專利名稱：通機發(fā)動機在線自動高速測試系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種通機發(fā)動機測試系統(tǒng)，特別涉及一種通機發(fā)動機生產(chǎn)線自動 測試裝置。
背景技術：
通機發(fā)動機在國外已有百年的生產(chǎn)歷史，其世界的產(chǎn)量每年有幾千萬臺套。通機 發(fā)動機是動力機械設備的心臟，其性能的好壞直接決定著產(chǎn)品的工作狀態(tài)，因此對整機性 能的檢測便顯得十分重要。由于發(fā)動機的測試需要啟動發(fā)動機并加載一定的負荷，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(nèi)通機發(fā)動機產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)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，并有在發(fā) 動機不啟動的情況下通過電機反拖的冷試和只啟動發(fā)動機但不加載的熱試，這兩種方式在 國內(nèi)大型汽車、摩托車和通機發(fā)動機的生產(chǎn)企業(yè)普遍采用。前一種測試方式通常是把發(fā)動機從生產(chǎn)線上卸下并移動到獨立的發(fā)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、占地大等，物流煩瑣，嚴重制約著產(chǎn)量的增長。而后一種方式則不能完全反映出產(chǎn)品 的真實動力狀況。由于國內(nèi)外發(fā)動機的產(chǎn)量越來越大，我國的小型發(fā)動機產(chǎn)量在世界市場 的占有率不斷地增加、新興的通機發(fā)動機產(chǎn)業(yè)也在向中國轉移以及產(chǎn)品質量的要求提高 等，使得發(fā)動機整機的測試在生產(chǎn)過程與產(chǎn)量的矛盾越來越突出，大大制約我國通機發(fā)動 機產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能。根據(jù)對同類企業(yè)的考察發(fā)現(xiàn)，在產(chǎn)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(fā)動機裝配后的整機測試都是在線外進行，對整個生產(chǎn)流 程的節(jié)拍有很大的影響。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)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(fā)動機在線自 動高速測試系統(tǒng)，利用本系統(tǒng)通機發(fā)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(xiàn)的通機發(fā)動機在線自動高速測試系統(tǒng)，包括 測試臺架和控制系統(tǒng)；所述測試臺架包括機架、升降機構、氣動滑臺、與水平軸發(fā)動機對接 的水平測試動力頭、用于將發(fā)動機及隨行夾具接入和送出本測試系統(tǒng)的輥道裝置、頂升裝 置、與垂直軸發(fā)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(tǒng)包括工業(yè)計 算機系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)、測量儀表系統(tǒng)和電子負載，PLC系統(tǒng)、測量儀表系統(tǒng)和電子負載與工業(yè) 計算機系統(tǒng)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 定位工作臺板，在工作臺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 位于輥道裝置下方。進一步地，所述水平測試動力頭主體為水平測試發(fā)電機，在水平測試發(fā)電機的軸 端安裝花鍵孔傳動軸，并用柔性聯(lián)軸器聯(lián)接，在傳動軸與待測發(fā)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(fā)電機，在垂直測試發(fā)電機的軸端安裝 花鍵孔傳動軸，并用可軸向伸縮的柔性聯(lián)軸器聯(lián)接，在柔性聯(lián)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(fā)電機的聯(lián)軸器位 于保護罩內(nèi)。有的垂直軸發(fā)動機帶有制動器，只有將制動器臂拉緊后，制動作用消失，發(fā)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(fā)動機的制動器臂連接， 由剎車裝置將制動器臂持續(xù)拉開，以運轉發(fā)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，并且加工有通槽，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(nèi)也能方便地啟動發(fā)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，換向裝置用于在狹小空間內(nèi)手拉啟動發(fā)動機時將拉繩換向，利于啟 動?？刂葡到y(tǒng)以工業(yè)計算機為上位機，通過計算機與PLC、儀表、電子負載聯(lián)機，實現(xiàn)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(shù)據(jù)上傳。具備的條碼掃 描功能、射頻IC卡讀取功能，使產(chǎn)品信息、操作工信息快速錄入，實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的信息
化管理。采用本測試系統(tǒng)后，生產(chǎn)線從原來每臺以分計的生產(chǎn)節(jié)拍進步到以秒為單位計 算，大大提高了生產(chǎn)節(jié)奏與效率，也節(jié)省了人力，降低了工人的勞動強度。由于本測試系統(tǒng) 同時具備垂直軸、水平軸發(fā)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(xiàn)的發(fā)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(yōu)點，而且測量工藝合理、測試可靠性高、被 測產(chǎn)品變換后系統(tǒng)調(diào)整快速，利用本系統(tǒng)通機發(fā)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(fā)動機在線自動高速測試系統(tǒng)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(fā)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(shù)據(jù)采集顯示、數(shù)據(jù)自動保存、數(shù)據(jù)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 夾具定位工作臺。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和夾具定位工作臺安裝在機架1上。機架框架由冷彎型鋼焊接而成，并有精心設計的減 振裝置支承工作臺板，所述機架的支撐腿上設有與地接觸且可調(diào)的減振墊腳9，安裝調(diào)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沖能力來降低發(fā)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。采用四只氣缸同時壓緊，并設計有 保壓回路，保證在進氣氣壓消失后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。氣動滑臺用于帶動水平測試動力頭與被測發(fā)動機執(zhí)行對接動作。導向元件 采用直線滾動導軌，滑臺由氣缸驅動。升降機構用于調(diào)整發(fā)電機(水平測試動力頭)的軸 心高度。由于通機產(chǎn)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。升降機構采用四導柱機構導向，蝸輪減速機增力和變向，驅動絲桿螺母副實現(xiàn)平臺的升 降動作。由于調(diào)整此機構僅在機型切換時進行，故采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(xiàn)自動對接，在發(fā)電機的軸端 安裝花鍵孔傳動軸，并用柔性聯(lián)器聯(lián)接。遠端為自由端，在對接后以通機軸為中心定位。由 于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范圍。對接時，花鍵端的導向結構使 傳動軸自動扶正，并與輔助支承裝置脫離。輥道裝置5是產(chǎn)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(chǎn)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臺板，在工作臺板上設有與隨 行夾具上的定位孔對應的定位銷，垂直測試動力頭位于輥道裝置下方。垂直測試動力頭是垂直軸通機的加載器。為了實現(xiàn)自動對接，在發(fā)電機的軸端安 裝花鍵孔傳動軸，并用柔性聯(lián)器聯(lián)接。由于在對接時花鍵的初始角度可能不一致，導致聯(lián)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(lián)軸器未插入狀態(tài)下 強行壓緊夾具造成設備和產(chǎn)品破壞，故將聯(lián)軸器設計為軸向柔性。即花鍵聯(lián)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(lián)軸器插入，但操作工緩拉發(fā)動機啟動拉繩， 聯(lián)軸器輕易地達到角度吻合，在彈簧的作用下自動彈起，實現(xiàn)對接。頂升裝置6用于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(chǎn)品及隨行夾具一起下降， 當下降到一定高度時，隨行夾具落在工作臺板上，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(fā)動機時，夾具升降的同時還完成發(fā)動機和 垂直測試動力頭的對接。在線生產(chǎn)需要操作人員的頻繁操作容易造成疲勞、錯誤操作，或系統(tǒng)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(fā)電機的聯(lián)軸器位于保護罩內(nèi)。本系統(tǒng)采用無縫管 狀結構使連軸器在一個近于全密封的防護裝置內(nèi)。同時采用斷電后可自鎖保壓的機構控制 壓緊裝置，防止設備出現(xiàn)故障或突然停電導致正在運行的發(fā)動機失控造成安全事故。為了在狹小空間內(nèi)也能方便地啟動發(fā)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，用于在狹小空間內(nèi)手拉啟動發(fā)動機時將拉繩換向， 便于啟動操作。有的垂直軸發(fā)動機帶有制動器，只有將制動器臂拉緊后，制動作用消失，發(fā)動機才 能運轉。因此本實用新型還專門針對此發(fā)動機的特點設計了剎車裝置12。剎車裝置與發(fā)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(fā)動機的制動器臂持續(xù)拉開，以 運轉發(fā)動機。同時，對制動器制動性能的考核也是該種發(fā)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(fā)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(guī)定范圍內(nèi)。本系統(tǒng)具有剎車裝置，可以進行釋放動作 的自動控制，而發(fā)動機轉速也是自動實時測試。因此，設備具有對發(fā)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(yè)控制計算機，連接有PLC、通訊接口，數(shù)據(jù)采集卡 以及掃描儀等一些輔助外圍設備?？梢赃m應臥式機臺架、立式機臺架的匹配測試。采用面 板開關轉換控制，內(nèi)部自動切換。能根據(jù)掃描槍接入的產(chǎn)品，自動記錄產(chǎn)品編號并調(diào)用測試 軟件。工業(yè)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(tǒng) 具有模擬量和數(shù)字量測量通道，可測量不同類型的發(fā)動機，其高速采集卡能夠測量發(fā)動機 的動態(tài)特性。由于同一條生產(chǎn)線生產(chǎn)的發(fā)動機型號有多種，為了使檢測時能夠自動調(diào)用對應的 檢測程序，本實用新型采用條形碼管理方式，測試控制部分通過條形碼掃描得到發(fā)動機型 號，系統(tǒng)能夠自動調(diào)用對應于該型號產(chǎn)品的測試程序、調(diào)用初始設定參數(shù)，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(tǒng)能夠讀取射頻IC卡，對操作人員 身份進行識別。系統(tǒng)利用計算機對測試數(shù)據(jù)進行處理和管理，能自動保存、查詢、統(tǒng)計分析，同時 可將數(shù)據(jù)上傳，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的信息化管理。通過計算機與PLC、儀表聯(lián)機，實現(xiàn)對測試動作的自動控制、自動判定、自動記錄、 報表生成、數(shù)據(jù)上傳。通過計算機與電子負載聯(lián)機，實現(xiàn)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(chǎn)品信息、操作工信息快速錄入，實 現(xiàn)整個生產(chǎn)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(tǒng)安裝于裝配線旁，中間以過渡支線連接。系統(tǒng)動作由PLC控制，當測試 工位空閑時，按下“申請夾具”鍵，裝配線體執(zhí)行發(fā)料程序，將待測發(fā)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(tǒng)檢測夾具
6到位后，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(fā)動機，系統(tǒng)將自動到位，然后頂升裝置動作落下，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(fā)動 機和測試動力頭完成對接(花鍵聯(lián)軸器聯(lián)接)。如果測試的是水平軸汽油發(fā)動機，系統(tǒng)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(lián)軸器使發(fā)動機與水平軸動力頭對接。將剎車裝置的掛鉤掛在發(fā)動機剎車拉桿上，按下相應操作面板上的“剎車”按鈕， 氣缸將發(fā)動機剎車拉開，此時就可以將發(fā)動機啟動。啟動發(fā)動機后，通過聯(lián)軸器將能量傳送到發(fā)電機，進行加載測試。檢測系統(tǒng)相應傳 感器對發(fā)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(fā)動機 的扭矩進行檢測。通過通訊系統(tǒng)將測試信號傳送到上位機(工業(yè)計算機)，測試系統(tǒng)計算機 管理系統(tǒng)對采集到的信號進行處理，計算出發(fā)動機的功率，實時顯示測試數(shù)據(jù)及相關曲線； 根據(jù)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(jù)測試結果對發(fā)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(fā)動機退出測試工位氣動壓緊裝置松開，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(chǎn)品的測試。上述測試過程在全自動工作狀態(tài)下，測試系統(tǒng)將自動完成待測試發(fā)動機傳送到 位、夾具定位并夾緊的系列動作，并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(tài)下，按操作順序進行相關動作操作、加載即可，系統(tǒng)自 動測試并顯示。最后需要說明的是，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，盡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 宗旨和范圍，均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
權利要求通機發(fā)動機在線自動高速測試系統(tǒng)，包括測試臺架和控制系統(tǒng)；其特征在于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(fā)動機對接的水平測試動力頭(4)、用于將發(fā)動機及隨行夾具接入和送出本測試系統(tǒng)的輥道裝置(5)、頂升裝置(6)、與垂直軸發(fā)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(tǒng)包括工業(yè)計算機系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)、測量儀表系統(tǒng)和電子負載，PLC系統(tǒng)、測量儀表系統(tǒng)和電子負載與工業(yè)計算機系統(tǒng)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臺板，在工作臺板上設有與隨行夾具上的定位孔對應的定位銷，垂直測試動力頭位于輥道裝置下方。
2.根據(jù)權利要求1所述的通機發(fā)動機在線自動高速測試系統(tǒng)，其特征在于所述水平 測試動力頭主體為水平測試發(fā)電機，在水平測試發(fā)電機的軸端安裝花鍵孔傳動軸，并用柔 性聯(lián)軸器聯(lián)接，在傳動軸與待測發(fā)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(fā)電機，在垂直測試發(fā)電機的軸端安裝花鍵孔傳動軸，并用可軸向伸 縮的柔性聯(lián)軸器聯(lián)接，在柔性聯(lián)軸器上設有復位彈簧。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的通機發(fā)動機在線自動高速測試系統(tǒng)，其特征在于所述 機架(1)的支撐腿上設有與地接觸且可調(diào)的減振墊腳(9)，在機架上設有減振裝置以支承 工作臺板。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的通機發(fā)動機在線自動高速測試系統(tǒng)，其特征在于在機 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(jù)權利要求4所述的通機發(fā)動機在線自動高速測試系統(tǒng)，其特征在于所述測試 臺架還包括保護罩(10)，水平測試發(fā)電機的聯(lián)軸器位于保護罩內(nèi)。
6.根據(jù)權利要求5所述的通機發(fā)動機在線自動高速測試系統(tǒng)，其特征在于所述測試 臺架還包括剎車裝置(12)，剎車裝置與發(fā)動機的制動器臂連接，由剎車裝置將制動器臂持 續(xù)拉開。
7.根據(jù)權利要求6所述的通機發(fā)動機在線自動高速測試系統(tǒng)，其特征在于機架平板 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(jù)權利要求5或6或7所述的通機發(fā)動機在線自動高速測試系統(tǒng)，其特征在于 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(fā)動機在線自動高速測試系統(tǒng)，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、夾具定位工作臺板和壓緊裝置。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(tǒng)以工業(yè)計算機為上位機，通過計算機與PLC、儀表、電子負載聯(lián)機，實現(xiàn)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(shù)據(jù)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(chǎn)品變換后系統(tǒng)調(diào)整快速，利用本系統(tǒng)通機發(fā)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(yōu)先權日2009年12月24日
發(fā)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