CN102410964A - 发动机气门与座圈磨损试验台用电磁感应温度场模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发动机气门与座圈磨损试验台用电磁感应温度场模拟装置，气门（1）设置在试验台架（9）上，座圈（2）设置在气门（1）外，铜管感应器（5）与座圈（2）同轴设置且其底面高出座圈（2）顶面5mm，铜管感应器（5）与电磁电路装置（7）连接，红外感应器（4）通过支架（3）设置在试验台架（9）上，红外感应器（4）与温控仪（6）连接，温控仪（6）与电磁电路装置（7）连接，电磁电路装置（7）与冷却装置（8）连接。本发明体积小，寿命长，可观性好，能够实现非接触的测温控制，加热稳定性好，加热均匀，加热的针对性高，热负荷较小，减少了对实验室的污染。
Description
技术领域
本发明属于发动机领域，具体涉及一种发动机气门与座圈磨损试验台用电磁感应温度场模拟装置。
背景技术
气门与座圈是发动机的重要摩擦副之一，气门与座圈的运行寿命与可靠性在某种程度上决定了发动机的工作性能、服役寿命与输出功率。近年来，随着发动机，特别是柴油机的功率与可靠性要求的提高，对气门与座圈这对摩擦副的要求也相应提高了。目前，有关气门与座圈摩擦磨损试验系统的温度场模拟，国内外仅采用电阻丝加热和燃气喷射两种实现方式。电阻丝加热可以提供稳定的温度场且可控性较好，但是，座圈周围位置上炉腔径向和轴向电阻丝的分配实现难度较大，且电阻丝接口处易腐蚀断裂，因此，电阻丝电热具有体积大、寿命短、可观性差等缺点；燃气喷射加热虽然可以达到温度模拟和气氛腐蚀双重目的，但敞开式燃气喷射加热稳定性差，加热不均匀，控温难，且对试验室环境污染较大。更为重要的是，采用电阻丝加热和燃气喷射均难实现非接触的测温控制，多轮次加热工件测温点的热电偶布置和密封也将是实现温度场模拟的一个难点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述不足，提供一种发动机气门与座圈磨损试验台用电磁感应温度场模拟装置，该模拟装置体积小，寿命长，可观性好，能够实现非接触的测温控制，加热稳定性好，加热均匀，且减少了对实验室的污染。
本发明的技术方案：一种发动机气门与座圈磨损试验台用电磁感应温度场模拟装置，它包括气门、座圈、支架、红外感应器、铜管感应器、温控仪、电磁电路装置、冷却装置和试验台架，气门设置在试验台架上，座圈设置在气门外，铜管感应器与座圈同轴设置且其底面高出座圈顶面5mm，铜管感应器与电磁电路装置连接，红外感应器通过支架设置在试验台架上，红外感应器与温控仪连接，温控仪与电磁电路装置连接，电磁电路装置与冷却装置连接。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：1、电磁感应加热针对性强，
不管是电阻丝加热还是采用燃气喷射，均是把加热工件大范围的包含在温度场内，这样不希望被加热的工件部分同样被加热，热负荷较大。而本发明电磁感应加热可以根据工件被加热面的形状制定出特殊的感应器形状，再通过感应器的安装位置来控制交流磁力线在工件加热面的定位分布，以此实现加热的针对性，热负荷较小。2、电磁感应加热效率高、能耗小且无污染，电磁感应加热是通过感应器的高频电流产生交变磁场，磁场中的工件内部产生涡电流，以此达到被加热的目的。一般地，加热器通上高频电流后，适当功率下数秒钟即可加热到预设的温度，然后保持在间歇工作的状态，功率控制在1KW左右。这一点就解决了电阻丝加热慢、能耗大和燃气喷射污染大的问题。3、电磁感应加热便捷、测温灵活、可观性好，采用电磁感应加热，只要保证合适的感应器形状和安放位置，送上高频电流即可实现对工件的定位加热。测温采用非接触红外测温，测温灵活。加热系统工作时，除对感应器冷却外无需其它辅助系统，工件也无需密闭保护，可观性好。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中红外感应器的结构框图；
图3是本发明中冷却装置的冷却管路控制示意图。
具体实施方式
一种发动机气门与座圈磨损试验台用电磁感应温度场模拟装置，如图1所示，它包括气门1、座圈2、支架3、红外感应器4、铜管感应器5、温控仪6、电磁电路装置7、冷却装置8和试验台架9，气门1设置在试验台架9上，座圈2设置在气门1外，铜管感应器5与座圈2同轴设置且其底面高出座圈2顶面5mm，铜管感应器5与电磁电路装置7连接，红外感应器4通过支架3设置在试验台架9上，红外感应器4与温控仪6连接，温控仪6与电磁电路装置7连接，电磁电路装置7与冷却装置8连接。打开加热电路的冷却装置8和温控仪6，调节红外感应器4到预测温度位置，并通过温控仪设置温度场的上限和下限。等冷却和温控程序参数设置完毕后启动电磁电路，加热开始。数秒后，温控仪表显示已加热到预设温度范围，然后，电磁电路就保持在间歇工作的状态，直至整个试验结束。在整个加热过程中，如果出现电路电压、电流或冷却水温、水压、流量异常，电磁电路将启动自我保护装置，停止工作。
红外测温工作过程：
考虑到气门与座圈的高温、气门运动及多轮次匹配时热电偶布置难的问题，本加热系统采用非接触的FIR红外测温仪，实现安全、快速、可靠地测温，整个红外测温系统见图2。红外感应器由镜头、滤光片、光电传感器、瞄准激光器和电路处理单元五部分组成，光学镜头将被测物体的红外辐射能量接受进来，经过光电转换后，转变为电信号，再经过微处理器进行数字化、存储和线性化等处理，输出与温度值对应的电压或电流信号。
为了得到准确的测温数值，一方面，在确定被测物体的发射率的同时，还要保证感应器对准被测物体的角度不超过30°；另一方面，试验前务必通过接触式热电偶测温系统进行温度标定，本加热系统是通过美国进口的DDK40测温模块进行测温标定。
冷却水工作过程：
采用电磁感应加热系统，感应器的冷却是非常重要的，对冷却水的温度、压力、流量、水质等都有一定的要求，本加热系统的冷却管路控制示意图见图3。循环水压力和流量的控制由调节水泵电机转速和出口阀门开度实现，压力调节范围0.1～0.3MPa，控制精度±1kPa，流量控制范围2～20m3/h，控制精度±0.5m3/h；循环水温度控制由水箱温控仪控制补水开关实现，设定温控仪控制温度上限，当循环水温度高于温度上限时，补水电磁阀打开，水箱开始加入冷水，温度控制范围为室温0～90℃，控制温度精度±2℃。
Claims (1)
1.一种发动机气门与座圈磨损试验台用电磁感应温度场模拟装置，它包括气门（1）、座圈（2）、支架（3）、红外感应器（4）、铜管感应器（5）、温控仪（6）、电磁电路装置（7）、冷却装置（8）和试验台架（9），其特征是气门（1）设置在试验台架（9）上，座圈（2）设置在气门（1）外，铜管感应器（5）与座圈（2）同轴设置且其底面高出座圈（2）顶面5mm，铜管感应器（5）与电磁电路装置（7）连接，红外感应器（4）通过支架（3）设置在试验台架（9）上，红外感应器（4）与温控仪（6）连接，温控仪（6）与电磁电路装置（7）连接，电磁电路装置（7）与冷却装置（8）连接。
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