專利名稱：發(fā)動機汽門-門座雙頭強化磨損模擬試驗機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬發(fā)動機摩擦磨損測試技術(shù)。
發(fā)動機汽門一門座是發(fā)動機中的關(guān)鍵件。發(fā)動機工作時，這對摩擦付承受著頻繁的沖擊力(其值可達幾百公斤)，其中，排汽門還受到600～900℃高溫及燃燒不完全產(chǎn)物的腐蝕作用，惡劣的工作環(huán)境加速了這對摩擦付的磨損和斷裂失效。對汽門一門座的研究，可有效地提高發(fā)動機的高速重載能力和減小能耗。但由于工作環(huán)境惡劣，模擬難度較大。已有的資料表明，國內(nèi)外尚無能模擬汽門一門座在高溫腐蝕沖擊作用下的汽門一門座試驗機。國內(nèi)外對發(fā)動機汽門一門座使用壽命的評價是在發(fā)動機整機上進行，整機試驗不僅周期長，耗費大量的人力、物力，而且影響因素多，試驗數(shù)據(jù)分散，難以深入地研究這對摩擦付的磨損和斷裂失效原因。這在很大程度上阻礙了對這對摩擦付的新材料、新工藝研究。本發(fā)明為深入地研究這對摩擦付提供了試驗條件。本發(fā)明的主要用途為1、可模擬汽門一門座在發(fā)動機中的高溫、腐蝕及沖擊條件，可模擬凸輪一挺柱在發(fā)動機中的油溫工作條件，并在模擬條件下評價這兩對摩擦付的使用壽命;
2、可在較寬的速度和載荷范圍內(nèi)，同時評價汽門一門座、凸輪一挺柱這兩對摩擦付的配匹壽命;
3、可單因素控制地研究汽門一門座、凸輪一挺柱的磨損失效機理，從而可大幅度地提高這兩對摩擦付的新材料、新工藝的研究水平;
4、適用于各汽車生產(chǎn)廠、發(fā)動機廠、汽門一門座和凸輪一挺柱專業(yè)廠的產(chǎn)品質(zhì)量評定及相應(yīng)的研究機構(gòu)對這兩對摩擦付的新材料、新工藝和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究。
該試驗機由四部分組成可實現(xiàn)單頭自動停車的傳動系統(tǒng)、能進行重復(fù)等量加載的力加載系統(tǒng)、采用、壓力差噴射高溫腐蝕裝置的高溫腐蝕系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作具體說明

圖1、發(fā)動機汽門一門座雙頭強化磨損模擬試驗機結(jié)構(gòu)簡2、試驗機壓力差噴射高溫腐蝕裝置圖一、傳動系統(tǒng)在活頁式可調(diào)電機座〔1〕上裝有三速變速電機〔3〕，電機輸出扭距經(jīng)主動輪〔30〕、三角皮帶〔27〕傳給被動塔輪〔26〕，塔輪〔26〕用軸承空套在半軸〔5〕上，電機的三種速度與塔輪〔26〕的二種速比相搭配，可使塔輪〔26〕獲六種轉(zhuǎn)速，電磁離合器〔4〕內(nèi)導(dǎo)套及被動摩擦片用鍵滑配合裝在半軸〔5〕上，外套及主動片與塔輪〔26〕聯(lián)接，半軸〔5〕靠裝在機座上的兩個錐軸承定位，當(dāng)塔輪〔26〕回轉(zhuǎn)時，電磁離合器〔4〕外套及主動片旋轉(zhuǎn)，內(nèi)套不旋轉(zhuǎn)，只有當(dāng)控制系統(tǒng)〔2〕啟動離合器中的電磁鐵時，電磁離合器〔4〕的內(nèi)套才帶動半軸〔5〕旋轉(zhuǎn)，半軸〔5〕的運動動作由電磁離合器〔4〕控制，兩半軸〔5〕可以同時旋轉(zhuǎn)也可以一個半軸旋轉(zhuǎn)，另一個半軸不旋轉(zhuǎn)，凸輪〔7〕緊固在螺桿軸〔6〕上，螺桿軸〔6〕的另一端與半軸〔5〕連接，挺柱〔8〕可在機架的滑套中上下滑動和轉(zhuǎn)動，凸輪〔7〕受到由加載壓桿〔14〕通過汽門〔11〕、推桿〔9〕及挺柱〔8〕傳遞來的壓力。
本系統(tǒng)采用雙頭結(jié)構(gòu)，即一次可安裝兩個汽門與門座試樣，但同時又可使得當(dāng)任一組汽門與門座壽命達到預(yù)定值時，便實現(xiàn)單頭自動停車，具體動作如下由于汽門〔11〕上升是靠凸輪〔7〕推動挺柱〔8〕實現(xiàn)，凸輪〔7〕與塔輪〔26〕間的力傳遞靠電磁摩擦離合器〔4〕產(chǎn)生的摩擦吸合力矩M吸實現(xiàn)，M吸的大小由控制系統(tǒng)〔2〕控制，當(dāng)汽門桿折斷或挺柱擦傷時，凸輪〔7〕與挺柱〔8〕間的摩擦阻力產(chǎn)生的阻力矩M阻＞M吸時，電磁離合器〔4〕脫開，實現(xiàn)單頭自動停車;若汽門桿未折斷，而汽門〔11〕與門座〔12〕錐面間的法向下沉量(磨損量)達到某一給定值時，汽門〔11〕上的動觸頭〔35〕與定觸頭〔36〕接觸，產(chǎn)生的信號也使電磁離合器〔4〕脫開，實現(xiàn)單頭自動停車，單頭停車時，控制系統(tǒng)〔2〕同時可記錄下汽門〔11〕的往復(fù)試驗次數(shù)。
試驗中，油溫加熱器〔29〕將油加熱到試驗要求的油溫，然后通過齒輪油泵〔28〕供給凸輪〔7〕及挺柱〔8〕的摩擦面，以模擬發(fā)動機中的凸輪與挺柱間的潤滑狀態(tài)。
二、力加載系統(tǒng)加載螺紋與加載體〔24〕連接，加載螺桿〔16〕與加載壓桿〔14〕之間裝有壓縮彈簧〔15〕，上彈簧座中裝有指針(當(dāng)擰緊螺桿〔16〕時，彈簧〔15〕壓縮，指針移動，指示加載力的大小)，蝸桿〔31〕與升降螺桿〔17〕軸線相互垂直地用軸承裝在機座〔25〕上，蝸輪〔38〕緊固在升降螺桿〔17〕的下端并與螺桿〔31〕嚙合，加載體〔24〕可沿著四根導(dǎo)桿上下滑動、導(dǎo)桿緊固在機座〔25〕及壓板〔23〕之間。
試驗時，首先加載要調(diào)節(jié)加載螺桿〔16〕、卸載時，旋轉(zhuǎn)蝸桿軸〔31〕使加載體〔24〕上升，此時加載壓桿〔14〕的凸臺平面與加載體〔24〕相接觸，實現(xiàn)了卸載。重復(fù)加載時，只需按動控制系統(tǒng)〔2〕中的按鈕使蝸桿軸〔31〕反轉(zhuǎn)，加載體〔24〕下降，加載壓桿〔14〕反向上升壓縮彈簧，其反作用力施加在汽門〔11〕的端部，實現(xiàn)了與第一次加載時相等量載荷的重復(fù)加載。
三、高溫腐蝕系統(tǒng)采用壓力差噴射高溫腐蝕裝置。試驗油通過減壓閥〔21〕供給管道，管道〔18〕和管路元件〔19〕〔20〕〔21〕安裝在壓板〔23〕上，雙頭油霧器〔20〕和單向節(jié)流閥〔19〕，與壓縮空氣入口〔22〕及減壓閥〔21〕并聯(lián)，試驗油經(jīng)管道〔18〕進入加載壓桿〔14〕的中心噴孔噴射到燃燒室〔37〕，燃燒室中的電爐〔33〕固定在上水套〔32〕中，加載壓桿〔14〕通過上水套的軸孔時，用兩小活塞環(huán)對其密封，活塞環(huán)可在水套軸孔中上、下滑動，下水套〔34〕固定在機座〔25〕上，當(dāng)加載體〔24〕與機座〔25〕貼合時，上、下水套在彈簧〔13〕作用下彈性貼合，貼緊力由彈簧〔13〕調(diào)節(jié)，上、下水套的作用是減小高溫電爐〔33〕的熱量向機體傳播。為保證試驗時汽門〔11〕與門座〔12〕的錐面接觸時不偏移，汽門導(dǎo)桿〔39〕與門座〔12〕同軸線地安裝在下水套〔34〕中，裝在推桿〔9〕中的螺桿〔40〕用來調(diào)節(jié)汽門〔11〕、挺柱〔8〕和推桿〔9〕三者的總長度，使之汽門落座時，挺柱〔8〕與凸輪〔7〕的基圓之間有一定的間隙，以保證汽門與門座錐面接觸。
試驗時，動觸頭〔35〕緊固在試驗汽門〔11〕的桿上，定觸頭〔36〕緊固在下水套〔34〕的底面，當(dāng)汽門下沉(磨損到一定程度時)，上、下觸頭接觸，信號反饋到控制系統(tǒng)〔2〕中，實現(xiàn)自動停車。
壓力差噴射高溫腐蝕裝置是解決在實驗室模擬發(fā)動機汽門一門座受高溫腐蝕和頻繁沖擊的技術(shù)關(guān)鍵。高溫由電爐〔33〕提供，當(dāng)凸輪〔7〕旋轉(zhuǎn)到基圓與挺柱〔8〕接觸時，汽門〔11〕下降，汽門〔11〕錐面與門座〔12〕錐面貼合，此時燃燒室〔37〕中的壓力與管道〔18〕處的壓力一致，當(dāng)凸輪〔7〕旋轉(zhuǎn)到凸輪尖端與挺柱〔8〕接觸時，汽門〔11〕上升，汽門〔11〕錐面與門座〔12〕錐面脫開，此時，燃燒室〔37〕中的壓力與大氣壓力一致，由于管道〔18〕壓力大于燃燒室〔37〕壓力，試驗油則以霧狀從加載壓桿〔14〕的中心噴孔噴射出，燃油在電爐〔33〕作用下燃燒，其煙霧在通過汽門〔11〕與門座〔12〕錐面排向出口、〔10〕的過程中，沖刷汽門〔11〕與門座〔12〕錐面，并將燃燒產(chǎn)物殘留在汽門〔11〕與門座〔12〕錐面上，凸輪〔7〕連續(xù)旋轉(zhuǎn)，燃燒室〔37〕中燃油煙霧在重復(fù)上述過程的同時，汽門〔11〕與門座〔12〕間以凸輪〔7〕的型線加速度產(chǎn)生的慣性力相互沖擊，這樣實現(xiàn)了高速跟隨性汽門一門座高溫腐蝕沖擊模擬效果。
四、控制系統(tǒng)此系統(tǒng)主要用于控制試驗機各運動部件的動作和試驗數(shù)據(jù)的采集。
權(quán)利要求
1.發(fā)動機汽門一門座雙頭強化磨損模擬試驗機，其特征在于由可實現(xiàn)單頭自動停車的傳動系統(tǒng)、能進行重復(fù)等量加載的力加載系統(tǒng)、采用壓力差噴射高溫腐蝕裝置的高溫腐蝕系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機汽門一門座雙頭強化磨損模擬試驗機，其特征是傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為在活頁式可調(diào)電機座〔1〕上裝有三速變速電機〔3〕，電機輸出扭矩經(jīng)主動輪〔30〕、三角皮帶〔27〕傳給被動塔輪〔26〕，塔輪〔26〕用軸承空套在半軸〔5〕上，電磁離合器〔4〕內(nèi)導(dǎo)套及被動摩擦片用鍵滑配合裝在半軸〔5〕上，外套及主動片與塔輪〔26〕聯(lián)接，半軸〔5〕靠裝在機座上的兩個錐軸承定位，當(dāng)塔輪〔26〕回轉(zhuǎn)時，電磁離合器〔4〕外套及主動片旋轉(zhuǎn)，內(nèi)套不旋轉(zhuǎn)，只有當(dāng)控制系統(tǒng)〔2〕啟動離合器中的電磁鐵時，電磁離合器〔4〕的內(nèi)套才帶動半軸〔5〕旋轉(zhuǎn)，半軸〔5〕的運動動作由電磁離合器〔4〕控制，兩半軸〔5〕可以同時旋轉(zhuǎn)也可以一個半軸旋轉(zhuǎn)，另一個半軸不旋轉(zhuǎn)，凸輪〔7〕緊固在螺桿軸〔6〕上，螺桿軸〔6〕的另一端與半軸〔5〕連接，挺柱〔8〕可在機架的滑套中上下滑動和轉(zhuǎn)動，凸輪〔7〕受到由加載壓桿〔14〕通過汽門〔11〕、推桿〔9〕及挺柱〔8〕傳遞來的壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機汽門一門座雙頭強化磨損模擬試驗機，其特征是力加載系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為加載螺紋與加載體〔24〕連接，加載螺桿〔16〕與加載壓桿〔14〕之間裝有壓縮彈簧〔15〕，上彈簧座中裝有指針，蝸桿〔31〕與升降螺桿〔17〕軸線相互垂直地用軸承裝在機座〔25〕上，蝸輪〔38〕緊固在升降螺桿〔17〕的下端并與蝸桿〔31〕嚙合，加載體〔24〕可沿著四根導(dǎo)桿上下滑動，導(dǎo)桿緊固在機座〔25〕及壓板〔23〕之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機汽門一門座雙頭強化磨損模擬試驗機，其特征是壓力差噴射高溫腐蝕裝置的結(jié)構(gòu)為管道〔18〕和管路元件〔19〕〔20〕〔21〕安裝在壓板〔23〕上，雙頭油霧器〔20〕和單向節(jié)流閥〔19〕與壓縮空氣入口〔22〕及減壓閥〔21〕并聯(lián)，試驗油經(jīng)管道〔18〕進入加載壓桿〔14〕的中心噴孔噴射到燃燒室〔37〕，燃燒室中的電阻爐〔33〕固定在上水套〔32〕中，加載壓桿〔14〕通過上水套的軸孔時，用兩小活塞環(huán)對其密封，活塞環(huán)可在水套軸孔中上、下滑動，下水套〔34〕固定在機座〔25〕上，當(dāng)加載體〔24〕與機座〔25〕貼合時，上、下水套在彈簧〔13〕作用下彈性貼合，貼緊力由彈簧〔13〕調(diào)節(jié)，汽門導(dǎo)桿〔39〕與門座〔12〕同軸線地安裝在下水套〔34〕中，裝在推桿〔9〕中的螺桿〔40〕用來調(diào)節(jié)汽門〔11〕、挺柱〔8〕和推桿〔9〕三者的總長度。
全文摘要
發(fā)動機汽門-門座雙頭強化磨損模擬試驗機，由傳動系統(tǒng)、力加載系統(tǒng)、高溫腐蝕系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，由于本發(fā)明可實現(xiàn)單頭自動停車，能進行重復(fù)等量加載，采用了壓力差噴射高溫腐蝕裝置，因此該試驗機適用于各汽車生產(chǎn)廠、發(fā)動機廠、汽門-門座和凸輪一挺柱專業(yè)廠的產(chǎn)品質(zhì)量評定及相應(yīng)的研究機構(gòu)對這兩對摩擦副的新材料、新工藝和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究，從而提高這兩對摩擦副的新材料、新工藝的研究水平。
文檔編號F01L3/22GK1045153SQ9010022
公開日1990年9月5日 申請日期1990年1月12日 優(yōu)先權(quán)日1990年1月12日
發(fā)明者劉佐民, 顧虎生, 王斌球, 姜彥 申請人:430070武漢工學(xué)院