CN102809479A

CN102809479A - 测试发动机配气机构零件寿命的试验系统

Info

Publication number: CN102809479A
Application number: CN2011101472627A
Authority: CN
Inventors: 王海斗; 杨大祥; 张玉波; 徐滨士; 马国政; 李恩重
Original assignee: Academy of Armored Forces Engineering of PLA
Current assignee: Academy of Armored Forces Engineering of PLA
Priority date: 2011-06-02
Filing date: 2011-06-02
Publication date: 2012-12-05

Abstract

本发明公开了一种测试发动机配气机构零件寿命的试验系统，该系统包括：底座、支承台架、调速式驱动装置、发动机配气机构和传动机构；其中，所述支承台架、调速式驱动装置和发动机配气机构均固定设置在底座上；所述调速式驱动装置经所述传动机构连接并驱动所述发动机配气机构。该系统通过将发动机配气机构设置在支承台架上，通过调速式驱动装置驱动，从而可以同时对发动机配气机构的各零件以模拟真实工况进行加速试验，从而预测出各零件的寿命。该系统结构简单，操作方便，是一种能够同时对多个零件进行模拟工况受力环境的同步加速损伤试验设备，可实现多零件复杂受力环境的加速损伤试验。

Description

测试发动机配气机构零件寿命的试验系统

技术领域

本发明涉及检测零件寿命的测试设备领域，尤其涉及一种测试发动机配气机构零件寿命的试验系统。

背景技术

疲劳损伤和摩擦磨损是零件的主要失效形式，有些零件的失效会对设备等造成致命伤害，例如发动机的进排气门常因疲劳损伤造成断裂失效，掉入气缸中的部分会严重损坏发动机的配气机构，包括活塞、气缸和气门座等部件，甚至会引发重大安全事故，因此开展疲劳和磨损的研究不仅具有巨大的经济价值，而且还具有深远的社会意义。目前，国内外的疲劳和磨损试验机种类繁多，根据疲劳和磨损的作用类型分，疲劳试验机主要有接触疲劳试验机、拉-拉、拉-压疲劳试验机和弯曲疲劳试验机等类型，摩擦磨损试验机有滑动摩擦磨损试验机、滚动摩擦磨损试验机和滑滚复合摩擦磨损试验机等类型，其中一部分是以标准试样为研究对象的通用试验机，一部分是以特定装备零件为研究对象的专用试验机。但目前还没有针对凸轮轴、挺柱、推杆、气门等发动机配气机构众多零件的能够真实模拟其常温下工况受力环境的加速疲劳、磨损试验机，更没有一种能够同时对多个零件进行模拟工况受力环境的同步加速损伤试验设备，而无法实现多零件复杂受力环境的加速损伤试验。

发明内容

基于上述现有技术的问题，本发明实施方式提供一种测试发动机配气机构零件寿命的试验系统，可以方便的对发动机配气机构的多个零件同时进行加速试验，从而检测发动机配气机构的多个零件的寿命，实现了多零件复杂受力环境的加速损伤试验。

实现本发明目的的技术方案具体如下：

本发明提供一种测试发动机配气机构零件寿命的试验系统，该系统包括：底座、支承台架、调速式驱动装置、发动机配气机构和传动机构；

其中，所述支承台架、调速式驱动装置和发动机配气机构均固定设置在底座上；

所述调速式驱动装置经所述传动机构连接并驱动所述发动机配气机构。

所述系统还包括：

检测装置，由相互电连接的热红外探头和热红外信号处理装置构成，热红外探头的探测端对于与所述发动机配气机构的各零件。

所述热红外信号处理装置包括计算机。

所述支承台架为框架式结构，由底架以及底架上设置的轴套安装架和缸盖总成安装架构成；轴套安装架由两个带有半圆槽的长方形实体部件扣装组合而成，上面设置的实体部件上设有注油孔，缸盖总成安装架设置在轴套安装架上方。

所述发动机配气机构由轴套、凸轮轴、挺柱、推杆、摇壁、气门、弹簧和缸盖总成组合而成；其中，所述轴套设置在所述支承台架上，凸轮轴活动装设在所述轴套内，所述凸轮轴上方的支承台架上对应设置所述缸盖总成；所述凸轮轴与所述轴套相接触，挺柱设置在所述凸轮轴上方，所述挺柱下端顶设在所述凸轮轴上，所述挺柱上方连接推杆，所述推杆上端与所述摇壁一端连接，所述摇壁另一端与所述缸盖总成内设置的气门连接，气门上套装所述弹簧。

所述传动机构由主动轮、从动轮和连接在所述主、从动轮之间的橡胶传动带构成，所述主动轴设置在所述调速式驱动装置的动力输出轴上，从动轮设置在所述发动机配气机构的凸轮轴上。

所述调速式驱动装置采用调速式电动机。

本发明的有益效果是：通过将发动机配气机构设置在支承台架上，通过调速式驱动装置驱动，从而可以同时对发动机配气机构的各零件以模拟真实工况进行加速试验，从而检测出各零件的寿命。该系统结构简单，操作方便，是一种能够同时对多个零件进行模拟工况受力环境的同步加速损伤的试验设备，可实现多零件复杂受力环境的加速损伤试验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的试验系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的试验系统的正视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的试验系统的支承台架的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的试验系统的支承台架的侧视结构示意图；

图5为本发明实施例提供的试验系统的发动机配气机构的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的试验系统的检测装置的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明提供一种测试发动机配气机构零件寿命的试验系统，可实现对发动机配气机构的多个零件模拟实际工况的复杂受力环境进行加速损伤试验，以方便检测出各零件的寿命，如图1、2所示，该系统包括：底座1、支承台架2、调速式驱动装置3、发动机配气机构4和传动机构5；

其中，支承台架2、调速式驱动装置3和发动机配气机构4均固定设置在底座1上；如图3、4所示，支承台架2为框架式结构，可以作为安装发动机配气机构4各零件的骨架，由底架21以及底架21上设置的缸盖总成安装架23和轴套安装架22构成；轴套安装架22由两个带有半圆槽的长方形实体部件扣装组合而成，扣装在上面的长方形实体部件上设有注油孔，以方便向发动机配气机构的轴套内注油，方便凸轮轴润滑。

所述的调速式驱动装置3经传动机构5连接并驱动所述的发动机配气机构4，使发动机配气机构4各部件在受力状态和摩擦特征与实际工况基本相符情况下进行试验。调速式驱动装置3采用调速式电动机，不但方便调速，以模拟发动机的不同转速的工况，并且，试验过程中，不使用燃油，避免了燃油燃烧时的废气排放，保持了很好的节能环保效果。

如图1、4所示，上述系统中的发动机配气机构4由轴套40、凸轮轴41、挺柱42、推杆43、摇壁44、气门46、弹簧45和缸盖总成47组合而成；其中，所述轴套40设置在所述支承台架2上，凸轮轴41活动装设在所述轴套40内，所述凸轮轴41上方的支承台架2上对应设置所述缸盖总成47；所述凸轮轴41与所述轴套40相接触，挺柱42设置在所述凸轮轴41上方，所述挺柱42下端顶设在所述凸轮轴41上，所述挺柱42上方连接推杆43，所述推杆43上端与所述摇壁44一端连接，所述摇壁44另一端与所述缸盖总成47内设置的气门46连接，气门46上套装所述弹簧45。各部件有机组合后，形成与实际发动机配气机构的结构、零件位置、连接关系均相同的配气机构。实际使用中，载荷的控制可通过调整气门间隙(摇臂与气门杆端部间距离)和所研究部位的应变应力传感器来实现，从而达到对零件加速寿命试验的目的。上述配气机构中，固定凸轮轴的分零件可采用模块化设计，方便加工和精度的调整，定位挺柱的零件221可通过螺栓与固定凸轮轴的零件222连为一体(可参见图4)。

所述传动机构由主动轮51、从动轮52和连接在所述主、从动轮51、52之间的橡胶传动带53构成，所述主动轮51设置在所述调速式驱动装置3的动力输出轴上，从动轮52设置在所述发动机配气机构4的凸轮轴41上，从动轮52用螺栓固定在凸轮轴41上。主、从动轮51、52直径选择可根据调速式驱动装置3的功率和凸轮轴41所要求达到的最大转速决定；通过采用橡胶传动带，可在保证相同传动目的前提下，省略链条传动带所必须配套的复杂润滑系统，从而实现了使试验系统的清洁及结构上的简便。

为可准确收集各部件检测中的各项数据，上述系统中还可以设置检测装置(见图5)，由相互电连接的热红外探头和热红外信号处理装置构成，热红外探头的探测端对于与所述发动机配气机构的各零件。实际中，检测装置可采用非接触式监测设备，如红外热成像仪等，可以非接触方式对配气系统的各零件损伤状态做出实时监测。

本实施例的试验系统实际上类似于发动机配气机构的简化形式，各部件的装配尺寸与发动机上相应尺寸吻合，受力状态和摩擦特征与实际工况基本相符，由调速式电动机驱动代替发动机的燃油驱动，可以实现转速、转数的精确控制，载荷的控制可通过调整气门间隙和所研究部位的应力传感器实现，便于发动机配气系统零件的加速寿命试验和定量化研究。该试验机可以同时实现单个零件的多部位复杂受力环境的真实损伤过程模拟，例如气门在工作时除了冲击疲劳损伤、气门杆端部与摇臂间的摩擦损伤外，由于自身工作过程中不断旋转，气门头部密封面与气门座之间也存在摩擦磨损；推杆除两头分别受到摇臂和挺柱的摩擦以外还承受弯曲疲劳损伤；挺柱除内部与推杆的摩擦外，底部还受到凸轮轴摩擦作用，这一系列不同形式的损伤过程都可以应用该试验系统模拟。该试验机可以同时实现多个零件真实受力环境损伤试样的制备，包括凸轮轴、挺柱、推杆、气门等。该试验系统便于拆解，能够方便的更换试样。可以同步对新件和再制造零件进行疲劳和磨擦磨损性能的对比检测，可对同一种件同步考察其干摩擦性能和润滑条件下的摩擦学性能，可以通过使用添加不同添加剂的润滑油，评价不同添加剂的减磨抗磨效果。实际的发动机实体是封闭式不利于监测配气机构各零件在运行过程中的健康状态，而该试验系统的发动机配气机构为开放式结构，能够满足加装各种无损检测传感器的要求，例如应用非接触式的红外热像仪对凸轮轴、挺柱、气门-气门座等摩擦副进行微区表面温度场变化规律的监控以监测服役零件的健康状况；将微电阻测量仪的夹头夹持在推杆的两端用于检测推杆的动态损伤过程；将声发射探头固定于凸轮轴和轴套摩擦副的附近，用于检测凸轮轴的摩擦学性能等。

综上所述，本发明的试验系统通过将发动机配气机构设置在支承台架上，通过调速式驱动装置驱动，从而可以同时对发动机配气机构的各零件以模拟真实工况进行加速试验，并以实现热红外信号检测的设备作为检测装置，从而可在试验过程中准确检测出各零件的寿命。是一种能够同时对多个零件进行模拟工况受力环境的同步加速损伤的试验设备，具有结构简单，操作方便，可实现多零件复杂受力环境的加速损伤试验。

以上为本发明的较佳实施例，本发明的保护范围不局限于这些实施例，熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露技术范围内，能轻易想到的变化及替换，都涵盖在本发明保护范围内。因此，本发明保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种测试发动机配气机构零件寿命的试验系统，其特征在于，该系统包括：底座、支承台架、调速式驱动装置、发动机配气机构和传动机构；

2.根据权利要求1所述的测试发动机配气机构零件寿命的试验系统，其特征在于，所述系统还包括：

检测装置，由相互电连接的热红外探头和热红外信号处理装置构成。

3.根据权利要求2所述的测试发动机配气机构零件寿命的试验系统，其特征在于，所述热红外信号处理装置包括计算机。

4.根据权利要求1所述的测试发动机配气机构零件寿命的试验系统，其特征在于，所述支承台架为框架式结构，由底架以及底架上设置的轴套安装架和缸盖总成安装架构成；轴套安装架由两个带有半圆槽的长方形实体部件扣装组合而成，上面设置的实体部件上设有注油孔，缸盖总成安装架设置在轴套安装架上方。

5.根据权利要求1所述的测试发动机配气机构零件寿命的试验系统，其特征在于，所述发动机配气机构由轴套、凸轮轴、挺柱、推杆、摇壁、气门、弹簧和缸盖总成组合而成；其中，所述轴套设置在所述支承台架上，凸轮轴活动装设在所述轴套内，所述凸轮轴上方的支承台架上对应设置所述缸盖总成；所述凸轮轴与所述轴套相接触，挺柱设置在所述凸轮轴上方，所述挺柱下端顶设在所述凸轮轴上，所述挺柱上方连接推杆，所述推杆上端与所述摇壁一端连接，所述摇壁另一端与所述缸盖总成内设置的气门连接，气门上套装所述弹簧。

6.根据权利要求1所述的测试发动机配气机构零件寿命的试验系统，其特征在于，所述传动机构由主动轮、从动轮和连接在所述主、从动轮之间的橡胶传动带构成，所述主动轴设置在所述调速式驱动装置的动力输出轴上，从动轮设置在所述发动机配气机构的凸轮轴上。

7.根据权利要求1所述的测试发动机配气机构零件寿命的试验系统，其特征在于，所述调速式驱动装置采用调速式电动机。