CN104913934A - 发动机的试验台架及曲轴前端输出的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发动机的试验台架及曲轴前端输出的试验装置，能够验证发动机的使用可靠性，避免出现断轴和轴瓦偏磨等情况。所述试验装置包括第一测功机和连接轴，所述连接轴的一端与发动机的曲轴前端通过皮带传动连接，另一端与所述第一测功机连接；所述第一测功机通过所述连接轴对曲轴前端加载，以模拟曲轴前端输出的负载。本发明的试验装置能够真实有效地模拟发动机前端输出的工况，从而验证发动机前端输出的可靠性；由于本发明可以直接通过第一测功机获取曲轴前端的输出功率和扭矩，且通过模拟曲轴前端输出，可以获取最大皮带张紧力和最小皮带张紧力，从而为发动机的性能优化以及整车匹配提供数据支持。

Description

发动机的试验台架及曲轴前端输出的试验装置

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别是涉及一种发动机的试验台架以及曲轴前端输出的试验装置。

背景技术

在发动机技术领域，正常情况下，发动机通过曲轴后端连接的飞轮向整车输出动力，即发动机采用后端动力输出，此时，曲轴的前端为自由端，不连接负载。但是，在工程机械以及农用机械领域，需要在发动机的曲轴前端连接专用负载，满足某些特殊工况的使用需求，如农用玉米收割机的发动机在其曲轴前端连接有收割机。

当发动机曲轴前端连接负载时，通常需要通过皮带进行动力传输，而皮带传动连接必然会对曲轴产生横向拉力，导致曲轴前端承受较大的横向弯矩，存在断轴、轴瓦偏磨的风险。

但是，现有技术中，不管发动机前端是否需要连接专用负载，均直接匹配发动机，不存在任何试验校正；当发动机不能满足前端输出需求时，就容易出现断轴和轴瓦偏磨的情况。

因此，如何另辟蹊径，设计一种发动机的试验台架以及曲轴前端输出的试验装置，以验证发动机的使用可靠性，避免在发动机运行过程中出现断轴和轴瓦偏磨等情况，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种发动机的试验台架及曲轴前端输出的试验装置，能够验证发动机的使用可靠性，避免出现断轴和轴瓦偏磨等情况。

为解决上述技术问题，本发明提供一种发动机曲轴前端输出的试验装置，包括第一测功机和连接轴，所述连接轴的一端与发动机的曲轴前端通过皮带传动连接，另一端与所述第一测功机连接；所述第一测功机通过所述连接轴对曲轴前端加载，以模拟曲轴前端输出的负载。

本发明的试验装置，以其连接轴与发动机的曲轴前端通过皮带传动连接，并通过连接轴与第一测功机连接，则第一测功机相当于曲轴前端的负载，皮带传动和连接轴相当于曲轴前端输出的连接件。可见，本发明的试验装置能够真实有效地模拟发动机前端输出的工况，从而验证发动机前端输出的可靠性；由于本发明可以直接通过第一测功机获取曲轴前端的输出功率和扭矩，且通过模拟曲轴前端输出，可以获取最大皮带张紧力和最小皮带张紧力，从而为发动机的性能优化以及整车匹配提供数据支持。

可选地，还包括过渡支撑，所述过渡支撑包括轴承盖和至少两个圆锥滚子轴承，所述圆锥滚子轴承和所述轴承盖由内而外依次套装在所述连接轴上；处于所述连接轴左/右端的所述圆锥滚子轴承分别朝向左/右端渐缩。

可选地，所述第一测功机与所述连接轴通过联轴器连接，所述联轴器为内部安装有多组弹性胶圈的柱销式联轴器。

可选地，还包括顶紧组件，所述顶紧组件朝向远离曲轴的方向抵顶所述第一测功机和所述连接轴，以张紧所述皮带。

可选地，所述顶紧组件包括顶紧螺栓和防松螺母，所述第一测功机和所述连接轴均具有支撑座，所述顶紧螺栓抵顶所述支撑座靠近曲轴的侧面，并在所述皮带张紧后通过所述防松螺母固定。

可选地，所述顶紧螺栓为细牙螺栓。

可选地，还包括用于张紧所述皮带的张紧轮。

可选地，还包括可升降的张紧轮底座，所述张紧轮安装在所述张紧轮底座上；所述张紧轮底座通过升降调节所述张紧轮的高度，以张紧或放松所述皮带。

本发明还提供一种发动机的试验台架，包括用于支撑发动机的支腿，所述支腿高度可调，还包括上述任一项所述的发动机曲轴前端输出的试验装置。

由于本发明的试验台架包括上述任一项所述的试验装置，故上述任一项的试验装置所产生的技术效果均适用于本发明的试验台架，此处不再赘述。

可选地，还包括第二测功机，所述第二测功机与发动机的飞轮连接，以模拟曲轴后端输出的负载。

附图说明

图1为本发明所提供发动机的试验台架在一种具体实施方式中的正面结构示意图；

图2为图1中A-A方向的剖面结构示意图；

图3为图1所示试验台架的俯视图。

图1-3中：

第一测功机1、连接轴2、发动机3、皮带4、过渡支撑5、联轴器6、顶紧组件7、顶紧螺栓71、防松螺母72、张紧轮8、张紧轮底座9、支腿10、第二测功机11

具体实施方式

本发明的核心是提供一种发动机的试验台架及曲轴前端输出的试验装置，能够验证发动机的使用可靠性，避免出现断轴和轴瓦偏磨等情况。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供了一种发动机的试验台架，用于验证发动机3的使用可靠性，为发动机3的性能优化以及整车匹配提供依据。请参考图1，本发明的试验台架可以包括用于支撑发动机3的支腿10，该发动机3的支腿10可以设置为高度可调的支腿10，以调节发动机3的高度；发动机3的曲轴后端连接有飞轮，并通过飞轮向整车输出动力，曲轴前端通常为自由端，在本发明中，曲轴前端连接有发动机曲轴前端输出的试验装置，以便对曲轴前端的动力输出进行模拟验证，详见后文关于试验装置的描述。

请结合图2，本发明进一步提供了一种发动机曲轴前端输出的试验装置，包括连接轴2和第一测功机1，连接轴2的一端与发动机3的曲轴前端通过皮带4传动连接，另一端与第一测功机1连接，则曲轴前端的动力通过皮带4传动至连接轴2，然后通过连接轴2传递至第一测功机1，此时的第一测功机1相当于曲轴前端的负载。由于第一测功机1可以通过连接轴2对曲轴前端加载，且第一测功机1能够根据曲轴前端的输出功率输出与其对应的反向作用力，从而可以通过第一测功机1检测曲轴前端的驱动能力，验证发动机3前端输出的可靠性，进而根据曲轴前端的输出能力匹配相应的负载。

采用本发明的试验装置，一方面，第一测功机1的加载能够与曲轴前端的输出功率同步等量变化，故可以通过第一测功机1直接验证曲轴前端的实际输出功率和扭矩。

另一方面，可以通过第一测功机1逐步加载，然后在一定载荷下运行一段时间，再进行拆检，通过检测工具检测不同载荷下曲轴和轴瓦的磨损情况。

再者，在输出功率一定的情况下，可以逐步增加皮带张紧力，并在每个张紧力下运行一段时间后进行拆检，当检测发现曲轴断裂和轴瓦偏磨时，可以通过测力件获取此时的皮带张紧力，作为极限皮带张紧力，即最大皮带张紧力。还可以检测该输出功率下的最小皮带张紧力，即使皮带4打滑的临界张紧力。最大皮带张紧力和最小皮带张紧力所形成的区间即为皮带张紧力的有效范围。也就是说，采用本发明的试验装置，在进行发动机3与整车负载匹配时，能够确定曲轴前端皮带张紧力的有效范围。

可以理解，为实现曲轴前端与连接轴2的皮带4传动连接，曲轴前端以及连接轴2均设有皮带轮，然后将皮带4套装在两者的皮带轮上，以便通过皮带4实现两者之间的动力传递。

进一步，本发明的试验装置还可以包括过渡支撑5，过渡支撑5可以包括轴承盖和至少两个圆锥滚子轴承，可以将圆锥滚子轴承套装在连接轴2上，然后再将轴承盖套装在圆锥滚子轴承上，即圆锥滚子轴承和轴承盖由内而外依次套装在连接轴2上，以便对连接轴2进行支撑定位。

其中，本文中所述的内外以连接轴2为参照，在连接轴2的径向，靠近连接轴2中心的方向为内，远离连接轴2中心的方向为外。

同时，圆锥滚子轴承可以设置在连接轴2的两端，定义连接轴2在其轴向的两个端部分别为左端和右端，则若干圆锥滚子轴承可以分别设置在连接轴2的左端和右端；处于左端的圆锥滚子轴承可以朝向左端渐缩，处于右端的圆锥滚子轴承可以朝向右端渐缩。由于曲轴前端与连接轴2通过皮带4传动连接，皮带4张紧后会对连接轴2产生较大的径向力，此时，处于两端的圆锥滚子轴承能够承受部分径向力，以部分消除由曲轴前端通过皮带4传递至连接轴2和第一测功机1的径向力，从而保护连接轴2和第一测功机1，降低两者承受的横向弯矩。

又进一步，第一测功机1与连接轴2可以通过联轴器6连接，如图1所示，联轴器6可以为柱销式联轴器；同时，可以在联轴器6的内部安装多组弹性胶圈，以有效降低发动机3变负荷以及第一测功机1加载所产生的冲击，起到缓冲作用。此时，第一测功机1、联轴器6以及连接轴2必然同轴设置。

请进一步结合图3，本发明的试验装置还可以包括顶紧组件7，顶紧组件7能够朝向远离曲轴的方向抵顶第一测功机1和连接轴2，从而张紧皮带4，以便曲轴前端与连接轴2之间通过皮带4传动连接。顶紧组件7相当于提供了一个与皮带4的横向拉力相反的横向作用力，以便朝向远离曲轴的方向抵顶第一测功机1和连接轴2，从而将第一测功机1和连接轴2的横向定位，避免两者在皮带4的横向拉力作用下靠近曲轴运动而导致皮带4松脱。其中，本文所述的横向是指在平行于地面或者试验台架底面的平面内垂直于曲轴的方向。

更为具体地，顶紧组件7可以包括顶紧螺栓71和防松螺母72，同时，第一测功机1和连接轴2均可以设置支撑座，通过支撑座进行支撑。当连接轴2设有过渡支撑5时，支撑座可以构成过渡支撑5的一部分；此时，可以首先将圆锥滚子轴承和轴承盖套装在轴承上，然后将支撑座与轴承盖连接，以便通过轴承盖支撑连接轴2，或者，可以直接将支撑座支撑于连接轴2未安装轴承盖和圆锥滚子轴承的部位。采用顶紧螺栓71和防松螺母72时，顶紧螺栓71可以抵顶支撑座靠近曲轴的侧面，以便朝向远离曲轴的方向抵顶第一测功机1和连接轴2，使得皮带4逐渐张紧，当皮带4张紧后，可以通过防松螺母72拧紧固定顶紧螺栓71。由于连接轴2以及过渡支撑5均会承受较大的横向拉力，在发动机3运转过程中容易产生剧烈震动，防松螺母72的设置可以防止试验装置因震动引起的松动，保证连接可靠性；当调整完毕后，皮带4能够保持在某一张紧力。

顶紧螺栓71还可以采用细牙螺栓，以便对顶紧力进行微调，进而调节皮带4的张紧力。

实际上，顶紧组件7相当于第一测功机1和连接轴2的横向定位件，由于两者受到皮带4的横向拉力，且该横向拉力指向曲轴，故在横向上，两者仅存在靠近曲轴运动的运动趋势；如果第一测功机1和连接轴2的横向定位不可靠，必然会靠近曲轴运动，而皮带4张紧在曲轴与连接轴2之间，如果曲轴与连接轴2之间的横向距离缩短，将会导致皮带4松脱。因此，针对上述情况，本发明设置了抵顶第一测功机1和连接轴2远离曲轴的顶紧组件7。

本领域技术人员应该可以理解，顶紧组件7的结构形式多样，不限于上述顶紧螺栓71与防松螺母72配合的形式。从上述意义上讲，顶紧组件7实质上为横向定位件，因此，顶紧组件7可以为顶杆、丝杠等能够进行横向顶紧的结构，还可以为锁销等能够实现横向定位的定位件。

为便于描述，下文中定义用于顶紧第一测功机1的顶紧组件7为第一顶紧组件，用于顶紧连接轴2的顶紧组件7为第二顶紧组件；或者说，顶紧组件7可以包括第一顶紧组件和第二顶紧组件，两者分别用于顶紧第一测功机1和连接轴2。

此外，本发明还可以包括张紧轮8，用于张紧皮带4。本领域技术人员应该可以理解，顶紧组件7用于安装时的顶紧，以便皮带4具有一定的张紧力，能够将曲轴前端与连接轴2通过皮带4连接；但是，安装过程中的皮带4张紧仅是一个粗调，为满足传动需求以及试验要求，还需要对皮带4的张紧度进行进一步的细调，此时就可以采用上述张紧轮8进行调节，即张紧轮8能够实现皮带张紧力的细调。

更为详细地，还可以设置张紧轮底座9，张紧轮底座9可以设置为可升降的结构，然后将张紧轮8安装在张紧轮底座9上。如图2和图3所示，当调节张紧轮底座9上升时，张紧轮8逐渐靠近皮带4，并向上抵顶皮带4，使得皮带4进一步张紧；当张紧力过大时，可以降低张紧轮底座9，带动张紧轮8下移，使得皮带4张紧度下降，进而放松皮带4。也就是说，可以直接升降张紧轮底座9调节皮带4张紧度，不仅可以保证调节精度，还提高了调节的便捷性。

用于升降张紧轮底座9的结构较多，可以参照现有技术进行设置。例如，可以采用升降气缸或者油缸，还可以采用升降螺杆或者丝杠等驱动实现张紧轮底座9的升降。

本发明的试验台架可以包括上述任一项所述的试验装置，关于试验装置的结构此处不再赘述。

如图2所示，安装时，首先将发动机3和过渡支撑5进行预安装。待安装皮带4后，将发动机3沿A向向上移动，当安装在试验台架上时，具体可以调节用于支撑发动机3的支腿10的高度实现发动机3在A向上的移动；并且，通过顶紧组件7沿B向抵顶过渡支撑5，以便连接轴2沿B向移动，以调节皮带4至合适的张紧度。需要注意的是，为实现曲轴前端与连接轴2的皮带4传动连接，曲轴前端以及连接轴2(或者套装在连接轴2上的过渡支撑5)上必然设有皮带轮，那么，在移动过程中，应尽量保证曲轴前端的皮带轮与连接轴2(或过渡支撑5)的皮带轮的两侧面平行，防止皮带4发生扭拉，避免影响传动。当皮带4调整到合适的张紧度后，将发动机3、过渡支撑5以及第二顶紧组件进行紧固，并拧紧防松螺母72。然后，将第一测功机1通过柱销式联轴器进行连接后，用第一顶紧组件进行顶紧，并紧固。最后，调整张紧轮底座9的高度，以便将张紧轮8调至合适的位置，对皮带4的张紧力进行微调；通过调节张紧轮8可获得不同的皮带张紧力，进而验证引起曲轴断裂、轴瓦偏磨的最大皮带4拉力以及满足输出功率和扭矩的最小皮带4拉力。所述最小皮带4拉力即使得皮带4打滑的临界张紧力；最大皮带张紧力与最小皮带张紧力形成的区间即为皮带张紧力的有效范围。

在第二顶紧组件紧固前，需要将皮带4调整到合适的张紧力，此处所述合适的张紧力与所采用的皮带4以及所连接的负载有关；详细地，正常试验时，需要在整车上反复试验，并取多根皮带张紧力的平均值，以获取所述合适的张紧力，保证试验的真实有效性。

此外，为提高试验准确性，本发明的试验台架还可以包括第二测功机11，将第二测功机11与发动机3的飞轮连接，以模拟曲轴后端输出的负载；此时，可以通过第二测功机11的功率变换模拟发动机3的不同工况，以便对各工况下曲轴前端输出的可靠性进行验证。

可见，本发明的试验台架和试验装置的通用性强，基本上能够适用于所有的机型；并且，通过试验装置可以验证发动机曲轴前端输出的可靠性，在进行发动机3与整机负载匹配时，能够有效确定曲轴前端的皮带张紧力的有效范围，从而避免发生曲轴断裂、轴瓦偏磨等事故。

需要指出的是，本文所述的第一、第二等词仅为了区分结构相同或者类似的多个部件，不表示对顺序的某种特殊限定。

以上对本发明所提供的发动机的试验台架及曲轴前端输出的试验装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种发动机曲轴前端输出的试验装置，其特征在于，包括第一测功机(1)和连接轴(2)，所述连接轴(2)的一端与发动机(3)的曲轴前端通过皮带(4)传动连接，另一端与所述第一测功机(1)连接；所述第一测功机(1)通过所述连接轴(2)对曲轴前端加载，以模拟曲轴前端输出的负载。

2.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于，还包括过渡支撑(5)，所述过渡支撑(5)包括轴承盖和至少两个圆锥滚子轴承，所述圆锥滚子轴承和所述轴承盖由内而外依次套装在所述连接轴(2)上；处于所述连接轴(2)左/右端的所述圆锥滚子轴承分别朝向左/右端渐缩。

3.如权利要求2所述的试验装置，其特征在于，所述第一测功机(1)与所述连接轴(2)通过联轴器(6)连接，所述联轴器(6)为内部安装有多组弹性胶圈的柱销式联轴器。

4.如权利要求1-3任一项所述的试验装置，其特征在于，还包括顶紧组件(7)，所述顶紧组件(7)朝向远离曲轴的方向抵顶所述第一测功机(1)和所述连接轴(2)，以张紧所述皮带(4)。

5.如权利要求4所述的试验装置，其特征在于，所述顶紧组件(7)包括顶紧螺栓(71)和防松螺母(72)，所述第一测功机(1)和所述连接轴(2)均具有支撑座，所述顶紧螺栓(71)抵顶所述支撑座靠近曲轴的侧面，并在所述皮带(4)张紧后通过所述防松螺母(72)固定。

6.如权利要求5所述的试验装置，其特征在于，所述顶紧螺栓(71)为细牙螺栓。

7.如权利要求4所述的试验装置，其特征在于，还包括用于张紧所述皮带(4)的张紧轮(8)。

8.如权利要求7所述的试验装置，其特征在于，还包括可升降的张紧轮底座(9)，所述张紧轮(8)安装在所述张紧轮底座(9)上；所述张紧轮底座(9)通过升降调节所述张紧轮(8)的高度，以张紧或放松所述皮带(4)。

9.一种发动机的试验台架，包括用于支撑发动机(3)的支腿(10)，所述支腿(10)高度可调，其特征在于，还包括上述权利要求(1)-(8)任一项所述的发动机曲轴前端输出的试验装置。

10.如权利要求9所述的试验台架，其特征在于，还包括第二测功机(11)，所述第二测功机(11)与发动机(3)的飞轮连接，以模拟曲轴后端输出的负载。