一種倒置式活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)活塞測(cè)試裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種倒置式活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]活塞是發(fā)動(dòng)機(jī)的核心零部件之一，其工作好壞直接關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能及工作可靠性，因此越來(lái)越多的研究人員致力于活塞的設(shè)計(jì)與改進(jìn)?；钊瑫r(shí)是發(fā)動(dòng)機(jī)中承受機(jī)械載荷和熱載荷最嚴(yán)酷的部件之一，而由熱負(fù)荷帶來(lái)的疲勞破壞往往是其工作失效的主要原因。活塞頂面直接與高溫燃?xì)饨佑|，工作中由于高溫和溫度分布不均勻而產(chǎn)生的熱應(yīng)力的反復(fù)作用，往往會(huì)形成熱疲勞裂紋。為準(zhǔn)確評(píng)估活塞的熱狀態(tài)和疲勞強(qiáng)度，必須對(duì)活塞進(jìn)行熱疲勞可靠性試驗(yàn)。
[0003]現(xiàn)有的活塞熱負(fù)荷試驗(yàn)臺(tái)均是單獨(dú)對(duì)活塞頂部加熱，而很少考慮到活塞與缸套之間通過(guò)活塞環(huán)的熱傳遞、震蕩油腔對(duì)活塞的冷卻作用，致使活塞試件承載情況與試機(jī)狀態(tài)存在很大的差異。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種倒置式活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置，更真實(shí)的模擬活塞的使用狀態(tài)，以減小活塞試件承載情況與試機(jī)狀態(tài)的差異。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]—種倒置式活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置，包括活塞非標(biāo)結(jié)構(gòu)、裝置支撐架和冷卻水路結(jié)構(gòu)，至少一個(gè)所述活塞非標(biāo)結(jié)構(gòu)固定在裝置支撐架上，所述冷卻水路結(jié)構(gòu)固定在裝置支撐架上并與活塞非標(biāo)結(jié)構(gòu)連通。
[0007]進(jìn)一步的，所述裝置支撐架包括長(zhǎng)固定板、短固定板、聯(lián)接角鋼、隔熱板和過(guò)渡套，兩個(gè)所述長(zhǎng)固定板和兩個(gè)所述短固定板構(gòu)成長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)固定板和短固定板之間通過(guò)聯(lián)接角鋼連接;所述隔熱板的兩側(cè)邊與兩個(gè)長(zhǎng)固定板通過(guò)過(guò)渡套用螺栓聯(lián)，所述隔熱板上設(shè)有對(duì)應(yīng)活塞非標(biāo)結(jié)構(gòu)的活塞加熱孔。
[0008]進(jìn)一步的，所述活塞非標(biāo)結(jié)構(gòu)包括活塞非標(biāo)體、非標(biāo)缸套、非標(biāo)連桿、活塞固定桿、震湯油fe冷卻水接頭、非標(biāo)缸套冷卻水接頭和密、封圈，
[0009]所述密封圈設(shè)置在非標(biāo)缸套外側(cè)的密封槽內(nèi)，所述活塞非標(biāo)體套設(shè)在非標(biāo)缸套外側(cè)且其底部通過(guò)螺栓與非標(biāo)缸套底部徑向延伸的凸圓環(huán)固定連接;所述活塞固定桿的兩端固定安裝在活塞非標(biāo)體的頂部，所述非標(biāo)連桿豎直設(shè)置在非標(biāo)缸套的中間，其頂端與活塞固定桿固定連接，其底端用于連接待測(cè)活塞組件;所述非標(biāo)缸套冷卻水接頭安裝在活塞非標(biāo)體的頂部，所述震蕩油腔冷卻水接頭用于連接待測(cè)活塞組件。
[0010]進(jìn)一步的，所述冷卻水路結(jié)構(gòu)包括進(jìn)水管、回水管、管路支架、非標(biāo)缸套冷卻支管、震蕩油腔冷卻支管、水堵、金屬軟管接頭，
[0011]所述進(jìn)水管與回水管通過(guò)若干個(gè)管路支架分別固定在裝置支撐架的兩側(cè)，若干非標(biāo)缸套冷卻支管和若干震蕩油腔冷卻支管的一端連接所述進(jìn)水管或回水管，另一端連接活塞非標(biāo)結(jié)構(gòu)，所述進(jìn)水管或回水管上還設(shè)有若干水堵，所述進(jìn)水管的一端與回水管的一端均連通用來(lái)連接總進(jìn)水管或總回水管的金屬軟管接頭。
[0012]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì):
[0013](I)該活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置是將待測(cè)活塞組(帶活塞環(huán))裝入非標(biāo)缸套內(nèi)，其活塞組裝配形態(tài)與實(shí)機(jī)一致，因此在模擬試驗(yàn)過(guò)程，活塞與缸套之間的傳熱與實(shí)際活塞工作狀態(tài)的受熱傳導(dǎo)一致。
[0014](2)該活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置采用兩路水冷卻，一路水通往待測(cè)活塞組的活塞震蕩油腔內(nèi)，并通過(guò)調(diào)節(jié)冷水的流量來(lái)模擬實(shí)機(jī)狀態(tài)下活塞震蕩油腔的冷卻效果。另一路冷卻水通往非標(biāo)缸套與活塞非標(biāo)體之間形成的水腔里，與實(shí)機(jī)工作狀態(tài)下對(duì)活塞裙部的冷卻相同，本裝置完全模擬了待測(cè)活塞組在缸套內(nèi)的真實(shí)工作情況。
[0015](3)該活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置支撐架采用組合框架結(jié)構(gòu)，可以適合不同缸徑的活塞熱疲勞試驗(yàn)，具有互換性，且易拆裝。該活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置可同時(shí)為多組活塞進(jìn)行熱疲勞試驗(yàn)，且具有共軌的冷卻水路可同時(shí)為多組活塞提供冷卻。
【附圖說(shuō)明】
[0016]構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0017]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述倒置式活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述裝置支撐架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明實(shí)施例所述活塞非標(biāo)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為本發(fā)明實(shí)施例所述冷卻水路結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖5為本發(fā)明實(shí)施例所述倒置式活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置的工作原理圖。
[0022]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0023]1-裝置支撐架，2-活塞非標(biāo)結(jié)構(gòu)，3-冷卻水路結(jié)構(gòu)，4-加熱火焰，11-長(zhǎng)固定板，12-短固定板，13-聯(lián)接角鋼，14-隔熱板，15-過(guò)渡套，16-臺(tái)架固定端，21-活塞非標(biāo)體，22-非標(biāo)缸套，23-非標(biāo)連桿，24-活塞固定桿，25-震湯油腔冷卻水接頭，26-非標(biāo)缸套冷卻水接頭，27-密封圈，28-待測(cè)活塞組，31-進(jìn)水管，32-回水管，33-管路支架，34-非標(biāo)缸套冷卻支管，35-震蕩油腔冷卻支管，36-水堵，37-金屬軟管接頭。
【具體實(shí)施方式】
[0024]需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0025]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
[0026]本發(fā)明實(shí)施例一種倒置式活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置，如圖1所示，包括活塞非標(biāo)結(jié)構(gòu)2、裝置支撐架I和冷卻水路結(jié)構(gòu)3，三個(gè)所述活塞非標(biāo)結(jié)構(gòu)2固定在裝置支撐架I上，所述冷卻水路結(jié)構(gòu)3固定在裝置支撐架I上并與活塞非標(biāo)結(jié)構(gòu)2連通。
[0027]所述裝置支撐架I包括長(zhǎng)固定板11、短固定板12、聯(lián)接角鋼13、隔熱板14和過(guò)渡套15，如圖2所示，兩個(gè)所述長(zhǎng)固定板11和兩個(gè)所述短固定板12構(gòu)成長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)固定板11和短固定板12之間通過(guò)聯(lián)接角鋼13連接，再用螺栓固定;所述隔熱板14的兩側(cè)邊與兩個(gè)長(zhǎng)固定板11通過(guò)過(guò)渡套15用螺栓固定聯(lián)接，所述隔熱板14上設(shè)有三個(gè)活塞加熱孔，分別對(duì)應(yīng)一個(gè)裝配在活塞非標(biāo)結(jié)構(gòu)2內(nèi)的待測(cè)活塞組28;所述短固定板12的截面為L(zhǎng)型，其L型底部為臺(tái)架固定端16，實(shí)驗(yàn)時(shí)，短固定板12通過(guò)臺(tái)架固定端16用螺栓固定在試驗(yàn)臺(tái)架上。
[0028I 所述活塞非標(biāo)結(jié)構(gòu)2包括活塞非標(biāo)體21、非標(biāo)缸套22、非標(biāo)連桿23、活塞固定桿24、震蕩油腔冷卻水接頭25、非標(biāo)缸套冷卻水接頭26和密封圈27，如圖3所示，多個(gè)所述密封圈27設(shè)置在非標(biāo)缸套22外側(cè)的多個(gè)密封槽內(nèi)，所述活塞非標(biāo)體21套設(shè)在非標(biāo)缸套22外側(cè)且其底部通過(guò)螺栓與非標(biāo)缸套22底部徑向延伸的凸圓環(huán)固定連接;所述活塞固定桿24的兩端通過(guò)螺栓固定安裝在活塞非標(biāo)體21的頂部，所述非標(biāo)連桿23豎直設(shè)置在非標(biāo)缸套22的中間，其頂端與活塞固定桿24通過(guò)螺栓固定連接，其底端用于連接待測(cè)活塞組28，實(shí)驗(yàn)時(shí)將待測(cè)活塞組28按照活塞組的裝配規(guī)范裝配好，并裝配在非標(biāo)缸套22內(nèi)的非標(biāo)連桿23上;所述非標(biāo)缸套冷卻水接頭26安裝在活塞非標(biāo)體21的頂部連通活塞非標(biāo)體21與非標(biāo)缸套22組成的水腔，螺紋固定;所述震蕩油腔冷卻水接頭25用于連接待測(cè)活塞組28的活塞震蕩油腔，通過(guò)螺紋固定。
[0029]所述冷卻水路結(jié)構(gòu)3包括進(jìn)水管31、回水管32、管路支架33、非標(biāo)缸套冷卻支管34、震蕩油腔冷卻支管35、水堵36、金屬軟管接頭37，如圖4所示，所述進(jìn)水管31與回水管32由若干個(gè)管路支架33通過(guò)螺栓分別固定在裝置支撐架I的兩側(cè)，若干非標(biāo)缸套冷卻支管34和若干震蕩油腔冷卻支管35的一端連接所述進(jìn)水管31或回水管32，另一端分別連接活塞非標(biāo)結(jié)構(gòu)2的非標(biāo)缸套冷卻水接頭26和震蕩油腔冷卻水接頭25;所述進(jìn)水管31或回水管32上還設(shè)有若干水堵36，所述進(jìn)水管31的一端與回水管32的一端均連通用來(lái)連接總進(jìn)水管或總回水管的金屬軟管接頭37。
[0030]所述倒置式活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置的工作過(guò)程如圖5所示，將該試驗(yàn)裝置兩端固定在試驗(yàn)臺(tái)架上，由底部火焰對(duì)待測(cè)活塞組28的頂部加熱，冷卻水由進(jìn)水管31進(jìn)入，一部分通過(guò)非標(biāo)缸套冷卻支管34進(jìn)入活塞非標(biāo)體21與非標(biāo)缸套22組成的水腔內(nèi)為活塞裙部提供冷卻，一部分通過(guò)震蕩油腔冷卻支管35進(jìn)入活塞震蕩油腔內(nèi)為待測(cè)活塞組28的活塞頭部提供冷卻。試驗(yàn)過(guò)程中冷卻水流速及流量皆可由用戶自行調(diào)節(jié)(改變冷卻支管接頭的直徑)。試驗(yàn)過(guò)程中，每隔一段時(shí)間(如100個(gè)工作循環(huán))暫停試驗(yàn)，觀測(cè)活塞熱疲勞損傷狀況，直至待測(cè)活塞組28出現(xiàn)失效或滿足試驗(yàn)循環(huán)次數(shù)。
[0031]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種倒置式活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于:包括活塞非標(biāo)結(jié)構(gòu)、裝置支撐架和冷卻水路結(jié)構(gòu)，至少一個(gè)所述活塞非標(biāo)結(jié)構(gòu)固定在裝置支撐架上，所述冷卻水路結(jié)構(gòu)固定在裝置支撐架上并與活塞非標(biāo)結(jié)構(gòu)連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒置式活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述裝置支撐架包括長(zhǎng)固定板、短固定板、聯(lián)接角鋼、隔熱板和過(guò)渡套，兩個(gè)所述長(zhǎng)固定板和兩個(gè)所述短固定板構(gòu)成長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)固定板和短固定板之間通過(guò)聯(lián)接角鋼連接;所述隔熱板的兩側(cè)邊與兩個(gè)長(zhǎng)固定板通過(guò)過(guò)渡套用螺栓聯(lián)，所述隔熱板上設(shè)有對(duì)應(yīng)活塞非標(biāo)結(jié)構(gòu)的活塞加熱孔。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒置式活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述活塞非標(biāo)結(jié)構(gòu)包括活塞非標(biāo)體、非標(biāo)缸套、非標(biāo)連桿、活塞固定桿、震湯油fe冷卻水接頭、非標(biāo)缸套冷卻水接頭和密封圈， 所述密封圈設(shè)置在非標(biāo)缸套外側(cè)的密封槽內(nèi)，所述活塞非標(biāo)體套設(shè)在非標(biāo)缸套外側(cè)且其底部通過(guò)螺栓與非標(biāo)缸套底部徑向延伸的凸圓環(huán)固定連接;所述活塞固定桿的兩端固定安裝在活塞非標(biāo)體的頂部，所述非標(biāo)連桿豎直設(shè)置在非標(biāo)缸套的中間，其頂端與活塞固定桿固定連接，其底端用于連接待測(cè)活塞組件;所述非標(biāo)缸套冷卻水接頭安裝在活塞非標(biāo)體的頂部，所述震蕩油腔冷卻水接頭用于連接待測(cè)活塞組件。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒置式活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述冷卻水路結(jié)構(gòu)包括進(jìn)水管、回水管、管路支架、非標(biāo)缸套冷卻支管、震蕩油腔冷卻支管、水堵、金屬軟管接頭， 所述進(jìn)水管與回水管通過(guò)若干個(gè)管路支架分別固定在裝置支撐架的兩側(cè)，若干非標(biāo)缸套冷卻支管和若干震蕩油腔冷卻支管的一端連接所述進(jìn)水管或回水管，另一端連接活塞非標(biāo)結(jié)構(gòu)，所述進(jìn)水管或回水管上還設(shè)有若干水堵，所述進(jìn)水管的一端與回水管的一端均連通用來(lái)連接總進(jìn)水管或總回水管的金屬軟管接頭。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種倒置式活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置，包括活塞非標(biāo)結(jié)構(gòu)、裝置支撐架和冷卻水路結(jié)構(gòu)，至少一個(gè)所述活塞非標(biāo)結(jié)構(gòu)固定在裝置支撐架上，所述冷卻水路結(jié)構(gòu)固定在裝置支撐架上并與活塞非標(biāo)結(jié)構(gòu)連通。本發(fā)明所述活塞熱疲勞試驗(yàn)裝置是將待測(cè)活塞組(帶活塞環(huán))裝入非標(biāo)缸套內(nèi)，其活塞組裝配形態(tài)與實(shí)機(jī)一致，因此在模擬試驗(yàn)過(guò)程，活塞與缸套之間的傳熱與實(shí)際活塞工作狀態(tài)的受熱傳導(dǎo)一致。
【IPC分類】G01N3/60
【公開(kāi)號(hào)】CN105651639
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】景國(guó)璽, 文洋, 王根全, 馬寧, 王小慧, 許春光, 李鵬, 劉震濤
【申請(qǐng)人】中國(guó)北方發(fā)動(dòng)機(jī)研究所(天津)
【公開(kāi)日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2016年3月24日