通機發動機在線自動高速測試系統的製作方法

2023-06-04 14:22:31 3

專利名稱：通機發動機在線自動高速測試系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種通機發動機測試系統，特別涉及一種通機發動機生產線自動 測試裝置。
背景技術：
通機發動機在國外已有百年的生產歷史，其世界的產量每年有幾千萬臺套。通機 發動機是動力機械設備的心臟，其性能的好壞直接決定著產品的工作狀態，因此對整機性 能的檢測便顯得十分重要。由於發動機的測試需要啟動發動機並加載一定的負荷，因此，要解決排煙、輸出動 力連接、功率消耗、運行安全等問題。目前，國內通機發動機產業在生產過程中對其性能測 試有兩種方式一種是在固定的測試間進行加載測試；另一種是空載在線測試，並有在發 動機不啟動的情況下通過電機反拖的冷試和只啟動發動機但不加載的熱試，這兩種方式在 國內大型汽車、摩託車和通機發動機的生產企業普遍採用。前一種測試方式通常是把發動機從生產線上卸下並移動到獨立的發動機測試房 間來進行。這種方式不但操作工人勞動強度大，測試周期也比較長，所需的測試設備多，人 工多、佔地大等，物流煩瑣，嚴重製約著產量的增長。而後一種方式則不能完全反映出產品 的真實動力狀況。由於國內外發動機的產量越來越大，我國的小型發動機產量在世界市場 的佔有率不斷地增加、新興的通機發動機產業也在向中國轉移以及產品質量的要求提高 等，使得發動機整機的測試在生產過程與產量的矛盾越來越突出，大大制約我國通機發動 機產業的產能。根據對同類企業的考察發現，在產品的裝配過程、部件的檢測、下線的包裝 過程自動化程度都比較高，唯有發動機裝配後的整機測試都是在線外進行，對整個生產流 程的節拍有很大的影響。

實用新型內容針對現有技術存在的上述不足，本實用新型的目的是提供一種通機發動機在線自 動高速測試系統，利用本系統通機發動機下線前即可完成高速測試。本實用新型的技術方案是這樣實現的通機發動機在線自動高速測試系統，包括 測試臺架和控制系統；所述測試臺架包括機架、升降機構、氣動滑臺、與水平軸發動機對接 的水平測試動力頭、用於將發動機及隨行夾具接入和送出本測試系統的輥道裝置、頂升裝 置、與垂直軸發動機對接的垂直測試動力頭和將隨行夾具壓緊在測試臺架上的壓緊裝置； 升降機構、頂升裝置、垂直測試動力頭和壓緊裝置安裝在機架上。所述控制系統包括工業計 算機系統、PLC系統、測量儀表系統和電子負載，PLC系統、測量儀表系統和電子負載與工業 計算機系統連接。氣動滑臺安裝在升降機構上可隨升降機構升降，在氣動滑臺和升降機構之間設有 直線滾動導軌使氣動滑臺可沿直線滾動導軌作水平直線運動，水平測試動力頭安裝在氣動 滑臺上。[0008]輥道裝置擱置在頂升裝置上由頂升裝置支撐，在輥道裝置兩側的機架上設有夾具 定位工作檯板，在工作檯板上設有與隨行夾具上的定位孔對應的定位銷，垂直測試動力頭 位於輥道裝置下方。進一步地，所述水平測試動力頭主體為水平測試發電機，在水平測試發電機的軸 端安裝花鍵孔傳動軸，並用柔性聯軸器聯接，在傳動軸與待測發動機對接的自由端設有輔 助支承裝置；所述垂直測試動力頭主體為垂直測試發電機，在垂直測試發電機的軸端安裝 花鍵孔傳動軸，並用可軸向伸縮的柔性聯軸器聯接，在柔性聯軸器上設有復位彈簧。為了安全需要，本實用新型測試臺架還包括保護罩，水平測試發電機的聯軸器位 於保護罩內。有的垂直軸發動機帶有制動器，只有將制動器臂拉緊後，制動作用消失，發動機才 能運轉。針對這種情況，本實用新型還包括剎車裝置，剎車裝置與發動機的制動器臂連接， 由剎車裝置將制動器臂持續拉開，以運轉發動機。機架平板在垂直測試動力頭安裝位置加工有定位孔，與垂直測試動力頭的定位凸 緣配合，並且加工有通槽，可以使垂直測試動力頭的電機部分直接通過，安裝拆卸方便。為了在狹小空間內也能方便地啟動發動機，本實用新型測試臺架還包括由定滑輪 機構構成的換向裝置，換向裝置用於在狹小空間內手拉啟動發動機時將拉繩換向，利於啟 動。控制系統以工業計算機為上位機，通過計算機與PLC、儀表、電子負載聯機，實現對 測試動作的自動控制、自動加載、自動判定、自動記錄、報表生成、數據上傳。具備的條碼掃 描功能、射頻IC卡讀取功能，使產品信息、操作工信息快速錄入，實現整個生產過程的信息
化管理。採用本測試系統後，生產線從原來每臺以分計的生產節拍進步到以秒為單位計 算，大大提高了生產節奏與效率，也節省了人力，降低了工人的勞動強度。由於本測試系統 同時具備垂直軸、水平軸發動機的測試能力，通用性強，因此降低了建設成本。與目前市場面上出現的發動機性能測試的兩種方式相比，本實用新型不但具有操 作簡單、測試速度快、測試準確、控制精度高等優點，而且測量工藝合理、測試可靠性高、被 測產品變換後系統調整快速，利用本系統通機發動機不用下線即可完成高速測試。

圖1-本實用新型主視圖。圖2-圖1右視圖；圖3-圖1左視圖；圖4-圖1俯視圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。本實用新型通機發動機在線自動高速測試系統主要由測試臺架和測試控制兩部 分構成。測試臺架部分主要完成發動機自動輸送、定位、夾緊、對接等機械動作；測試控制部 分主要完成自動測試所需的臺架動作控制、自動加載控制、數據採集顯示、數據自動保存、數據信息管理、人機信息交換等。下面分別對各部分進行詳細說明。1、測試臺架部分參見圖1 圖4所示，測試臺架包括機架1、升降機構2、氣動滑臺3、水平測試動力 頭4、輥道裝置5、頂升裝置6、垂直測試動力頭7、壓緊裝置8、換向裝置11、剎車裝置12和 夾具定位工作檯。機架1是設備支承的主體，升降機構2、頂升裝置6、垂直測試動力頭7、壓緊裝置 8和夾具定位工作檯安裝在機架1上。機架框架由冷彎型鋼焊接而成，並有精心設計的減 振裝置支承工作檯板，所述機架的支撐腿上設有與地接觸且可調的減振墊腳9，安裝調整方 便，無需預埋基礎件。在機架的每個支撐點設有橡膠柱14，橡膠柱14上端與機架平板接觸， 下端套入下支架，利用橡膠柱的彈性和抗壓緩衝能力來降低發動機的振動。壓緊裝置8的 作用是將隨行夾具壓緊在測試臺架上，確保測試的安全。採用四隻氣缸同時壓緊，並設計有 保壓迴路，保證在進氣氣壓消失後仍能可靠壓緊三分鐘以上。氣動滑臺3安裝在升降機構2上可隨升降機構升降，水平測試動力頭4安裝在氣 動滑臺3上。氣動滑臺用於帶動水平測試動力頭與被測發動機執行對接動作。導向元件 採用直線滾動導軌，滑臺由氣缸驅動。升降機構用於調整發電機(水平測試動力頭)的軸 心高度。由於通機產品機型多，軸心高度尺寸不盡相同，故設計此結構以適應機型變化的需 要。升降機構採用四導柱機構導向，蝸輪減速機增力和變向，驅動絲杆螺母副實現平臺的升 降動作。由於調整此機構僅在機型切換時進行，故採用人工手動方式進行操作。水平測試動力頭4是水平軸通機的加載器。為了實現自動對接，在發電機的軸端 安裝花鍵孔傳動軸，並用柔性聯器聯接。遠端為自由端，在對接後以通機軸為中心定位。由 於對接前傳動軸遠端沒有支承，在重力作用下會下垂，影響對接動作的順利進行，故在遠端 設計有輔助支承裝置，將傳動軸的下垂量控制在較小的範圍。對接時，花鍵端的導向結構使 傳動軸自動扶正，並與輔助支承裝置脫離。輥道裝置5是產品及隨行夾具的傳送單元，由減速電機驅動，通過鏈條傳動帶動 全部滾筒旋轉，將產品及隨行夾具接入和送出測試臺。輥道裝置5擱置在頂升裝置6上由 頂升裝置支撐，在輥道裝置兩側的機架上設有夾具定位工作檯板，在工作檯板上設有與隨 行夾具上的定位孔對應的定位銷，垂直測試動力頭位於輥道裝置下方。垂直測試動力頭是垂直軸通機的加載器。為了實現自動對接，在發電機的軸端安 裝花鍵孔傳動軸，並用柔性聯器聯接。由於在對接時花鍵的初始角度可能不一致，導致聯軸 器未插入，而此時的動作程序要求氣動壓緊裝置將夾具壓緊。為防止聯軸器未插入狀態下 強行壓緊夾具造成設備和產品破壞，故將聯軸器設計為軸向柔性。即花鍵聯軸器可軸向伸 縮，通過彈簧復位。即使夾具下降過程沒有使聯軸器插入，但操作工緩拉發動機啟動拉繩， 聯軸器輕易地達到角度吻合，在彈簧的作用下自動彈起，實現對接。頂升裝置6用於將隨行夾具落下和頂起，以便夾具的定位孔和測試臺的定位銷順 利嵌合、脫離。輥道裝置在頂升裝置作用下下降，輥道裝置上的產品及隨行夾具一起下降， 當下降到一定高度時，隨行夾具落在工作檯板上，隨行夾具上的定位孔套在定位銷13上， 同時隨行夾具與輥道裝置分離。在測試垂直軸發動機時，夾具升降的同時還完成發動機和 垂直測試動力頭的對接。在線生產需要操作人員的頻繁操作容易造成疲勞、錯誤操作，或系統使高速轉動的連接機構導致安全事故，同時為了避免高速旋轉機構脫鉤、斷裂、破損而擊傷操作人員， 本實用新型設計有保護罩10，水平測試發電機的聯軸器位於保護罩內。本系統採用無縫管 狀結構使連軸器在一個近於全密封的防護裝置內。同時採用斷電後可自鎖保壓的機構控制 壓緊裝置，防止設備出現故障或突然停電導致正在運行的發動機失控造成安全事故。為了在狹小空間內也能方便地啟動發動機，本實用新型測試臺架還包括換向裝置 11，換向裝置實質上是一個定滑輪機構，用於在狹小空間內手拉啟動發動機時將拉繩換向， 便於啟動操作。有的垂直軸發動機帶有制動器，只有將制動器臂拉緊後，制動作用消失，發動機才 能運轉。因此本實用新型還專門針對此發動機的特點設計了剎車裝置12。剎車裝置與發動 機的制動器臂連接。本剎車裝置目的就是用來代替人力，將發動機的制動器臂持續拉開，以 運轉發動機。同時，對制動器制動性能的考核也是該種發動機不可缺少的檢驗項目。檢查 的方法就是在空載全速條件下，發動機帶動一定轉動慣量的轉子，測試從釋放制動臂開始， 到轉速降為零的時間。該時間應在規定範圍內。本系統具有剎車裝置，可以進行釋放動作 的自動控制，而發動機轉速也是自動實時測試。因此，設備具有對發動機制動器制動性能自 動檢測的能力。2、測試控制部分測試控制部分的核心為一個工業控制計算機，連接有PLC、通訊接口，數據採集卡 以及掃描儀等一些輔助外圍設備。可以適應臥式機臺架、立式機臺架的匹配測試。採用面 板開關轉換控制，內部自動切換。能根據掃描槍接入的產品，自動記錄產品編號並調用測試 軟體。工業計算機作為上位機，控制整個測試過程，PLC則分擔臺架動作的控制任務。系統 具有模擬量和數字量測量通道，可測量不同類型的發動機，其高速採集卡能夠測量發動機 的動態特性。由於同一條生產線生產的發動機型號有多種，為了使檢測時能夠自動調用對應的 檢測程序，本實用新型採用條形碼管理方式，測試控制部分通過條形碼掃描得到發動機型 號，系統能夠自動調用對應於該型號產品的測試程序、調用初始設定參數，大大簡化了人工 的操作，且準確性高。為了對測試人員進行有效管理，系統能夠讀取射頻IC卡，對操作人員 身份進行識別。系統利用計算機對測試數據進行處理和管理，能自動保存、查詢、統計分析，同時 可將數據上傳，實現生產過程的信息化管理。通過計算機與PLC、儀表聯機，實現對測試動作的自動控制、自動判定、自動記錄、 報表生成、數據上傳。通過計算機與電子負載聯機，實現加載過程的自動程序控制。具備的條碼掃描功能、射頻IC卡讀取功能，使產品信息、操作工信息快速錄入，實 現整個生產過程的信息化管理。本實用新型工作原理和過程本測試系統安裝於裝配線旁，中間以過渡支線連接。系統動作由PLC控制，當測試 工位空閒時，按下「申請夾具」鍵，裝配線體執行發料程序，將待測發動機及隨行夾具從線上 頂升，移出，進入過渡支線夾具向測試臺運轉，同時測試臺架的減速電機運轉，通過鏈條傳 動驅動滾輪旋轉，驅動電動輥道前向運轉，將隨行夾具送到測試臺測試位置。系統檢測夾具
6到位後，電動輥道和裝配線體停止運轉。如果測試的是垂直軸汽油發動機，系統將自動到位，然後頂升裝置動作落下，定位 平臺上的定位銷穿入隨行夾具板的定位孔，旋轉氣動壓緊裝置動作，氣動壓緊裝置將夾具 壓緊，而且氣缸具有保壓功能，即使氣壓消失也可保持壓緊。在夾具下降過程的同時，發動 機和測試動力頭完成對接(花鍵聯軸器聯接)。如果測試的是水平軸汽油發動機，系統將自動到位、下降、定位壓緊，手動操作「滑 臺控制」到「前進」位置，水平測試動力頭在氣動滑臺作用下前進，進給到測試位置，通過花 鍵聯軸器使發動機與水平軸動力頭對接。將剎車裝置的掛鈎掛在發動機剎車拉杆上，按下相應操作面板上的「剎車」按鈕， 氣缸將發動機剎車拉開，此時就可以將發動機啟動。啟動發動機後，通過聯軸器將能量傳送到發電機，進行加載測試。檢測系統相應傳 感器對發電機的輸出電壓(真有效值)、電流(真有效值)、頻率及轉速進行檢測，對發動機 的扭矩進行檢測。通過通訊系統將測試信號傳送到上位機(工業計算機)，測試系統計算機 管理系統對採集到的信號進行處理，計算出發動機的功率，實時顯示測試數據及相關曲線； 根據設定的上下限值做出合格判定。加載測試完成，自動進入剎車性能檢測。測試完畢，根據測試結果對發動機臺架做出「合格」或「不合格」判定標識，按下「測 試完成」旋鈕，將發動機退出測試工位氣動壓緊裝置鬆開，升降臺上升，電動輥道運轉，將 隨行夾具送回過渡支線。一個測試周期完成，等待下一個產品的測試。上述測試過程在全自動工作狀態下，測試系統將自動完成待測試發動機傳送到 位、夾具定位並夾緊的系列動作，並按預先設置的程序段自動完成啟動、加載、進行測試及 顯示、判定等測試過程。手動工作狀態下，按操作順序進行相關動作操作、加載即可，系統自 動測試並顯示。最後需要說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制技術 方案，儘管申請人參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員 應當理解，那些對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的 宗旨和範圍，均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。
權利要求通機發動機在線自動高速測試系統，包括測試臺架和控制系統；其特徵在於所述測試臺架包括機架(1)、升降機構(2)、氣動滑臺(3)、與水平軸發動機對接的水平測試動力頭(4)、用於將發動機及隨行夾具接入和送出本測試系統的輥道裝置(5)、頂升裝置(6)、與垂直軸發動機對接的垂直測試動力頭(7)和將隨行夾具壓緊在測試臺架上的壓緊裝置(8)；升降機構(2)、頂升裝置(6)、垂直測試動力頭(7)和壓緊裝置(8)安裝在機架(1)上；所述控制系統包括工業計算機系統、PLC系統、測量儀表系統和電子負載，PLC系統、測量儀表系統和電子負載與工業計算機系統連接；氣動滑臺(3)安裝在升降機構(2)上可隨升降機構升降，在氣動滑臺和升降機構之間設有直線滾動導軌使氣動滑臺可沿直線滾動導軌作水平直線運動，水平測試動力頭安裝在氣動滑臺上；輥道裝置(5)擱置在頂升裝置(6)上由頂升裝置支撐，在輥道裝置兩側的機架上設有夾具定位工作檯板，在工作檯板上設有與隨行夾具上的定位孔對應的定位銷，垂直測試動力頭位於輥道裝置下方。
2.根據權利要求1所述的通機發動機在線自動高速測試系統，其特徵在於所述水平 測試動力頭主體為水平測試發電機，在水平測試發電機的軸端安裝花鍵孔傳動軸，並用柔 性聯軸器聯接，在傳動軸與待測發動機對接的自由端設有輔助支承裝置；所述垂直測試動 力頭主體為垂直測試發電機，在垂直測試發電機的軸端安裝花鍵孔傳動軸，並用可軸向伸 縮的柔性聯軸器聯接，在柔性聯軸器上設有復位彈簧。
3.根據權利要求1或2所述的通機發動機在線自動高速測試系統，其特徵在於所述 機架(1)的支撐腿上設有與地接觸且可調的減振墊腳(9)，在機架上設有減振裝置以支承 工作檯板。
4.根據權利要求1或2所述的通機發動機在線自動高速測試系統，其特徵在於在機 架的每個支撐點設有橡膠柱(14)，橡膠柱上端與機架平板接觸，下端套入下支架。
5.根據權利要求4所述的通機發動機在線自動高速測試系統，其特徵在於所述測試 臺架還包括保護罩(10)，水平測試發電機的聯軸器位於保護罩內。
6.根據權利要求5所述的通機發動機在線自動高速測試系統，其特徵在於所述測試 臺架還包括剎車裝置(12)，剎車裝置與發動機的制動器臂連接，由剎車裝置將制動器臂持 續拉開。
7.根據權利要求6所述的通機發動機在線自動高速測試系統，其特徵在於機架平板 在垂直測試動力頭安裝位置加工有與垂直測試動力頭定位凸緣配合的定位孔和使垂直測 試動力頭電機部分直接通過的通槽。
8.根據權利要求5或6或7所述的通機發動機在線自動高速測試系統，其特徵在於 所述測試臺架還包括對啟動拉繩換向的由定滑輪構成的換向裝置(11)。
專利摘要本實用新型涉及通機發動機在線自動高速測試系統，包括測試臺架和控制部分。測試臺架包括機架、升降機構、氣動滑臺、水平測試動力頭、輥道裝置、頂升裝置、垂直測試動力頭、夾具定位工作檯板和壓緊裝置。升降機構、頂升裝置、垂直測試動力頭和壓緊裝置安裝在機架上；控制系統以工業計算機為上位機，通過計算機與PLC、儀表、電子負載聯機，實現對測試動作的自動控制、自動加載、自動判定、自動記錄、報表生成、數據上傳。本實用新型操作簡單、測試速度快、測試準確、控制精度高，而且測量工藝合理、測試可靠性高、被測產品變換後系統調整快速，利用本系統通機發動機不用下線即可完成高速測試。
文檔編號G01M15/00GK201637573SQ20092029410
公開日2010年11月17日 申請日期2009年12月24日 優先權日2009年12月24日
發明者何平, 李春, 王盛學 申請人:重慶和平自動化工程有限公司