本發(fā)明涉及對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)中的推桿的檢測(cè)，具體涉及一種實(shí)時(shí)采集推桿受力的方法及一種實(shí)時(shí)采集推桿受力的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在發(fā)動(dòng)機(jī)(例如柴油機(jī))中，推桿是在氣門挺桿和氣門搖臂之間傳遞動(dòng)力的動(dòng)力傳動(dòng)部件，推桿的受力情況直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的動(dòng)力特性，因而實(shí)時(shí)采集推桿的受力是至關(guān)重要的。

在現(xiàn)有技術(shù)中，通常在推桿上粘貼應(yīng)變片來感測(cè)推桿的受力，并通過與之連接的應(yīng)變信號(hào)線將采集的應(yīng)變信號(hào)引出至數(shù)據(jù)采集裝置。然而，推桿在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，如圖1所示，這種旋轉(zhuǎn)會(huì)使應(yīng)變信號(hào)線纏繞在推桿上并折斷失效。

另外，在現(xiàn)有技術(shù)中，溫度變化對(duì)采集的應(yīng)變信號(hào)也有著很大影響，并且會(huì)使測(cè)得的應(yīng)力值變得不可靠。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決上述缺陷，特別是防止因推桿旋轉(zhuǎn)纏繞信號(hào)線而折斷，并在溫度變化將應(yīng)變片的應(yīng)變信號(hào)實(shí)時(shí)可靠地傳輸至數(shù)據(jù)采集裝置。上述目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明提供了一種實(shí)時(shí)采集推桿受力的方法，所述方法包括：

S1：在由第一推桿和第二推桿組成的一對(duì)推桿中的每個(gè)推桿上配置由四個(gè)應(yīng)變片構(gòu)成的全橋電路，并且將所述全橋電路的信號(hào)線沿著相應(yīng)的推桿引出至數(shù)據(jù)采集裝置；

S2：在所述第一推桿上配置將所述第一推桿卡緊的第一卡緊裝置，并且，在所述第二推桿上配置將所述第二推桿卡緊的第二卡緊裝置；

S3：借助彈性構(gòu)件將所述第一卡緊裝置與所述第二卡緊裝置相連接，從而在所述彈性構(gòu)件的作用下防止所述第一推桿和所述第二推桿旋轉(zhuǎn)；

S4：在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集裝置實(shí)時(shí)采集所述推桿上的所述四個(gè)應(yīng)變片的應(yīng)變信號(hào)并計(jì)算出所述推桿的實(shí)時(shí)受力。

進(jìn)一步地，在每個(gè)推桿的一側(cè)上粘貼與推桿軸線方向平行配置的第一應(yīng)變片以及與所述第一應(yīng)變片直交配置的第二應(yīng)變片，并且，在每個(gè)推桿的相反的另一側(cè)上粘貼與推桿軸線方向平行配置的第三應(yīng)變片以及與所述第三應(yīng)變片直交配置的第四應(yīng)變片，在步驟S4中，根據(jù)溫度補(bǔ)償公式(1)對(duì)應(yīng)變信號(hào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理：

其中，U_B為第一應(yīng)變片與第二應(yīng)變片兩端的電壓，U_A為第二應(yīng)變片與第三應(yīng)變片兩端的電壓，υ為推桿材料的泊松比，Ks為推桿材料的應(yīng)變率，ε_o為推桿應(yīng)變量。

進(jìn)一步地，所述第一卡緊裝置和所述第二卡緊裝置均為剛性卡箍。

進(jìn)一步地，所述彈性構(gòu)件為彈性圈。

本發(fā)明還提供了一種實(shí)時(shí)采集推桿受力的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

由四個(gè)應(yīng)變片構(gòu)成的全橋電路，所述四個(gè)應(yīng)變片配置在由第一推桿和第二推桿組成的一對(duì)推桿中的每個(gè)推桿上，并且，從所述全橋電路引出的信號(hào)線沿著相應(yīng)的推桿引出；

數(shù)據(jù)采集裝置，所述數(shù)據(jù)采集裝置采集由所述信號(hào)線輸出的應(yīng)變信號(hào)；

第一卡緊裝置和第二卡緊裝置，所述第一卡緊裝置配置在所述第一推桿上并將所述第一推桿卡緊，所述第二卡緊裝置配置在所述第二推桿上并將所述第二推桿卡緊；

彈性構(gòu)件，所述彈性構(gòu)件將所述第一卡緊裝置與所述第二卡緊裝置相連接，從而在所述彈性構(gòu)件的作用下防止所述第一推桿和所述第二推桿旋轉(zhuǎn)；

其中在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，所述數(shù)據(jù)采集裝置實(shí)時(shí)采集所述推桿上的所述四個(gè)應(yīng)變片的應(yīng)變信號(hào)，并計(jì)算出所述推桿的實(shí)時(shí)受力。

進(jìn)一步地，在每個(gè)推桿的一側(cè)上粘貼有與推桿軸線方向平行配置的第一應(yīng)變片以及與所述第一應(yīng)變片直交配置的第二應(yīng)變片，并且，在每個(gè)推桿的相反的另一側(cè)上粘貼有與推桿軸線方向平行配置的第三應(yīng)變片以及與所述第三應(yīng)變片直交配置的第四應(yīng)變片。

進(jìn)一步地，所述第一卡緊裝置和所述第二卡緊裝置均為剛性卡箍。

進(jìn)一步地，所述彈性構(gòu)件為彈性圈。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明解決了發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中實(shí)時(shí)測(cè)試推桿受力情況的難題，特別地，本發(fā)明提供了解決發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中推桿旋轉(zhuǎn)問題的柔性工裝，并且，解決了推桿在高溫情況下，應(yīng)力應(yīng)變溫度漂移問題，從而能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)提供可靠的數(shù)據(jù)支持。另外，本發(fā)明能夠防止因推桿轉(zhuǎn)動(dòng)而使應(yīng)變信號(hào)線折斷，將推桿的應(yīng)變信號(hào)輸出至數(shù)據(jù)采集裝置。本發(fā)明的方法及系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便快捷，信號(hào)輸出穩(wěn)定。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。在附圖中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)；

圖2是本發(fā)明的實(shí)時(shí)采集推桿受力的系統(tǒng)的示意圖；

圖3是本發(fā)明的實(shí)時(shí)采集推桿受力的原理示意圖；

圖4a是本發(fā)明的四個(gè)應(yīng)變片的在推桿上的位置關(guān)系圖；

圖4b是全橋電路示意圖，其中R₁是應(yīng)變片1的電阻，R₂是應(yīng)變片2的電阻，R₃是應(yīng)變片3的電阻，R₄是應(yīng)變片4的電阻。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施方式，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施方式所限制。相反，提供這些實(shí)施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

如圖2和圖3所示，本發(fā)明提供了一種實(shí)時(shí)采集推桿受力的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：由四個(gè)應(yīng)變片4(圖1中的每個(gè)推桿5上僅示出了位于一側(cè)的兩個(gè)應(yīng)變片，但在該推桿的另一側(cè)上也設(shè)有兩個(gè)應(yīng)變片)構(gòu)成的全橋電路、數(shù)據(jù)采集裝置(如圖3所示)、第一、第二卡緊裝置(其例如為剛性卡箍)2、以及彈性構(gòu)件(其例如為彈性圈)3，四個(gè)應(yīng)變片4配置在由第一推桿5和第二推桿6組成的一對(duì)推桿中的每個(gè)推桿上，并且，從全橋電路引出的信號(hào)線沿著相應(yīng)的推桿引出。數(shù)據(jù)采集裝置采集由信號(hào)線輸出的信號(hào)，如圖3所示。第一卡緊裝置2配置在第一推桿5上并將第一推桿5卡緊，第二卡緊裝置2配置在第二推桿6上并將第二推桿6卡緊。彈性構(gòu)件3將第一卡緊裝置2與所述第二卡緊裝置2相連接，從而在彈性構(gòu)件3的作用下防止第一推桿5和第二推桿6旋轉(zhuǎn)。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，數(shù)據(jù)采集裝置實(shí)時(shí)采集推桿上的四個(gè)應(yīng)變片4的應(yīng)變信號(hào)，并計(jì)算出推桿的實(shí)時(shí)受力。

具體地，如圖4a所示，在每個(gè)推桿的一側(cè)上粘貼有與推桿軸線方向平行配置的第一應(yīng)變片(即，應(yīng)變片1)以及與所述第一應(yīng)變片直交配置的第二應(yīng)變片(即，應(yīng)變片2)，并且，在每個(gè)推桿的相反的另一側(cè)上粘貼有與推桿軸線方向平行配置的第三應(yīng)變片(即，應(yīng)變片3)以及與所述第三應(yīng)變片直交配置的第四應(yīng)變片(即，應(yīng)變片4)，其中，對(duì)應(yīng)的全橋電路如圖4b所示，其中R₁是應(yīng)變片1的電阻，R₂是應(yīng)變片2的電阻，R₃是應(yīng)變片3的電阻，R₄是應(yīng)變片4的電阻。

另外，圖1中的信號(hào)線束1實(shí)際上為束在一起的四根引線，每根引線的連接點(diǎn)如圖4b所示。

現(xiàn)在結(jié)合圖2、圖3、圖4a、圖4b來描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)時(shí)采集推桿受力的方法，該方法包括：

S1：在由第一推桿5和第二推桿6組成的一對(duì)推桿中的每個(gè)推桿上配置由四個(gè)應(yīng)變片4構(gòu)成的全橋電路，并且將全橋電路的信號(hào)線(例如線束1)沿著相應(yīng)的推桿引出至數(shù)據(jù)采集裝置；

S2：在第一推桿5上配置將第一推桿5卡緊的第一卡緊裝置2，并且，在第二推桿6上配置將第二推桿6卡緊的第二卡緊裝置2；

S3：借助彈性構(gòu)件3將第一卡緊裝置與第二卡緊裝置相連接，從而在彈性構(gòu)件3的作用下防止第一推桿5和第二推桿6旋轉(zhuǎn)；

S4：在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集裝置實(shí)時(shí)采集推桿上的四個(gè)應(yīng)變片的應(yīng)變信號(hào)并計(jì)算出推桿的實(shí)時(shí)受力(例如拉力F)。

另外，在步驟S4中，根據(jù)溫度補(bǔ)償公式(1)對(duì)應(yīng)變信號(hào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理：

其中，U_B為第一應(yīng)變片與第二應(yīng)變片兩端的電壓(或者說第三應(yīng)變片與第四應(yīng)變片兩端的電壓)，U_A為第二應(yīng)變片與第三應(yīng)變片兩端的電壓(或者說第一應(yīng)變片與第四應(yīng)變片兩端的電壓)，υ為推桿材料的泊松比，Ks為推桿材料的應(yīng)變率，ε_o為推桿應(yīng)變量。

根據(jù)本發(fā)明，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，為了防止推桿產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，通過用剛性卡箍將彈性圈和推桿固定在特定位置(避免與發(fā)動(dòng)機(jī)其他零件干涉)，應(yīng)變片和信號(hào)線按設(shè)計(jì)要求粘貼至相應(yīng)位置，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中彈性圈產(chǎn)生的阻力可保證推桿無旋轉(zhuǎn)(例如自轉(zhuǎn))現(xiàn)象，防止應(yīng)變信號(hào)線纏繞在推桿上折斷失效，保證了應(yīng)變信號(hào)實(shí)時(shí)可靠地傳輸至數(shù)據(jù)采集裝置中，并根據(jù)溫度補(bǔ)償公式(1)對(duì)應(yīng)變信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，消除導(dǎo)線的溫度影響，測(cè)得的數(shù)據(jù)真實(shí)反映推桿實(shí)時(shí)受力情況。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。