CN104777001B - 一种立式缸套活塞环摩擦磨损试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种立式缸套活塞环摩擦磨损试验装置，包括电机和供油管道；其特征在于，包括摩擦力测试装置、加高卡爪、活塞组件、正压力测试装置、卡盘底座、油槽和加热装置。将需要测试的缸套切割成三瓣的试验件分别安装于定心电动三爪卡盘的卡爪上，卡爪夹紧进行径向加载，模拟缸套活塞环之间的载荷变化测试其摩擦和润滑性能，以此指导缸套活塞环摩擦副的配对和选型。
Description
技术领域
本发明涉及发动机性能测试装置，具体涉及一种立式缸套活塞环摩擦磨损试验装置。
背景技术
缸套活塞环摩擦副是发动机中最关键的摩擦副，其摩擦润滑性能直接影响发动机的性能，所以对缸套活塞环摩擦副和润滑特性进行试验研究具有重要意义。
目前对缸套活塞环摩擦磨损性能测试的试验方法主要有试样试验法、零部件模拟试验法、发动机台架实验法以及装机使用实验法等。试样试验法是把缸套和活塞环切割成标准的试样形状尺寸在试验机上进行测试实验，这种方法具有结构简单。试验参数易控制、重复性和稳定性好，试验费用低等优点，但是试验试验与发动机运行工况相差太大，实验结果不具有说服力。发动机台架实验法是把缸套活塞环装配到发动机台架中，太用模拟负载，进行点火试验。其优点是与实际工况近似，条件可控性好，但试验准备复杂，周期长，成本高。装机使用实验法试将缸套活塞环装机进行实际工作，优点是可以与实际工况完全相同，但试验周期和成本都大大增加。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种立式缸套活塞环摩擦磨损试验装置，通过活塞带动测试待测试验件运动，测试压力和摩擦力，并能多种材料同时测试，模拟缸套活塞环之间的载荷变化测试其摩擦和润滑性能，以此指导缸套活塞环摩擦副的配对和选型，解决了现有技术的不足。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种立式缸套活塞环摩擦磨损试验装置，包括电机和供油管道；其特征在于，包括摩擦力测试装置、加高卡爪、活塞组件、正压力测试装置、卡盘底座、油槽和加热装置；
所述加高卡爪以可调节的方式固定在所述卡盘底座上方，待测试的缸套试验件浮动置于加高卡爪上，对应固定缸套试验件位置的卡盘底座上贯通有漏油通路，该漏油通路的末端设置有油槽；所述加热装置包裹在加高卡爪上；
所述活塞组件连接电机，所述缸套试验件夹持活塞组件；所述活塞组件包括活塞嵌入活塞外壁槽沟内的活塞环；
所述摩擦力测试装置包括拉压力传感器、拉压杆和连接件；连接杆一端连接缸套试验件上端，另一端连接拉压杆；所述拉压杆连接拉压力传感器；
所述加高卡爪底部设置有正压力测量装置，所述正压力测量装置包括压力传感器、压杆和导向轨道；所述压杆沿导向轨道方向贯通加高卡爪，露出加高卡爪的一段上设置有压力传感器。
通过直线电机带动活塞组件上下运动，带动置于卡爪上的待测试缸套试验件产生运动，产生摩擦力。同时由于缸套试验件上下运动，对位于卡爪底部的压杆产生正压力。加热装置可以加热，测试不同环境下的摩擦力和压力。
进一步的，加高卡爪为三爪卡盘；三爪卡盘包括三个沿着圆周均匀排列的卡爪。采用三爪卡盘，可以同时进行三种材料的摩擦磨损性能测试实验，大大节省了实验的周期。
进一步的，包括温度控制系统；所述温度控制系统包括所述加热装置、温度传感器、和温度控制装置；所述温度传感器位于缸套试验件与卡爪接触的一面；温度控制装置连接加热装置；
进一步的，加热装置为电阻炉。
有益效果：
1)采用缸套活塞环实际零件，用整个活塞活塞环试验的方法进行试验，比试样实验法增加了试验的可靠性，采用垂直方式安装缸套活塞环摩擦副相比于卧式去除了重力因素对试验结果的影响，更加真实的模拟了实际缸套活塞的工况。
2)利用直线电机代替传统的曲柄滑块机构，省去了复杂的传动机构，减小了系统故障率，提高了系统的稳定性。直线电机可以模拟发动机实际的转速，冲程长度可调，运行稳定，易于安装节省空间。
3)加载装置是电动三爪卡盘，正压力控制方便稳定，三爪卡盘加载三个方向正压力均匀可靠。
4)试验机的温控系统可以模拟实现多种复杂工况的缸套活塞环摩擦副。增加了试验的多样性。
5)试验机的供油管道配合油槽等润滑方法使试验机可以实现干、湿摩擦，为油品检测提供试样。
6)试验机测量摩擦力和正压力的装置远离加热中心，杜绝了电阻炉加热对传感器测量结果产生影响。
7)三个卡爪上装有不同材料的缸套试验件可以同时进行三种材料的摩擦磨损性能测试实验。大大节省了实验的周期。
附图说明
图1为本装置的组成结构及工作原理
图2为三爪卡盘的俯视图
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1和图2所示，本发明提供一种立式缸套活塞环摩擦磨损试验装置，图中具体标号为：直线电机1、润滑油供给管2、摩擦力测量装置3(包括拉压力传感器3.1、拉压杆3.2、连接件3.3)、缸套实验件4、加高卡爪5、活塞组件6(包括活塞6.1、活塞环6.2)、正压力测量装置7(包括压力传感器7.1、压杆7.2、导向轨道7.3)、卡盘底座8、油槽9以及加热装置10。
一种立式缸套活塞环摩擦磨损试验装置，包括电机和供油管道；其特征在于，包括摩擦力测试装置3、加高卡爪5、活塞组件6、正压力测试装置7、卡盘底座8、油槽9和加热装置10；
所述加高卡爪5以可调节的方式固定在所述卡盘底座8上方，待测试的缸套试验件4浮动置于加高卡爪5上，对应固定缸套试验件4位置的卡盘底座8上贯通有漏油通路，该漏油通路的末端设置有油槽9；所述加热装置10包裹在加高卡爪5上；
所述活塞组件6连接电机，这里的直线电机采用音圈电机。所述缸套试验件4夹持活塞组件6；所述活塞组件6包括活塞6.1嵌入活塞外壁槽沟内的活塞环6.2；
所述摩擦力测试装置3包括拉压力传感器3.1、拉压杆3.2和连接件3.3；连接杆3.3一端连接缸套试验件4上端，另一端连接拉压杆3.2；所述拉压杆3.2连接拉压力传感器；
所述加高卡爪5底部设置有正压力测量装置7，所述正压力测量装置7包括压力传感器7.1、压杆7.2和导向轨道7.3；所述压杆7.2沿导向轨道7.3方向贯通加高卡爪5，露出加高卡爪5的一段上设置有压力传感器7.1。
进一步的，所述加高卡爪5为三爪卡盘；三爪卡盘包括三个沿着圆周均匀排列的卡爪。
进一步的，包括温度控制系统；所述温度控制系统包括所述加热装置10、温度传感器、和温度控制装置；所述温度传感器位于缸套试验件4与卡爪接触的一面；温度控制装置连接加热装置10；加热装置10为电阻炉。
实施例：按照工作类型，本发明可以分为以下几个部分：
动力及传动系统：采用直线电机模拟实现发动机转速在一定范围内的连续可调。由此实现缸套加载后活塞活塞环的往复直线运动。
加载系统：本装置加载是通过电动三爪卡盘的夹紧动作对缸套试验件对活塞活塞环组件实现挤压加载的。三爪卡盘能够使三个方向加载力相同均匀，模拟实际工况的加载。
实验支架系统：电动三爪卡盘、音圈电机、温控装置、温度传感器、加热装置、拉压力传感器等在支架上安放，支架系统支撑了整个装置。
温度控制系统：包括作为加热装置的电阻炉，电阻炉对缸套活塞环摩擦副加热，温度传感器置于缸套试验件外壁，由温度控制仪控制温度。
润滑油供给系统：用油泵循环，通过供油管2向缸套活塞环摩擦副供油，对活塞起到润滑作用，多余的油顺着卡盘底坐上的漏油管道排出，进入油糟9，继续循环。
数据采集系统：采用拉压力和摩擦力传感器，用于测量缸套活塞环间的摩擦力、正压力。采用工控机完成实验数据采集、处理、显示和记录。
缸套活塞环摩擦副在试验机中垂直安放，三瓣缸套试验件分别竖直浮动装在三爪卡盘的三个卡爪上，与卡爪之间是压力传感器，垂直方向三瓣缸套试验件与拉压力传感器固定。活塞组件安装在音圈电机的输出轴上，活塞活塞环被安装在三爪卡盘上的三瓣缸套试验件周向包围。
具体的，如图1所示，缸套试验件4竖直浮动安装于加高卡爪5上，直线电机1通过螺栓导杆与活塞组件6相连；缸套试验件4夹持活塞活组件6，组成试验机的缸套活塞环摩擦副。
缸套试验件4在加高卡爪5的作用下加紧活塞组件6，这里采用三爪卡盘。可以在不同的爪上装置不同材料的试验件。
推动压杆7.2通过导向轨道7.3将压力传递到压力传感器7.1，压力传感器7.1记录缸套试验件4与活塞环6.2之间的正压力。
直线电机1带动活塞活组件6上下往复直线运动，在摩擦力的作用下缸套试验件4有上下运动的趋势，缸套试验件上端与连接件3.3连接通过拉压杆3.2将摩擦力传递至拉压力传感器3.1上，拉压力传感器3.1记录摩擦力，摩擦力与正压力的比值是摩擦系数。
本发明的实验装置可以完成300摄氏度以内任意温度的缸套活塞环摩擦副的摩擦磨损试验，通过电阻炉10和温度控制系统实现对摩擦副温度的控制。电阻炉10套在加高卡爪5外。试验机测量摩擦力装置3和测量正压力装置7通过拉(压)杆3.2、7.2传递到拉(压)力传感器3.1、7.1，隔绝了传感器与电阻炉，杜绝了电阻炉加热对传感器测量结果产生影响。
试验机的供油系统包括润滑油供给管2、油槽9以及油泵组成。油泵将油槽里试验设定的润滑油抽到润滑油供给管2，润滑油供给管为缸套活塞环摩擦副提供润滑油。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种立式缸套活塞环摩擦磨损试验装置，包括电机和供油管道；其特征在于，包括摩擦力测试装置（3）、加高卡爪（5）、活塞组件（6）、正压力测试装置（7）、卡盘底座（8）、油槽（9）和加热装置（10）；
所述加高卡爪（5）以可调节的方式固定在所述卡盘底座（8）上方，待测试的缸套试验件（4）浮动置于加高卡爪（5）上，对应固定缸套试验件（4）位置的卡盘底座（8）上贯通有漏油通路，该漏油通路的末端设置有油槽（9）；所述加热装置（10）包裹在加高卡爪（5）上；
所述活塞组件（6）连接音圈电机，所述缸套试验件（4）夹持活塞组件（6）；所述活塞组件（6）包括活塞（6.1）和嵌入活塞外壁槽沟内的活塞环（6.2）；
所述摩擦力测试装置（3）包括拉压力传感器（3.1）、拉压杆（3.2）和连接件（3.3）；连接件（3.3）一端连接缸套试验件（4）上端，另一端连接拉压杆（3.2）；所述拉压杆（3.2）连接拉压力传感器；
所述加高卡爪（5）底部设置有正压力测量装置（7），所述正压力测量装置（7）包括压力传感器（7.1）、压杆（7.2）和导向轨道（7.3）；所述压杆（7.2）沿导向轨道（7.3）方向贯通加高卡爪（5），露出加高卡爪（5）的一段上设置有压力传感器（7.1）；
所述加高卡爪（5）为三爪卡盘；三爪卡盘包括三个沿着圆周均匀排列的卡爪；缸套试验件（4）夹持活塞组件（6），组成试验装置的缸套活塞环摩擦副；缸套活塞环摩擦副在试验装置中垂直安放，三瓣缸套试验件分别竖直浮动装在三爪卡盘的三个卡爪上，与卡爪之间是压力传感器，垂直方向三瓣缸套试验件与拉压力传感器固定；活塞组件安装在音圈电机的输出轴上，活塞和活塞环被安装在三爪卡盘上的三瓣缸套试验件周向包围。
2.如权利要求1所述的一种立式缸套活塞环摩擦磨损试验装置，其特征在于，包括温度控制系统；所述温度控制系统包括所述加热装置（10）、温度传感器、和温度控制装置；所述温度传感器位于缸套试验件（4）与卡爪接触的一面；温度控制装置连接加热装置（10）。
3.如权利要求1所述的一种立式缸套活塞环摩擦磨损试验装置，其特征在于，所述加热装置（10）为电阻炉。
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