CN103994880B - 一种发动机连杆小头衬套摩擦磨损部件试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发动机连杆小头衬套摩擦磨损部件试验装置，包括机体（1）、轴承盖（2）、曲轴（3）、连杆（4）、气缸套（5）、试验活塞（6）、活塞销（7）和小头衬套（8），其中曲轴（3）在机体（1）和轴承盖（2）组成的支承结构中做回转运动，曲轴（3）与连杆（4）联接，连杆（4）通过活塞销（7）与试验活塞（6）联接，连杆（4）与活塞销（7）接触部分安装有小头衬套（8），曲轴（3）的旋转运动带动试验活塞（8）在气缸套（5）中上下往复运动，本装置还包括支撑杆（9）、弹簧限位盘（10）、运动盘（11）和弹簧组（12）。本发明与整机试验相比，可以降低连杆小头衬套耐久性试验成本。

Description

一种发动机连杆小头衬套摩擦磨损部件试验装置

技术领域

本发明属于发动机连杆小头衬套测试技术领域，具体涉及一种发动机连杆小头衬套摩擦磨损部件试验装置。

背景技术

随着发动机功率的不断提升，最高燃烧压力持续增加，连杆小头衬套所承受的轴承载荷不断增大，小头衬套更容易发生磨损，与活塞销抱死，从而导致发动机缸内故障发生率增加。由于缺乏部件验证手段，设计师只能利用发动机整机试验对比不同方案的连杆小头衬套结构，试验成本高，且不容易获得连杆小头早期失效模式。为了能够在试验成本较低的条件下快速对比不同方案连杆小头衬套的磨损状态，分析高爆发压力下连杆小头失效模式，发明了本装置。

发明内容

本发明就是为了解决现有技术中连杆小头衬套的磨损严重，导致发动机事故频发的问题，而提供了一种发动机连杆小头衬套摩擦磨损部件试验装置。

本发明采用的技术方案：一种发动机连杆小头衬套摩擦磨损部件试验装置，包括机体1、轴承盖2、曲轴3、连杆4、气缸套5、试验活塞6、活塞销7和连杆衬套8，其中曲轴3在机体1和轴承盖2组成的支承结构中做回转运动，曲轴3与连杆4联接，连杆4通过活塞销7与试验活塞6联接，连杆4与活塞销7接触部分安装有连杆衬套8，曲轴3的旋转运动带动试验活塞6在气缸套5中上下往复运动。还包括支撑杆9、弹簧限位盘10、运动盘11和弹簧组12，支撑杆9与机体1联接，支撑杆9上部用螺母联接弹簧限位盘10。在机体1和弹簧限位盘10之间安装运动盘11，弹簧限位盘10和运动盘11之间安装有弹簧组12，运动盘11下部的圆柱与试验活塞6对接。当曲轴在机体1内旋转时，运动盘11随试验活塞6上下运动。在运动盘11运动的过程中，弹簧组12被动拉伸和压缩产生不断变化的弹簧力，弹簧力通过试验活塞6和活塞销7作用在连杆衬套8上。

进一步地，运动盘11的盘缘周边上设置有半圆槽，其中支撑杆9位于所述半圆槽内，用于防止运动盘11转动。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

（1）与整机试验相比，明显降低连杆小头衬套耐久性试验成本；

（2）缩短连杆小头衬套多方案筛选周期；

（3）在连杆小头衬套磨损失效早期发现故障，便于磨损故障分析及制定改进方案；

（4）利用弹簧力模拟发动机燃烧压力，结构简单，容易实现。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的立体状态示意图；

图3为弹簧力与曲轴转角间关系曲线；

图4为发动机燃烧压力与曲线转角关系曲线。

具体实施方式

如图1所示，一种发动机连杆小头衬套摩擦磨损部件试验装置，包括机体1、轴承盖2、曲轴3、连杆4、气缸套5、试验活塞6、活塞销7、连杆衬套8、支撑杆9、弹簧限位盘10、运动盘11和弹簧组12。其中，机体1、轴承盖2、曲轴3、连杆4、气缸套5、试验活塞6、活塞销7、连杆衬套8为发动机常见基本结构，曲轴3在机体等组成的支撑结构中做旋转运动，驱动活塞6上下往复运动。其中，试验活塞需要在发动机常用活塞基础上进行改进，去掉顶部的燃烧室，以便使活塞顶部均匀受力，更接近整机状态。

本发明在发动机常见基本结构基础上进行了改进，在机体1顶面安装6个支撑杆9，支撑杆9的上方固定弹簧限位盘10，在机体1上顶面和弹簧限位盘10之间安装运动盘11和弹簧组12，其中运动盘11下部圆柱与试验活塞6顶面接触。当曲轴旋转带动试验活塞6上下运动时，运动盘11与试验活塞6同步运动。随着运动盘11的上行，弹簧组12被压缩，在试验活塞6顶面产生向下的作用力，以模拟发动机工作过程中的燃烧压力。弹簧力通过运动盘11和试验活塞6作用在连杆衬套8上，从而对连杆衬套8进行模拟整机工况的摩擦磨损耐久性评价，并可以对比不同结构连杆衬套的摩擦磨损状态。运动盘上设计了半圆槽，一方面避让支撑杆9，另一方面限制运动盘转动。

根据胡克定律，弹簧在压缩过程中弹簧力的大小与压缩量成正比，本试验装置弹簧压缩量与活塞向上位移量一致，通过曲轴-连杆机构运动学动力学计算可以得到弹簧作用在试验活塞6顶面上压力的大小与曲轴转角间的关系如附图3所示。发动机工作状态下活塞顶面承受的燃烧压力与曲轴转角间的关系如附图4所示。

对比附图3、4可以发现，弹簧力较真实发动机燃烧压力增加和减小都较为平缓，因此试验装置中连杆小头衬套所承受的载荷与真实载荷有一定差异。但考虑到小头衬套摩擦磨损状态主要与最大载荷有关，因此，可以通过调整弹簧数量、高度、簧丝直径等参数，使附图3弹簧力最大值与附图4燃烧压力曲线最大值相等，使试验装置能够有效模拟整机状态。

Claims (2)

1.一种发动机连杆小头衬套摩擦磨损部件试验装置，其特征是：在通用的发动机曲轴连杆机构基础上进行功能扩展，包括支撑杆（9）、弹簧限位盘（10）、运动盘（11）和弹簧组（12），支撑杆（9）与机体（1）联接，支撑杆（9）上部用螺母联接弹簧限位盘（10），在机体（1）和弹簧限位盘（10）之间安装运动盘（11），弹簧限位盘（10）和运动盘（11）之间安装有弹簧组（12），运动盘（11）下部的圆柱与试验活塞（6）对接，当曲轴在机体（1）内旋转时，运动盘（11）随试验活塞（6）上下运动，在运动盘（11）运动的过程中，弹簧组（12）被动拉伸和压缩产生不断变化的弹簧力，弹簧力通过试验活塞（6）和活塞销（7）作用在小头衬套（8）上。

2.根据权利要求1所述的一种发动机连杆小头衬套摩擦磨损部件试验装置，其特征是：运动盘（11）的盘缘周边上设置有半圆槽，其中支撑杆（9）位于所述半圆槽内，用于防止运动盘（11）转动。