性),电荷信号经过电荷放大器放大,经A/D转换卡采集转换后由计算机进行处理,处理结果通过显示器和打印机输出[3].

　　3　程序流程图

　　本检测系统软件执行过程如图4所示.该程序中包括一个扫描数据的循环结构,宽频带内扫频结束后可计算得到减振器的特性参数.程序拥有自己的数据处理工具,该数据处理工具能在采集到减振器试验数据后对数据和图形进行精确分析和处理,如逐步跟踪、曲线缩放等,从而获得减振器各频率下较详细的分析结果.