往復(fù)運動行程可變的內(nèi)燃機缸套-活塞環(huán)摩擦性能試驗機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及用于研究內(nèi)燃機機械功耗的試驗機，具體為一種往復(fù)行程可變的缸套 活塞環(huán)摩擦性能試驗機。
【背景技術(shù)】
[0002] 內(nèi)燃機是國民經(jīng)濟中應(yīng)用非常廣泛的動力裝置，在節(jié)能減排的趨勢下，對于內(nèi)燃 機的經(jīng)濟性能要求在不斷提升，排放標(biāo)準(zhǔn)也日趨嚴(yán)格，內(nèi)燃機的摩擦功耗減低是實現(xiàn)內(nèi)燃 機的節(jié)能減耗目標(biāo)的一個主要方面。
[0003] 機械摩擦功耗損失在內(nèi)燃機的功率損失中占據(jù)很大的比例，降低機械摩擦功耗損 失對于內(nèi)燃機的經(jīng)濟性能提高有著重要的影響。機械摩擦功耗損失主要是活塞曲柄機構(gòu)、 缸套一活塞環(huán)機構(gòu)、噴油嘴排氣閥機構(gòu)和其他機構(gòu)的摩擦功耗損失。
[0004] 活塞與活塞環(huán)的摩擦損失是內(nèi)燃機的機械摩擦損失的主要部分。因此，研究缸 套一活塞環(huán)之間的摩擦磨損，對于降低內(nèi)燃機的機械摩擦損失，實現(xiàn)內(nèi)燃機的效率提高有 著重要的意義。缸套一活塞環(huán)是一對重要的摩擦副，為了研究缸套一活塞環(huán)之間的摩擦磨 損性能，需要采用摩擦試驗機模擬內(nèi)燃機的缸套一活塞環(huán)之間的工作性能，無論對于新機 型的開發(fā)或是原有機型的改進，能夠促進缸套一活塞環(huán)的優(yōu)化設(shè)計，提高內(nèi)燃機的動力性 能、經(jīng)濟性能W及可靠性。
[0005] 缸套-活塞環(huán)之間因為有相對滑動而存在摩擦。運樣的滑動摩擦又可分為干摩擦， 邊界潤滑，流體潤滑W及混合潤滑。
[0006] 缸套-活塞環(huán)的摩擦潤滑狀態(tài)在不斷變化之中。當(dāng)活塞在到達氣缸套上、下止點位 置時，活塞運動方向即將改變，此時，缸套一活塞環(huán)所受的慣性力和交變載荷很大，缸套一 活塞環(huán)摩擦副處于半干摩擦或干摩擦狀態(tài)；當(dāng)活塞處于氣缸套中部位置時，活塞與氣缸套 的相對滑動速度較大，摩擦副處于邊界潤滑狀態(tài)。
[0007] 缸套一活塞環(huán)的研究方法主要有理論研究和試驗研究方法。
[000引試驗研究方法是研究內(nèi)燃機缸套一活塞環(huán)摩擦磨損的主要方法之一。把缸套、活 塞環(huán)分別制成符合試驗機尺寸標(biāo)準(zhǔn)的試樣，然后再通過一定時間的試驗機運轉(zhuǎn)試驗，來研 究缸套一活塞環(huán)的摩擦磨損性能。如果試驗機往復(fù)運動行程的模擬較多地小于實際的行 程，則試驗結(jié)果將不能正確反映真實的缸套一活塞環(huán)摩擦磨損性能。
[0009]目前國內(nèi)外大型汽車公司和內(nèi)燃機公司或研究機構(gòu)所采用的試驗機，其活塞環(huán)的 行程都是固定的，不能改變。實際上，大型內(nèi)燃機，其活塞行程往復(fù)距離比較長，小型內(nèi)燃 機，其活塞行程往復(fù)距離比較短。在試驗機上做摩擦磨損性能試驗，只能根據(jù)內(nèi)燃機的行 程，尋找行程大小相同或接近的試驗機，開展相關(guān)試驗?；钊囼炐谐踢_不到相應(yīng)的比較長 的往復(fù)距離，必然會影響試驗的正確性。如果對于大型、小型內(nèi)燃機都制造相應(yīng)的各個型號 試驗機，必然會增大投入設(shè)備的成本。運樣，只有行程可變的內(nèi)燃機缸套活塞環(huán)摩擦性能試 驗機，才能夠既滿足大型內(nèi)燃機的試驗，也滿足小型內(nèi)燃機的試驗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 為了克服現(xiàn)有的行程不能改變的技術(shù)缺陷，本發(fā)明公開了一種往復(fù)運動行程可變 的內(nèi)燃機缸套-活塞環(huán)摩擦性能試驗機，且具備參數(shù)易控制、試樣易于取得、試驗數(shù)據(jù)精度 高、摩擦環(huán)境易于模擬的特性。
[0011] 本發(fā)明通過如下技術(shù)方案達到發(fā)明目的：
[0012] -種往復(fù)運動行程可變的內(nèi)燃機缸套-活塞環(huán)摩擦性能試驗機，包括平臺和底板， 平臺固定在底板上，其特征是:還包括潤滑油管、油箱、蠕動累、螺栓、電機、皮帶輪輪軸、支 座、大皮帶輪、可變半徑曲柄盤、安裝圓柱銷的銷孔、連桿、調(diào)整桿導(dǎo)向座、調(diào)整桿、導(dǎo)軌、用 于布置加載裝置的加載孔、懸臂梁、活塞環(huán)夾具、活塞環(huán)試件、缸套試件、拉壓力傳感器、缸 套底座、傳感器支架和測量桿，
[0013] 兩個支座相對平行地用螺栓固定在底板上，皮帶輪輪軸的兩端分別可轉(zhuǎn)動地設(shè)于 一個支座上，大皮帶輪和可變半徑曲柄盤運兩者都通過各自的圓屯、套設(shè)并固定在皮帶輪輪 軸上，可變半徑曲柄盤上設(shè)有至少Ξ個用于安裝圓柱銷的銷孔，各個銷孔和可變半徑曲柄 盤圓屯、連線的長度都不相等；
[0014] 調(diào)整桿導(dǎo)向座和導(dǎo)軌依次固定在平臺上，連桿的一端連接可變半徑曲柄盤上的一 個銷孔，連桿的另一端套設(shè)在調(diào)整桿導(dǎo)向座內(nèi)，缸套底座設(shè)于導(dǎo)軌上且沿導(dǎo)軌滑動，缸套試 件固定在缸套底座上，調(diào)整桿的一端套設(shè)在調(diào)整桿導(dǎo)向座內(nèi)，調(diào)整桿的另一端通過螺栓固 定在缸套底座上，導(dǎo)向座內(nèi)連桿和調(diào)整桿之間通過螺栓連接，懸臂梁的固定端固定在平臺 上，懸臂梁的橫梁水平地設(shè)于缸套底座上，懸臂梁上設(shè)有加載裝置，活塞環(huán)夾具固定在懸臂 梁上，活塞環(huán)試件固定在缸套試件上，活塞環(huán)試件套設(shè)在活塞環(huán)夾具內(nèi)，傳感器支架固定在 缸套底座上，拉壓力傳感器固定在傳感器支架上，測量桿的一端連接拉壓力傳感器，測量桿 的另一端連接活塞環(huán)試件；
[0015] 油箱和蠕動累都固定在底板上，油箱通過潤滑油管連接蠕動累，蠕動累的輸油口 正對活塞環(huán)夾具和活塞環(huán)試件之間的摩擦面，電機的機殼通過螺栓固定在底板上，電機的 輸出軸通過皮帶等傳動機構(gòu)連接大皮帶輪。
[0016] 所述的往復(fù)運動行程可變的內(nèi)燃機缸套-活塞環(huán)摩擦性能試驗機，其特征是：
[0017] 所述的加載裝置選用連接在懸臂梁上的固定塊；
[0018] W可變半徑曲柄盤圓屯、為投影點對各個銷孔作中屯、投影，各個銷孔在可變半徑曲 柄盤圓周上的投影點圍繞可變半徑曲柄盤圓周平均分布；
[0019]缸套底座內(nèi)設(shè)有加熱裝置。
[0020] 本發(fā)明首要實現(xiàn)的目的是往復(fù)運動行程可變，W運個為中屯、目的，做出如上所述 相應(yīng)的機構(gòu)改進。
[0021] 本發(fā)明使用時，導(dǎo)軌固定在平臺上，調(diào)整桿導(dǎo)向座也固定在平臺上，調(diào)整桿連接在 缸套底座上作往復(fù)運動，導(dǎo)軌對缸套底座起導(dǎo)向作用。
[0022] 要實現(xiàn)多種不同的往復(fù)行程，需要有多個不同的曲柄長度和連桿長度。首先通過 連接曲柄盤上的不同銷孔，實現(xiàn)多個不同的曲柄長度，而連桿的長度可W按照曲柄連桿機 構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系做設(shè)計。
[0023] 把曲柄的運動軌跡圓設(shè)計為一個可邊半徑曲柄盤，按不同的曲柄長度作為半徑， 在可邊半徑曲柄盤10上的不同半徑點設(shè)計出銷孔11。對于每一個相應(yīng)長度的連桿12,連桿 12的圓周運動點只要與銷孔上安裝的銷相聯(lián)，就構(gòu)成不同尺寸的曲柄連桿機構(gòu)。當(dāng)曲柄運 動時，連桿12上對應(yīng)的往復(fù)運動點就有不同的往復(fù)行程。
[0024] 由于每個往復(fù)行程可W完成比該行程稍大或比該行程稍小的往復(fù)運動試驗，只需 選擇有限的若干個曲柄半徑數(shù)值，就能夠完成一定范圍的往復(fù)行程試驗。
[0025] 本發(fā)明選取不同數(shù)值的曲柄半徑，在圓盤對應(yīng)開銷孔，運就形成了可變半徑曲柄 盤。連桿通過圓柱銷與可變半徑曲柄盤相聯(lián)。
[0026] 運樣的設(shè)計，使得往復(fù)運動試驗行程基本上覆蓋了常用的內(nèi)燃機活塞缸內(nèi)行程范 圍。
[0027] 但是只有方便施加載荷才能更好地進行摩擦磨損試驗。為了使得施加載荷的點， 也是夾持活塞環(huán)試件的點，作為缸套試件靜止時的中屯、點，也作為往復(fù)運動的中屯、點，在連 桿的往復(fù)運動點設(shè)計有相應(yīng)不同配套的調(diào)整桿，即可實現(xiàn)往復(fù)運動的中屯、點與施加載荷的 點對應(yīng)。調(diào)整桿的設(shè)計也可W避免連桿的平面運動對缸套試件的運動平穩(wěn)性產(chǎn)生影響。
[0028] 懸臂梁有固定端和懸臂端，懸臂梁的靠近固定端處開有一圓孔。懸臂梁的固定端 用于把懸臂梁固定在側(cè)面的支架上并固定在平臺上。懸臂梁的懸臂端布置有活塞環(huán)夾具， 可W夾持住活塞環(huán)試件。
[0029] 可采用的加載方式有兩種，第一種是在懸臂梁的懸臂端上方放置作為固定塊的破 碼，破碼的量值根據(jù)加載力的需要而確定;第二種是在懸臂梁上的圓孔下方布置有固定塊， 固定塊W螺釘固定在平臺上，固定塊上部頂面開有螺栓孔，W螺栓穿過懸臂梁上的圓孔聯(lián) 接于固定塊，當(dāng)螺栓梓緊時，即可使得懸臂梁的懸臂端向下加壓。可W根據(jù)力學(xué)方法進行螺 栓梓緊量與懸臂端壓力的計算。
[0030] 懸臂梁由侶合金制成。當(dāng)懸臂梁的懸臂端在平行于平臺的橫向力作用下，懸臂梁 在橫向有很靈敏的變形反應(yīng)。當(dāng)缸套試件開始作往復(fù)運動之后，由于缸套試件和活塞環(huán)試 件之間有變化摩擦力，懸臂梁的懸臂端產(chǎn)生相應(yīng)的橫向變形，傳感器支架上安裝的測量桿 即可W對變形進行測量。
[0031] 本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種往復(fù)行程可變的缸套活塞環(huán)摩擦性能 試驗機，本發(fā)明設(shè)計所實現(xiàn)的缸套一活塞環(huán)試驗機，還具有試驗參數(shù)易控制、試驗結(jié)果重復(fù) 性較好、試樣易于獲得、摩擦磨損試驗數(shù)據(jù)精度高和缸套一活塞環(huán)接觸條件易于模擬等優(yōu) 點，能夠反映出現(xiàn)有實際的缸套一活塞環(huán)摩擦磨損的影響因素對試驗的影響。最重要的還 是行程可調(diào)，即可W對大型內(nèi)燃機，也可W對中小型內(nèi)燃機開展缸套活塞環(huán)摩擦磨損試驗。 采用本發(fā)明試驗設(shè)備，能符合實際情況，能夠較為接近地模擬內(nèi)燃機工作環(huán)境。
【附圖說明】
[0032] 圖1為本發(fā)明試驗機的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖2為曲柄連桿機構(gòu)實現(xiàn)往復(fù)運動行程可變的設(shè)計示意；
[0034] 圖3為可變半徑的曲柄連桿機構(gòu)示意圖；
[0035] 圖4為本發(fā)明中懸臂梁及加載系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0036] W下通過具體實施例進一步說明本發(fā)明。
[0037] 實施例1
[0038] -種往復(fù)運動行程可變的內(nèi)燃機缸套-活塞環(huán)摩擦性能試驗機，包括潤滑油管1、 油箱2、蠕動累3、螺栓4、電機5、皮帶輪輪軸6、支座7、大皮帶輪9、可變半徑曲柄盤10、安裝圓 柱銷的銷孔11、連桿12、調(diào)整桿導(dǎo)向座13、調(diào)整桿14、導(dǎo)軌15、用于布置加載裝置的加載孔 16、懸臂梁17、活塞環(huán)夾具18、活塞環(huán)試件19、缸套試件20、拉壓力傳感器21、缸套底座22、傳 感器支架23、平臺24底板31和測量桿32，如圖1~圖4所示，具體結(jié)構(gòu)是：
[0039] 平臺24固定在底板31上，兩個支座7相對平行地用螺栓4固定在底板31上，皮帶輪 輪軸6的兩端分別可轉(zhuǎn)動地設(shè)于一個支座7上，大皮帶輪9和可變半徑曲柄盤10運兩者都通 過各自的圓屯、套設(shè)并固定在皮帶輪輪軸6上，可變半徑曲柄盤10上設(shè)有至少Ξ個用于安裝 圓柱銷的銷孔11，各個銷孔11和可變半徑曲柄盤10圓屯、連線的長度都不相等；
[0040] 調(diào)整桿導(dǎo)向座13和導(dǎo)軌15依次固定在平臺24上，連桿12的一端