实时采集推杆受力的方法及实时采集推杆受力的系统

摘要

本发明提供了实时采集推杆受力的系统及方法，其包括：S1：在由第一推杆和第二推杆组成的一对推杆中的每个推杆上配置由四个应变片构成的全桥电路，并且将所述全桥电路的信号线沿着相应的推杆引出至数据采集装置；S2：在所述第一推杆上配置将所述第一推杆卡紧的第一卡紧装置，并且，在所述第二推杆上配置将所述第二推杆卡紧的第二卡紧装置；S3：借助弹性构件将所述第一卡紧装置与所述第二卡紧装置相连接，从而在所述弹性构件的作用下防止所述第一推杆和所述第二推杆旋转；S4：在发动机运行时，利用实时数据采集装置实时采集所述推杆上的所述四个应变片的应变信号并计算出所述推杆的实时受力。

说明书

技术领域

本发明涉及对发动机配气机构中的推杆的检测，具体涉及一种实时采集推杆受力的方法及一种实时采集推杆受力的系统。

背景技术

在发动机(例如柴油机)中，推杆是在气门挺杆和气门摇臂之间传递动力的动力传动部件，推杆的受力情况直接影响着发动机配气机构的动力特性，因而实时采集推杆的受力是至关重要的。

在现有技术中，通常在推杆上粘贴应变片来感测推杆的受力，并通过与之连接的应变信号线将采集的应变信号引出至数据采集装置。然而，推杆在发动机运行过程中会产生旋转，如图1所示，这种旋转会使应变信号线缠绕在推杆上并折断失效。

另外，在现有技术中，温度变化对采集的应变信号也有着很大影响，并且会使测得的应力值变得不可靠。

发明内容

本发明的目的是解决上述缺陷，特别是防止因推杆旋转缠绕信号线而折断，并在温度变化将应变片的应变信号实时可靠地传输至数据采集装置。上述目的是通过以下技术方案实现的。

本发明提供了一种实时采集推杆受力的方法，所述方法包括：

S1：在由第一推杆和第二推杆组成的一对推杆中的每个推杆上配置由四个应变片构成的全桥电路，并且将所述全桥电路的信号线沿着相应的推杆引出至数据采集装置；

S2：在所述第一推杆上配置将所述第一推杆卡紧的第一卡紧装置，并且，在所述第二推杆上配置将所述第二推杆卡紧的第二卡紧装置；

S3：借助弹性构件将所述第一卡紧装置与所述第二卡紧装置相连接，从而在所述弹性构件的作用下防止所述第一推杆和所述第二推杆旋转；

S4：在发动机运行时，利用实时数据采集装置实时采集所述推杆上的所述四个应变片的应变信号并计算出所述推杆的实时受力。

进一步地，在每个推杆的一侧上粘贴与推杆轴线方向平行配置的第一应变片以及与所述第一应变片直交配置的第二应变片，并且，在每个推杆的相反的另一侧上粘贴与推杆轴线方向平行配置的第三应变片以及与所述第三应变片直交配置的第四应变片，在步骤S4中，根据温度补偿公式(1)对应变信号的数据进行处理：

其中，U_B为第一应变片与第二应变片两端的电压，U_A为第二应变片与第三应变片两端的电压，υ为推杆材料的泊松比，Ks为推杆材料的应变率，ε_o为推杆应变量。

进一步地，所述第一卡紧装置和所述第二卡紧装置均为刚性卡箍。

进一步地，所述弹性构件为弹性圈。

本发明还提供了一种实时采集推杆受力的系统，所述系统包括：

由四个应变片构成的全桥电路，所述四个应变片配置在由第一推杆和第二推杆组成的一对推杆中的每个推杆上，并且，从所述全桥电路引出的信号线沿着相应的推杆引出；

数据采集装置，所述数据采集装置采集由所述信号线输出的应变信号；

第一卡紧装置和第二卡紧装置，所述第一卡紧装置配置在所述第一推杆上并将所述第一推杆卡紧，所述第二卡紧装置配置在所述第二推杆上并将所述第二推杆卡紧；

弹性构件，所述弹性构件将所述第一卡紧装置与所述第二卡紧装置相连接，从而在所述弹性构件的作用下防止所述第一推杆和所述第二推杆旋转；

其中在发动机运行时，所述数据采集装置实时采集所述推杆上的所述四个应变片的应变信号，并计算出所述推杆的实时受力。

进一步地，在每个推杆的一侧上粘贴有与推杆轴线方向平行配置的第一应变片以及与所述第一应变片直交配置的第二应变片，并且，在每个推杆的相反的另一侧上粘贴有与推杆轴线方向平行配置的第三应变片以及与所述第三应变片直交配置的第四应变片。

进一步地，所述第一卡紧装置和所述第二卡紧装置均为刚性卡箍。

进一步地，所述弹性构件为弹性圈。

本发明的优点在于：

本发明解决了发动机运行过程中实时测试推杆受力情况的难题，特别地，本发明提供了解决发动机运转过程中推杆旋转问题的柔性工装，并且，解决了推杆在高温情况下，应力应变温度漂移问题，从而能够为设计提供可靠的数据支持。另外，本发明能够防止因推杆转动而使应变信号线折断，将推杆的应变信号输出至数据采集装置。本发明的方法及系统操作简便快捷，信号输出稳定。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是现有技术中的发动机的配气机构；

图2是本发明的实时采集推杆受力的系统的示意图；

图3是本发明的实时采集推杆受力的原理示意图；

图4a是本发明的四个应变片的在推杆上的位置关系图；

图4b是全桥电路示意图，其中R₁是应变片1的电阻，R₂是应变片2的电阻，R₃是应变片3的电阻，R₄是应变片4的电阻。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图2和图3所示，本发明提供了一种实时采集推杆受力的系统，该系统包括：由四个应变片4(图1中的每个推杆5上仅示出了位于一侧的两个应变片，但在该推杆的另一侧上也设有两个应变片)构成的全桥电路、数据采集装置(如图3所示)、第一、第二卡紧装置(其例如为刚性卡箍)2、以及弹性构件(其例如为弹性圈)3，四个应变片4配置在由第一推杆5和第二推杆6组成的一对推杆中的每个推杆上，并且，从全桥电路引出的信号线沿着相应的推杆引出。数据采集装置采集由信号线输出的信号，如图3所示。第一卡紧装置2配置在第一推杆5上并将第一推杆5卡紧，第二卡紧装置2配置在第二推杆6上并将第二推杆6卡紧。弹性构件3将第一卡紧装置2与所述第二卡紧装置2相连接，从而在弹性构件3的作用下防止第一推杆5和第二推杆6旋转。在发动机运行时，数据采集装置实时采集推杆上的四个应变片4的应变信号，并计算出推杆的实时受力。

具体地，如图4a所示，在每个推杆的一侧上粘贴有与推杆轴线方向平行配置的第一应变片(即，应变片1)以及与所述第一应变片直交配置的第二应变片(即，应变片2)，并且，在每个推杆的相反的另一侧上粘贴有与推杆轴线方向平行配置的第三应变片(即，应变片3)以及与所述第三应变片直交配置的第四应变片(即，应变片4)，其中，对应的全桥电路如图4b所示，其中R₁是应变片1的电阻，R₂是应变片2的电阻，R₃是应变片3的电阻，R₄是应变片4的电阻。

另外，图1中的信号线束1实际上为束在一起的四根引线，每根引线的连接点如图4b所示。

现在结合图2、图3、图4a、图4b来描述根据本发明的实时采集推杆受力的方法，该方法包括：

S1：在由第一推杆5和第二推杆6组成的一对推杆中的每个推杆上配置由四个应变片4构成的全桥电路，并且将全桥电路的信号线(例如线束1)沿着相应的推杆引出至数据采集装置；

S2：在第一推杆5上配置将第一推杆5卡紧的第一卡紧装置2，并且，在第二推杆6上配置将第二推杆6卡紧的第二卡紧装置2；

S3：借助弹性构件3将第一卡紧装置与第二卡紧装置相连接，从而在弹性构件3的作用下防止第一推杆5和第二推杆6旋转；

S4：在发动机运行时，利用实时数据采集装置实时采集推杆上的四个应变片的应变信号并计算出推杆的实时受力(例如拉力F)。

另外，在步骤S4中，根据温度补偿公式(1)对应变信号的数据进行处理：

其中，U_B为第一应变片与第二应变片两端的电压(或者说第三应变片与第四应变片两端的电压)，U_A为第二应变片与第三应变片两端的电压(或者说第一应变片与第四应变片两端的电压)，υ为推杆材料的泊松比，Ks为推杆材料的应变率，ε_o为推杆应变量。

根据本发明，在发动机运行过程中，为了防止推杆产生旋转，通过用刚性卡箍将弹性圈和推杆固定在特定位置(避免与发动机其他零件干涉)，应变片和信号线按设计要求粘贴至相应位置，在发动机运转过程中弹性圈产生的阻力可保证推杆无旋转(例如自转)现象，防止应变信号线缠绕在推杆上折断失效，保证了应变信号实时可靠地传输至数据采集装置中，并根据温度补偿公式(1)对应变信号数据进行处理，消除导线的温度影响，测得的数据真实反映推杆实时受力情况。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。