專利名稱：一種雙聯活塞環-缸套摩擦磨損試驗臺的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種摩擦磨損試驗臺，更具體的說是一種用于活塞環-缸套摩擦磨損試驗的試驗臺。
背景技術：
活塞環-缸套是發動機最重要的摩擦副之一，其摩擦磨損性能的好壞直接影響發動機的使用性能。目前，活塞環與缸套摩擦磨損性能評價的主要方法有試樣試驗法、臺架實驗法和零部件模擬實驗法三種。其中試樣實驗法的試驗參數較易控制，重復性和穩定性相對較好，但與活塞環-缸套實際情況相差較大，模擬性較差；臺架試驗法采用模擬負載進行點火試驗，條件可控性好，對發動機的實際工況模擬性較好，但試驗周期長，成本高；而零部件模擬實驗法是介于試樣試驗和臺架試驗之間的一種方法，與實際工況有較好的模擬性，有縮短試驗周期、減少試驗成本、提高試驗參數的可控性等優點，但在試驗效率和試件尺寸范圍上也可進一步改善。專利申請號為:200510136811.5公開了一種缸套活塞環零部件摩擦磨損試驗方法和設備，應用機械式徑向載荷施加方法和設備進行缸套和活塞環零部件摩擦磨損試驗的設備，加載裝置復雜，應用范圍受限。專利申請號為:200710066372.4公開了一種往復式活塞環-缸套摩擦磨損試驗機，采用電機驅動連桿機構，通過導向機構的滑塊和導向套轉變成直線往復運動，安裝制作復雜，成本高；專利申請號為:200820237523.8公開的一種活塞環-缸套摩擦磨損試驗機，采用加載螺母、螺桿、內錐套和外錐套構成的活塞環徑向加載裝置對活塞環進行徑向加載并通過應變片測量螺桿的應變實時監測所加載荷的大小，但只是對小型活塞環-缸套整體進行試驗；專利申請號為:201110041655.X公開的高頻率高比壓大行程可溫控往復摩擦測試裝置中，采用曲柄連桿機構，使活塞環在缸套之間往復運動，制造復雜，平衡性差，且只提供一種對活塞環-缸套截取試件的試驗方法；盛永世(2012，大連海事大學，碩士論文)設計的內燃機缸套-活塞環雙聯摩擦磨損試驗機，采用雙聯機構和完整的缸套- 活塞環作為摩擦磨損試樣，實現了兩缸內燃機的摩擦磨損試驗，但其測試試樣較單一。
發明內容
本發明的目的是為了克服上述已有技術的不足之處，提供一種雙聯活塞環-缸套摩擦磨損試驗臺，利用該試驗臺既可以對大型活塞環-缸套的截取試件或者小型發動機活塞環-缸套進行單獨摩擦磨損性能試驗，也可以對兩種活塞環-缸套試件同時進行摩擦磨損性能試驗。本發明的技術方案如下:
一種雙聯活塞環-缸套摩擦磨損試驗臺，包括有上層支架、下層支架，下層支架上固定安裝有電動機、柴油機、底座，電動機轉軸上固定安裝有大帶輪，上層支架上安裝有支撐板，支撐板上安裝有軸承座，軸承座內安裝有軸承，軸承中安裝有曲軸，曲軸上安裝有與大帶輪通過第一 V帶連接的第一小帶輪，支撐板上固定設置有橫向的活塞缸，活塞缸內配合有活塞，活塞與曲軸之間連接有連桿；所述柴油機的輸入軸上安裝有與大帶輪通過第二 V帶連接的第二小帶輪，底座上安裝有缸套上試件定位夾緊裝置、缸套下試件定位夾緊裝置、測力傳感器、測力傳感器夾具，缸套上試件定位夾緊裝置上安裝有加載裝置，所述的加載裝置包括支撐體以及與支撐體豎向滑動套裝的缸套上夾具，缸套上夾具的上端頂置有杠桿，杠桿的一端放置有配重，另一端懸掛有砝碼盤，砝碼盤上放置有砝碼；缸套上夾具的下端夾置有缸套上試件，缸套下試件定位夾緊裝置上夾置有缸套下試件，所述的柴油機的活塞輸出端連接有伸入到缸套上試件與缸套下試件間隙的導桿，導桿上固定安裝有活塞環夾具體，活塞環夾具體上分別夾置與缸套上試件、缸套下試件對應摩擦接觸的活塞環上試件、活塞環下試件；所述缸套下試件下方有一排滾針，測力傳感器夾具包括有傳感器夾具座、傳感器夾塊，傳感器夾具座內固定有壓力傳感器，壓力傳感器由傳感器夾塊支撐，缸套下試件一端為死擋塊，另一端由壓力傳感器探頭沿軸向固定。所述第一 V帶和第二 V帶可以同時傳動，實現實現雙聯的活塞環-缸套摩擦磨損試驗。所述砝碼的中心孔直徑要大于其開口的寬度，以窄開口套入砝碼，工作中以較大中心孔和砝碼盤吊桿配合，實現試驗過程的振動環境下的不滑移，從而穩定加載。所述活塞環夾具體內固定設有與活塞環上試件、活塞環下試件線接觸的螺栓。以螺栓為支撐 ，安裝初始狀態夾緊力較小，保留活塞環試件一定的活動余量，當缸套試件加載后，活塞環試件的圓弧面可以和缸套試件的圓弧面自由貼合，保證良好的面接觸，最后通過導桿螺栓鎖緊。所述傳感器一端置于傳感器夾塊上，一端頂住缸套下試件，缸套下試件下面有一排滾珠，所述的傳感器夾塊后端滑動設置于傳感器夾具座內，傳感器夾塊的后端頂置有調整螺桿，傳感器夾具座上旋合有鎖緊螺栓，鎖緊螺栓壓置于傳感器夾塊上端。與已有技術相比，本發明的有益效果體現在:
在實現大型活塞環-缸套的截取試件摩擦磨損試驗和小型發動機活塞環-缸套摩擦磨損試驗的同時，使兩種試驗實現雙聯，即可以同時進行試驗，不但結構較簡單，成本低，操作性好，而且提高了試驗的效率，節省試驗設備的安裝空間。本發明利用柴油機的逆向來完成運動轉換，在本試驗臺高速運轉要求下，柴油機的平衡穩定性可以提高摩擦磨損試驗效果。本發明的下層試驗臺中，缸套試件和活塞環試件都是大型試件的截取部分，保持了本身的弧形結構，為使試驗時的良好接觸，利用螺栓夾緊試件的同時，使活塞環試件與螺栓點接觸，起自動調心的作用，使缸套試件與活塞環試件良好接觸，可以提高試驗性能。
圖1為本發明主視結構示意圖。圖2為圖1俯視結構示意圖。圖3為下層試驗臺主視結構示意圖。圖4為圖3左視結構示意圖。圖5為上層試驗臺部分曲軸裝配結構示意圖。圖6為上層試驗臺中的活塞氣缸結構示意圖。
圖7為砝碼的結構示意圖。圖中標號為:1-下層支架，2-電動機，3-大帶輪，4-第一 V帶，5-上層支架，6-活塞缸，7-連桿，8-第一小帶輪，9-軸承座，10-支撐板，11-第二 V帶，12-第二小帶輪，13-柴油機，14-加載裝置，15-缸套上試件定位夾緊裝置，16-缸套下試件定位夾緊裝置，17-測力傳感器夾具，18-底座，19-曲軸，20-杠桿，21-砝碼盤，22-配重，23-缸套上夾具，24-缸套上試件，25-缸套下試件，26-滾針，27-傳感器夾塊，28-傳感器夾具座，29-活塞環下試件，30-導桿，31-活塞環上試件，32-圓柱滾子軸承，33-活塞，34-測力傳感器，35-砝碼。
具體實施例方式如圖1和圖2所示，該摩擦磨損試驗臺主要由動力系統、傳動系統、加載系統和測試系統組成，動力是由電動機2提供動力，電動機2固定在下層支架I上；一方面,動力通過大帶輪3由第二 V帶11傳給第二小帶輪12，帶動改制的柴油機13轉動，柴油機13將旋轉運動變為直線運動，并連接導桿30，使導桿30做往復運動，裝有活塞環試件31、29的導桿30在上下缸套試件24、25之間往復運動，通過杠桿20、砝碼盤21進行手動加載；另一方面，電動機2的動力通過大帶輪3由第一 V帶4給第一小帶輪5，小帶輪5帶動曲軸19的轉動，曲軸19又通過連桿7帶動活塞33在活塞缸6內往復運動。在具體實施過程中，主要包括下列內容:
如圖3和圖4的下層工作臺上，開始試驗時，在由配重22、杠桿20及砝碼盤21組成的加載裝置上加載砝碼35，形成載荷，載荷通過缸套上夾具體15對活塞環試件31施壓，砝碼盤21上的砝碼35的中心孔直徑要大于開口的寬度，活塞環試件31、29在缸套試件24、25間做往復摩擦試驗；在缸套下試件25放置在一排滾針26上，一端為死擋塊，另一端由壓力傳感器34的探頭沿軸向固定，而壓力傳感器由傳感器夾塊27支撐，并固定在傳感器夾具座28上。
如圖5和圖6所示，在上層工作臺中，曲軸19由一對圓柱滾子軸承32支撐，圓柱滾子軸承32安裝在兩個軸承座9中，曲軸19通過連桿7帶動活塞33在活塞缸6內往復運動。上、下層的裝配是通過螺栓將上邊臺架5固定在下邊臺架I上搭建的，通過皮帶4傳動連接電動機2和上邊曲軸19，從而完成了一電動機2提供動力。上層測試機構有立式和臥式的裝配關系，考慮到活塞自身重力等引起的震動等對摩擦精確性的影響，選擇了臥式裝配關系。下層是大型缸套-活塞環截取部分的測試臺架，在試驗中，發動機的曲軸、連桿、活塞銷、配氣機構等運動部件會產生不同程度的磨損而增加試驗經費，而且發動機運轉過程中的負荷、燃油消耗等因素對試驗結果影響較大，因而準確鑒定各缸的摩擦、磨損特性的差別還存在較大的困難。動力裝置安裝固定在機構底層工作臺上，支撐板、中間軸、夾緊螺栓、定位螺母等連接完成工作。利用動力裝置中間軸的往復運動和測量裝置連接.可模擬不同的工況條件，測量在不同條件下活塞環-缸套之間的摩擦磨損性能。
權利要求
1.一種雙聯活塞環-缸套摩擦磨損試驗臺，包括有上層支架、下層支架，其特征在于:下層支架上固定安裝有電動機、柴油機、底座，電動機轉軸上固定安裝有大帶輪，上層支架上安裝有支撐板，支撐板上安裝有軸承座，軸承座內安裝有軸承，軸承中安裝有曲軸，曲軸上安裝有與大帶輪通過第一 V帶連接的第一小帶輪，支撐板上固定設置有橫向的活塞缸，活塞缸內配合有活塞，活塞與曲軸之間連接有連桿；所述柴油機的輸入軸上安裝有與大帶輪通過第二 V帶連接的第二小帶輪，底座上安裝有缸套上試件定位夾緊裝置、缸套下試件定位夾緊裝置、測力傳感器、測力傳感器夾具，缸套上試件定位夾緊裝置上安裝有加載裝置，所述的加載裝置包括支撐體以及與支撐體豎向滑動套裝的缸套上夾具，缸套上夾具的上端頂置有杠桿，杠桿的一端放置有配重，另一端懸掛有砝碼盤，砝碼盤上放置有砝碼；缸套上夾具的下端夾置有缸套上試件，缸套下試件定位夾緊裝置上夾置有缸套下試件，所述的柴油機的活塞輸出端連接有伸入到缸套上試件與缸套下試件間隙的導桿，導桿上固定安裝有活塞環夾具體，活塞環夾具體上分別夾置與缸套上試件、缸套下試件對應摩擦接觸的活塞環上試件、活塞環下試件；所述缸套下試件下方有一排滾針，測力傳感器夾具包括有傳感器夾具座、傳感器夾塊，傳感器夾具座內固定有壓力傳感器，壓力傳感器由傳感器夾塊支撐，缸套下試件一端為死擋塊，另一端由壓力傳感器探頭沿軸向固定。
2.根據權利要求1所述的雙聯活塞環-缸套摩擦磨損試驗臺，其特征在于:所述第一V帶和第二 V帶可以同時傳動。
3.根據權利要求1所述的 雙聯活塞環-缸套摩擦磨損試驗臺，其特征在于:所述砝碼的中心孔直徑要大于其開口的寬度。
4.根據權利要求1所述的雙聯活塞環-缸套摩擦磨損試驗臺，其特征在于:所述活塞環夾具體內固定設有與活塞環上試件、活塞環下試件線接觸的螺栓。
5.根據權利要求1所述的雙聯活塞環-缸套摩擦磨損試驗臺，其特征在于:所述傳感器一端置于傳感器夾塊上，一端頂住缸套下試件，缸套下試件下面有一排滾珠，所述的傳感器夾塊后端滑動設置于傳感器夾具座內，傳感器夾塊的后端頂置有調整螺桿，傳感器夾具座上旋合有鎖緊螺栓，鎖緊螺栓壓置于傳感器夾塊上端。
全文摘要
本發明公開了一種雙聯活塞環-缸套摩擦磨損試驗臺，包括有上層支架、下層支架，下層支架上固定安裝有電動機、柴油機、底座，電動機轉軸上固定安裝有大帶輪，上層支架上安裝有支撐板，支撐板上安裝有軸承座，軸承座內安裝有軸承，軸承中安裝有曲軸，曲軸上安裝有與大帶輪通過第一V帶連接的第一小帶輪，支撐板上固定設置有橫向的活塞缸，活塞缸內配合有活塞，活塞與曲軸之間連接有連桿；所述柴油機的輸入軸上安裝有與大帶輪通過第二V帶連接的第二小帶輪，底座上安裝有缸套上試件定位夾緊裝置、缸套下試件定位夾緊裝置、測力傳感器夾具，本發明利用該試驗臺既可以對大型活塞環-缸套的截取試件或者小型發動機活塞環-缸套進行單獨摩擦磨損性能試驗，也可以對兩種活塞環-缸套試件同時進行摩擦磨損性能試驗。
文檔編號G01N3/56GK103245581SQ201310134469
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月17日 優先權日2013年4月17日
發明者王偉, 劉勇, 劉小君, 劉焜, 王召喚 申請人:合肥工業大學