專利名稱：往復式活塞環-缸套摩擦磨損試驗機的制作方法
技術領域：
本發明涉及機械摩擦磨損與控制領域，特別涉及一種以內燃機實際使用的 活塞環-缸套為摩擦副元件的往復式活塞環-缸套摩擦磨損試驗機。
背景技術：
活塞環-缸套是內燃機中最重要、最關鍵的運動副，也是運行于高速、高溫、 超負荷等惡劣環境的比較典型的摩擦副。活塞環-缸套的摩擦、潤滑、磨損性 能對提高內燃機的可靠性和耐久性，保證內燃機經濟、可靠地工作具有決定性 的作用。其摩擦學問題的研究一直是人們關注的熱點之一。然而，由于活塞環-缸套摩擦學問題的復雜性,許多研究還很不夠，還具有一定程度的局限性，許 多問題至今仍未弄清。而且，隨著對內燃機的性能要求越來越嚴格，從而使內 燃機活塞環-缸套摩擦學問題的研究變得更加突出和迫切。在研究內燃機活塞環-缸套摩擦學問題中，試驗機起著重要的作用。目前， 國內外使用的摩擦磨損試驗機大多數都是用于試樣試驗，釆用標準的試樣，模 擬點、線、面及復合運動等各種形式的摩擦副，對材料摩擦磨損性能或潤滑油性能進行對比、評定。近10年來，國內授權有關摩擦磨損試驗裝置方面的發明專利基本上也是用于試件試驗。上述試驗機主要針對標準的試樣試驗，而且這些試驗機大多價格昂貴。專 門針對活塞-缸套的試驗機目前巿場所上還沒有成熟的產品，國內各內燃機生產 企業或相關配件企業對活塞-缸套摩擦、磨損也缺乏系統的試驗設備。發明內容本發明所要解決的技術問題是提供一種往復式活塞環-缸套摩擦磨損試驗 機，它以內燃機實際使用的活塞環-缸套為摩擦副元件，可改變載荷、速度、溫度、潤滑油供給實驗參數；可監測溫度、摩擦力實驗數據并對實驗數據進行處理。 解決發明的技術問題所釆用的方案是試驗機主要由曲柄連桿機構、導向 機構、加載機構、潤滑裝置、摩擦力測量裝置、溫度測控裝置和數據釆集與監測 裝置組成，電機驅動曲柄連桿機構，通過導向機構的滑塊和導向套轉變成直線往 復運動；加載機構釆用擠壓漲套的結構來改變漲套上的活塞環對缸套的壓力；潤 滑裝置的加油器和集油器裝于加載機構中缸套的相應位置，以用于潤滑油狀況與 摩擦磨損狀況之間的試驗研究；摩擦力測量裝置和溫度測控裝置的傳感器通過接 口連接到數據釆集與監測裝置的數據釆集卡和計算機。 在本發明的技術方案中，加載機構的加載螺栓的一端連接于試驗機導向機 構中的滑塊上，加載螺栓另一端通過加載螺母壓緊在內漲套的端面；缸套固定 在機座上，其內孔中套裝入外漲套和內漲套，外漲套的內孔及內漲套外壁帶有 相同的錐度，活塞環裝在外漲套上并觸壓缸套內壁。外漲套縱向開有彈性漲縮縫，外漲套和內漲套的配合錐度為1:8 1:12。其工作原理是，加載螺母向里擰 緊，推動內漲套向里移動，從而使漲套漲大，壓緊活塞環貼緊缸套內表面，達 到向徑向施加力的目的。摩擦力測量裝置為裝有滾動軸承的工作臺面，在臺面的縱向兩端各裝有力 傳感器，加載機構裝在工作臺面上，傳感器信號通過數據釆集卡連接到計算機 的接口。滾動軸承可在下層臺面上自由地滾動，與光滑平面之間的滾動摩擦系 數很小，約有0.002,對測量結果減去滾動摩擦力即可。工作臺面上加工有縱橫 交錯的T型槽，方便對加載機構進行裝夾固定。當最上層工作臺面受到運動方 向載荷時，工作臺在運動方向發生移動趨勢，通過工作層臺面和最外層臺面之 間的傳感器，可以測出運動方向摩擦力數值。溫度測控裝置的加熱棒和熱電偶裝于加載機構的缸套壁處，與溫度測控裝 置電連接，可根據實驗條件在室溫至30(TC范圍保持某一設定的溫度值，電信號 通過數據釆集卡連接到計算機的接口。本發明的有益效果是(1) 以內燃機實際使用的活塞環-缸套為摩擦副元件，無需另行制作試件。(2) 試驗機摩擦副的位移速度與實際內燃機中的摩擦副的位移速度變化規 律相一致；摩擦副的運行工況盡可能地模擬內燃機中的實際工況。(3) 試驗機可改變載荷、速度、溫度、潤滑油供給等實驗參數；可監測溫 度、摩擦力實驗數據并對實驗數據進行處理。
圖l為本發明的結構示意簡圖；圖2為本發明的曲柄連桿機構、導向機構和加載機構結構示意圖； 圖3為本發明的摩擦力測量裝置示意圖； 圖4為本發明的摩擦力測量裝置俯視示意圖； 圖5為本發明的外觀三維示意圖。圖中各標號為l-基座、2-動力裝置、3-曲柄連桿機構、4-加載機構、5-摩 擦力測量裝置、6-力傳感器I、 7-力傳感器11、 8-加熱棒、9-熱電偶傳感器、10-溫度測控裝置、11-數據釆集卡、12-計算機、13-加油器、14-集油器、15-曲柄、 16-連桿、17-導向滑塊、18-導向套、19-導向套固定座、20-加載螺母、21-內漲 套、22-加載螺栓、23-外漲套、24-活塞環、25-缸套、26-工作臺面、27-支撐層、 28-滾動軸承滾軸I、 29-滾動軸承滾軸II、 30-滾動軸承滾軸III、 31-滾動軸承滾 軸IV、 32-滾輪、33-T型槽。
具體實施方式
參見各圖，本試驗機主要由曲柄連桿機構3、導向機構、加載機構4、潤滑 裝置、摩擦力測量裝置5、溫度測控裝置10和數據采集與監測裝置組成。動力裝置2以電機作為動力源，可利用一臺小型立式鉆銑床進行改造而成， 把立式鉆銑床的主軸部分作為實驗機的動力裝置，可提供功率為UKW，轉速 范圍9級可調，210 2550r/min九級可調的動力。電機軸驅動曲柄連桿機構3， 再通過導向機構的導向滑塊17和導向套18轉變成直線往復運動，加載機構4 采用擠壓漲套的結構來改變漲套上的活塞環24對缸套25的壓力，即加載機構4 的加載螺栓22的一端連接于試驗機導向機構中的導向滑塊17上，加載螺栓22 另一端通過加載螺母20壓緊在內漲套21的端面，內漲套21又套在開有彈性漲 縮縫的外漲套23中，兩漲套帶有相同的錐度，外漲套23和內漲套21的配合錐 度為1:8 1:12,缸套25固定在加載機構座上，活塞環24裝在外漲套23上并 觸壓缸套25的內壁，當加載螺母20向里檸緊時，推動內漲套21向里移動，從 而使外漲套23漲大，壓緊活塞環24貼緊缸套25內表面，達到向徑向施加力的 目的(詳見圖2)。見圖1,潤滑裝置由加油器13和集油器14組成，裝于加載機構4中缸套的 相應位置，可模擬實際的活塞環與缸套之間不同潤滑狀況下的工作情況，以便 對潤滑油狀況與摩擦磨損狀況之間的試驗進行研究。見圖3和4，摩擦力測量裝置5為一鋁合金材料的工作臺面26，上面裝有 滾動軸承滾軸28、 29、 30、 31，在工作臺面26的縱向兩端各裝有力傳感器6、 7,滾輪32放置在下層的支撐層27上，可以在下層臺面上自由地滾動，工作臺 面26上加工有縱橫交錯的T型槽33,以便于對加載機構4進行裝夾固定，力 傳感器6、 7的信號通過數據釆集與監測裝置中的數據釆集卡11連接到計算機 12的接口 (見圖l)。當最上層工作臺面26受到運動方向載荷時，在運動方向 發生移動趨勢，通過工作層臺面26和最外層臺面之間的力傳感器6、 7,可以測 出運動方向摩擦力數值。見圖l,溫度測控裝置包括加熱棒8、熱電偶傳感器9、溫度測控裝置IO, 加熱棒8和熱電偶傳感器9裝于加載機構4的缸套壁處，與溫度測控裝置10電 連接，再將熱電偶傳感器9的電信號通過數據釆集卡11連接到計算機12的接 口，本裝置可根據實驗條件在室溫至30(TC范圍保持某一設定的溫度值，與實際內燃機活塞環-缸套的工作狀況相吻合。
權利要求
1、一種往復式活塞環-缸套摩擦磨損試驗機，其特征是電機驅動曲柄連桿機構，通過導向機構的滑塊和導向套轉變成直線往復運動，加載機構采用擠壓漲套的結構來改變漲套上的活塞環對缸套的壓力，潤滑裝置的加油器和集油器裝于加載機構中缸套的相應位置，摩擦力測量裝置和溫度測控裝置的傳感器通過接口連接到數據采集與監測裝置的數據采集卡和計算機。
2、 按權利要求1所述的往復式活塞環-缸套摩擦磨損試驗機，其特征是 在加載機構中，加載螺栓的一端連接于試驗機導向機構中的滑塊上，加載螺栓 另一端通過加載螺母壓緊在內漲套的端面；缸套固定在機座上，其內孔中套裝 入外漲套和內漲套，外漲套的內孔及內漲套外壁帶有相同的錐度，活塞環裝在 外漲套上并觸壓缸套內壁。
3、 根據權利要求2所述的往復式活塞環-缸套摩擦磨損試驗機，其特征是 摩擦力測量裝置為裝有滾動軸承的工作臺面，在臺面的縱向兩端各裝有力傳感 器，加載機構裝在工作臺面上。
4、 根據權利要求3所述的往復式活塞環-缸套摩擦磨損試驗機，其特征是 溫度測控裝置的加熱棒和熱電偶裝于加載機構的缸套壁處，與溫控裝置電連接， 再通過數據釆集卡連接到計算機的接口。
5、 根據權利要求3所述的往復式活塞環-缸套摩擦磨損試驗機，其特征是 摩擦力測量裝置的工作臺面上加工有縱橫交錯的T型槽。
6、 根據權利要求2所述的往復式活塞環-缸套摩擦磨損試驗機，其特征是 外漲套縱向開有彈性漲縮縫，外漲套和內漲套的配合錐度為1:8 1:12。
全文摘要
一種往復式活塞環-缸套摩擦磨損試驗機。本發明涉及機械摩擦磨損與控制領域，特別涉及一種以內燃機實際使用的活塞環-缸套為摩擦副元件的往復式活塞環-缸套摩擦磨損試驗機。本試驗機的電機驅動曲柄連桿機構，通過導向機構的滑塊和導向套轉變成直線往復運動，加載機構采用擠壓漲套的結構來改變漲套上的活塞環對缸套的壓力，潤滑裝置的加油器和集油器裝于加載機構中缸套的相應位置，摩擦力測量裝置和溫度測控裝置的傳感器通過接口連接到數據采集與監測裝置的數據采集卡和計算機。本發明以內燃機實際使用的活塞環-缸套為摩擦副元件，可改變載荷、速度、溫度、潤滑油供給實驗參數；可監測溫度、摩擦力實驗數據并對實驗數據進行處理。
文檔編號G01M13/00GK101158619SQ20071006637
公開日2008年4月9日 申請日期2007年11月13日 優先權日2007年11月13日
發明者楊曉京, 樊瑜瑾, 陳子辰 申請人:昆明理工大學