本发明专利技术公开了一种曲轴装置及测试曲轴所受到的应力的系统，该曲轴装置包括：曲轴本体；以及，应力传感器，固定在曲轴本体的外表面上，用于测量曲轴工作时受到的应力。由此，可以实现曲轴所受到的应力的动态测试。在发动机实际运转中，能够实时地测试曲轴受到的应力，从而为曲轴仿真计算和曲轴疲劳可靠性试验等曲轴设计步骤提供准确的应力数据值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及发动机领域，具体地，涉及一种曲轴装置及测试曲轴所受到的应力的系统。
技术介绍
随着科学技术的不断进步，汽车行业取得了突飞猛进地发展，用户对发动机的性能要求也越来越高。曲轴是往复式活塞发动机的关键性部件之一，其安全可靠性直接关系到发动机整机的寿命和可靠性，因此曲轴必须具有足够的强度、刚度、耐冲击性和一定的韧性，同时结构尽量紧凑、重量轻及工艺好。在发动机工作过程中，曲轴不仅需要承受周期变化的缸内燃烧造成的气体冲击力，还需要承受较大的交变扭转力矩，曲轴的测试实验是发动机研发中的重要工作。目前，确定曲轴所受到的应力的方法主要依赖经验公式计算法，即通过发动机气缸气体压力、活塞和活塞销及曲轴的质量、发动机转速等间接算出对曲轴的作用。该方法精度低，误差大，只能估计静态载荷，不能为仿真计算和曲轴疲劳寿命试验提供准确的应力数据值。此外，经此方法制造的曲轴笨重，尺寸不合格，刚度和强度不足。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对无法实时测试曲轴工作时所受到的应力的问题，提供一种曲轴装置及测试曲轴所受到的应力的系统。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供一种曲轴装置，该曲轴装置包括曲轴本体；以及应力传感器，固定在曲轴本体的外表面上，用于测试曲轴工作时受到的应力。优选地，所述应力传感器固定在所述曲轴本体的外表面上的特征点处，其中所述特征点位于所述曲轴本体的主轴颈和/或所述曲柄本体的轴颈圆角处。优选地，所述应力传感器固定在应力槽内，其中所述应力槽位于所述曲轴本体的外表面上。优选地，所述应力槽位于所述曲轴本体的外表面上的特征点处，其中所述特征点位于所述曲轴本体的主轴颈和/或所述曲柄本体的轴颈圆角处。优选地，在所述曲轴本体的曲柄臂外表面的一面上固定有电池，该电池与所述应力传感器电连接。根据本专利技术的另一方面，还提供一种测试曲轴所受到的应力的系统，该系统包括根据本专利技术提供的所述曲轴装置；以及信号处理单元，所述信号处理单元包括：信号转换模块，与所述曲轴装置中的应力传感器电连接，用于根据所述应力传感器的电阻得到电信号；模数转换模块，用于将信号转换模块得到的电信号转换成数字信号；以及存储模块，用于存储来自于模数转换模块的数字信号。优选地，所述系统还包括电池，固定在所述曲轴本体的曲柄臂外表面的一面上，所述电池与所述信号处理单元电连接。优选地，所述信号处理单元还包括信号调理模块，与所述信号转换模块电连接，用于将所述信号转换模块转换后的电信号进行放大滤波，并将放大滤波后的电信号输出到所述模数转换模块。优选地，所述信号处理单元固定在所述曲轴本体的外表面上。优选地，所述系统还包括电池，固定在所述曲轴本体的曲柄臂外表面的一面上，所述电池与所述信号处理单元电连接，所述信号处理单元的固定位置在所述曲轴本体曲柄臂外表面的另一面上，沿所述曲轴装置的轴向与所述电池的固定位置相对。优选地，所述信号转换模块包括电桥，与所述曲轴装置中的应力传感器电连接，用于根据所述应力传感器的电阻得到电信号。优选地，所述电桥是直流单臂电桥或直流双臂电桥。优选地，所述电桥中的电阻为固定值电阻。优选地，所述存储模块包括：存储元件，用于存储曲轴所受到的应力的数字信号；以及处理元件，与所述模数转换模块连接，用于将接收到的数字信号存储到所述存储元件中。优选地，所述存储元件是可插拔的。通过上述技术方案，可以实现曲轴所受到的应力的动态测试。在发动机的工作过程中，能够简单可靠地实时测试曲轴所受到的应力，为曲轴的设计、仿真计算和疲劳可靠性试验提供准确的应力数据值，即模数转换模块中输出的数字信号。此外，所测得的曲轴所受到的应力数据值具有误差小、精度高的特点。整个系统制造简单、成本低、安装调试方便并且运行可靠，为进行曲轴高强度、轻量化、低成本等设计提供了重要的测试技术手段。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是根据本专利技术的一种实施方式提供的曲轴装置沿其主轴颈径向的截面图。图2是根据本专利技术的一种实施方式提供的曲轴装置的局部的正视图。图3是根据本专利技术的另一种实施方式提供的曲轴装置的局部的正视图。图4是根据本专利技术的一种实施方式提供的测试曲轴所受到的应力的系统的结构框图。图5是根据本专利技术的另一种实施方式提供的测试曲轴所受到的应力的系统的结构框图。图6是根据本专利技术的一种实施方式提供的信号处理单元的结构框图。图7是根据本专利技术的另一种实施方式提供的曲轴装置的局部的正视图。图8是根据本专利技术的一种实施方式提供的存储模块的结构框图。附图标记说明100曲轴装置101曲轴本体102应力传感器103主轴颈104曲柄本体105圆角106应力槽107曲柄臂108电池200信号处理单元201信号转换模块202模数转换模块203存储模块204信号调理模块2031存储元件2032处理元件具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。图1是根据本专利技术的一种实施方式提供的曲轴装置沿其主轴颈径向的截面图。如图1所示，该曲轴装置100可以包括：曲轴本体101；以及应力传感器102，固定在曲轴本体101的外表面上，用于测试曲轴工作时所受到的应力。所述应力传感器102可以有多种形式，例如：电容式应力传感器、霍耳式应力传感器、光纤式应力传感器、电阻式应力传感器等等。本专利技术使用的应力传感器102为电阻应变片，该应力传感器是用于测量应变的元件，能够将机械构件上应变的变化转换成电阻的变化，方便测量，且结构简单。不过应当理解的是，本专利技术所述的应力传感器并不限于此。由此，在发动机工作过程中，曲轴本体101外表面上的应力传感器102能够准确、动态地测试曲轴所受到的应力。图2是根据本专利技术的另一种实施方式提供的曲轴装置的局部的正视图。应力传感器102可以安装在曲轴本体101外表面上的任何位置。优选情况下，如图2所示，所述应力传感器102可以固定在曲轴本体101的外表面上的特征点处，其中，特征点可以位于曲轴本体101的主轴颈103和/或曲柄本体104的轴颈圆角105处。在位于轴颈过渡圆角处的特征点的位置上，应力集中现象严重，容易发生断裂，曲轴的疲劳破坏会沿着此处发生，相较曲轴本体101的其他位置而言，该位置处的测试值对曲轴设计更有意义，因此在优选的实施方式中，将应力传感器102固定在曲轴本体101的外表面上的特征点处。此外，如图2所示，所述应力传感器102可以固定在应力槽106内，其中所述应力槽106可以位于曲轴本体101的外表面上。应力槽106能够给应力传感器102提供更好的工作环境，受曲轴运动的影响较小，使应力传感器102的结果更精确。优选情况下，如图2所示，所述应力槽106可以位于曲轴本体101的外表面上的特征点处，其中，该特征点可以位于曲轴本体101的主轴颈103和/或曲柄本体104的轴颈圆角105处。由此，通过将应力槽106设在曲轴本体101的特征点处，既满足了曲轴设计中对测试值的基本要求，又使应力传感器102受外界干扰较小，可以得...
【技术保护点】
一种曲轴装置，该曲轴装置包括：曲轴本体；以及应力传感器，固定在曲轴本体的外表面上，用于测试曲轴工作时受到的应力。
【技术特征摘要】
1.一种曲轴装置，该曲轴装置包括：曲轴本体；以及应力传感器，固定在曲轴本体的外表面上，用于测试曲轴工作时受到的应力。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述应力传感器固定在所述曲轴本体的外表面上的特征点处，其中所述特征点位于所述曲轴本体的主轴颈和/或所述曲柄本体的轴颈圆角处。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述应力传感器固定在应力槽内，其中所述应力槽位于所述曲轴本体的外表面上。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述应力槽位于所述曲轴本体的外表面上的特征点处，其中所述特征点位于所述曲轴本体的主轴颈和/或所述曲柄本体的轴颈圆角处。5.一种测试曲轴所受到的应力的系统，该系统包括：权利要求1-4中任一项权利要求所述的曲轴装置；以及信号处理单元，所述信号处理单元包括：信号转换模块，与所述曲轴装置中的应力传感器电连接，用于根据所述应力传感器的电阻得到电信号；模数转换模块，用于将信号转换模块得到的电信号转换成数字信号；以及存储模块，用于存储来自于模数转换模块的...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏丕勇，秦向飞，冀国微，
申请(专利权)人：北汽福田汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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