CN104374563B - 连杆疲劳试验辅助垫块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连杆疲劳试验辅助垫块，是一种用于连杆拉压疲劳试验的辅助工装。连杆疲劳试验辅助垫块，包括第一楔形垫块，第二楔形垫块，第一圆弧垫块、第一肩部垫块和第二肩部垫块。主要为解决现有技术中的连杆疲劳传统试验方法中大小头芯棒容易产生失效破坏，导致连杆拉压疲劳试验有效数据率下降，数据采集及数据有效性判断难度增加，试验的成本提高，试验的进展进度和效率降低，通过在槽底与连杆空隙位置处安装辅助垫块来提高样品和夹具这两个试验组合体该部位处的刚度，来提高疲劳试验的能力，有效提高了连杆的寿命，同时不会影响连杆疲劳试验的实验精度，实用性强，适合推广使用。

Description

连杆疲劳试验辅助垫块
技术领域
本发明是涉及一种用于连杆拉压疲劳试验的辅助工装，其作用是在使用传统连杆疲劳试验夹具的基础上，使传统连杆疲劳试验夹具具有进行更低应力比的连杆疲劳试验的能力，提高试验芯棒的使用寿命。
背景技术
连杆是发动机中的重要构件，其包括连杆小头、连杆大头和连接在二者之间的连杆体。其中，连杆小头用于安装活塞销与活塞连接；连杆大头用于连接曲柄销，进而与曲轴连接。
发动机在工作过程中，连杆始终受到来自气缸内气体的压力和往复的惯性力，并且在活塞与曲轴之间传递相互作用力，比如，将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动。在发动机四个冲程中的任一时刻，连杆的受力都是不均匀的，连杆都承受拉伸、压缩、弯曲等交变载荷的作用，工作环境复杂。因此，在现代生产过程中，需要对连杆进行疲劳试验，
传统连杆试验中连杆两端大小头孔分别由大小头芯棒固定在试验设备上，由试验设备直接施对大小头芯棒施加轴向拉压交变载荷，来模拟连杆在发动机中实际工况下受力状况(见图1)，此种夹具方式夹具在制造较方便，符合连杆实际工况下的主要疲劳受力状况，是现在连杆疲劳试验采取的最常见的工装方法。
连杆疲劳试验的现有试验状况：
连杆常规拉压疲劳试验时，在夹具槽底位置处连杆与夹具会存有空隙，也就是在拉压疲劳试验时，连杆除通过芯棒与夹具连接外，其它部位不与夹具接触。
在连杆疲劳夹具空隙处槽底形状主要设计成平底或者圆弧底结构，见图1中1和2处，其中1为平底型槽底类型，尖角处进行倒角过渡；2为圆弧型槽底类型。
连杆轴向拉压疲劳试验中，采取连杆疲劳传统试验方法，大小头芯棒容易产生失效破坏，分析原因为由于在连杆拉压疲劳试验中，芯棒也受连杆轴向拉压疲劳载荷的影响，其受力状态为弯曲疲劳状态，其受力状况甚至比试验连杆拉压疲劳状态更恶劣，由于芯棒受力工况恶劣，所以制配芯棒时，对于芯棒材料选择、处理及芯棒设计等方面，试验人员都会进行认真的研究和试验摸索，尽管对芯棒采取了很高的制配要求，但在疲劳试验时芯棒的破坏失效概率依然很高，而且随着现代发动机设计概念的变化，涡轮增压技术的运用，低速大扭矩的技术运用越来越普及，带来连杆拉压疲劳试验应力比的降低，连杆疲劳试验状况还是会变得更不稳定，疲劳试验中芯棒失效变得越来越高，试验中由于芯棒破坏的因素导致连杆拉压疲劳试验有效数据率下降，数据采集及数据有效性判断难度增加，需要制备大量的连杆芯棒以支持试验的继续，试验的成本提高，试验的进展进度和效率降低，试验发现随着连杆设计的应力比数值不断降低，连杆芯棒支持完成疲劳试验过程的难度也不断加大，在试验过程中芯棒首次使用就失效断裂现象也越来越多，甚至直至出现芯棒无法支持单个子样疲劳试验过程完成的状况，由于这种试验状况的出现，迫使试验人员寻找一个能够改变这种试验状况，不影响试验目的试验方法。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种适用于连杆拉压疲劳试验的辅助工装装置，对试验方法加以完善，通过设计配备一些夹具附件，来提高现有的试验设备(包括芯棒)能力，使连杆疲劳试验设备在现有装配、试验方法情况下具备在更低的试验应力比情况下试验的能力。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
连杆疲劳试验辅助垫块，包括第一楔形垫块，第二楔形垫块，第一圆弧垫块、第一肩部垫块和第二肩部垫块；
第一楔形垫块，该垫块为直角梯形体，设于连杆疲劳夹具装夹连杆大头或连杆小头平底型的槽底底部；
第二楔形垫块，该垫块由一个直角梯形体和一个圆弧体构成，在直角梯形体的直角面上设有圆弧体，该直角面与直角梯形体横截面的直角梯形相垂直，圆弧体横截面的圆弧的弦长与该直角面的直角边长相等，该圆弧体横截面与直角梯形体横截面的直角梯形相垂直，该垫块设于圆弧型的连杆大头或连杆小头槽底底部，圆弧体与圆弧底部配合；
第一圆弧垫块，该垫块的横截面呈弓形或圆弧形，与连杆大头或连杆小头的外径相配合；
第一肩部垫块，该垫块的主视图为底边有圆弧状缺口的长方形，其俯视图为长方形，其侧视图为下底边在上的矩形，设于第一楔形垫块与连杆大头或连杆小头的芯棒之间，或第二楔形垫块与连杆大头或连杆小头的芯棒之间；
第二肩部垫块，该垫块的主视图为底边有圆弧状缺口的长方形，其俯视图为长方形，其侧视图为下底边在上的直角梯形，设于第一楔形垫块与连杆大头或连杆小头的芯棒之间，或第二楔形垫块与连杆大头或连杆小头的芯棒之间。
所述的第一楔形垫块横截面的直角梯形的斜边与下底边的夹角为70°-89.5°。
所述的第二楔形垫块横截面的直角梯形的斜边与下底边的夹角为70°-89.5°。
第二楔形垫块的直角梯形体与圆弧体是一体化成型的。
有益效果
与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
(1)本发明通过在槽底与连杆空隙位置处安装辅助垫块改变试验中大小芯棒的实际弯曲疲劳载荷循环特征，提高大小芯棒在实际连杆疲劳试验中的寿命或持久力，同时不会影响试验中连杆的实际所受疲劳载荷的大小及循环特征。
(2)本发明通过在槽底与连杆空隙位置处安装辅助垫块来提高样品和夹具这两个试验组合体该部位处的刚度，来提高疲劳试验的能力，同时经过理论和实际试验证明，不影响采用某些连杆疲劳试验方法的试验。
(3)本发明中的垫块通过组合使用有效提高了连杆的寿命，同时不会影响连杆疲劳试验中的实验精度，实用性强，适合推广使用。
附图说明
图1为现有技术中的连杆疲劳试验的原有技术试验状况示意图；
图2为本发明的连杆疲劳试验的垫块使用示意图；
图3为图2中A-A的剖视图；
图4为图2、图3中连杆小头端的放大立体图；
图5为图2、图3中连杆大头端的放大立体图；
图6(a)为本发明的第一楔形垫块的主视图；
图6(b)为本发明的第一楔形垫块的右视图；
图6(c)为本发明的第一楔形垫块的俯视图；
图6(d)为本发明的第一楔形垫块的立体图；
图7(a)为本发明的第二楔形垫块的主视图；
图7(b)为本发明的第二楔形垫块的右视图；
图7(c)为本发明的第二楔形垫块的俯视图；
图7(d)为本发明的第二楔形垫块的立体图；
图8(a)为本发明的第一圆弧垫块的主视图；
图8(b)为本发明的第一圆弧垫块的右视图；
图8(c)为本发明的第一圆弧垫块的俯视图；
图8(d)为本发明的第一圆弧垫块的立体图；
图9(a)为本发明的第一肩部垫块的主视图；
图9(b)为本发明的第一肩部垫块的右视图；
图9(c)为本发明的第一肩部垫块的俯视图；
图9(d)为本发明的第一肩部垫块的立体图；
图10(a)为本发明的第二肩部垫块的主视图；
图10(b)为本发明的第二肩部垫块的右视图；
图10(c)为本发明的第二肩部垫块的俯视图；
图10(d)为本发明的第二肩部垫块的立体图；
图中标号说明：1、为平底型槽底类型，2为圆弧型槽底类型，3、第一楔形垫块，4、第一肩部垫块，5、第一圆弧垫块，6、第二楔形垫块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例
如图3至图5所示，连杆疲劳试验辅助垫块，包括第一楔形垫块3，第二楔形垫块6，第一圆弧垫块5、第一肩部垫块4和第二肩部垫块；
第一楔形垫块3，该垫块为直角梯形体，设于连杆疲劳夹具装夹连杆大头或连杆小头平底型的槽底底部，如图6(a)-6(d)所示；
第二楔形垫块6，如图7(a)-7(d)所示，该垫块由一个直角梯形体和一个圆弧体构成，在直角梯形体的直角面上设有圆弧体，该直角面与直角梯形体横截面的直角梯形相垂直，圆弧体横截面的圆弧的弦长与该直角面的直角边长相等，该圆弧体横截面与直角梯形体横截面的直角梯形相垂直，该垫块设于圆弧型的连杆大头或连杆小头槽底底部，圆弧体与圆弧底部配合；
第一圆弧垫块5，如图8(a)-8(d)所示，该垫块的横截面呈弓形或圆弧形，与连杆大头或连杆小头的外径相配合；
第一肩部垫块4，如图9(a)-9(d)所示，该垫块的主视图为底边有圆弧状缺口的长方形，其俯视图为长方形，其侧视图为下底边在上的矩形，设于第一楔形垫块与连杆大头或连杆小头的芯棒之间，或第二楔形垫块与连杆大头或连杆小头的芯棒之间；
第二肩部垫块，如图10(a)-10(d)所示，该垫块的主视图为底边有圆弧状缺口的长方形，其俯视图为长方形，其侧视图为下底边在上的直角梯形，设于第一楔形垫块与连杆大头或连杆小头的芯棒之间，或第二楔形垫块与连杆大头或连杆小头的芯棒之间。
所述的第一楔形垫块3横截面的直角梯形的斜边与下底边的夹角为70°-89.5°。
所述的第二楔形垫块6横截面的直角梯形的斜边与下底边的夹角为70°-89.5°。
第二楔形垫块6的直角梯形体与圆弧体是一体化成型的。
本发明的辅助垫块使用方法和操作步骤：
1.将已安装好芯棒的连杆和传统夹具按正常位置放置,并装配；
2.根据图1所示夹具槽底结构和连杆大小头两处空隙大小选择合适尺寸规格的辅助垫块，根据连杆大小头的设计状态，选择相应辅助垫块组合，如图2和图3所示；
3.在安装连杆试样过程中，用合适的工具将垫块楔入图1所示槽底与连杆间空隙中，通过疲劳试验设备静载荷变化量来控制和掌握楔入的程度，目的是将楔块垫于槽底与连杆之间，去掉槽底空隙，使槽底与连杆实际变为刚性连接，并使连杆芯棒产生一定程度的弯曲预应力，具体的楔入程度通过本领域的试验人员根据疲劳试验变化情况来摸索调整，然后拧紧夹具上螺栓，就可进行连杆拉压疲劳试验。

Claims (4)

1.连杆疲劳试验辅助垫块，其特征在于：包括第一楔形垫块，第二楔形垫块，第一圆弧垫块、第一肩部垫块和第二肩部垫块；
第一楔形垫块，该垫块为直角梯形体，设于连杆疲劳夹具装夹连杆大头或连杆小头平底型的槽底底部；
第二楔形垫块，该垫块由一个直角梯形体和一个圆弧体构成，在直角梯形体的直角面上设有圆弧体，该直角面与直角梯形体横截面的直角梯形相垂直，圆弧体横截面的圆弧的弦长与该直角面的直角边长相等，该圆弧体横截面与直角梯形体横截面的直角梯形相垂直，该垫块设于圆弧型的连杆大头或连杆小头槽底底部，圆弧体与圆弧底部配合；
第一圆弧垫块，该垫块的横截面呈弓形或圆弧形，与连杆大头或连杆小头的外径相配合；
第一肩部垫块，该垫块的主视图为底边有圆弧状缺口的长方形，其俯视图为长方形，其侧视图为下底边在上的矩形，设于第一楔形垫块与连杆大头或连杆小头的芯棒之间，或第二楔形垫块与连杆大头或连杆小头的芯棒之间；
第二肩部垫块，该垫块的主视图为底边有圆弧状缺口的长方形，其俯视图为长方形，其侧视图为下底边在上的直角梯形，设于第一楔形垫块与连杆大头或连杆小头的芯棒之间，或第二楔形垫块与连杆大头或连杆小头的芯棒之间。
2.如权利要求1所述的连杆疲劳试验辅助垫块，其特征在于：所述的第一楔形垫块横截面的直角梯形的斜边与下底边的夹角为70°-89.5°。
3.如权利要求1所述的连杆疲劳试验辅助垫块，其特征在于：所述的第二楔形垫块横截面的直角梯形的斜边与下底边的夹角为70°-89.5°。
4.如权利要求1所述的连杆疲劳试验辅助垫块，其特征在于：第二楔形垫块的直角梯形体与圆弧体是一体化成型的。
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