一種缸套與活塞組件摩擦力的測試裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種缸套與活塞組件摩擦力的測試裝置及方法，屬于摩擦磨損測試技術領域。
【背景技術】
[0002]目前對缸套與活塞組件摩擦功耗研宄普遍采用倒拖法，而該方法在非點火狀態下進行試驗，由于缺少對活塞環徑向加載壓力，其測量的摩擦功耗與實際工作狀態下的相差較大。對活塞環進行徑向加載的專利《一種缸套活塞環零部件摩擦磨損試驗設備》(專利號:ZL 200520146126.6)采用碟簧對活塞環進行機械式的徑向加載，可模擬活塞環在點火狀態下受到的燃氣壓力，然而機械式徑向加載方法限制了活塞環在環槽內圓周方向的運動，與點火狀態下活塞環運動方式相差較大，而運動方式的差異直接影響其模擬準確性，同時機械式加載方法設備結構復雜、體積大、慣性力高，只適合用于研宄缸套與活塞環之間的摩擦磨損性能，不宜研宄缸套與活塞組件之間的摩擦功耗。
【發明內容】
[0003]本發明通過在活塞上設置進氣孔和出氣孔，使高壓氣體從進氣孔進，由出氣孔出，最后作用在第一道氣環、第二道氣環與缸套接觸工作面的背面，實現對多活塞環的徑向加載，來模擬活塞環在點火狀態下受到的徑向壓力；同時僅依靠缸套自重將缸套與缸體密封連接，使缸套相對于缸體呈“浮動”狀態，通過固定在擋板與缸體之間的間隙中的摩擦力傳感器，采用電動機倒拖柴油機轉動來測量缸套與活塞組件的摩擦力，以解決倒拖法測量缸套與活塞組件摩擦功耗時，因缺少對活塞環徑向加載壓力帶來的測量值與實際值偏差較大的問題。
[0004]本發明提供了一種缸套與活塞組件摩擦力的測試裝置，所述裝置包括可以提供往復運動的動力單元、活塞銷、活塞、第一道氣環、第二道氣環、刮油環、缸套、加熱/冷卻腔、缸體、擋板、摩擦力傳感器、可以提供高壓氣體的供氣單元，所述可以提供往復運動的動力單元通過活塞銷與活塞連接，所述活塞通過安裝在活塞的環槽內的第一道氣環、第二道氣環、刮油環與缸套密封連接，所述缸套密封固定在設有加熱/冷卻腔的缸體內，所述擋板固定在缸體上，使擋板與缸體之間形成間隙，所述摩擦力傳感器固定在擋板與缸體之間的間隙中，使摩擦力傳感器既不與擋板接觸也不與缸體接觸，所述可以提供高壓氣體的供氣單元與活塞的進氣孔連接，所述活塞在安裝第一道氣環的環槽I與安裝第二道氣環的環槽II之間的位置上沿活塞圓周均勻分布若干個出氣孔。
[0005]本發明所述可以提供往復運動的動力單元優選為包括電動機、聯軸器、扭矩傳感器、飛輪盤、曲軸、軸承、連桿，所述電動機通過聯軸器、扭矩傳感器、飛輪盤與曲軸連接，所述曲軸通過軸承固定在缸體上，所述連桿的一端與曲軸連接，所述連桿的另一端通過活塞銷與活塞連接。
[0006]本發明所述可以提供高壓氣體的供氣單元優選為包括空氣壓縮機、高壓氣瓶、減壓閥、高壓軟管、高壓硬管、導軌，所述空氣壓縮機通過高壓氣瓶、減壓閥、高壓軟管、高壓硬管與活塞的進氣孔連接，所述高壓硬管通過導軌固定在擋板上。
[0007]本發明的另一目的是利用上述裝置測試缸套活塞組件摩擦力的方法，所述方法包括如下步驟:
[0008]①開啟加熱/冷卻腔，調節缸套的內壁溫度；
[0009]②開啟可以提供往復運動的動力單元，使活塞做往復運動；
[0010]③開啟可以提供高壓氣體的供氣單元，使高壓氣體從進氣孔進，由出氣孔出，對第一道氣環和第二道氣環施加徑向壓力；
[0011]④第一道氣環、第二道氣環、活塞與缸套之間的摩擦力，經過缸套傳到摩擦力傳感器進行測量。
[0012]本發明有益效果為:
[0013]①本發明所述裝置采用高壓氣體模擬燃氣壓力，對多活塞環實施徑向加載，消除了機械式徑向加載對活塞環圓周方向旋轉的束縛，更接近于點火狀態下活塞環的運動狀態；
[0014]②本發明所述活塞與高壓軟管之間采用高壓硬管連接，避免了高速往復運動過程中高壓軟管的高頻振蕩運動對本發明所述裝置測試結果的影響，并用導軌對高壓硬管固定，最大限度的避免了高壓硬管晃動對連接處密封性能的影響；
[0015]③本發明所述摩擦力傳感器固定在擋板與缸體之間的間隙中，使摩擦力傳感器既不與擋板接觸也不與缸體接觸，與固定在運動部件上的摩擦力傳感器比，既消除了運動部件的慣性力對測試結果的干擾，又減少了缸套與缸體之間的緊固壓力對測試結果的影響，使測試結果更加精確；
[0016]④“浮動”缸套保證了缸套外壁與加熱/冷卻腔之間的密封。
【附圖說明】
[0017]本發明附圖3幅，
[0018]圖1為本發明所述缸套與活塞組件摩擦力測試裝置的結構示意圖；
[0019]圖2為本發明所述活塞的結構示意圖；
[0020]圖3為圖2中A-A的剖面圖；
[0021]其中，1、電動機，2、聯軸器，3、扭矩傳感器，4、飛輪盤，5、曲軸，6、軸承，7、連桿，8、支撐平臺，9、活塞銷，10、活塞，101、進氣孔，102、出氣孔，11、第一道氣環，12、第二道氣環，13、刮油環，14、缸套，15、加熱/冷卻腔，16、缸體，17、擋板，18、摩擦力傳感器，19、空氣壓縮機，20、高壓氣瓶，21、減壓閥，22、高壓軟管，23、高壓硬管，24、導軌。
【具體實施方式】
[0022]下述非限制性實施例可以使本領域的普通技術人員更全面地理解本發明，但不以任何方式限制本發明。
[0023]實施例1
[0024]一種缸套與活塞組件摩擦力的測試裝置，所述裝置包括電動機1、聯軸器2、扭矩傳感器3、飛輪盤4、曲軸5、軸承6、連桿7、支撐平臺8、活塞銷9、活塞10、進氣孔101、出氣孔102、第一道氣環11、第二道氣環12、刮油環13、缸套14、加熱/冷卻腔15、缸體16、擋板17、摩擦力傳感器18、空氣壓縮機19、高壓氣瓶20、減壓閥21、高壓軟管22、高壓硬管23、導軌24，所述電動機I和缸體16固定在支撐平臺8上，所述電動機I通過聯軸器2、扭矩傳感器3、飛輪盤4與曲軸5連接，所述曲軸5通過軸承6固定在缸體16上，所述連桿7的一端與曲軸5連接，所述連桿7的另一端通過活塞銷9與活塞10連接，所述活塞10通過安裝在活塞10的環槽內的第一道氣環11、第二道氣環12、刮油環13與缸套14密封連接，所述缸套14密封固定在設有加熱/冷卻腔15的缸體16內，所述擋板17固定在缸體16上，使擋板17與缸體16之間形成間隙，所述摩擦力傳感器18固定在擋板17與缸體16之間的間隙中，使摩擦力傳感器18既不與擋板17接觸也不與缸體16接觸，所述空氣壓縮機19通過高壓氣瓶20、減壓閥21、高壓軟管22、高壓硬管23與活塞10的進氣孔101連接，所述高壓硬管23通過導軌24固定在擋板17上，所述活塞10在安裝第一道氣環11的環槽I與安裝第二道氣環12的環槽II之間的位置上沿活塞10圓周均勻分布6個出氣孔102。
[0025]實施例2
[0026]一種利用實施例1所述裝置測試缸套與活塞組件摩擦力的方法，所述方法包括如下步驟:
[0027]開啟加熱/冷卻腔15，調節缸套14的內壁溫度至70°C ;
[0028]②開啟電動機I，電動機I帶動曲軸5旋轉，曲軸5帶動連桿7把旋轉運動轉化為使活塞10做往復運動；
[0029]③開啟空氣壓縮機19，調節氣壓至lOMPa，使高壓氣體從進氣孔101進，由出氣孔102出，對第一道氣環11和第二道氣環12施加徑向壓力；
[0030]④第一道氣環11、第二道氣環12、活塞10與缸套14之間的摩擦力，經過缸套14傳到摩擦力傳感器18進行測量。
【主權項】
1.一種缸套與活塞組件摩擦力的測試裝置，其特征在于:所述裝置包括可以提供往復運動的動力單元、活塞銷(9)、活塞(10)、第一道氣環(11)、第二道氣環(12)、刮油環(13)、缸套(14)、加熱/冷卻腔(15)、缸體(16)、擋板(17)、摩擦力傳感器(18)、可以提供高壓氣體的供氣單元，所述可以提供往復運動的動力單元通過活塞銷(9)與活塞(10)連接，所述活塞(10)通過安裝在活塞(10)的環槽內的第一道氣環(11)、第二道氣環(12)、刮油環(13)與缸套(14)密封連接，所述缸套(14)密封固定在設有加熱/冷卻腔(15)的缸體(16)內，所述擋板(17)固定在缸體(16)上，使擋板(17)與缸體(16)之間形成間隙，所述摩擦力傳感器(18)固定在擋板(17)與缸體(16)之間的間隙中，使摩擦力傳感器(18)既不與擋板(17)接觸也不與缸體(16)接觸，所述可以提供高壓氣體的供氣單元與活塞(10)的進氣孔(101)連接，所述活塞(10)在安裝第一道氣環(11)的環槽I與安裝第二道氣環(12)的環槽II之間的位置上沿活塞(10)圓周均勻分布若干個出氣孔(102)。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:所述可以提供往復運動的動力單元包括電動機(1)、聯軸器(2)、扭矩傳感器(3)、飛輪盤(4)、曲軸(5)、軸承(6)、連桿(7)，所述電動機(I)通過聯軸器(2)、扭矩傳感器(3)、飛輪盤(4)與曲軸(5)連接，所述曲軸(5)通過軸承(6)固定在缸體(16)上，所述連桿(7)的一端與曲軸(5)連接，所述連桿(7)的另一端通過活塞銷(9)與活塞(10)連接。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:所述可以提供高壓氣體的供氣單元包括空氣壓縮機(19)、高壓氣瓶(20)、減壓閥(21)、高壓軟管(22)、高壓硬管(23)、導軌(24)，所述空氣壓縮機(19)通過高壓氣瓶(20)、減壓閥(21)、高壓軟管(22)、高壓硬管(23)與活塞(10)的進氣孔(101)連接，所述高壓硬管(23)通過導軌(24)固定在擋板(17)上。
4.一種利用權利要求1所述裝置測試缸套與活塞組件摩擦力的方法，其特征在于:所述方法包括如下步驟: ①開啟加熱/冷卻腔(15)，調節缸套(14)的內壁溫度； ②開啟可以提供往復運動的動力單元，使活塞(10)做往復運動； ③開啟可以提供高壓氣體的供氣單元，使高壓氣體從進氣孔(101)進，由出氣孔(102)出，對第一道氣環(11)和第二道氣環(12)施加徑向壓力； ④第一道氣環(11)、第二道氣環(12)、活塞(10)與缸套(14)之間的摩擦力，經過缸套(14)傳到摩擦力傳感器(18)進行測量。
【專利摘要】本發明涉及一種缸套與活塞組件摩擦力的測試裝置及方法，屬于摩擦磨損測試技術領域，所述裝置的動力單元通過活塞銷與活塞連接，活塞通過安裝在活塞的環槽內的第一道氣環、第二道氣環、刮油環與缸套密封連接，缸套密封固定在設有加熱/冷卻腔的缸體內，擋板固定在缸體上，使擋板與缸體之間形成間隙，摩擦力傳感器固定在擋板與缸體之間的間隙中，供氣單元與活塞的進氣孔連接，活塞在安裝第一道氣環的環槽Ⅰ與安裝第二道氣環的環槽Ⅱ之間的位置上沿活塞圓周均勻分布若干個出氣孔，發明有益效果為所述裝置采用高壓氣體模擬燃氣壓力，對多活塞環實施徑向加載，消除了機械式徑向加載對活塞環圓周方向旋轉的束縛，更接近于點火狀態下活塞環的運動狀態。
【IPC分類】G01L5-00
【公開號】CN104568275
【申請號】CN201510034203
【發明人】徐久軍, 單英春, 韓曉光, 沈巖, 劉德良, 朱峰, 金梅, 張凱
【申請人】大連海事大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月22日