一種氣缸蓋熱疲勞試驗裝置的制作方法

本發明屬于發動機檢測技術領域，尤其是涉及一種氣缸蓋熱疲勞試驗裝置。

背景技術：

氣缸蓋在實際工作中受力狀態復雜，不僅承受螺栓預緊力的強約束作用，而且承受高溫高壓燃氣沖擊，容易造成氣缸蓋熱疲勞損傷。因此，在氣缸蓋研制過程中，必須準確評估氣缸蓋的受熱狀態和考核氣缸蓋的熱疲勞可靠性。

現有的氣缸蓋熱疲勞試驗臺在考核氣缸蓋的受熱狀態時，通常忽略螺栓預緊力的作用，僅以循環外加熱源使氣缸蓋內部產生熱應力，從而使氣缸蓋產生熱疲勞損傷。此過程僅能反映氣缸蓋的受熱狀況，但改變了氣缸蓋的真實受力狀態，不能全面的反映氣缸蓋的實際受力情況和熱破壞機理。同時，現有的氣缸蓋熱疲勞試驗臺在對氣缸蓋進行加熱時，大多僅能實現溫度的模擬，卻無法保證溫度梯度的模擬，而溫度梯度是影響熱應力的直接因素，因此，影響疲勞考核結果的準確性。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明旨在提出一種氣缸蓋熱疲勞試驗裝置，以減小被試氣缸蓋承載情況與實機狀態的差異，更真實的模擬氣缸蓋的工作狀態。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種氣缸蓋熱疲勞試驗裝置，包括支撐架、非標機體、被試氣缸蓋，所述支撐架中間安裝非標機體，所述非標機體中間設有燃燒孔，兩側設有兩路冷卻水道，兩路所述冷卻水道一端連通且在連通處設有總進水口，兩路所述冷卻水道上均設有非標機體出水孔，所述總進水口上安裝有進水法蘭，所述燃燒孔和冷卻水道之間設有多個氣缸蓋螺栓孔，所述非標機體上表面安裝被試氣缸蓋。

進一步的，所述支撐架包括空心型鋼，所述空心型鋼通過角鋼連接在一起。

進一步的，所述空心型鋼和角鋼之間用螺栓和螺母連接。

進一步的，所述支撐架上設有多個螺栓安裝孔。

進一步的，所述非標機體周圍邊緣處設有多個試驗臺架固定孔和工藝孔。

進一步的，所述工藝孔上安裝有螺堵。

進一步的，所述被試氣缸蓋上安裝有支撐塊。

進一步的，所述被試氣缸蓋側面安裝有廢氣導流管。

進一步的，所述被試氣缸蓋通過氣缸蓋螺栓安裝在非標機體上。

相對于現有技術，本發明所述的氣缸蓋熱疲勞試驗裝置具有以下優勢：

(1)本發明所述的氣缸蓋熱疲勞試驗裝置對被試氣缸蓋進行熱疲勞考核的過程中，能夠同時考慮預緊力的作用，確保被試氣缸蓋的預緊狀態與實機一致，更為準確、真實的體現被試氣缸蓋的受力狀態。

(2)本發明所述的氣缸蓋熱疲勞試驗裝置設計有包含內部冷卻水路的非標機體，通過對整機實際的冷卻水流場分析，可獲得被試氣缸蓋在實際工作中的冷卻流場分布，進而設計非標機體的冷卻水路，以確保考核過程中被試氣缸蓋的進出水方式和冷卻水流場分布盡可能接近實際狀態，模擬整機冷卻過程，從而保證被試氣缸蓋在考核時與整機狀態一致的溫度梯度。

(3)本發明所述的支撐架采用組合框架結構，可以適用于不同缸徑的氣缸蓋熱疲勞試驗，具有良好的互換性和通用性，且易拆裝，支撐架組成零件全部為國標零件，可根據需求選用；該氣缸蓋熱疲勞試驗裝置最多可同時為三個氣缸蓋進行熱疲勞試驗。

附圖說明

構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發明實施例所述的氣缸蓋熱疲勞試驗裝置的總體結構示意圖；

圖2為本發明實施例所述的支撐架結構示意圖；

圖3為本發明實施例所述的非標機體結構示意圖；

圖4為本發明實施例所述的氣缸蓋熱疲勞試驗裝置工作狀態圖。

附圖標記說明：

1-支撐架；11-空心型鋼；12-角鋼；13-螺栓；14-螺母；2-非標機體；21-總進水口；22-冷卻水道；23-氣缸蓋螺栓孔；24-非標機體出水孔；25-工藝孔；26-燃燒孔；27-試驗臺架固定孔；3-廢氣導流管；4-支撐塊；5-被試氣缸蓋；6-氣缸蓋螺栓；7-進水法蘭。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。

如圖1至圖3所示，一種氣缸蓋熱疲勞試驗裝置，包括支撐架1、非標機體2、被試氣缸蓋5，所述支撐架1中間安裝非標機體2，所述非標機體2中間設有燃燒孔26，兩側設有兩路冷卻水道22，兩路所述冷卻水道22一端連通且在連通處設有總進水口21，兩路所述冷卻水道22上均設有非標機體出水孔24，目的是為被試氣缸蓋提供冷卻水，所述總進水口21上安裝有進水法蘭7，所述燃燒孔26和冷卻水道22之間設有多個氣缸蓋螺栓孔23，所述非標機體2接口設計需依據被試氣缸蓋5的結構，冷卻水道22設計需考慮冷卻流場分布，所述氣缸蓋螺栓孔23和非標機體出水孔24的位置依據被試氣缸蓋5確定，所述總進水口21、冷卻水道22和非標機體出水孔24的孔徑依據冷卻流場分析確定，所述燃燒孔26的孔徑可參照原機缸徑設計，所述非標機體2上表面安裝被試氣缸蓋5。

如圖2所示，所述支撐架1包括空心型鋼11，所述空心型鋼11通過角鋼12連接在一起，所述支撐架1所用的所有零件全部為國標件，可根據需求選用。

所述空心型鋼11和角鋼12之間用螺栓13和螺母14連接。

所述支撐架上設有多個螺栓安裝孔，用于通過螺栓13固定試驗裝置于試驗臺架上。

所述非標機體2周圍邊緣處設有多個試驗臺架固定孔27和工藝孔25。

所述工藝孔25上安裝有螺堵，確保密封。

所述被試氣缸蓋5上安裝有支撐塊4，通過仿真分析和調整支撐塊4的材料和尺寸參數，來調整試驗系統的剛度分配，確保被試氣缸蓋5在考核過程中承受的預緊力分配與整機狀態一致。

所述被試氣缸蓋5側面安裝有廢氣導流管3。

所述被試氣缸蓋5通過氣缸蓋螺栓6安裝在非標機體2上。

本實施例的工作過程如下：

所述氣缸蓋熱疲勞試驗裝置工作過程如圖4所示，其中虛線箭頭代表火焰，將所述氣缸蓋熱疲勞試驗裝置兩端通過螺栓13固定在試驗臺架上，由底部火焰經由燃燒孔26對氣缸蓋燃燒面加熱，冷卻水由試驗臺架提供，經過進水法蘭7，由非標機體2上的總進水口21進入，分為兩路，經由冷卻水道22和非標機體出水孔24，流入被試氣缸蓋5，實現對被試氣缸蓋5的冷卻功能。試驗過程中冷卻水流速及流量皆可由用戶通過改變進水法蘭7直徑來自行調節。試驗過程中，每隔一段時間(如100個工作循環)暫停試驗，觀測被試氣缸蓋5熱疲勞損傷狀況，直至被試氣缸蓋5出現失效或滿足試驗循環次數。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。

技術特征：

技術總結
本發明提供了一種氣缸蓋熱疲勞試驗裝置，包括支撐架、非標機體、被試氣缸蓋，所述支撐架中間安裝非標機體，所述非標機體中間設有燃燒孔，兩側設有兩路冷卻水道，兩路所述冷卻水道一端連通且在連通處設有總進水口，兩路所述冷卻水道上均設有非標機體出水孔，所述總進水口上安裝有進水法蘭，所述燃燒孔和冷卻水道之間設有多個氣缸蓋螺栓孔，所述非標機體上表面安裝被試氣缸蓋。本發明所述的氣缸蓋熱疲勞試驗裝置對被試氣缸蓋進行熱疲勞考核的過程中，能夠同時考慮預緊力的作用，確保被試氣缸蓋的預緊狀態與實機一致，更為準確、真實的體現被試氣缸蓋的受力狀態。

技術研發人員：李鵬;景國璽;王根全;文洋;馬寧;許春光;王小慧;衛軍朝
受保護的技術使用者：中國北方發動機研究所（天津）
技術研發日：2017.05.04
技術公布日：2017.08.25