一种油气弹簧寿命的试验方法
【专利摘要】本发明公开了一种油气弹簧寿命的试验方法，所述试验方法采用油气弹簧试验台进行，包括以下步骤：一、对油气弹簧进行静态特性试验的步骤；二、对油气弹簧进行动态特性试验的步骤；三、对油气弹簧进行寿命试验的步骤；四、当油气弹簧的油液清洁度正常时，返回步骤一；五、按照步骤一至步骤四的顺序循环执行，当油气弹簧经过步骤三完成12个循环240万次激振后终止试验，当渗漏情况、密封状态和油液清洁度均正常时，则油气弹簧通过了相应里程的寿命试验考核，其中12个循环240万次激振折合对应对应车辆行驶6万公里。本发明具有实施方便、科学合理、可靠性高、实用性强的优点。
【专利说明】
_种油气^单黃寿命的试验方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种油气弹簧性能的测试方法，尤其是涉及一种对油气弹簧的寿命进 行试验的方法。
【背景技术】
[0002] 油气弹簧是一种以油液传递压力、以惰性气体作为弹性介质的非线性弹性元件， 如附图1所示，油气弹簧主要由上支耳、下支耳、内缸筒、外缸筒以及用于充油和充气的单向 阀组成。油气弹簧常用于车辆底盘悬架系统，作为弹性元件其对悬架系统的性能优劣起着 决定性的作用。尤其是在航空航天以及军事领域，由于运输产品的特殊性，要求悬架系统要 具备较高的平顺性和可靠性，以避免单点故障引起减振功能失效。例如，将油气弹簧应用于 多轴导弹发射车的底盘悬架系统，作为特种车辆底盘悬架系统的弹性阻尼元件，对其性能 提出了更高的要求，不但要保证悬架系统的平顺性和高可靠性，而且要满足底盘6万公里的 寿命要求。
[0003] 油气弹簧在研制阶段主要是对其强度、气密性、静摩擦力等性能指标进行检测，目 前还没有针对油气弹簧的寿命进行检测或考核的有效手段。由此可见，研究开发针对油气 弹簧寿命进行检测或实验的技术，不但对油气弹簧的性能改进和研制周期具有重要的促进 意义，同时也可满足特种车辆底盘悬架系统对油气弹簧寿命的特殊要求，以保证悬架系统 的高可靠性。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种油气弹簧寿命的试验方法，具有实施方便、科学合理、可 靠性高、实用性强的优点，采用本发明进行油气弹簧的寿命试验，可为产品的改进、优化设 计提供可靠依据，通过寿命试验或改进的产品完全可满足对油气弹簧寿命的特殊要求。
[0005] 为解决现有技术中没有针对油气弹寿命进行检测或考核的技术手段，无法保证特 种车辆底盘悬架系统需要油气弹簧满足特定寿命期限的问题，本发明提供的一种油气弹簧 寿命的试验方法，所述试验方法采用油气弹簧试验台进行，油气弹簧试验台设有油气弹簧 加载系统和试验数据采集系统，其特征在于，包括以下步骤：
[0006] -、对油气弹簧进行静态特性试验的步骤:将油气弹簧加载到油气弹簧试验台上， 以恒定振幅和频率的正弦波激振油气弹簧，待试验工况稳定后，利用试验数据采集系统采 集试验数据，并依据采集的试验数据得出油气弹簧的刚度特性，当油气弹簧的刚度特性正 常时，进入步骤二，否则结束试验，并进行拆检，记录拆检结果；
[0007]二、对油气弹簧进行动态特性试验的步骤:将油气弹簧加载到油气弹簧试验台上， 以不同振幅和频率的正弦波激振油气弹簧，待试验工况稳定后，利用试验数据采集系统采 集试验数据，并依据采集的试验数据得出油气弹簧的阻尼特性，当油气弹簧的阻尼特性正 常时，进入步骤三，否则结束试验，并进行拆检，记录拆检结果；
[0008]三、对油气弹簧进行寿命试验的步骤:将油气弹簧加载到油气弹簧试验台上，以不 同振幅和频率的正弦波激振油气弹簧，当完成20万次激振后停止激振，并在试验过程中和 完成20万次激振后对油气弹簧的渗漏情况和密封状态进行检查，当油气弹簧的渗漏情况和 密封状态正常时，进入步骤四，否则结束试验，并进行拆检，记录拆检结果；
[0009]四、对油气弹簧的油液清洁度进行检查的步骤:检查油液的清洁度，当油气弹簧的 油液清洁度正常时，返回步骤一，否则结束试验，并进行拆检，记录拆检结果；
[0010] 五、按照步骤一至步骤四的顺序循环执行，当油气弹簧经过步骤三完成12个循环 240万次激振后终止试验，并检查油气弹簧的渗漏情况、密封状态和油液清洁度，当渗漏情 况、密封状态和油液清洁度均正常时，则油气弹簧通过了相应里程的寿命试验考核，否则没 有通过，并进行拆检，记录拆检结果；
[0011] 其中，所述相应里程按以下方法计算:6个循环120万次激振折合对应车辆行驶3万 公里，12个循环240万次激振折合对应对应车辆行驶6万公里。
[0012] 进一步的，本发明一种油气弹簧寿命的试验方法，其中，在对油气弹簧进行静态特 性试验前，还对油气弹簧进行了强度试验、气密性试验、磨合试验和静摩擦力测量试验，并 依据试验结果确定被试验油气弹簧的上述各项指标是否通过考核，若通过考核则进入步骤 一，否则进行拆检。
[0013] 进一步的，本发明一种油气弹簧寿命的试验方法，其中，在步骤一、步骤二和步骤 三中，所述将油气弹簧加载到油气弹簧试验台上具体按以下方法实现：
[0014] 保证油气弹簧内部充满液压油的前提下，将油气弹簧的上、下支耳中心距压缩至 与静平衡位置对应，并连接油气弹簧试验台的试验数据采集系统；
[0015] 将油气弹簧安装到油气弹簧试验台上，在保证油气弹簧上、下支耳中心距不变的 情况下，给油气弹簧充入氮气并使其腔内压力达到要求值；
[0016] 其中，静平衡位置与设计值一致，静平衡位置的载荷与油气弹簧的额定载荷一致。
[0017] 进一步的，本发明一种油气弹簧寿命的试验方法，其中，在步骤一中，所述以恒定 振幅和频率的正弦波激振油气弹簧，其中，正弦波的频率为0.1Hz，正弦波的振幅为50mm。
[0018] 进一步的，本发明一种油气弹簧寿命的试验方法，其中，在步骤一中，所述利用试 验数据采集系统采集试验数据，并依据采集的试验数据得出油气弹簧的刚度特性，其中，采 集的试验数据包括油气弹簧输出力的时间历程、油气弹簧腔内压力的时间历程和激振位移 的时间历程。
[0019] 进一步的，本发明一种油气弹簧寿命的试验方法，其中，在步骤二中，所述以不同 振幅和频率的正弦波激振油气弹簧，其中，正弦波的频率和振幅见表1:
[0020] 表1、进行动态特性试验时采用的正弦波的频率和振幅
[0022]进一步的，本发明一种油气弹簧寿命的试验方法，其中，在步骤三中，所述以不同 振幅和频率的正弦波激振油气弹簧，其中，正弦波的频率和振幅见表2:
[0023]表2、进行寿命试验时采用的正弦波的频率、振幅以及对应的循环次数
[0025] 进一步的，本发明一种油气弹簧寿命的试验方法，其中，在步骤三对油气弹簧进行 寿命试验前还进行了在油气弹簧外缸筒外部设置水套的步骤，具体按以下方法实现，
[0026] 将水套套设在油气弹簧的外缸筒外侧壁上，让水套通过进水管和回水管与循环水 制冷装置连通并构成循环回路。
[0027] 进一步的，本发明一种油气弹簧寿命的试验方法，其中，在步骤三对油气弹簧进行 寿命试验前还进行了安装测温传感器的步骤，具体按以下方式实现，
[0028] (1)在油气弹簧的上支耳外部贴装薄膜式铂热电阻元件Tl，铂热电阻元件Tl用于 监测上支耳外部的温度；
[0029] (2)在油气弹簧的上支耳上端面加工两个螺纹安装孔，并在两个螺纹安装孔分别 安装T型热电偶温度传感器T2和T型热电偶温度传感器T3,其中，热电偶温度传感器T2用于 监测油气弹簧内部的油温，热电偶温度传感器T3用于监测油气弹簧内部的气温；
[0030] (3)将铂热电阻元件T1、热电偶温度传感器T2和热电偶温度传感器T3分别与水套 的循环控制系统连接。
[0031] 本发明一种油气弹簧寿命的试验方法与现有技术相比，具有以下优点：（1)本发明 根据油气弹簧在特种车底盘悬架系统中的实际使用情况，并参照实际路况采用不同频率和 振幅的正弦波激振油气弹簧，以每完成20万次激振作为一个循环，并以完成6个循环120万 次激振折合对应车辆行驶3万公里，以完成12个循环240万次激振折合对应车辆行驶6万公 里的方式，对油气弹簧的寿命进行了试验，解决了现有技术中没有针对油气弹簧寿命进行 检测或实验技术的问题。并在每个循环结束后对油气弹簧的静态特性、动态特性进行测试， 同时在试验中或每个循环结束后检查油气弹簧的渗漏情况、密封状态和油液清洁度。保证 了实验的准确性和客观性，使实验结果更加贴合实际。具有实施方便、科学合理、可靠性高、 实用性强的优点。经检验，采用本发明对多个型号特种车悬架系统使用的多个子样油气弹 簧进行的寿命试验，所采集的数据和试验结果，为产品的改进和优化设计提供了可靠依据， 经改进、试验后的产品通过了 360万次激振的寿命试验考核，完成可满足特种车辆底盘悬架 系统对油气弹簧寿命的特殊要求。（2)本发明在寿命试验过程中还通过设置水套对油气弹 簧进行强制冷却，同时通过在油气弹簧内、外部设置温度传感器对温度进行监测，以确保被 试油气弹簧的温度不超过允许的范围，避免了在正弦波激励作用下因油气弹簧内的温度升 高超过密封允许的温度而导致密封失效，影响产品功能无法正常考核的问题，保证了数据 采集的准确性以及试验结果的客观性和可靠性，增强了实用性。
[0032]下面结合附图所示实施例对本发明一种油气弹簧寿命的试验方法作进一步详细 说明：
【附图说明】
[0033]图1为本发明一种油气弹簧寿命的试验方法的原理示意图；
[0034]图2为本发明一种油气弹簧寿命的试验方法的流程示意图。
[0035]其中，1、油气弹簧上支耳，2、油气弹簧下支耳，3、油气弹簧内缸筒，4、油气弹簧外 缸筒，5、铂热电阻元件T1，6、热电偶温度传感器T2，7、热电偶温度传感器T3，8、试验台的安 装固定座，9、试验台的激振头，10、水套，11、循环水制冷装置。
【具体实施方式】
[0036]首先需要说明的是，本发明是采用油气弹簧试验台进行的，油气弹簧试验台设有 油气弹簧加载系统和试验数据采集系统，用于完成被试油气弹簧的加载和试验数据的采 集。试验台的最大激振行程、最大激振速度、最大激振力、频率范围、位移测试精度和力测试 精度均满足试验要求。申请文件中的油气弹簧、产品应做相同概念理解，这里只是为方便叙 述进行的表述。
[0037] 如图1所示本发明一种油气弹簧寿命的试验方法的示意图，以及图2所示油气弹簧 寿命的试验方法的流程图，包括以下步骤：
[0038] -、对油气弹簧进行静态特性试验的步骤:将油气弹簧加载到油气弹簧试验台上， 以恒定振幅和频率的正弦波激振油气弹簧，待试验工况稳定后，利用试验数据采集系统采 集试验数据，并依据采集的试验数据得出油气弹簧的刚度特性，当油气弹簧的刚度特性正 常时，进入步骤二，否则结束试验，并进行拆检，记录拆检结果；
[0039] 二、对油气弹簧进行动态特性试验的步骤:将油气弹簧加载到油气弹簧试验台上， 以不同振幅和频率的正弦波激振油气弹簧，待试验工况稳定后，利用试验数据采集系统采 集试验数据，并依据采集的试验数据得出油气弹簧的阻尼特性，当油气弹簧的阻尼特性正 常时，进入步骤三，否则结束试验，并进行拆检，记录拆检结果；
[0040] 三、对油气弹簧进行寿命试验的步骤:将油气弹簧加载到油气弹簧试验台上，以不 同振幅和频率的正弦波激振油气弹簧，当完成20万次激振后停止激振，并在试验过程中和 完成20万次激振后对油气弹簧的渗漏情况和密封状态进行检查，当油气弹簧的渗漏情况和 密封状态正常时，进入步骤四，否则结束试验，并进行拆检，记录拆检结果；
[0041] 四、对油气弹簧的油液清洁度进行检查的步骤:检查油液的清洁度，当油气弹簧的 油液清洁度正常时，返回步骤一，否则结束试验，并进行拆检，记录拆检结果；
[0042] 五、按照步骤一至步骤四的顺序循环执行，当油气弹簧经过步骤三完成12个循环 240万次激振后终止试验，并检查油气弹簧的渗漏情况、密封状态和油液清洁度，当渗漏情 况、密封状态和油液清洁度均正常时，则油气弹簧通过了相应里程的寿命试验考核，否则没 有通过，并进行拆检，记录拆检结果；
[0043] 其中，相应里程按以下方法计算：6个循环120万次激振折合对应车辆行驶3万公 里，12个循环240万次激振折合对应对应车辆行驶6万公里。
[0044] 本发明根据油气弹簧在特种车底盘悬架系统中的实际使用情况，并参照实际路况 采用不同频率和振幅的正弦波激振油气弹簧，以每完成20万次激振作为一个循环，并以完 成6个循环120万次激振折合对应车辆行驶3万公里，以完成12个循环240万次激振折合对应 车辆行驶6万公里的方式，对油气弹簧的寿命进行了试验。并在每个循环结束后对油气弹簧 的静态特性、动态特性进行测试，同时在试验中或每个循环结束后检查油气弹簧的渗漏情 况、密封状态和油液清洁度。增强了实验的准确性和客观性，使实验结果更加贴合实际。具 有实施方便、科学合理、可靠性高、实用性强的优点。经实际检验表明，采用本发明对多个型 号特种车悬架系统使用的多个子样油气弹簧进行的寿命试验，所采集的数据和试验结果， 为产品的改进和优化设计提供了可靠依据，经改进、试验后的产品通过了 360万次的寿命试 验考核，完成可满足特种车辆底盘悬架系统对油气弹簧寿命的特殊要求。
[0045] 为保证实验的准确性，避免对不符合要求的产品进行试验，本发明在对油气弹簧 进行静态特性试验前，还对油气弹簧进行了强度试验、气密性试验、磨合试验和静摩擦力测 量试验，并依据试验结果确定被试验油气弹簧的上述各项指标是否通过考核，若通过考核 则进入步骤一，否则进行拆检，并记录拆检结果。
[0046] 在上述步骤一、步骤二和步骤三中，所述将油气弹簧加载到油气弹簧试验台上具 体按以下方法实现：
[0047]保证油气弹簧内部充满液压油的前提下，将油气弹簧的上、下支耳中心距压缩至 与静平衡位置对应，并连接油气弹簧试验台的试验数据采集系统；
[0048]将油气弹簧安装到油气弹簧试验台上，在保证油气弹簧上、下支耳中心距不变的 情况下，给油气弹簧充入氮气并使其腔内压力达到要求值；
[0049] 其中，静平衡位置与设计值一致，静平衡位置的载荷与油气弹簧的额定载荷一致。
[0050] 在上述步骤一中，所述以恒定振幅和频率的正弦波激振油气弹簧，其中，正弦波的 频率为0.1 Hz，振幅为50mm。
[0051] 在上述步骤一中，所述利用试验数据采集系统采集试验数据，并依据采集的试验 数据得出油气弹簧的刚度特性，其中，采集的试验数据包括油气弹簧输出力的时间历程、油 气弹簧腔内压力的时间历程和激振位移的时间历程。
[0052]在上述步骤二中，所述以不同振幅和频率的正弦波激振油气弹簧，其中，正弦波的 频率和振幅如表1所不：
[0053]表1、进行动态特性试验时采用的正弦波的频率和振幅
[0055] 在上述步骤三中，所述以不同振幅和频率的正弦波激振油气弹簧，其中，正弦波的 频率和振幅见表2所不：
[0056] 表2、进行寿侖试验时采用的正弦波的频率、振幅以及对应的循环次数
[0058]表2所示正弦波的布置方式是根据油气弹簧在特种车底盘悬架系统中的实际使用 情况，并参照实际路况进行优先的，可使试验结果更加贴合实际应用情况，保证了实验的准 确性、客观性和科学性。
[0059]本发明在上述步骤三对油气弹簧进行寿命试验前，还进行了在油气弹簧外缸筒外 部设置水套的步骤，具体按以下方法实现，
[0060]将水套套设在油气弹簧的外缸筒外侧壁上，让水套通过进水管和回水管与循环水 制冷装置连通并构成循环回路。
[0061] 同时，本发明在上述步骤三对油气弹簧进行寿命试验前，还进行了安装测温传感 器的步骤，具体按以下方式实现，
[0062] (1)在油气弹簧的上支耳外部贴装薄膜式铂热电阻元件Tl，铂热电阻元件Tl用于 监测上支耳外部的温度；
[0063] (2)在油气弹簧的上支耳上端面加工两个螺纹安装孔，并在两个螺纹安装孔分别 安装T型热电偶温度传感器T2和T型热电偶温度传感器T3,其中，电偶温度传感器T2用于监 测油气弹簧内部的油温，电偶温度传感器T3用于监测油气弹簧内部的气温；
[0064] (3)将铂热电阻元件T1、电偶温度传感器T2和电偶温度传感器T3分别与水套的循 环控制系统连接。
[0065] 在实验过程中，在正弦波激励作用下油气弹簧内的温度会逐步升高，如超过密封 允许的温度将导致密封失效，使产品的功能无法正常考核。本发明通过设置水套对油气弹 簧进行强制冷却，同时通过在油气弹簧内、外部设置温度传感器对温度进行监测，以确保被 试油气弹簧的温度不超过允许的范围，避免了在正弦波激励作用下因油气弹簧内的温度超 过密封允许温度导致密封失效，影响产品的功能无法正常考核的问题，保证了数据采集的 准确性以及试验结果的客观性和可靠性，增强了实用性。
[0066]以上实施例仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明请求保护范 围进行的限定，在不脱离本发明设计原理和精神的前提下，本领域工程技术人员依据本发 明的技术方案做出的各种形式的变形，均应落入本发明权利要求书所确定的保护范围内。
【主权项】
1. 一种油气弹黃寿命的试验方法，所述试验方法采用油气弹黃试验台进行，油气弹黃 试验台设有油气弹黃加载系统和试验数据采集系统，其特征在于，包括W下步骤： 一、 对油气弹黃进行静态特性试验的步骤:将油气弹黃加载到油气弹黃试验台上，W恒 定振幅和频率的正弦波激振油气弹黃，待试验工况稳定后，利用试验数据采集系统采集试 验数据，并依据采集的试验数据得出油气弹黃的刚度特性，当油气弹黃的刚度特性正常时， 进入步骤二，否则结束试验，并进行拆检，记录拆检结果； 二、 对油气弹黃进行动态特性试验的步骤:将油气弹黃加载到油气弹黃试验台上，W不 同振幅和频率的正弦波激振油气弹黃，待试验工况稳定后，利用试验数据采集系统采集试 验数据，并依据采集的试验数据得出油气弹黃的阻尼特性，当油气弹黃的阻尼特性正常时， 进入步骤Ξ，否则结束试验，并进行拆检，记录拆检结果； Ξ、对油气弹黃进行寿命试验的步骤:将油气弹黃加载到油气弹黃试验台上，W不同振 幅和频率的正弦波激振油气弹黃，当完成20万次激振后停止激振，并在试验过程中和完成 20万次激振后对油气弹黃的渗漏情况和密封状态进行检查，当油气弹黃的渗漏情况和密封 状态正常时，进入步骤四，否则结束试验，并进行拆检，记录拆检结果； 四、 对油气弹黃的油液清洁度进行检查的步骤:检查油液的清洁度，当油气弹黃的油液 清洁度正常时，返回步骤一，否则结束试验，并进行拆检，记录拆检结果； 五、 按照步骤一至步骤四的顺序循环执行，当油气弹黃经过步骤Ξ完成12个循环240万 次激振后终止试验，并检查油气弹黃的渗漏情况、密封状态和油液清洁度，当渗漏情况、密 封状态和油液清洁度均正常时，则油气弹黃通过了相应里程的寿命试验考核，否则没有通 过，并进行拆检，记录拆检结果； 其中，相应里程按W下方法计算:6个循环120万次激振折合对应车辆行驶3万公里，12 个循环240万次激振折合对应对应车辆行驶6万公里。2. 按照权利要求1所述的一种油气弹黃寿命的试验方法，其特征在于，在对油气弹黃进 行静态特性试验前，还对油气弹黃进行了强度试验、气密性试验、磨合试验和静摩擦力测量 试验，并依据试验结果确定油气弹黃的上述各项指标是否通过考核，若通过考核则进入步 骤一，否则进行拆检。3. 按照权利要求1所述的一种油气弹黃寿命的试验方法，其特征在于，在步骤一、步骤 二和步骤Ξ中，所述将油气弹黃加载到油气弹黃试验台上，具体按W下方法实现： 保证油气弹黃内部充满液压油的前提下，将油气弹黃的上、下支耳中屯、距压缩至与静 平衡位置对应，并连接油气弹黃试验台的试验数据采集系统； 将油气弹黃安装到油气弹黃试验台上，在保证油气弹黃上、下支耳中屯、距不变的情况 下，给油气弹黃充入氮气并使其腔内压力达到要求值； 其中，静平衡位置与设计值一致，静平衡位置的载荷与油气弹黃的额定载荷一致。4. 按照权利要求1所述的一种油气弹黃寿命的试验方法，其特征在于，在步骤一中，所 述W恒定振幅和频率的正弦波激振油气弹黃，其中，正弦波的频率为O.lHz，正弦波的振幅 为50mm。5. 按照权利要求1所述的一种油气弹黃寿命的试验方法，其特征在于，在步骤一中，所 述利用试验数据采集系统采集试验数据，并依据采集的试验数据得出油气弹黃的刚度特 性，其中，采集的试验数据包括油气弹黃输出力的时间历程、油气弹黃腔内压力的时间历程 和激振位移的时间历程。6. 按照权利要求1所述的一种油气弹黃寿命的试验方法，其特征在于，在步骤二中，所 述W不同振幅和频率的正弦波激振油气弹黃，其中，正弦波的频率和振幅见表1: 表1、进行动态特性试验时采用的正弦波的频率和振幅7. 按照权利要求1所述的一种油气弹黃寿命的试验方法，其特征在于，在步骤Ξ中，所 述W不同振幅和频率的正弦波激振油气弹黃，其中，正弦波的频率和振幅见表2: 表2、进行寿命试验时采用的正弦波的频率、振幅W及对应的循环次数'^8.按照权利要求1所述的一种油气弹黃寿命的试验方法，其特征在于:在步骤Ξ对油气I 弹黃进行寿命试验前还进行了在油气弹黃外缸筒外部设置水套的步骤，具体按W下方法实 现， 将水套套设在油气弹黃的外缸筒外侧壁上，让水套通过进水管和回水管与循环水制冷 装置连通并构成循环回路。9.按照权利要求8所述的一种油气弹黃寿命的试验方法，其特征在于:在步骤Ξ对油气 弹黃进行寿命试验前还进行了安装测溫传感器的步骤，具体按W下方式实现， (1) 在油气弹黃的上支耳外部贴装薄膜式销热电阻元件T1，销热电阻元件T1用于监测 上支耳外部的溫度； (2) 在油气弹黃的上支耳上端面加工两个螺纹安装孔，并在两个螺纹安装孔分别安装T 型热电偶溫度传感器T2和T型热电偶溫度传感器T3,其中，热电偶溫度传感器T2用于监测油 气弹黃内部的油溫，热电偶溫度传感器T3用于监测油气弹黃内部的气溫； (3) 将销热电阻元件T1、热电偶溫度传感器T2和热电偶溫度传感器T3分别与水套的循 环控制系统连接。
【文档编号】G01M7/02GK105841904SQ201610191014
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】徐轶群, 杨波, 吴建胜, 刘洪波, 谢文建, 周燕, 南松
【申请人】北京航天发射技术研究所, 中国运载火箭技术研究院