CN103162965A - 一种柴油机的机体疲劳实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柴油机的机体疲劳试验装置，包括用于提供载荷的作动器，贴合设于机体的主轴承壁的内部的曲轴，以及连接于所述作动器和所述曲轴之间，用于将所述作动器的载荷传递给所述曲轴的传动杆。进行疲劳试验时，作动器首先通过其传动轴向传动杆输出载荷、推动传动杆运动，传动杆将载荷传递给曲轴、推动曲轴运动，曲轴再通过其自身运动将载荷传递给主轴承内壁，最终获取主轴承内壁的最大载荷，达到试验的目的。由于该疲劳试验装置的提供载荷的装置为作动器，其直接输出的是载荷，避免了密封等繁琐的工序，具有较低的试验成本。此外，该装置通过作动器一传动杆一曲轴一主轴承内壁的顺序传递载荷，其零部件的数量减少，结构简单、紧凑。

Description

一种柴油机的机体疲劳实验装置

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种柴油机的机体疲劳试验装置。

背景技术

机体是整个柴油发动机的骨架，起到支撑和固定所有零部件的作用，其结构和负荷情况比较复杂。随着技术的不断进步，柴油机逐步趋于向轻量化和高负荷的方向发展，因此，机体的工作可靠性受到越来越多的关注。研究机体疲劳特性的目的在于保证柴油机的正常工作，避免涉及因注重安全而浪费材料，或者因节省材料而损失安全性。保证柴油机正常工作的重要因素就是保证机体的主轴承壁的承载能力，因此现有技术的疲劳试验通常是针对机体的主轴承壁来进行。

请参考图1和图2，图1和图2分别为现有技术中一种机体疲劳试验装置的主视图和侧视图；下面具体介绍该装置的工作原理及其存在的技术缺陷。

如图1和2所示，该试验装置包括用于固定机体100的固定装置6′、液压油源(图中未示出)、通过气缸盖螺栓紧固在机体100上平面的液压缸体1′，滑设于液压缸体1′内的转换部件3′、设置于机体100的主轴承壁内部的曲轴5′，以及设置于转换部件3′和曲轴5′之间的活塞杆4′。

工作过程中，通常先通过CAE(Computer Aided Engineering)等有限元分析软件进行模拟仿真，分析得出机体100的主轴承壁的最大载荷，再通过上述试验装置进行验证。首先，开启液压油源使其向液压缸内部输送高压液压油2′，高压油向下推动转换部件3′运动，由于转换部件3′的顶壁面积较大、底壁面积较小，起到增大压强的作用，将液压油2′的油压转换为较大的压力，并推动活塞杆4′向下运动，活塞杆4′向曲轴5′施加向下的压力，曲轴5′将该压力传递给主轴承壁，通过对不同载荷下主轴承壁的疲劳状态进行分析，以验证软件分析结果的准确性，便于对机体100的优化设计。

然而，上述疲劳试验装置具有如下技术缺陷：

第一，由于该试验装置通过液压油进行力的传递，因此在实验过程中必须保证液压缸密封良好，以保证液压油传力精确，而在实际试验中，完全密封很难保证，液压油的泄漏影响了疲劳试验的精确度，并导致实验装置安装操作繁杂；

第二，上述试验装置包括零部件较多，实验过程中力的传递次数多，每传递一次都会有少量的能量损失，因此也导致最终实验结果的准确度不高。

有鉴于此，亟待针对上述技术问题，另辟蹊径设计一种新的机体疲劳试验装置，提高试验结果的准确度，并简化试验装置的结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种柴油机的机体疲劳试验装置，该试验装置能够提高试验的准确度，并且具有结构简单、紧凑的特点。

为实现上述发明目的，本发明提供一种柴油机的机体疲劳试验装置，包括：

作动器，用于提供载荷；

曲轴，贴合设于机体的主轴承壁的内部；

传动杆，连接于所述作动器和所述曲轴之间，用于将所述作动器的载荷传递给所述曲轴。

优选地，所述机体上下倒置，所述作动器通过所述传动杆连接于所述机体上方。

优选地，所述作动器的传动轴通过第一螺栓组件与所述连杆顶端连接。

优选地，所述传动杆包括相互连接的上连杆和托座，所述上连杆、所述托座均设有半圆槽，所述曲轴的两端贴合设有所述主轴承壁的内部，所述曲轴中部插装于两个所述半圆槽围成的通孔中。

优选地，所述上连杆与所述托座通过第四螺栓组件连接。

优选地，还包括支撑装置，所述机体固定连接于所述支撑装置上。

优选地，所述支撑装置包括铺设于地面的基板，所述基板上固定连接有底座，所述机体固定连接于所述底座上。

优选地，所述基板两侧还设置有两个立柱，两个所述立柱之间设有横梁，所述作动器连接于所述横梁上。

优选地，所述机体与所述底座通过第二螺栓组件连接。

优选地，所述基板与所述底座通过第三螺栓组件连接。

本发明提供一种柴油机的机体疲劳试验装置，包括用于提供载荷的作动器，贴合设于机体的主轴承壁的内部的曲轴，以及连接于所述作动器和所述曲轴之间，用于将所述作动器的载荷传递给所述曲轴的传动杆。

采用这种结构，进行疲劳试验时，作动器首先通过其传动轴向传动杆输出载荷、推动传动杆运动，传动杆将载荷传递给曲轴、推动曲轴运动，曲轴再通过其自身运动将载荷传递给主轴承内壁，最终获取主轴承内壁的最大载荷，达到试验的目的。

上述试验过程中，由于该疲劳试验装置的提供载荷的装置为作动器，其直接输出的是载荷，与现有技术中输出液压油，再由油压转换为压力的试验装置相比，避免了密封等繁琐的工序，具有较低的试验成本。此外，上述疲劳试验装置通过作动器-传动杆-曲轴-主轴承内壁的顺序简单地传递载荷，与现有技术中通过液压油源-液压油-转换部件-活塞杆-曲轴-主轴承内壁的疲劳试验装置相比，其零部件的数量大大减少，也相应减少了力传递的中间过程，使得试验精度得到提高，具有结构简单、紧凑的优点。

附图说明

图1为现有技术中一种机体疲劳试验装置的主视图；

图2为图1的侧向剖视图；

图3为本发明所提供机体疲劳试验装置的一种具体实施方式的结构示意图；

图4为图3的侧向剖视图。

其中，图1-2中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

液压缸体1′；液压油2′；转换部件3′；活塞杆4′；曲轴5′；固定装置6′；

机体100；主轴承内壁101；

图3-4中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

作动器1；传动轴11；第一螺栓组件12；传动杆2；上连杆21；托座22；第四螺栓组件23；曲轴3；支撑装置4；基板41；第三螺栓组件411；底座42；第二螺栓组件421；立柱43；横梁44；

机体100；主轴承内壁101；

具体实施方式

本发明的核心是提供一种柴油机的机体疲劳试验装置，该疲劳试验装置将作动器作为动力源，通过传动杆、曲轴向主轴承壁传递载荷，大大提高了试验装置的精度，并简化了试验装置的结构。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图3和图4，图3为本发明所提供机体疲劳试验装置的一种具体实施方式的结构示意图；图4为图3的侧视图。

在一种具体实施方式中，如图3和图4所示，本发明提供一种柴油机的机体疲劳试验装置，该试验装置主要包括作动器1、传动杆2和曲轴3。作动器1用于提供载荷；曲轴3贴合设于机体100的主轴承壁的内部；传动杆2连接于作动器1和曲轴3之间，用于将作动器1的载荷传递给曲轴3。

进行疲劳试验时，作动器1首先通过其传动轴11向传动杆2输出载荷、推动传动杆2运动，传动杆2将载荷传递给曲轴3、推动曲轴3运动，曲轴3再通过其自身运动将载荷传递给主轴承内壁101，最终获取主轴承内壁101的最大载荷，达到试验的目的。

上述试验过程中，由于该疲劳试验装置的提供载荷的装置为作动器1，其直接输出的是载荷，与现有技术中输出液压油2′，再由油压转换为压力的试验装置相比，避免了密封等繁琐的工序，具有较低的试验成本。此外，上述疲劳试验装置通过作动器1-传动杆2-曲轴3-主轴承内壁101的顺序简单地传递载荷，与现有技术中通过液压油源-液压油-转换部件-活塞杆-曲轴-主轴承内壁101的疲劳试验装置相比，其零部件的数量大大减少，也相应减少了力传递的中间过程，使得试验精度得到提高，具有结构简单、紧凑的优点。

还可以进一步设置上述机体疲劳试验装置的其他具体结构。

在另一种具体实施方式中，如图3所示，上述机体100可以上下倒置，作动器1可以通过传动杆2连接于机体100上方。

采用这种结构，由于主轴承内壁101设于倒置后的机体100的上部，将作动器1设于此时机体100的上方，试验过程中，使作动器1提供向上的拉力，便可实现机体100的疲劳试验。这种结构能够减小作动器1到主轴承内壁101的距离，即减少了力传递的路程，同等情况下能减小传动杆2的长度，进一步提高疲劳试验的精度，并且减小疲劳试验装置的生产成本。

当然，上述疲劳试验装置并不仅限于这种结构，也可以将机体100正常放置，采用现有技术中的固定装置6′将机体100夹紧，并将作动器1通过辅助装置固定于机体100上方，试验时使作动器1施加向下的压力，通过传动杆2、曲轴3对载荷进行传递，同样能够实现疲劳试验的目的。

作动器1与传动杆2的连接方式有多种，例如，作动器1的传动轴11可以通过第一螺栓组件12与连杆顶端连接。这样，能够简单、方便地实现作动器1与传动杆2的连接，并方便二者的拆装。当然，作动器1与传动杆2还可以采用其他连接方式，例如焊接、铆接等等。

在另一种具体实施方式中，上述传动杆2可以包括相互连接的上连杆21和托座22，上连杆21、托座22均设有半圆槽，曲轴3的两端贴合设有主轴承壁的内部，曲轴3中部插装于两个半圆槽围成的通孔中。

采用这种结构，上连杆21和托座22从曲轴3的外部环抱曲轴3，能够将传动杆2的载荷高效地传递给曲轴3，进而保证疲劳试验的准确度。此外，这种分体式的连杆使得疲劳试验装置具有拆装方便的特点。上连杆21和托座22可以通过第四螺栓组件23可靠连接。

可以想到，上述连杆并不仅限于上述结构，还可以将连杆下端设置为整体结构，并在其下端部设置通孔，曲轴3中部插装于该通孔中，这种连杆具有整体性较好的特点，但是会使疲劳试验装置的拆装过程略为复杂。

在另一种具体实施方式中，上述疲劳试验装置还可以包括支撑装置4，机体100固定连接于支撑装置4上。具体的方案中，该支撑装置4可以包括铺设于地面的基板41，基板41上固定连接有底座42，机体100固定连接于底座42上。

采用这种结构，铺设于地面上的基板41可以设置为面积和质量较大，为底座42提供较为平滑的基座，底座42的面积可以设置较小，主要起到支撑机体100的作用。当然，上述支撑装置4还可以设置为其他结构。

进一步地，上述基板41两侧还设置有两个立柱43，两个立柱43之间设有横梁44，作动器1连接于横梁44上。

采用这种结构，将作动器1也连接于基板41上，即机体100与作动器1共用一个支撑装置4，使得整个疲劳试验装置具有较好的整体性，便于机体100受力与作动力施力采用统一的参照，便于作动力初始载荷的设定，进一步提高疲劳试验装置的精度。

机体100与底座42的连接方式有多种，例如，二者可以通过第二螺栓组件421与连杆顶端连接。这样，能够简单、方便地实现机体100与底座42的连接，并方便二者的拆装。当然，机体100与底座42还可以采用其他连接方式，例如焊接、铆接等等。

类似地，基板41与底座42的连接方式有多种，例如，二者可以通过第二螺栓组件421与连杆顶端连接。这样，能够简单、方便地实现基板41与底座42的连接，并方便二者的拆装。当然，基板41与底座42还可以采用其他连接方式，例如焊接、铆接等等。

以上对本发明所提供的柴油机的机体疲劳试验装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种柴油机的机体疲劳试验装置，其特征在于，包括：

作动器(1)，用于提供载荷；

曲轴(3)，贴合设于机体(100)的主轴承壁的内部；

传动杆(2)，连接于所述作动器(1)和所述曲轴(3)之间，用于将所述作动器(1)的载荷传递给所述曲轴(3)。

2.根据权利要求1所述的柴油机的机体疲劳试验装置，其特征在于，所述机体(100)上下倒置，所述作动器(1)通过所述传动杆(2)连接于所述机体(100)上方。

3.根据权利要求1所述的柴油机的机体疲劳试验装置，其特征在于，所述作动器(1)的传动轴(11)通过第一螺栓组件(12)与所述连杆顶端连接。

4.根据权利要求2所述的柴油机的机体疲劳试验装置，其特征在于，所述传动杆(2)包括相互连接的上连杆(21)和托座(22)，所述上连杆(21)、所述托座(22)均设有半圆槽，所述曲轴(3)的两端贴合设有所述主轴承壁的内部，所述曲轴(3)中部插装于两个所述半圆槽围成的通孔中。

5.根据权利要求4所述的柴油机的机体疲劳试验装置，其特征在于，所述上连杆(21)与所述托座(22)通过第四螺栓组件(23)连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的柴油机的机体疲劳试验装置，其特征在于，还包括支撑装置(4)，所述机体(100)固定连接于所述支撑装置(4)上。

7.根据权利要求6所述的柴油机的机体疲劳试验装置，其特征在于，所述支撑装置(4)包括铺设于地面的基板(41)，所述基板(41)上固定连接有底座(42)，所述机体(100)固定连接于所述底座(42)上。

8.根据权利要求7所述的柴油机的机体疲劳试验装置，其特征在于，所述基板(41)两侧还设置有两个立柱(43)，两个所述立柱(43)之间设有横梁(44)，所述作动器(1)连接于所述横梁(44)上。

9.根据权利要求7所述的柴油机的机体疲劳试验装置，其特征在于，所述机体(100)与所述底座(42)通过第二螺栓组件(421)连接。

10.根据权利要求7所述的柴油机的机体疲劳试验装置，其特征在于，所述基板(41)与所述底座(42)通过第三螺栓组件(411)连接。

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