CN103245581A - 一种双联活塞环-缸套摩擦磨损试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双联活塞环-缸套摩擦磨损试验台，包括有上层支架、下层支架，下层支架上固定安装有电动机、柴油机、底座，电动机转轴上固定安装有大带轮，上层支架上安装有支撑板，支撑板上安装有轴承座，轴承座内安装有轴承，轴承中安装有曲轴，曲轴上安装有与大带轮通过第一V带连接的第一小带轮，支撑板上固定设置有横向的活塞缸，活塞缸内配合有活塞，活塞与曲轴之间连接有连杆；所述柴油机的输入轴上安装有与大带轮通过第二V带连接的第二小带轮，底座上安装有缸套上试件定位夹紧装置、缸套下试件定位夹紧装置、测力传感器夹具，本发明利用该试验台既可以对大型活塞环-缸套的截取试件或者小型发动机活塞环-缸套进行单独摩擦磨损性能试验，也可以对两种活塞环-缸套试件同时进行摩擦磨损性能试验。

Description

一种双联活塞环-缸套摩擦磨损试验台

技术领域

本发明涉及一种摩擦磨损试验台，更具体的说是一种用于活塞环-缸套摩擦磨损试验的试验台。

背景技术

活塞环-缸套是发动机最重要的摩擦副之一，其摩擦磨损性能的好坏直接影响发动机的使用性能。目前，活塞环与缸套摩擦磨损性能评价的主要方法有试样试验法、台架实验法和零部件模拟实验法三种。其中试样实验法的试验参数较易控制，重复性和稳定性相对较好，但与活塞环-缸套实际情况相差较大，模拟性较差；台架试验法采用模拟负载进行点火试验，条件可控性好，对发动机的实际工况模拟性较好，但试验周期长，成本高；而零部件模拟实验法是介于试样试验和台架试验之间的一种方法，与实际工况有较好的模拟性，有缩短试验周期、减少试验成本、提高试验参数的可控性等优点，但在试验效率和试件尺寸范围上也可进一步改善。专利申请号为：200510136811.5公开了一种缸套活塞环零部件摩擦磨损试验方法和设备，应用机械式径向载荷施加方法和设备进行缸套和活塞环零部件摩擦磨损试验的设备，加载装置复杂，应用范围受限。专利申请号为：200710066372.4公开了一种往复式活塞环-缸套摩擦磨损试验机，采用电机驱动连杆机构，通过导向机构的滑块和导向套转变成直线往复运动，安装制作复杂，成本高；专利申请号为：200820237523.8公开的一种活塞环-缸套摩擦磨损试验机，采用加载螺母、螺杆、内锥套和外锥套构成的活塞环径向加载装置对活塞环进行径向加载并通过应变片测量螺杆的应变实时监测所加载荷的大小，但只是对小型活塞环-缸套整体进行试验；专利申请号为：201110041655.X公开的高频率高比压大行程可温控往复摩擦测试装置中，采用曲柄连杆机构，使活塞环在缸套之间往复运动，制造复杂，平衡性差，且只提供一种对活塞环-缸套截取试件的试验方法；盛永世（2012，大连海事大学，硕士论文）设计的内燃机缸套-活塞环双联摩擦磨损试验机，采用双联机构和完整的缸套-活塞环作为摩擦磨损试样，实现了两缸内燃机的摩擦磨损试验，但其测试试样较单一。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述已有技术的不足之处，提供一种双联活塞环-缸套摩擦磨损试验台，利用该试验台既可以对大型活塞环-缸套的截取试件或者小型发动机活塞环-缸套进行单独摩擦磨损性能试验，也可以对两种活塞环-缸套试件同时进行摩擦磨损性能试验。

本发明的技术方案如下：

一种双联活塞环-缸套摩擦磨损试验台，包括有上层支架、下层支架，下层支架上固定安装有电动机、柴油机、底座，电动机转轴上固定安装有大带轮，上层支架上安装有支撑板，支撑板上安装有轴承座，轴承座内安装有轴承，轴承中安装有曲轴，曲轴上安装有与大带轮通过第一V带连接的第一小带轮，支撑板上固定设置有横向的活塞缸，活塞缸内配合有活塞，活塞与曲轴之间连接有连杆；所述柴油机的输入轴上安装有与大带轮通过第二V带连接的第二小带轮，底座上安装有缸套上试件定位夹紧装置、缸套下试件定位夹紧装置、测力传感器、 测力传感器夹具，缸套上试件定位夹紧装置上安装有加载装置，所述的加载装置包括支撑体以及与支撑体竖向滑动套装的缸套上夹具，缸套上夹具的上端顶置有杠杆，杠杆的一端放置有配重，另一端悬挂有砝码盘，砝码盘上放置有砝码；缸套上夹具的下端夹置有缸套上试件，缸套下试件定位夹紧装置上夹置有缸套下试件，所述的柴油机的活塞输出端连接有伸入到缸套上试件与缸套下试件间隙的导杆，导杆上固定安装有活塞环夹具体，活塞环夹具体上分别夹置与缸套上试件、缸套下试件对应摩擦接触的活塞环上试件、活塞环下试件；所述缸套下试件下方有一排滚针，测力传感器夹具包括有传感器夹具座、传感器夹块，传感器夹具座内固定有压力传感器，压力传感器由传感器夹块支撑，缸套下试件一端为死挡块，另一端由压力传感器探头沿轴向固定。

所述第一V带和第二V带可以同时传动，实现实现双联的活塞环-缸套摩擦磨损试验。

所述砝码的中心孔直径要大于其开口的宽度，以窄开口套入砝码，工作中以较大中心孔和砝码盘吊杆配合，实现试验过程的振动环境下的不滑移，从而稳定加载。

所述活塞环夹具体内固定设有与活塞环上试件、活塞环下试件线接触的螺栓。以螺栓为支撑，安装初始状态夹紧力较小，保留活塞环试件一定的活动余量，当缸套试件加载后，活塞环试件的圆弧面可以和缸套试件的圆弧面自由贴合，保证良好的面接触，最后通过导杆螺栓锁紧。

所述传感器一端置于传感器夹块上，一端顶住缸套下试件，缸套下试件下面有一排滚珠，所述的传感器夹块后端滑动设置于传感器夹具座内，传感器夹块的后端顶置有调整螺杆，传感器夹具座上旋合有锁紧螺栓，锁紧螺栓压置于传感器夹块上端。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

在实现大型活塞环-缸套的截取试件摩擦磨损试验和小型发动机活塞环-缸套摩擦磨损试验的同时，使两种试验实现双联，即可以同时进行试验，不但结构较简单，成本低，操作性好，而且提高了试验的效率，节省试验设备的安装空间。

本发明利用柴油机的逆向来完成运动转换，在本试验台高速运转要求下，柴油机的平衡稳定性可以提高摩擦磨损试验效果。

本发明的下层试验台中，缸套试件和活塞环试件都是大型试件的截取部分，保持了本身的弧形结构，为使试验时的良好接触，利用螺栓夹紧试件的同时，使活塞环试件与螺栓点接触，起自动调心的作用，使缸套试件与活塞环试件良好接触，可以提高试验性能。

附图说明

图1为本发明主视结构示意图。

图2为图1俯视结构示意图。

图3为下层试验台主视结构示意图。

图4为图3左视结构示意图。

图5为上层试验台部分曲轴装配结构示意图。

图6为上层试验台中的活塞气缸结构示意图。

图7为砝码的结构示意图。

图中标号为：1-下层支架，2-电动机，3-大带轮，4-第一V带，5-上层支架，6-活塞缸，7-连杆，8-第一小带轮，9-轴承座，10-支撑板，11-第二V带，12-第二小带轮，13-柴油机，14-加载装置，15-缸套上试件定位夹紧装置，16-缸套下试件定位夹紧装置，17-测力传感器夹具，18-底座，19-曲轴，20-杠杆，21-砝码盘，22-配重，23-缸套上夹具，24-缸套上试件，25-缸套下试件，26-滚针，27-传感器夹块，28-传感器夹具座，29-活塞环下试件，30-导杆，31-活塞环上试件，32-圆柱滚子轴承，33-活塞，34-测力传感器，35-砝码。

具体实施方式

如图1和图2所示，该摩擦磨损试验台主要由动力系统、传动系统、加载系统和测试系统组成，动力是由电动机2提供动力，电动机2固定在下层支架1上；一方面，动力通过大带轮3由第二V带11传给第二小带轮12，带动改制的柴油机13转动，柴油机13将旋转运动变为直线运动，并连接导杆30，使导杆30做往复运动，装有活塞环试件31、29的导杆30在上下缸套试件24、25之间往复运动，通过杠杆20、砝码盘21进行手动加载；另一方面，电动机2的动力通过大带轮3由第一V带4给第一小带轮5，小带轮5带动曲轴19的转动，曲轴19又通过连杆7带动活塞33在活塞缸6内往复运动。

在具体实施过程中，主要包括下列内容：

如图3和图4的下层工作台上，开始试验时，在由配重22、杠杆20及砝码盘21组成的加载装置上加载砝码35，形成载荷，载荷通过缸套上夹具体15对活塞环试件31施压，砝码盘21上的砝码35的中心孔直径要大于开口的宽度，活塞环试件31、29在缸套试件24、25间做往复摩擦试验；在缸套下试件25放置在一排滚针26上, 一端为死挡块, 另一端由压力传感器34的探头沿轴向固定，而压力传感器由传感器夹块27支撑，并固定在传感器夹具座28上。

如图5和图6所示，在上层工作台中，曲轴19由一对圆柱滚子轴承32支撑，圆柱滚子轴承32安装在两个轴承座9中，曲轴19通过连杆7带动活塞33在活塞缸6内往复运动。

上、下层的装配是通过螺栓将上边台架5固定在下边台架1上搭建的，通过皮带4传动连接电动机2和上边曲轴19，从而完成了一电动机2提供动力。上层测试机构有立式和卧式的装配关系，考虑到活塞自身重力等引起的震动等对摩擦精确性的影响，选择了卧式装配关系。下层是大型缸套-活塞环截取部分的测试台架，在试验中，发动机的曲轴、连杆、活塞销、配气机构等运动部件会产生不同程度的磨损而增加试验经费，而且发动机运转过程中的负荷、燃油消耗等因素对试验结果影响较大，因而准确鉴定各缸的摩擦、磨损特性的差别还存在较大的困难。动力装置安装固定在机构底层工作台上，支撑板、中间轴、夹紧螺栓、定位螺母等连接完成工作。利用动力装置中间轴的往复运动和测量装置连接.可模拟不同的工况条件，测量在不同条件下活塞环-缸套之间的摩擦磨损性能。

Claims (5)

1.一种双联活塞环-缸套摩擦磨损试验台，包括有上层支架、下层支架，其特征在于：下层支架上固定安装有电动机、柴油机、底座，电动机转轴上固定安装有大带轮，上层支架上安装有支撑板，支撑板上安装有轴承座，轴承座内安装有轴承，轴承中安装有曲轴，曲轴上安装有与大带轮通过第一V带连接的第一小带轮，支撑板上固定设置有横向的活塞缸，活塞缸内配合有活塞，活塞与曲轴之间连接有连杆；所述柴油机的输入轴上安装有与大带轮通过第二V带连接的第二小带轮，底座上安装有缸套上试件定位夹紧装置、缸套下试件定位夹紧装置、测力传感器、测力传感器夹具，缸套上试件定位夹紧装置上安装有加载装置，所述的加载装置包括支撑体以及与支撑体竖向滑动套装的缸套上夹具，缸套上夹具的上端顶置有杠杆，杠杆的一端放置有配重，另一端悬挂有砝码盘，砝码盘上放置有砝码；缸套上夹具的下端夹置有缸套上试件，缸套下试件定位夹紧装置上夹置有缸套下试件，所述的柴油机的活塞输出端连接有伸入到缸套上试件与缸套下试件间隙的导杆，导杆上固定安装有活塞环夹具体，活塞环夹具体上分别夹置与缸套上试件、缸套下试件对应摩擦接触的活塞环上试件、活塞环下试件；所述缸套下试件下方有一排滚针，测力传感器夹具包括有传感器夹具座、传感器夹块，传感器夹具座内固定有压力传感器，压力传感器由传感器夹块支撑，缸套下试件一端为死挡块，另一端由压力传感器探头沿轴向固定。

2.根据权利要求1所述的双联活塞环-缸套摩擦磨损试验台，其特征在于：所述第一V带和第二V带可以同时传动。

3.根据权利要求1所述的双联活塞环-缸套摩擦磨损试验台，其特征在于：所述砝码的中心孔直径要大于其开口的宽度。

4.根据权利要求1所述的双联活塞环-缸套摩擦磨损试验台，其特征在于：所述活塞环夹具体内固定设有与活塞环上试件、活塞环下试件线接触的螺栓。

5.根据权利要求1所述的双联活塞环-缸套摩擦磨损试验台，其特征在于：所述传感器一端置于传感器夹块上，一端顶住缸套下试件，缸套下试件下面有一排滚珠，所述的传感器夹块后端滑动设置于传感器夹具座内，传感器夹块的后端顶置有调整螺杆，传感器夹具座上旋合有锁紧螺栓，锁紧螺栓压置于传感器夹块上端。

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