連接可變半徑曲柄 盤10上的一個銷孔11，連桿12的另一端聯(lián)接調(diào)整桿，缸套底座22設(shè)于導(dǎo)軌15上且沿導(dǎo)軌15 滑動，缸套試件20固定在缸套底座22上，調(diào)整桿14的一端穿過調(diào)整桿導(dǎo)向座13,該導(dǎo)向座可 W對調(diào)整桿14的運動進(jìn)行導(dǎo)向，調(diào)整桿14的另一端通過螺栓4固定在缸套底座22上，連桿12 和調(diào)整桿14相聯(lián)，在相聯(lián)的節(jié)點位置，采用銷孔方式或較接方式相聯(lián)，W使連桿12和調(diào)整桿 14在節(jié)點位置可W轉(zhuǎn)動，懸臂梁17的固定端固定在平臺24上，懸臂梁17的橫梁水平地設(shè)于 缸套底座22之上，懸臂梁17上設(shè)有作為加載裝置的加載孔16,簡易的加載方法是W螺母穿 過加載梓到懸臂梁17下方的固定塊上，當(dāng)螺母梓緊或梓松時，就可W實現(xiàn)加載或減載，活塞 環(huán)夾具18固定在懸臂梁17上，用于夾持活塞環(huán)試件，活塞環(huán)試件19可W與缸套試件20接觸， 形成摩擦副，活塞環(huán)試件19套設(shè)置在活塞環(huán)夾具18內(nèi)，傳感器支架23固定在缸套底座22上， 拉壓力傳感器21固定在傳感器支架23上，測量桿32的一端連接拉壓力傳感器21，測量桿32 的另一端指向懸臂梁端用于信號測量；
[0041] 油箱2和蠕動累3都固定在底板31上，油箱2通過潤滑油管1連接蠕動累3,蠕動累3 的輸油口正對活塞環(huán)夾具18和活塞環(huán)試件19之間的摩擦面，電機(jī)5的機(jī)殼通過螺栓4固定在 底板31上，電機(jī)5的輸出軸通過皮帶等傳動機(jī)構(gòu)連接大皮帶輪9。
[0042] 本實施例中：
[0043] 所述的加載裝置選用連接在懸臂梁17上的固定塊，用于布置加載裝置的加載孔16 設(shè)于懸臂梁17上，固定塊固定在平臺24上；
[0044] 銷孔11共有六個，W可變半徑曲柄盤10圓屯、為投影點對各個銷孔11作中屯、投影， 各個銷孔11在可變半徑曲柄盤10圓周上的投影點圍繞可變半徑曲柄盤10圓周平均分布，即 各個銷孔11投影點的連線構(gòu)成可變半徑曲柄盤10圓周的內(nèi)接正六邊形；
[0045] 缸套底座22內(nèi)設(shè)有加熱裝置。
[0046] 本實施例使用時，導(dǎo)軌15固定在平臺24上，調(diào)整桿導(dǎo)向座13也固定在平臺24上，調(diào) 整桿14連接在缸套底座22上作往復(fù)運動，導(dǎo)軌15對缸套底座22起導(dǎo)向作用。
[0047] 內(nèi)燃機(jī)的活塞在汽缸內(nèi)的往復(fù)運動過程，是由曲柄連桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)的。往復(fù)直線運 動系統(tǒng)組成如圖2所示。
[004引設(shè)圖2中的B0為曲柄即可變半徑曲柄盤10的一條半徑，AB為連桿12,0點為曲柄旋 轉(zhuǎn)的中屯、點，A點為連桿12與活塞的連接點，也即連桿的往復(fù)運動點，B點為連桿與曲柄的連 接點，也即連桿的圓周運動點。當(dāng)曲柄繞ο點旋轉(zhuǎn)時，B點的軌跡為一個圓，連桿AB做平面運 動，A點做往復(fù)運動。當(dāng)與A點相連的活塞環(huán)夾具18夾持住活塞環(huán)試件19時，即可W與相對靜 止的缸套試件20之間產(chǎn)生相對運動，當(dāng)對活塞環(huán)試件19和缸套試件20運兩者形成的摩擦副 施加載荷時，即產(chǎn)生摩擦和磨損。
[0049] 要實現(xiàn)A點多種不同的往復(fù)行程，需要有多個不同的曲柄長度和連桿長度。如采用 單獨的曲柄，就需要有多個不同長度的曲柄長度。首先通過連接可變半徑曲柄盤10上的不 同銷孔11，實現(xiàn)多個不同的曲柄長度，而連桿12的長度可W按照曲柄連桿機(jī)構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系 做設(shè)計。
[0050] 現(xiàn)在把不同長度的曲柄集合到一個圓盤上，從而設(shè)計了一個可變半徑曲柄盤10， 可變半徑曲柄盤10上設(shè)計銷孔11，可變半徑曲柄盤10的圓屯、到銷孔11圓屯、的距離等于曲柄 軸屯、到曲柄銷軸屯、的距離，運樣從可變半徑曲柄盤10的圓屯、到銷孔11圓屯、的連線，就是實 質(zhì)上的一個曲柄。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 出每個銷孔11。對于每一個相應(yīng)長度的連桿12,連桿12的B點只要與銷孔11上安裝的銷相 聯(lián)，就構(gòu)成不同尺寸的曲柄連桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)曲柄運動時，對應(yīng)的A點就有不同的往復(fù)行程。
[0051] 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。
[0化2 ] 本實施例選取50mm，60mm，70mm，80mm，90mm，100mm六個數(shù)值的曲柄半徑，在圓盤上 開6個孔，在6個孔在圓盤的周向360度范圍上是均布的。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)。
[0053] 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(jī)活塞缸內(nèi)行程范 圍。
[0054] 但是只有方便施加載荷才能更好地進(jìn)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19的點，作為缸套試件20靜止時的中屯、點，也作為往復(fù)運動的中屯、點， 在連桿12的A點設(shè)計有相應(yīng)不同配套的調(diào)整桿14,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14的設(shè)置也可W避免連桿12的平面運動影響缸套試件20的運動平穩(wěn)性。
[0055] 本實施例，實現(xiàn)的不同行程調(diào)整及設(shè)計的曲柄連桿機(jī)構(gòu)尺寸，如表1:
[0化6] 表1
[0化7]
[005引如圖4所示的懸臂梁及加載系統(tǒng)：
[0059]懸臂梁17有固定端和懸臂端，懸臂梁17的靠近固定端處開有用于布置加載裝置的 加載孔16,懸臂梁17的固定端用于把懸臂梁17固定在側(cè)面的支架上并固定在平臺24上。懸 臂梁17的懸臂端布置有活塞環(huán)夾具18,可W夾持住活塞環(huán)試件19。
[0060] 可采用的加載方式有兩種，第一種方式是在懸臂梁17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;第二種方式前文已述，即在懸臂梁17上的 圓孔下方布置有固定塊，固定塊W螺釘固定在平臺24上，固定塊上部頂面開有螺栓孔，W螺 栓穿過懸臂梁17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17的懸臂端向下 加壓?？蒞根據(jù)力學(xué)方法進(jìn)行螺栓梓緊量與懸臂端壓力的計算，即使在懸臂梁17的懸臂端 上設(shè)有加載孔16,也不影響加載方式仍選擇第一種方式。
[0061] 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如如圖4所示。
[0062] 懸臂梁17由侶合金制成。當(dāng)懸臂梁17的懸臂端在平行于平臺24的橫向力作用下， 懸臂梁17在橫向有很靈敏的變形反應(yīng)。當(dāng)缸套試件20開始作往復(fù)運動之后，由于缸套試件 20和活塞環(huán)試件19之間有變化摩擦力，懸臂梁17的懸臂端產(chǎn)生相應(yīng)的橫向變形，傳感器支 架23上安裝的測量桿32即可W對變形進(jìn)行測量。
【主權(quán)項】
1. 一種往復(fù)運動行程可變的內(nèi)燃機(jī)缸套-活塞環(huán)摩擦性能試驗機(jī)，包括平臺（24)和底 板(31)，平臺（24)固定在底板(31)上，其特征是:還包括潤滑油管（1)、油箱(2)、蠕動栗(3)、 螺栓(4)、電機(jī)(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)和測量桿(32)， 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)這兩者都通過各自的圓心 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)有至少三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)圓心連線的長度都不相等； 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)的一端連接可變半徑 曲柄盤（10)上的一個銷孔（11)，連桿（12)的另一端套設(shè)在調(diào)整桿導(dǎo)向座（13)內(nèi)，缸套底座 (22) 設(shè)于導(dǎo)軌（15)上且沿導(dǎo)軌（15)滑動，缸套試件（20)固定在缸套底座（22)上，調(diào)整桿 (14)的一端套設(shè)在調(diào)整桿導(dǎo)向座（13)內(nèi)，調(diào)整桿（14)的另一端通過螺栓(4)固定在缸套底 座(22)上，導(dǎo)向座（13)內(nèi)連桿（12)和調(diào)整桿（14)之間通過螺栓(4)連接，懸臂梁（17)的固定 端固定在平臺（24)上，懸臂梁（17)的橫梁水平地設(shè)于缸套底座（22)上，懸臂梁（17)上設(shè)有 加載裝置（16)，活塞環(huán)夾具（18)固定在懸臂梁（17)上，活塞環(huán)試件（19)固定在缸套試件 (20) 上，活塞環(huán)試件（19)套設(shè)在活塞環(huán)夾具（18)內(nèi)，傳感器支架(23)固定在缸套底座(22) 上，拉壓力傳感器（21)固定在傳感器支架（23)上，測量桿（32)的一端連接拉壓力傳感器 (21) ，測量桿(32)的另一端連接活塞環(huán)試件（19); 油箱(2)和蠕動栗(3)都固定在底板(31)上，油箱(2)通過潤滑油管（1)連接蠕動栗(3)， 蠕動栗(3)的輸油口正對活塞環(huán)夾具（18)和活塞環(huán)試件（19)之間的摩擦面，電機(jī)(5)的機(jī)殼 通過螺栓(4)固定在底板(31)上，電機(jī)(5)的輸出軸通過傳動機(jī)構(gòu)連接大皮帶輪(9)。2. 如權(quán)利要求1所述的往復(fù)運動行程可變的內(nèi)燃機(jī)缸套-活塞環(huán)摩擦性能試驗機(jī)，其特 征是： 所述的加載裝置選用連接在懸臂梁（17)上的固定塊； 以可變半徑曲柄盤（10)圓心為投影點對各個銷孔（11)作中心投影，各個銷孔（11)在可 變半徑曲柄盤(10)圓周上的投影點圍繞可變半徑曲柄盤(10)圓周平均分布； 缸套底座(22)內(nèi)設(shè)有加熱裝置。
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于研究內(nèi)燃機(jī)機(jī)械功耗的試驗機(jī)，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(jī)。一種往復(fù)運動行程可變的內(nèi)燃機(jī)缸套-活塞環(huán)摩擦性能試驗機(jī)，包括平臺(24)和底板(31)，其特征是：還包括皮帶輪輪軸(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)、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)和測量桿(32)等。本發(fā)明參數(shù)易控制，試樣易于取得，試驗數(shù)據(jù)精度高，接觸條件易于模擬。
【IPC分類】G01N3/56
【公開號】CN105628535
【申請?zhí)枴緾N201610128657
【發(fā)明人】余志壯
【申請人】同濟(jì)大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年3月8日