CN103353399B - 活塞发动机力学性能测试试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了活塞发动机力学性能测试试验台，包括机架、轴以及分别测试推力和扭矩的传感器，所述轴的两端与两个固定设置在机架上的滑动轴承装配，轴的其中一端部固设有一个与发动机及螺旋桨组件连接的安装法兰；所述轴上固设有垂直于其轴线的力臂，所述力臂和机架之间设置所述扭矩传感器与轴的轴线空间垂直，在轴和机架之间沿轴的轴线设置推力传感器。本发明对活塞发动机进行综合力学性能测试，为发动机的开发、螺旋桨选型匹配和飞机的设计提供试验数据，利用该系统进行发动机的可靠性试验，具有多功能、低成本、结构简单且测试精度高，节省人力、物力、财力，极大的提高了活塞发动机的研究开发效率。

Description

活塞发动机力学性能测试试验台

技术领域

本发明涉及一种发动机测试试验台，特别是涉及一种航空活塞式发动机的力学性能测试试验台。

背景技术

发动机作为飞行器的核心部件，对于飞行器的性能起到了至关重要的作用，因此发动机的性能参数直接影响着飞行器的性能。活塞发动机目前主要用于运动型小飞机、教练机、行政机、无人机等领域，随着中国的低空开放，我国通用航空正在兴起，2007年底我国通航飞机大概有800架左右，约为美国的1/300，据民航人士预测，到2020年我国通用航空飞机将达万架，活塞发动机在未来的通用航空市场将占有很大的比例，其性能测试也倍受关注。

目前对活塞发动机整机性能测试的试验台相对较少，特别是针对发动机的力学性能，即发动机带动螺旋桨产生的扭矩及推力进行检测的实验设备匮乏。在申请号为“201110076531.5”、公布号为“CN102156046A”的中国发明专利申请中提供了一种名称为“航模发动机测试系统”的测试设备对微型航模发动机的性能进行测试，仅通过L形传力架连接发动机和压力传感器来检测其推力，测试系统比较单一，测试不够全面，并且结构简单，检测的结果不精确，测试功能不足。

发明内容

本发明的技术目的在于提供出一种操作方便且测试精度高的活塞发动机力学性能测试台，能够同时测试出发动机的扭矩、推力等重要参数。

本发明采用如下技术方案实现以上技术目的：活塞发动机力学性能测试试验台，包括机架7、轴5以及分别测试推力和扭矩的传感器，所述轴5的两端与两个固定设置在机架7上的滑动轴承装配，轴5的其中一端部固设有一个与发动机及螺旋桨组件连接的安装法兰2；所述轴5上固设有垂直于其轴线的力臂10，所述力臂10和机架7之间设置所述扭矩传感器与轴5的轴线空间垂直，在轴5和机架7之间沿轴5的轴线设置推力传感器。

所述轴5与安装法兰2连接处固设有顶板13，所述推力传感器的两端分别连接所述顶板13和靠近安装法兰一端的滑动轴承座。

所述扭矩传感器一端与机架7伸出设置的横梁连接，另一端通过连接杆9与力臂10连接。

所述轴5上固设有方形的固定板3，所述方形的固定板3位于两个滑动轴承座之间，其底部与机架7之间设有间隙，间隙一侧设有可移动的楔形块4，在所述固定板3另一侧的滑动轴承座上设有横向定位螺栓14与固定板3接触；所述力臂与固定板3固定连接。

所述发动机及螺旋桨组件1与安装法兰2之间设有减震橡胶垫片11。

所述扭矩传感器和推力传感器采用拉压传感器。

本发明充分利用滑动轴承的滑动和转动原理，测试时，通过拉压传感器在滑动方向上测得活塞发动机的推力，在转动方向上测得活塞发动机的扭矩。通过显示器或者外接电脑将测得的值输出，在测得推力和扭矩的同时还可以计算出活塞发动机的功率。利用轴的重量来平衡发动机的重量，减少测试过程中的滑动和转动摩擦阻力，保证测量数据的精确性，同时通过力臂来放大测试数据，提高测量精度。该台架系统结构简单，利用螺旋桨的吸功原理，实现活塞发动机的高精度综合测试和螺旋桨选型匹配实验，同时还可以在发动机上增加缸盖温度、排气温度传感器、油耗仪等监测发动机工作状况和其他性能。

本发明具有如下有益效果：通过本发明对活塞发动机进行综合力学性能测试，获得基本性能参数，为发动机的开发、螺旋桨选型匹配和飞机的设计提供试验数据；还可利用该系统进行发动机的可靠性试验，实时监测发动机工作状况；本测试系统多功能、低成本、结构简单且测试精度高，较现有的类似产品更具有实用价值，节省人力、物力、财力，极大的提高了活塞发动机的研究开发效率。

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明涉及的活塞发动机力学性能测试试验台的结构示意图。

图2为本发明中发动机及螺旋桨组件的安装示意图。

图中标号：1-发动机及螺旋桨组件，2-安装法兰，3-固定板，4-楔形块，5-轴，6-右滑动轴承，7-机架，8-扭矩拉压传感器，9-连接杆，10-力臂，11-减震橡胶垫片，12-法兰螺栓，13-顶板，14-横向定位螺栓，15-左滑动轴承座，16-推力拉压传感器，17-左滑动轴承。18-右滑动轴承座。

具体实施方式

实施例

参见图1和图2，包括机架7、轴5以及推力拉压传感器16和扭矩拉压传感器8，机架7的两端分别固定设有左滑动轴承座15和右滑动轴承座18，轴5的两端分别与机架7上的两个滑动轴承座上设置的左滑动轴承17和右滑动轴承6装配，在轴5的左端部通过法兰螺栓12固设有一个与发动机及螺旋桨组件1连接的安装法兰2；轴5上固设有垂直于其轴线的力臂10，力臂10和机架7之间设置扭矩拉压传感器8与轴5的轴线空间垂直，在轴5和机架7之间沿轴5的轴线设置推力拉压传感器16。

进一步的，轴5上固设有方形的固定板3，方形的固定板3位于两个滑动轴承之间，其底部与机架7之间的间隙一侧设有可移动的楔形块4，保证测量时轴5能够有旋转趋势。在固定板3另一侧的滑动轴承座上设有横向定位螺栓14与固定板3接触；力臂与固定板3固定连接。安装发动机及螺旋桨组件1之前，先将楔形块4移动至固定板3下方，约束轴5的回转自由度并阻止向后运动，同时拧动横向定位螺栓14与固定板3接触，约束固定板3向前运动的自由度，此时轴5完全通过固定板3固定在机架7上，没有任何自由度，安装发动机及螺旋桨组件1时轴5就不会发生任何方向的运动。

进一步的，轴5与安装法兰2连接处固设有顶板13，推力拉压传感器16的两端分别连接顶板13和左滑动轴承座15。

进一步的，扭矩拉压传感器8一端与机架7伸出设置的横梁连接，另一端通过连接杆9与力臂10连接。

进一步的，发动机及螺旋桨组件1与安装法兰2之间设有减震橡胶垫片11，减少测试过程中发动机的震动向轴5传输，保证测量的精确性。

启动发动机及螺旋桨组件1进行测量，当活塞发动机运转平稳后，拧动横向定位螺栓14与固定板3分离，将楔形块4从固定板3下面拔出，轴5获得了回转方向的自由度，由于力臂9和机架横梁之间连有扭矩拉压传感器8，此时通过与扭矩拉压传感器8电连的外接显示器可以读取所测得数值，加之力臂9的长度，对其进行转换计算，可以求得发动机的扭矩值。楔形块4拔出和横向定位螺栓14的松开，轴5还获得了轴向直线运动的自由度，活塞发动机工作时，通过轴5向后传输一个很大的推力，推力拉压传感器16在轴线方向连接轴5上的顶板13和机架7上的左滑动轴承座15，此时，在与推力拉压传感器16电连接的显示器上，可以准确测量出推力值。

更换不同的螺旋桨，测量不同螺旋桨下的推力值、扭矩值等相关重要参数，进行对比分析，能够为活塞发动机螺旋桨的选型匹配以及优化设计提供有用的数据。

再进一步的技术方案中，可在发动机的缸体上可以增加温度传感器，可以及时监测活塞发动机工作时的温度值，在发动机进油口处加装油耗仪，测量活塞发动机不同工作状况下的油耗值，在活塞发动机排气口处，对排放尾气的温度、NO含量等进行检测，对发动机的整机性能提供多方面的数据，对整机开发提供强大的数据支持。

Claims (6)

1.活塞发动机力学性能测试试验台，其特征在于：包括机架(7)、轴(5)以及推力传感器和扭矩传感器，所述轴(5)的两端与两个固定设置在机架(7)上的滑动轴承装配，轴(5)的其中一端部固设有一个与发动机及螺旋桨组件(1)连接的安装法兰(2)；所述轴(5)上固设有垂直于其轴线的力臂(10)，所述力臂(10)和机架(7)之间设置扭矩传感器，所述扭矩传感器与轴(5)的轴线空间垂直，在轴(5)和机架(7)之间沿轴(5)的轴线设置推力传感器。

2.根据权利要求1所述的活塞发动机力学性能测试试验台，其特征在于：所述轴(5)与安装法兰(2)连接处固设有顶板(13)，所述推力传感器的两端分别连接所述顶板(13)和靠近安装法兰(2)一端的滑动轴承座。

3.根据权利要求2所述的活塞发动机力学性能测试试验台，其特征在于：所述扭矩传感器一端与机架(7)伸出设置的横梁连接，另一端通过连接杆(9)与力臂(10)连接。

4.根据权利要求3所述的活塞发动机力学性能测试试验台，其特征在于：所述轴(5)上固设有方形的固定板(3)，所述方形的固定板(3)位于两个滑动轴承座之间，其底部与机架(7)之间设有间隙，间隙一侧设有可移动的楔形块(4)，在所述固定板(3)另一侧的滑动轴承座上设有横向定位螺栓(14)与固定板(3)接触；所述力臂(10)与固定板(3)固定连接。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的活塞发动机力学性能测试试验台，其特征在于：所述发动机及螺旋桨组件(1)与安装法兰(2)之间设有减震橡胶垫片(11)。

6.根据权利要求5所述的活塞发动机力学性能测试试验台，其特征在于：所述扭矩传感器和推力传感器采用拉压传感器。