CN103645042B - 一种活塞高周机械疲劳试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种活塞高周机械疲劳试验装置，包括试验台架和控制系统(101)，其特征在于：所述试验台架包括泵站机构(102)、液压加载机构(103)、装夹机构(104)；液压加载机构与泵站机构相连，装夹机构与液压加载机构相连，所述试验装置能够在考核活塞机械高周疲劳的同时，考虑温度对结构疲劳特性的影响，与以往的机械疲劳试验台相比，更能合理地考核活塞高周疲劳特性。

Description

一种活塞高周机械疲劳试验装置

技术领域

本发明涉及一种考核活塞高周机械疲劳试验装置，具体涉及一种利用液压油模拟活塞部件所承受的机械负荷，并考虑温度对活塞高周疲劳特性影响的试验装置。

背景技术

在实际工作过程中发动机活塞不但承受高的机械负荷，同时还承受高的热负荷，由此引起的疲劳失效是典型的故障模式。为防止活塞在正常工作状态下由于疲劳产生失效，而影响其安全性、耐久性和可靠性，必须对活塞进行疲劳试验。

依据活塞的失效形式，现有的活塞疲劳试验台大致分为：机械疲劳部件试验台和低周热疲劳部件试验台，本专利将提出一种新的活塞机械疲劳部件试验装置。

活塞机械疲劳试验台主要通过液压装置模拟活塞的爆发压力和惯性力，其利用液压泵将液压油加压到所需压力，在此过程中不能考虑温度对活塞的影响；由于活塞各部位温度差异较大，产生了较大热变形进而影响活塞销座和活塞销之间力的传递。对于广泛应用的铝合金活塞来说，不同温度下铝合金材料力学性能差异较大，这对疲劳有至关重要的影响。因此，在试验过程中考虑温度影响，将更加真实反映活塞实际工作状态下的高周疲劳特性。

发明内容

本发明针对现有技术中活塞试验台只能考核一种疲劳载荷形式的技术问题，提出一种考虑温度影响的高周机械疲劳试验装置，更进一步的反映活塞的实际工作状况。

本发明的技术方案：

一种活塞高周机械疲劳试验装置，包括试验台架和控制系统101，其特征在于：所述试验台架包括泵站机构102、液压加载机构103、装夹机构104；液压加载机构与泵站机构相连，装夹机构与液压加载机构相连

所述装夹机构104包括盖板1、密封圈2、中间支撑体5、气缸套6、非标连杆8、试验台9、底座10、作动器12、输油管路13；盖板1、中间支撑体5和底座10通过贯穿螺栓连接；非标连杆8与活塞4连接，并固定于底座10上；底座10通过螺栓连接固定于试验台上；所述输油管路13与盖板1通过螺栓连接，所述盖板1上正对输油管路13的部位开有输油孔，确保液压油能够流入盖板1与活塞4顶面构成的上封闭油腔；输油管路13与底座10通过螺栓连接，所述底座10正对输油管路13的部位开有输油孔，确保液压油能够流入底座10与活塞4内腔构成的下封闭油腔7。作动器12的作用是实现液压加载机构103中低温液压油和装夹机构104中活塞周围高温液压油的隔离。

优选在盖板1的凹槽内装有液压油加热元件，用于加热液压油。

优选液压油加热元件采用电热丝3，成本较低，加热迅速，安全环保。

优选在输油管路13外部设置隔热层11，以便对输油管路13进行保温。

优选设置油压补偿系统105与上封闭油腔连接，以便对上封闭油腔内的液压油进行补充。

本发明的有益效果是：

(1).与现有活塞高周机械疲劳部件试验台相比，本发明在考核活塞机械高周疲劳的同时，考虑了高温对活塞结构疲劳特性的影响，更为真实合理的反映了活塞实际工作状态下的高周机械疲劳特性；

(2).本发明是通过电热丝加热液压油，成本较低，且安全环保；

(3).本发明可对活塞顶面和内腔表面加载不同的压力以模拟活塞所承受的爆发压力和惯性力，以实现高周机械疲劳考核；同时，通过加热装置将活塞顶面的液压油加热到实际工作时的温度，以实现对活塞部件的温度分布的模拟，以考虑了温度对活塞高周疲劳特性的影响。

附图说明

图1是试验系统组成概要图；

图2是试验台架布置图；

1-盖板2-密封圈3-电热丝4-活塞5-中间支撑体6-气缸套7-下封闭油腔8-非标连杆9-试验台10-底座11-隔热层12-作动器13-输油管路

具体实施方式

结合附图1、图2说明本发明的结构原理和工作过程。

在试验过程中，由控制系统对油压系统和温度系统进行监测和调节。液压油，通过油压输出系统输出并通过加压装置加压而转变为高压油，经两路分别被送到连接活塞头部端的输油管路和活塞裙部端的输油管路，高压油根据所加载的波形压力推动输油管路中的作动器，从而对活塞顶面及活塞内腔的液压油形成压力，来模拟活塞所承受的爆发压力及惯性力，以达到考核活塞疲劳特性的目的，并通过油压补偿对封闭腔内的液压油进行补充。在此过程中通过压力传感器监测活塞顶面与盖板构成的封闭油腔和活塞内腔表面与底座构成的封闭油腔中的压力，以使其满足试验要求。同时，通过电热丝加热活塞顶面与盖板间的液压油，使其达到试验所需温度，以实现在考核活塞高周机械疲劳的同时加入温度的影响。试验温度由温度控制系统进行监测和调整。

Claims (5)

1.一种活塞高周机械疲劳试验装置，包括试验台架和控制系统(101)，其特征在于：所述试验台架包括泵站机构(102)、液压加载机构(103)、装夹机构(104)；液压加载机构与泵站机构相连，装夹机构与液压加载机构相连；所述装夹机构(104)包括盖板(1)、密封圈(2)、中间支撑体(5)、气缸套(6)、非标连杆(8)、试验台(9)、底座(10)、作动器(12)、输油管路(13)；盖板(1)、中间支撑体(5)和底座(10)通过贯穿螺栓连接；非标连杆(8)与活塞(4)连接，并固定于底座(10)上；底座(10)通过螺栓连接固定于试验台上；所述输油管路(13)与盖板(1)通过螺栓连接，所述盖板(1)上正对输油管路(13)的部位开有输油孔，确保液压油能够流入盖板(1)与活塞(4)顶面构成的上封闭油腔；输油管路(13)与底座(10)通过螺栓连接，所述底座(10)正对输油管路(13)的部位开有输油孔，确保液压油能够流入底座(10)与活塞(4)内腔构成的下封闭油腔(7)。

2.根据权利要求1所述的活塞高周机械疲劳试验装置，其特征在于：在盖板(1)的凹槽内装有液压油加热元件。

3.根据权利要求2所述的活塞高周机械疲劳试验装置，其特征在于：所述液压油加热元件采用电热丝(3)。

4.根据权利要求1所述的活塞高周机械疲劳试验装置，其特征在于：在输油管路(13)外部设置隔热层(11)。

5.根据权利要求1所述的活塞高周机械疲劳试验装置，其特征在于：设置油压补偿系统(105)与上封闭油腔连接。