本發明專利技術公開了一種曲軸裝置及測試曲軸所受到的應力的系統，該曲軸裝置包括：曲軸本體；以及，應力傳感器，固定在曲軸本體的外表面上，用于測量曲軸工作時受到的應力。由此，可以實現曲軸所受到的應力的動態測試。在發動機實際運轉中，能夠實時地測試曲軸受到的應力，從而為曲軸仿真計算和曲軸疲勞可靠性試驗等曲軸設計步驟提供準確的應力數據值。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及發動機領域，具體地，涉及一種曲軸裝置及測試曲軸所受到的應力的系統。
技術介紹
隨著科學技術的不斷進步，汽車行業取得了突飛猛進地發展，用戶對發動機的性能要求也越來越高。曲軸是往復式活塞發動機的關鍵性部件之一，其安全可靠性直接關系到發動機整機的壽命和可靠性，因此曲軸必須具有足夠的強度、剛度、耐沖擊性和一定的韌性，同時結構盡量緊湊、重量輕及工藝好。在發動機工作過程中，曲軸不僅需要承受周期變化的缸內燃燒造成的氣體沖擊力，還需要承受較大的交變扭轉力矩，曲軸的測試實驗是發動機研發中的重要工作。目前，確定曲軸所受到的應力的方法主要依賴經驗公式計算法，即通過發動機氣缸氣體壓力、活塞和活塞銷及曲軸的質量、發動機轉速等間接算出對曲軸的作用。該方法精度低，誤差大，只能估計靜態載荷，不能為仿真計算和曲軸疲勞壽命試驗提供準確的應力數據值。此外，經此方法制造的曲軸笨重，尺寸不合格，剛度和強度不足。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對無法實時測試曲軸工作時所受到的應力的問題，提供一種曲軸裝置及測試曲軸所受到的應力的系統。為了實現上述目的，根據本專利技術的一個方面，提供一種曲軸裝置，該曲軸裝置包括曲軸本體；以及應力傳感器，固定在曲軸本體的外表面上，用于測試曲軸工作時受到的應力。優選地，所述應力傳感器固定在所述曲軸本體的外表面上的特征點處，其中所述特征點位于所述曲軸本體的主軸頸和/或所述曲柄本體的軸頸圓角處。優選地，所述應力傳感器固定在應力槽內，其中所述應力槽位于所述曲軸本體的外表面上。優選地，所述應力槽位于所述曲軸本體的外表面上的特征點處，其中所述特征點位于所述曲軸本體的主軸頸和/或所述曲柄本體的軸頸圓角處。優選地，在所述曲軸本體的曲柄臂外表面的一面上固定有電池，該電池與所述應力傳感器電連接。根據本專利技術的另一方面，還提供一種測試曲軸所受到的應力的系統，該系統包括根據本專利技術提供的所述曲軸裝置；以及信號處理單元，所述信號處理單元包括：信號轉換模塊，與所述曲軸裝置中的應力傳感器電連接，用于根據所述應力傳感器的電阻得到電信號；模數轉換模塊，用于將信號轉換模塊得到的電信號轉換成數字信號；以及存儲模塊，用于存儲來自于模數轉換模塊的數字信號。優選地，所述系統還包括電池，固定在所述曲軸本體的曲柄臂外表面的一面上，所述電池與所述信號處理單元電連接。優選地，所述信號處理單元還包括信號調理模塊，與所述信號轉換模塊電連接，用于將所述信號轉換模塊轉換后的電信號進行放大濾波，并將放大濾波后的電信號輸出到所述模數轉換模塊。優選地，所述信號處理單元固定在所述曲軸本體的外表面上。優選地，所述系統還包括電池，固定在所述曲軸本體的曲柄臂外表面的一面上，所述電池與所述信號處理單元電連接，所述信號處理單元的固定位置在所述曲軸本體曲柄臂外表面的另一面上，沿所述曲軸裝置的軸向與所述電池的固定位置相對。優選地，所述信號轉換模塊包括電橋，與所述曲軸裝置中的應力傳感器電連接，用于根據所述應力傳感器的電阻得到電信號。優選地，所述電橋是直流單臂電橋或直流雙臂電橋。優選地，所述電橋中的電阻為固定值電阻。優選地，所述存儲模塊包括：存儲元件，用于存儲曲軸所受到的應力的數字信號；以及處理元件，與所述模數轉換模塊連接，用于將接收到的數字信號存儲到所述存儲元件中。優選地，所述存儲元件是可插拔的。通過上述技術方案，可以實現曲軸所受到的應力的動態測試。在發動機的工作過程中，能夠簡單可靠地實時測試曲軸所受到的應力，為曲軸的設計、仿真計算和疲勞可靠性試驗提供準確的應力數據值，即模數轉換模塊中輸出的數字信號。此外，所測得的曲軸所受到的應力數據值具有誤差小、精度高的特點。整個系統制造簡單、成本低、安裝調試方便并且運行可靠，為進行曲軸高強度、輕量化、低成本等設計提供了重要的測試技術手段。本專利技術的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。附圖說明附圖是用來提供對本專利技術的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本專利技術，但并不構成對本專利技術的限制。在附圖中：圖1是根據本專利技術的一種實施方式提供的曲軸裝置沿其主軸頸徑向的截面圖。圖2是根據本專利技術的一種實施方式提供的曲軸裝置的局部的正視圖。圖3是根據本專利技術的另一種實施方式提供的曲軸裝置的局部的正視圖。圖4是根據本專利技術的一種實施方式提供的測試曲軸所受到的應力的系統的結構框圖。圖5是根據本專利技術的另一種實施方式提供的測試曲軸所受到的應力的系統的結構框圖。圖6是根據本專利技術的一種實施方式提供的信號處理單元的結構框圖。圖7是根據本專利技術的另一種實施方式提供的曲軸裝置的局部的正視圖。圖8是根據本專利技術的一種實施方式提供的存儲模塊的結構框圖。附圖標記說明100曲軸裝置101曲軸本體102應力傳感器103主軸頸104曲柄本體105圓角106應力槽107曲柄臂108電池200信號處理單元201信號轉換模塊202模數轉換模塊203存儲模塊204信號調理模塊2031存儲元件2032處理元件具體實施方式以下結合附圖對本專利技術的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本專利技術，并不用于限制本專利技術。圖1是根據本專利技術的一種實施方式提供的曲軸裝置沿其主軸頸徑向的截面圖。如圖1所示，該曲軸裝置100可以包括：曲軸本體101；以及應力傳感器102，固定在曲軸本體101的外表面上，用于測試曲軸工作時所受到的應力。所述應力傳感器102可以有多種形式，例如：電容式應力傳感器、霍耳式應力傳感器、光纖式應力傳感器、電阻式應力傳感器等等。本專利技術使用的應力傳感器102為電阻應變片，該應力傳感器是用于測量應變的元件，能夠將機械構件上應變的變化轉換成電阻的變化，方便測量，且結構簡單。不過應當理解的是，本專利技術所述的應力傳感器并不限于此。由此，在發動機工作過程中，曲軸本體101外表面上的應力傳感器102能夠準確、動態地測試曲軸所受到的應力。圖2是根據本專利技術的另一種實施方式提供的曲軸裝置的局部的正視圖。應力傳感器102可以安裝在曲軸本體101外表面上的任何位置。優選情況下，如圖2所示，所述應力傳感器102可以固定在曲軸本體101的外表面上的特征點處，其中，特征點可以位于曲軸本體101的主軸頸103和/或曲柄本體104的軸頸圓角105處。在位于軸頸過渡圓角處的特征點的位置上，應力集中現象嚴重，容易發生斷裂，曲軸的疲勞破壞會沿著此處發生，相較曲軸本體101的其他位置而言，該位置處的測試值對曲軸設計更有意義，因此在優選的實施方式中，將應力傳感器102固定在曲軸本體101的外表面上的特征點處。此外，如圖2所示，所述應力傳感器102可以固定在應力槽106內，其中所述應力槽106可以位于曲軸本體101的外表面上。應力槽106能夠給應力傳感器102提供更好的工作環境，受曲軸運動的影響較小，使應力傳感器102的結果更精確。優選情況下，如圖2所示，所述應力槽106可以位于曲軸本體101的外表面上的特征點處，其中，該特征點可以位于曲軸本體101的主軸頸103和/或曲柄本體104的軸頸圓角105處。由此，通過將應力槽106設在曲軸本體101的特征點處，既滿足了曲軸設計中對測試值的基本要求，又使應力傳感器102受外界干擾較小，可以得...
【技術保護點】
一種曲軸裝置，該曲軸裝置包括：曲軸本體；以及應力傳感器，固定在曲軸本體的外表面上，用于測試曲軸工作時受到的應力。
【技術特征摘要】
1.一種曲軸裝置，該曲軸裝置包括：曲軸本體；以及應力傳感器，固定在曲軸本體的外表面上，用于測試曲軸工作時受到的應力。2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述應力傳感器固定在所述曲軸本體的外表面上的特征點處，其中所述特征點位于所述曲軸本體的主軸頸和/或所述曲柄本體的軸頸圓角處。3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述應力傳感器固定在應力槽內，其中所述應力槽位于所述曲軸本體的外表面上。4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述應力槽位于所述曲軸本體的外表面上的特征點處，其中所述特征點位于所述曲軸本體的主軸頸和/或所述曲柄本體的軸頸圓角處。5.一種測試曲軸所受到的應力的系統，該系統包括：權利要求1-4中任一項權利要求所述的曲軸裝置；以及信號處理單元，所述信號處理單元包括：信號轉換模塊，與所述曲軸裝置中的應力傳感器電連接，用于根據所述應力傳感器的電阻得到電信號；模數轉換模塊，用于將信號轉換模塊得到的電信號轉換成數字信號；以及存儲模塊，用于存儲來自于模數轉換模塊的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：魏丕勇，秦向飛，冀國微，
申請(專利權)人：北汽福田汽車股份有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11
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