一種活塞測(cè)試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種活塞測(cè)試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]活塞是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)熱能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換的核心零件，其中活塞頭部與發(fā)動(dòng)機(jī)的缸套壁組合形成燃燒室、承受高溫燃?xì)獗籍a(chǎn)生的巨大膨脹推動(dòng)壓力和熱能，工作環(huán)境最為惡劣，因此其耐機(jī)械疲勞和熱應(yīng)力疲勞的能力將直接影響到整個(gè)活塞的結(jié)構(gòu)性能和使用壽命；因此在活塞研發(fā)階段，均需要對(duì)活塞頂部進(jìn)行性能測(cè)試和使用疲勞測(cè)試。由于活塞實(shí)際工作中是受爆燃?xì)怏w機(jī)械推力和熱力的共同作用，因此只有在溫度條件、機(jī)械壓力條件均能模擬實(shí)際工作特性的情況下才能完成工作特性的評(píng)價(jià)和評(píng)估，目前現(xiàn)有的活塞測(cè)試主要采用兩種方法:一種是直接在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架進(jìn)行實(shí)際耐久性能測(cè)試，另外一種是采用CAE軟件進(jìn)行溫度場(chǎng)、機(jī)械應(yīng)力場(chǎng)模擬。其中在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上進(jìn)行耐久性能測(cè)試雖然是真實(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作特性，但是開(kāi)發(fā)試驗(yàn)周期很長(zhǎng)，不利于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，且發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架價(jià)格昂貴、不適合規(guī)模性測(cè)試；采用CAE軟件分析只是利用邊界條件進(jìn)行理論分析，不能得到精確的測(cè)試結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架實(shí)際耐久性能測(cè)試開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，不適合規(guī)模性測(cè)試的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種新的活塞測(cè)試裝置。
[0004]本發(fā)明提供一種活塞測(cè)試裝置，包括平臺(tái)底座、平臺(tái)支架、活塞連桿、缸套、冷卻單元和熱機(jī)親合單元；所述活塞連桿和所述缸套安裝在所述平臺(tái)底座上；所述熱機(jī)親合單元安裝在所述平臺(tái)支架上、用于提供測(cè)試的周期性高溫高壓環(huán)境；待測(cè)試的活塞通過(guò)活塞銷連接所述活塞連桿并安裝在所述缸套內(nèi)；所述熱機(jī)親合單元、所述缸套和所述活塞形成密封空間。
[0005]通過(guò)熱機(jī)耦合單元提供周期性的壓力和持續(xù)高溫，可模擬發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)混合氣體爆燃產(chǎn)生的高溫高壓環(huán)境，測(cè)試活塞的主要受力情況，也就是活塞頂部的機(jī)械力情況和熱應(yīng)力情況，較為方便地實(shí)現(xiàn)熱機(jī)耦合測(cè)試。
[0006]可選的，所述熱機(jī)耦合單元包括加熱線圈、沖程機(jī)；所述沖程機(jī)具有沖程桿和連接在所述沖程桿端部的壓塊；所述壓塊安裝在所述缸套內(nèi)，與所述缸套和所述活塞形成密封空間；所述密封空間內(nèi)填裝有緩沖粉末。
[0007]采用沖程機(jī)沖壓緩沖粉末，利用緩沖粉末的緩沖作用將壓塊的剛性作用力轉(zhuǎn)換為傳遞至活塞頂部模擬混合氣體爆燃產(chǎn)生的分散推力，利用加熱線圈產(chǎn)生熱量模擬爆燃?xì)怏w產(chǎn)生的熱量并傳遞至活塞頂部，模擬活塞工作環(huán)境。
[0008]可選的，所述沖程機(jī)為液壓式?jīng)_程機(jī)。
[0009]可選的，還包括溫度監(jiān)測(cè)部件；所述溫度監(jiān)測(cè)部件與所述加熱線圈連接、監(jiān)測(cè)所述密封空間的溫度并根據(jù)溫度控制所述加熱線圈工作狀態(tài)。
[0010]可選的，所述熱機(jī)耦合單元具有氣體循環(huán)部件和密封蓋；所述密封蓋、所述缸套和所述活塞形成所述密封空間；所述氣體循環(huán)部件用于周期性地向所述密封空間供應(yīng)并回收高溫高壓氣體。
[0011]利用高溫高壓氣體周期性進(jìn)入密封空間作用于活塞，形成高溫高壓環(huán)境也可較好的模擬活塞受力情況。
[0012]可選的，還具有用于控制所述熱機(jī)耦合單元工作特性的控制單元；所述控制單元用于調(diào)節(jié)所述熱機(jī)耦合單元的壓力波形、頻率和循環(huán)次數(shù)。
[0013]設(shè)置控制裝置調(diào)節(jié)熱機(jī)耦合單元的工作特性，可模擬各個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下、各種負(fù)載情況下活塞受力特性，改變活塞受力情況進(jìn)行多情況測(cè)試。
[0014]可選的，所述冷卻單元具有冷卻栗、用于冷卻冷卻液的外冷卻器；所述平臺(tái)底座、所述活塞形成密封的冷卻液腔；由所述冷卻栗驅(qū)動(dòng)冷卻液在所述冷卻液腔和所述外冷卻器間循環(huán)。
[0015]設(shè)置冷卻單元冷卻活塞，能夠更為真實(shí)的模擬實(shí)際情況下活塞熱量傳導(dǎo)，進(jìn)而使得活塞熱應(yīng)力情況更符合真實(shí)狀態(tài)，提高了測(cè)試和實(shí)際情況的符合度。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明活塞測(cè)試裝置實(shí)施例一示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明活塞測(cè)試裝置實(shí)施例二示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]圖1為本發(fā)明活塞測(cè)試裝置實(shí)施例一示意圖。從圖1可看出本實(shí)施例中的活塞測(cè)試裝置模擬了活塞處于氣缸上止點(diǎn)區(qū)域的受力狀況，即空腔燃油混合氣體處于爆燃狀態(tài)下活塞在氣缸中的位置時(shí)的受力情況，模擬爆燃沖擊對(duì)活塞頂部的作用。本實(shí)施例中的活塞測(cè)試裝置包括平臺(tái)底座1、平臺(tái)支架2、活塞連桿3、缸套4和熱機(jī)耦合單元，其中平臺(tái)底座I和平臺(tái)支架2分別起到支撐作用，支撐起對(duì)應(yīng)的設(shè)備?；钊B桿3和缸套4設(shè)置在平臺(tái)底座I上，待測(cè)試的活塞通過(guò)活塞銷連接在活塞連桿3上并安裝在缸套4內(nèi)側(cè)。熱機(jī)耦合單元安裝在平臺(tái)支架2上并和缸套4上部配合形成密封空間8，也就是活塞、缸套4和熱機(jī)耦合單元形成密封空間8，通過(guò)熱機(jī)耦合單元向密封空間8提供足夠熱量和沖擊力、模擬爆燃的高溫高壓環(huán)境、作用于活塞頂部區(qū)域，就可測(cè)試活塞頂部的熱應(yīng)力和機(jī)械力共同作用的工作性能。
[0020]在本實(shí)施例中，熱機(jī)耦合單元包括加熱線圈6、沖程機(jī)7，其中加熱線圈6產(chǎn)生熱量，模擬爆燃?xì)怏w釋放的熱能、使活塞受到熱應(yīng)力作用；沖程機(jī)7產(chǎn)生周期性的沖擊力。沖程機(jī)7具有沖程桿和連接在沖程桿端部的壓塊，壓塊安裝在缸套4內(nèi)、可沿缸套4壁活動(dòng)；壓塊、缸套4和活塞形成了密封空間8。由于實(shí)際燃燒室內(nèi)混合氣體爆燃產(chǎn)生的推力是分散作用在活塞頂部各個(gè)區(qū)域、活塞頂部各表面受力情況相同，為了模擬這一現(xiàn)象，本實(shí)施例中的密封空間8內(nèi)充填了緩沖粉末，緩沖粉末既具有緩沖壓塊推力的作用，也可通過(guò)自身的多孔特性和彈性特性將沖程機(jī)7作用的壓力均勻釋放到活塞頂部。本實(shí)施例中，密封空間8內(nèi)充填的石墨粉，石墨粉具有良好的導(dǎo)熱性能，可實(shí)現(xiàn)熱量向活塞頭部和缸套4上的順利導(dǎo)引，較好的分散熱量；當(dāng)然，在其他實(shí)施例中也可采用其他類具有多孔性能和導(dǎo)熱性能的材料。
[0021]可選的，本實(shí)施例中采用了液壓式?jīng)_程機(jī)7，即采用液壓驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)壓塊的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，為此需要設(shè)置供油部件、相應(yīng)的液壓馬達(dá)和換向閥；當(dāng)然可以想到，在其他實(shí)施例中也可采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的形式帶動(dòng)壓塊的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0022]可選的