高温环境下弹簧功能-传感共形位移测量装置及方法

作     者：宁克焱 曾强 田金山 赵攀 兰海 何家富 万丽 

作者机构：中国北方车辆研究所车辆传动重点实验室 63966部队 重庆大学机械传动国家重点实验室 

出 版 物：《兵工学报》 (Acta Armamentarii)

年 卷 期：2022年

核心收录：

学科分类：08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家基础研究项目（20195208003） 

主　　题：弹簧 位移测量 应变 高温 制动 

摘      要：机械装备的位移测量是状态检测和运动控制的关键，基于激光、电涡流、电感和电阻等原理的常规位移测量方法无法应对高端装备紧凑测试空间和高温、油污等恶劣环境条件下的位移测量挑战。基于材料力学与弹簧结构，构建了一种新的弹簧功能-传感共形的位移测量模型，对弹簧整体受力及位移进行分析，确定了位移-应变映射关系；基于有限元方法建立弹簧的应变-位移模型，分析弹簧位移测量的敏感点、不同组桥形式、位移激励频率等因素影响；通过搭建电液伺服高频冲击试验台，在扫频和加热工况下进行弹簧位移测量装置及方法的有效性和动态性能测试。试验结果表明：加载频率在100Hz及以下时测试精度可达0.06mm，高温适应性不低于275℃；经车用干片式制动器高温制动试验应用验证，在工作温度160℃以上仍能实时稳定获取机构的动态位移信号，为高温制动器状态检测及其故障诊断提供了嵌入式测试技术支撑；该共形传感器在高温条件下具有良好的线性度和精度，为紧凑空间及高温等恶劣环境下位移测量提供了一种有效方法，尤其是在具有弹簧等弹性元件的情况下能够实现对原系统无影响的嵌入式测试。