專利名稱：一種缸套活塞環(huán)零部件摩擦磨損試驗(yàn)方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于摩擦磨損測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。是一種應(yīng)用機(jī)械式徑向載荷施加方法和設(shè)備進(jìn)行缸套和活塞環(huán)零部件摩擦磨損試驗(yàn)的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，缸套活塞環(huán)摩擦磨損評(píng)價(jià)的主要方法有試樣試驗(yàn)法、臺(tái)架試驗(yàn)法和行車試驗(yàn)法等三種。其中試樣試驗(yàn)法就是把缸套和活塞環(huán)切割成標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)機(jī)所要求的試樣形狀和尺寸進(jìn)行試驗(yàn)的方法，其優(yōu)點(diǎn)是快速、試驗(yàn)參數(shù)較容易控制、重復(fù)性和穩(wěn)定性相對(duì)較好。缺點(diǎn)是與實(shí)際使用條件相差太大，模擬性差。臺(tái)架試驗(yàn)就是把缸套和活塞環(huán)裝配到機(jī)器中，采用模擬負(fù)載，進(jìn)行點(diǎn)火試驗(yàn)。其優(yōu)點(diǎn)是模擬性與實(shí)際相同，條件可控性好，但是試驗(yàn)周期長(zhǎng)、成本高。行車試驗(yàn)就是把缸套活塞環(huán)裝機(jī)進(jìn)行實(shí)際工作條件下的試驗(yàn)，優(yōu)點(diǎn)是得到完全相同的工況條件，缺點(diǎn)是試驗(yàn)周期和試驗(yàn)成本大大增加。
缸套活塞環(huán)零部件模擬磨損試驗(yàn)是介于試樣試驗(yàn)和臺(tái)架試驗(yàn)之間的一種試驗(yàn)方法，與實(shí)際工況有很好的模擬性，有可以縮短試驗(yàn)周期、減少試驗(yàn)成本、提高試驗(yàn)參數(shù)的可控性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種利用徑向彈性膨脹加載方法模擬缸套活塞環(huán)之間的載荷進(jìn)行模擬試驗(yàn)的缸套活塞環(huán)零部件摩擦磨損試驗(yàn)方法和設(shè)備。
本發(fā)明的構(gòu)思是提供一種適用缸套、活塞環(huán)零部件試摩擦磨損試驗(yàn)的試驗(yàn)機(jī)，為缸套活塞環(huán)摩擦磨損評(píng)價(jià)提供一種新的、快速、更準(zhǔn)確評(píng)價(jià)方法和設(shè)備。
本發(fā)明的解決方案是一種缸套活塞環(huán)零部件摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)備，由彈性螺桿1、旋轉(zhuǎn)螺母2、碟形彈簧3、定位套4、應(yīng)變片5、碟形杠桿6、定位鍵7、摩擦力傳感器10、活塞連桿11、連軸器12、電機(jī)13、支架14、飛輪15、軸承座16、滾動(dòng)軸承17、偏心軸18、連桿19、十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)20、冷卻器22、隔熱材料23、鋼板24、帶有加熱腔26的缸體25、活塞環(huán)裝夾裝置28，30構(gòu)成；螺母2、碟形彈簧3、定位套4、碟形杠桿6依次套在彈性螺桿1上，定位鍵7將彈性螺桿1固定，螺母2、碟形彈簧3、定位套4、碟形杠桿6、彈性螺桿1它們組成彈性徑向加載裝置；設(shè)備從下往上依次為電機(jī)13與軸承座16安裝在支架14上，偏心軸18上裝著滾動(dòng)軸承17和飛輪15，電機(jī)13與偏心軸18通過(guò)聯(lián)軸器12連接，偏心軸18的偏心端連接連桿19，連接連桿19往上連著十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)20、活塞連桿11靠十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)20的一端擰在十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)20的螺孔上、活塞連桿裝夾裝置28口朝上套在活塞連桿19上、活塞環(huán)29的刻有ring字的面朝上緊貼著活塞連桿裝夾裝置29、活塞環(huán)29的刻有ring字的面緊貼著活塞連桿裝夾裝置30，彈性徑向加載裝置的碟形杠桿6緊壓在活塞環(huán)29內(nèi)表面；摩擦力傳感器10用螺栓豎直安裝在支架14上，在摩擦力傳感器10組成的平面上水平緊貼著冷卻器22；鋼板24通過(guò)螺栓與冷卻器22連接，當(dāng)中夾著隔熱材料23；缸體25緊貼著鋼板24，用螺栓穿過(guò)鋼板24、隔熱材料23、冷卻器22固定在摩擦力傳感器上10；缸套27安裝在缸體25上。
摩擦力傳感器10是3-10個(gè)。
由電機(jī)13驅(qū)動(dòng)下十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)20、活塞環(huán)29、活塞環(huán)裝夾裝置28，30沿著軸向做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
彈性徑向加載裝置的碟形杠桿作用在活塞環(huán)的內(nèi)表面，沿徑向向外；彈性徑向加載裝置對(duì)活塞環(huán)施加徑向力；缸套安裝在缸體上；缸體加熱腔26充入液體；充入缸體加熱腔的液體對(duì)缸套進(jìn)行加熱，也可以進(jìn)行冷卻；冷卻器隔開(kāi)了缸體與摩擦力傳感器；活塞環(huán)安裝在活塞環(huán)裝夾裝置上；活塞環(huán)裝夾裝置固定在十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上；十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)保證活塞環(huán)的線性運(yùn)動(dòng)；十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)通過(guò)連桿與偏心軸相連；使用一種缸套活塞環(huán)零部件摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)的方法，缸套安裝在27、活塞環(huán)安裝在29；通過(guò)彈性徑向加載裝置對(duì)活塞環(huán)29施加載荷為內(nèi)燃機(jī)爆發(fā)壓力的0.1～10倍；通過(guò)孔31往加熱腔26內(nèi)通入液體，從孔8流出，缸套工作溫度20～300℃；通過(guò)孔9往冷卻器22通入冷卻液體，從孔21流出；接通電機(jī)電源，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速5～1500rp/min。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是
(1)缸套的加熱是通過(guò)對(duì)缸體加熱腔內(nèi)充入液體而獲得的，當(dāng)缸套的溫度低于充入液體的溫度時(shí)，加熱腔內(nèi)的液體對(duì)缸套進(jìn)行加熱；而當(dāng)缸套的溫度高于充入液體的溫度時(shí)，加熱腔內(nèi)的液體對(duì)缸套進(jìn)行冷卻；所以用液體對(duì)缸套進(jìn)行加熱，既能加熱，又能保溫、恒溫。
(2)摩擦力傳感器直接固定在試驗(yàn)機(jī)的支架上，消除了運(yùn)動(dòng)部件的慣性力對(duì)摩擦力測(cè)量結(jié)果造成的影響，使測(cè)量得到的摩擦力更加精確；(3)在摩擦力傳感器與缸體之間用隔熱材料隔開(kāi)、并且安裝了冷卻器，避免支架部份的溫度升高和摩擦力傳感器的溫度超過(guò)其最高工作溫度；(4)本發(fā)明中所設(shè)計(jì)出來(lái)的各個(gè)零件、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于操作、造價(jià)低、易于擴(kuò)廣?？裳b備于實(shí)驗(yàn)室作為缸套活塞環(huán)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的快速評(píng)價(jià)手段。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
螺母2外徑為40mm、內(nèi)孔為M16mm螺紋，螺母1螺紋與彈性螺桿1桿頂部螺紋配合；螺母2下部與外徑為56mm、內(nèi)徑為28.5mm、壁厚度為3mm、高度為4.3mm、最大位移為1.3mm、最大承載為11400N的碟形彈簧3連接處的外徑為28.5mm，連接處凸臺(tái)的高度為5mm；定位套4的中間法蘭外徑為35mm、厚度為5mm，中孔直徑為16mm，上、下端連接部外徑分別為28.5mm和24mm，上下端連接部凸臺(tái)高度均為5mm。
一對(duì)等同碟形杠桿6的外徑為97mm、內(nèi)徑為24mm、厚度t＝3mm、底角θ＝30°；從外圓開(kāi)始沿著徑向把碟形杠桿6切縫并沿圓周36等分，切縫的長(zhǎng)度均為25mm；彈性螺桿1的長(zhǎng)度為80mm，中孔直徑為16mm，端部法蘭直徑為30mm，厚度為8mm；傳感器5采用應(yīng)變片；螺母2、碟形彈簧3、定位套4、碟形杠桿6依次套在彈性螺桿1上。定位鍵7將彈性螺桿1固定。
按正螺旋方向旋轉(zhuǎn)螺母2，螺母2與彈性螺桿1端部法蘭之間距離減少，對(duì)碟形彈簧3和碟形杠桿6施加軸向壓力，通過(guò)碟形杠桿6，把軸向力轉(zhuǎn)化為徑向膨脹力，徑向力的大小為軸向力的3.464倍。
軸向力的大小由應(yīng)變片5測(cè)量，碟形彈簧3的作用是使整個(gè)機(jī)構(gòu)有足夠的彈性。
反向旋轉(zhuǎn)螺母2，螺母2與彈性連桿1端部法蘭之間的距離增加，從而釋放壓力。
通過(guò)控制螺母2的旋轉(zhuǎn)量，來(lái)控制加載力的大小。
在加載過(guò)程中不斷地旋轉(zhuǎn)螺母，則可以得到動(dòng)態(tài)載荷。
活塞環(huán)29的內(nèi)徑d＝97.6mm、外徑D＝106mm，厚度h＝4.2mm；彈性加載裝置的徑向力通過(guò)碟形杠桿6作用在活塞環(huán)29上，使活塞環(huán)29對(duì)缸套27產(chǎn)生壓力；活塞環(huán)29安裝在活塞環(huán)裝夾裝置28、30，然后一起固定在活塞連桿11上；摩擦力傳感器10豎直固定在冷卻器22與下支架14當(dāng)中；冷卻器22上有進(jìn)水口9和出水口21；冷卻器22和缸體25當(dāng)中還從下往上安裝著隔熱材料23、鋼板24；缸套27安裝在缸體25上，缸體25與缸套27形成一個(gè)加熱腔26；載熱油從載熱油流入口31進(jìn)入加熱腔，從流出口8流出加熱腔；電機(jī)13運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)聯(lián)軸器12帶動(dòng)飛輪15和偏心軸18做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；偏心軸18的偏心距為15mm，通過(guò)連桿19帶動(dòng)十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)20運(yùn)動(dòng)，從而把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)20的往復(fù)運(yùn)動(dòng)；十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)20的往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)活塞連桿11、活塞環(huán)裝夾裝置28、30、活塞環(huán)29以及彈性徑向加載裝置做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)；偏心軸18安裝在軸承座16上，其中使用的是徑向滾子軸承17。
權(quán)利要求
1.一種缸套活塞環(huán)零部件摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于，由彈性螺桿(1)、旋轉(zhuǎn)螺母(2)、碟形彈簧(3)、定位套(4)、應(yīng)變片(5)、碟形杠桿(6)、定位鍵(7)、摩擦力傳感器(10)、活塞連桿(11)、連軸器(12)、電機(jī)(13)、支架(14)、飛輪(15)、軸承座(16)、滾動(dòng)軸承(17)、偏心軸(18)、連桿(19)、十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(20)、冷卻器(22)、隔熱材料(23)、鋼板(24)、帶有加熱腔(26)的缸體(25)、活塞環(huán)裝夾裝置(28，30)構(gòu)成；螺母(2)、碟形彈簧(3)、定位套(4)、碟形杠桿(6)依次套在彈性螺桿(1)上，定位鍵(7)將彈性螺桿(1)固定，螺母(2)、碟形彈簧(3)、定位套(4)、碟形杠桿(6)、彈性螺桿(1)它們組成彈性徑向加載裝置；設(shè)備從下往上依次為電機(jī)(13)與軸承座(16)安裝在支架(14)上，偏心軸(18)上裝著滾動(dòng)軸承(17)和飛輪(15)，電機(jī)(13)與偏心軸(18)通過(guò)聯(lián)軸器(12)連接，偏心軸(18)的偏心端連接連桿(19)，連接連桿(19)往上連著十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(20)、活塞連桿(11)靠十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(20)的一端擰在十字頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(20)的螺孔上、活塞連桿裝夾裝置(28)口朝上套在活塞連桿(19)上、活塞環(huán)(29)的刻有ring字的面朝上緊貼著活塞連桿裝夾裝置(29)、活塞環(huán)(29)的刻有ring字的面緊貼著活塞連桿裝夾裝置(30)，彈性徑向加載裝置的碟形杠桿(6)緊壓在活塞環(huán)(29)內(nèi)表面；摩擦力傳感器(10)用螺栓豎直安裝在支架(14)上，在摩擦力傳感器(10)組成的平面上水平緊貼著冷卻器(22)；鋼板(24)通過(guò)螺栓與冷卻器(22)連接，當(dāng)中夾著隔熱材料(23)；缸體(25)緊貼著鋼板(24)，用螺栓穿過(guò)鋼板(24)、隔熱材料(23)、冷卻器(22)固定在摩擦力傳感器上(10)；缸套(27)安裝在缸體(25)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種缸套活塞環(huán)零部件摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于，摩擦力傳感器(10)是3-10個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種缸套活塞環(huán)零部件摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于，在摩擦力傳感器(10)組成的平面上水平緊貼著冷卻器(22)；鋼板(24)通過(guò)螺栓與冷卻器(22)連接，當(dāng)中夾著隔熱材料(23)；缸體(25)緊貼著鋼板(24)，用螺栓穿過(guò)鋼板(24)、隔熱材料(23)、冷卻器(22)固定在摩擦力傳感器上(10)。
4.使用權(quán)利要求1所述的一種缸套活塞環(huán)零部件摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)的方法，其特征在于，缸套安裝在(27)、活塞環(huán)安裝在(29)；通過(guò)彈性徑向加載裝置對(duì)活塞環(huán)(29)施加載荷為內(nèi)燃機(jī)爆發(fā)壓力的0.1～10倍；通過(guò)孔(31)往加熱腔(26)內(nèi)通入液體，從孔(8)流出，缸套工作溫度20～300℃；通過(guò)孔(9)往冷卻器(22)通入冷卻液體，從孔(21)流出；接通電機(jī)電源，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速5～1500rp/min。
全文摘要
一種缸套活塞環(huán)零部件摩擦磨損試驗(yàn)方法和設(shè)備屬于摩擦磨損測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。是一種應(yīng)用機(jī)械式徑向載荷施加方法和設(shè)備進(jìn)行缸套和活塞環(huán)零部件摩擦磨損試驗(yàn)的設(shè)備，通過(guò)對(duì)缸體加熱腔內(nèi)通入液體，既能加熱，又能保溫、恒溫。摩擦力傳感器直接固定在試驗(yàn)機(jī)的支架上，消除了運(yùn)動(dòng)部件的慣性力對(duì)摩擦力測(cè)量結(jié)果造成的影響，使測(cè)量得到的摩擦力更加精確；在摩擦力傳感器與缸體之間用隔熱材料隔開(kāi)、并且安裝了冷卻器，避免支架部份的溫度升高和摩擦力傳感器的溫度超過(guò)其最高工作溫度；發(fā)明中所設(shè)計(jì)出來(lái)的各個(gè)零件、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于操作、造價(jià)低、易于擴(kuò)廣。能夠裝備于實(shí)驗(yàn)室作為缸套活塞環(huán)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的快速評(píng)價(jià)手段。
文檔編號(hào)G01M13/00GK1789963SQ20051013681
公開(kāi)日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2005年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月31日
發(fā)明者徐久軍, 林炳鳳, 嚴(yán)立 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)