基于高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)的氣缸套疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】基于高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)的氣缸套疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)，涉及一種氣缸套疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)，由氣缸套裝配系統(tǒng)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成，氣缸套裝配系統(tǒng)包括試驗(yàn)機(jī)測(cè)試臺(tái)和氣缸套夾具裝置，氣缸套夾具裝置包括上夾具和下夾具，上、下夾具將帶有一個(gè)氣缸套的試驗(yàn)裝配體固定在試驗(yàn)機(jī)測(cè)試臺(tái)上，試驗(yàn)機(jī)通過(guò)其上端柱頭向試驗(yàn)裝配體施加試驗(yàn)載荷，所述實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)過(guò)程中氣缸套的振動(dòng)頻率和應(yīng)變并最終獲取氣缸套的壽命。本實(shí)用新型可以采用試驗(yàn)的方法模擬內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程中，氣缸套在螺栓預(yù)緊力和氣體爆發(fā)壓力作用條件下的疲勞壽命，試驗(yàn)周期短且試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)的氣缸套疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種氣缸套疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)，具體為基于高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)的氣缸套疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]氣缸套是內(nèi)燃機(jī)的重要零部件之一，隨著內(nèi)燃機(jī)向著輕量化、高轉(zhuǎn)速、高功率的方向發(fā)展，氣缸套的結(jié)構(gòu)和材料需要改變，最典型的如擴(kuò)缸，擴(kuò)缸后其可靠性和耐久性能否滿足要求引起了人們的廣泛關(guān)注。氣缸套疲勞失效的影響因素主要包括兩個(gè)方面:1、熱負(fù)荷作用:主要由于氣缸套內(nèi)外壁存在較大溫差，導(dǎo)致氣缸套內(nèi)外壁受周期性、不均勻的熱應(yīng)力；2、機(jī)械負(fù)荷作用:主要來(lái)自安裝預(yù)緊力、燃?xì)鈮毫?、活塞?cè)推力等。
[0003]目前，研究氣缸套的疲勞壽命研究主要有兩種。一是主要采用有限元模擬計(jì)算的方法，但由于各種條件所限，其計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性不高有待試驗(yàn)驗(yàn)證。氣缸套疲勞壽命考核的另外一種方法是將其安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上，進(jìn)行耐久試驗(yàn)，這種方法周期長(zhǎng)、成本高，而且只能在樣機(jī)開(kāi)發(fā)的后期進(jìn)行。目前還缺少對(duì)氣缸套進(jìn)行快速疲勞壽命試驗(yàn)的方法。
[0004]目前已有很多機(jī)械零件在高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，這大大縮短了試驗(yàn)周期，加快這些零件的開(kāi)發(fā)進(jìn)程，但由于缸套所受載荷大且安裝條件特殊，在高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)上的夾具設(shè)計(jì)難度大，目前還沒(méi)有關(guān)于運(yùn)用高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)對(duì)氣缸套進(jìn)行疲勞試驗(yàn)的方法的報(bào)道。在氣缸套的疲勞失效中，有相當(dāng)大的比例出現(xiàn)在缸套縱向支撐的臺(tái)階面，這一部位的失效受交變的機(jī)械負(fù)荷影響較大，因此提出一種基于高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)的進(jìn)行缸蓋-氣缸套-機(jī)體的組合體疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的就是提供一種基于高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)的氣缸套疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)，可以使氣缸套在高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行氣缸套受機(jī)械負(fù)荷作用的疲勞壽命試驗(yàn)，并且可以縮短測(cè)試氣缸套受機(jī)械負(fù)荷作用的疲勞壽命的時(shí)間。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:基于高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)的氣缸套疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)，由氣缸套裝配系統(tǒng)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成，氣缸套裝配系統(tǒng)包括試驗(yàn)機(jī)測(cè)試臺(tái)和氣缸套夾具裝置，氣缸套夾具裝置包括上夾具和下夾具，上夾具包括一個(gè)上聯(lián)結(jié)板，上聯(lián)結(jié)板的中心通過(guò)雙頭螺柱與試驗(yàn)機(jī)測(cè)試臺(tái)上的上端柱頭連接，上聯(lián)結(jié)板的四周通過(guò)螺栓I與帶有一個(gè)氣缸套的試驗(yàn)裝配體上端的氣缸蓋連接，下夾具包括一個(gè)下聯(lián)結(jié)板，下聯(lián)結(jié)板的中心通過(guò)螺栓II與試驗(yàn)機(jī)測(cè)試臺(tái)上的下端柱頭連接，下聯(lián)結(jié)板的兩側(cè)與試驗(yàn)裝配體下端的軸承蓋螺栓連接，試驗(yàn)機(jī)通過(guò)上端柱頭向試驗(yàn)裝配體施加試驗(yàn)載荷，所述實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括設(shè)置在氣缸套上的加速度傳感器和應(yīng)變片，所述加速度傳感器和應(yīng)變片分別依次與放大器、數(shù)據(jù)采集儀、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)氣缸套的振動(dòng)頻率和應(yīng)變。
[0007]有益效果:本實(shí)用新型的氣缸套的疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)可以使氣缸套安裝在高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)上，并借助試驗(yàn)的方法模擬內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程中，氣缸套在螺栓預(yù)緊力和氣體爆發(fā)壓力作用條件下的疲勞壽命，縮短了氣缸套疲勞壽命試驗(yàn)時(shí)間。計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以準(zhǔn)確判斷氣缸套的疲勞破壞時(shí)刻，保證了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。本實(shí)用新型的氣缸套的夾具裝置使得氣缸套試驗(yàn)裝配體容易地安裝在試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，載荷易于控制、試驗(yàn)周期短，試驗(yàn)成本低。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為本實(shí)用新型氣缸套疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2為氣缸套疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)中夾具裝置的上聯(lián)結(jié)板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖中標(biāo)記為:1、上夾具，2、下夾具，3、試驗(yàn)裝配體，4、上聯(lián)結(jié)板，5、雙頭螺柱，6、上端柱頭，7、下聯(lián)結(jié)板，8、螺栓II，9、下端柱頭，10、螺栓I，11、氣缸蓋，12、氣缸套，13、加速度傳感器，14、放大器，15、數(shù)據(jù)采集儀，16、數(shù)據(jù)采集卡，17、計(jì)算機(jī)，18、試驗(yàn)機(jī)測(cè)試臺(tái)，19、螺紋孔，20、螺栓孔，21、內(nèi)聯(lián)結(jié)螺帽I，22、上端柱頭外壓緊螺帽，23、內(nèi)聯(lián)結(jié)螺帽II，24、下端柱頭外壓緊螺帽，25、墊片，26、氣缸墊，27、應(yīng)變片。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0012]基于高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)的氣缸套疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)，由氣缸套裝配系統(tǒng)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成，氣缸套裝配系統(tǒng)包括試驗(yàn)機(jī)測(cè)試臺(tái)18和氣缸套夾具裝置，氣缸套夾具裝置包括上夾具I和下夾具2，上夾具I包括一個(gè)上聯(lián)結(jié)板4，上聯(lián)結(jié)板4的中心通過(guò)雙頭螺柱5與試驗(yàn)機(jī)測(cè)試臺(tái)18上的上端柱頭6連接，雙頭螺柱5的一端設(shè)置于上聯(lián)結(jié)板4中心的螺紋孔19內(nèi)，雙頭螺柱5的另一端連接在上端柱頭6的內(nèi)聯(lián)結(jié)螺帽I 21內(nèi)，上端柱頭6的外部設(shè)有上端柱頭外壓緊螺帽22，上端柱頭外壓緊螺帽22內(nèi)設(shè)有內(nèi)聯(lián)結(jié)螺帽I 21，上聯(lián)結(jié)板4的四周通過(guò)螺栓I 10與帶有一個(gè)氣缸套的試驗(yàn)裝配體3上端的氣缸蓋11連接，上聯(lián)結(jié)板4的一組對(duì)邊上分別設(shè)有兩個(gè)螺栓，另一組對(duì)邊上分別設(shè)有一個(gè)螺栓，下夾具2包括一個(gè)下聯(lián)結(jié)板7，下聯(lián)結(jié)板7的中心通過(guò)螺栓II 8與試驗(yàn)機(jī)測(cè)試臺(tái)18上的下端柱頭9連接，螺栓II 8穿過(guò)下聯(lián)結(jié)板7中心的螺栓孔連接在下端柱頭9的內(nèi)聯(lián)結(jié)螺帽II 23內(nèi)，下端柱頭9的的外部設(shè)有下端柱頭外壓緊螺帽24，下端柱頭外壓緊螺帽24內(nèi)設(shè)有內(nèi)聯(lián)結(jié)螺帽II 23，下聯(lián)結(jié)板7的兩側(cè)與試驗(yàn)裝配體3下端的軸承蓋螺栓連接，試驗(yàn)機(jī)通過(guò)上端柱頭6向試驗(yàn)裝配體3施加試驗(yàn)載荷，所述實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括設(shè)置在氣缸套12上的加速度傳感器13和應(yīng)變片27，所述加速度傳感器13和應(yīng)變片27分別依次與放大器14、數(shù)據(jù)采集儀15、數(shù)據(jù)采集卡16和計(jì)算機(jī)17連接，計(jì)算機(jī)17監(jiān)測(cè)氣缸套12的振動(dòng)頻率和應(yīng)變。加速度傳感器13和應(yīng)變片27將試驗(yàn)過(guò)程中測(cè)得的氣缸套12的瞬時(shí)加速度和應(yīng)變傳遞給計(jì)算機(jī)17，計(jì)算機(jī)17安裝有預(yù)先編制的控制程序，該程序通過(guò)監(jiān)測(cè)氣缸套12加速度和應(yīng)變隨時(shí)間變化的曲線，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)17對(duì)氣缸套12振動(dòng)頻率和應(yīng)變的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0013]所述的試驗(yàn)裝配體3即為待測(cè)試的缸蓋-氣缸套-機(jī)體組合體，包括待氣缸蓋、氣缸墊、氣缸套、機(jī)體等，以某車(chē)型搭載的六缸內(nèi)燃機(jī)為例，為了便于裝卡，需對(duì)其做一定的加工，其加工過(guò)程主要包括三部分:1、線切割裝配體，以內(nèi)燃機(jī)的前端為基準(zhǔn)，并以過(guò)第二氣缸中心軸線垂直于曲軸方向的平面為線切割平面，對(duì)氣缸蓋、氣缸墊和內(nèi)燃機(jī)機(jī)體進(jìn)行線切割，保留內(nèi)燃機(jī)的前端為試驗(yàn)體。2、以氣缸蓋下表面為基準(zhǔn)，把其上表面精銑20mm。3、以曲軸軸承端蓋的上表面為基準(zhǔn)，把其下部銑平。
[0014]試驗(yàn)裝配體3安裝固定在高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)的測(cè)試臺(tái)上，其安裝過(guò)程分三步完成。第一步，試驗(yàn)裝配體下部裝卡固定，升高高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)的上端柱頭6到一定的高度(根據(jù)試驗(yàn)裝配體的高度確定)，放置高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)下端柱頭內(nèi)聯(lián)結(jié)螺帽II 23于下端柱頭外壓緊螺帽24內(nèi)，將下端柱頭外壓緊螺帽24擰緊在下端柱頭9上，螺栓II 8穿過(guò)下聯(lián)結(jié)板7中心的螺栓孔，并用螺栓帽施加一定的預(yù)緊力擰緊，再把用于連接試驗(yàn)裝配體3下端軸承蓋的四個(gè)螺栓先穿過(guò)下聯(lián)結(jié)板7的兩側(cè)，然后手動(dòng)擰緊螺栓II 8于下端柱頭內(nèi)聯(lián)結(jié)螺帽II 23內(nèi)，放置試驗(yàn)裝配體3于下聯(lián)結(jié)板7上，注意對(duì)齊螺栓孔，施加一定的預(yù)緊力通過(guò)下聯(lián)結(jié)板7兩側(cè)的四個(gè)螺栓將試驗(yàn)裝配體3的下端固定在下夾具上；
[0015]第二步，試驗(yàn)裝配體上部裝卡固定，放置高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)的上端內(nèi)聯(lián)結(jié)螺帽I 21于上端柱頭外壓緊螺帽22內(nèi)，手動(dòng)擰緊上端柱頭外壓緊螺帽22于高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)的上端柱頭6上，施加一定的預(yù)緊力擰緊雙頭螺柱5于上端內(nèi)聯(lián)結(jié)螺帽I 21內(nèi)，把六個(gè)螺栓分別穿過(guò)上聯(lián)結(jié)板4四周的六個(gè)螺栓孔20，施加一定的預(yù)緊力把墊片25、上聯(lián)結(jié)板4擰緊在雙頭螺柱5上；
[0016]第三步，試驗(yàn)裝配體中部裝卡固定，稍轉(zhuǎn)動(dòng)試驗(yàn)裝配體3，把穿過(guò)上聯(lián)結(jié)板4四周的六個(gè)螺栓對(duì)齊試驗(yàn)裝配體3上端氣缸蓋11上的螺栓孔，放置并對(duì)齊氣缸墊26于內(nèi)燃機(jī)機(jī)體上，降低高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)上端柱頭6，直到高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)監(jiān)測(cè)軟件上的平均負(fù)荷為負(fù)值時(shí)停止。用預(yù)緊力扳手按照預(yù)緊力施加工藝把上聯(lián)結(jié)板4四周的六個(gè)螺栓擰緊在氣缸蓋11上，最后，再用專(zhuān)用扳手施加一定的預(yù)緊力將高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)下端柱頭外壓緊螺帽24和高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)上端柱頭外壓緊螺帽22依次擰緊，即完成試驗(yàn)裝配體3的裝卡過(guò)程，裝卡過(guò)程中保證上聯(lián)結(jié)板4的中心螺紋孔軸線、試驗(yàn)裝配體3內(nèi)部的氣缸套中心軸線和下聯(lián)結(jié)板7中心的螺栓孔軸線三線重合。
【權(quán)利要求】
1.基于高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)的氣缸套疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:由氣缸套裝配系統(tǒng)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成，氣缸套裝配系統(tǒng)包括試驗(yàn)機(jī)測(cè)試臺(tái)(18)和氣缸套夾具裝置，氣缸套夾具裝置包括上夾具(I)和下夾具(2)，上夾具(I)包括一個(gè)上聯(lián)結(jié)板(4)，上聯(lián)結(jié)板(4)的中心通過(guò)雙頭螺柱(5)與試驗(yàn)機(jī)測(cè)試臺(tái)(18)上的上端柱頭(6)連接，上聯(lián)結(jié)板(4)的四周通過(guò)螺栓I (10)與帶有一個(gè)氣缸套的試驗(yàn)裝配體(3)上端的氣缸蓋(11)連接，下夾具(2)包括一個(gè)下聯(lián)結(jié)板(7)，下聯(lián)結(jié)板(7)的中心通過(guò)螺栓II (8)與試驗(yàn)機(jī)測(cè)試臺(tái)(18)上的下端柱頭(9)連接，下聯(lián)結(jié)板(7)的兩側(cè)與試驗(yàn)裝配體(3)下端的軸承蓋螺栓連接，試驗(yàn)機(jī)通過(guò)上端柱頭(6)向試驗(yàn)裝配體(3)施加試驗(yàn)載荷，所述實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括設(shè)置在氣缸套(12)上的加速度傳感器(13 )和應(yīng)變片(27 )，所述加速度傳感器(13 )和應(yīng)變片(27 )分別依次與放大器(14)、數(shù)據(jù)采集儀(15)、數(shù)據(jù)采集卡(16)和計(jì)算機(jī)(17)連接，計(jì)算機(jī)(17)監(jiān)測(cè)氣缸套(12)的振動(dòng)頻率和應(yīng)變。
【文檔編號(hào)】G01M15/04GK203561497SQ201320663547
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】李民, 杜慧勇, 石魁, 劉建新, 王站成, 徐斌, 吳健, 賈鐘書(shū), 陳燁龍 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)