CN105716980A - 一种摇臂式气门磨损试验装置 - Google Patents

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杨章选
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Abstract

本发明公开了一种摇臂式气门磨损试验装置，包括摇臂平台、摇臂、凸轮、电机、燃烧室、气门锁头、气门、气门座圈以及驱动所述气门向气门座圈冲击的冲击弹簧，气门的气门头伸入到燃烧室中，气门座圈设置于燃烧室中，气门的气门杆伸出于燃烧室，气门锁头固定连接于气门杆上，冲击弹簧套于气门杆上，冲击弹簧两端分别与气门锁头和燃烧室连接，摇臂中部铰接于摇臂平台上，摇臂一端为由凸轮驱动的驱动端，摇臂另一端为驱动气门杆移动的触发端，电机用于驱动所述凸轮转动。本发明通过电机驱动，以滚子与凸轮接触，减小了凸轮与摇臂相互之间的磨损，使得摇臂与气门的接触更加准确，能准确的考察摇臂与气门接触时的磨损情况。

Description

一种摇臂式气门磨损试验装置
技术领域
本发明涉及一种试验装置，具体涉及一种摇臂式气门磨损试验装置。
背景技术
摇臂、气门、气门导管和气门座圈是发动机配气机构工作时的主要零部件，随着发动机向高强化方向的发展，发动机转速、平均有效压力、最高爆燃压力等都被不断的提高，摇臂、气门、气门导管、气门座圈等部件的磨损情况也更加严重，使得气门间隙增大，气门升程减小，给发动机配气机构造成以下严重的后果：1、配气机构的运动规律严重偏离；2、配气机构的平稳性和振动状况恶化；3、所承受的惯性力增加；4、配气相位遭到破坏，造成排气不彻底，进气不充分；5、换气损失增大，发动机效率减小；6、气门叠开角减小，燃烧室扫气作用减弱等。因此摇臂、气门的磨损情况的研究对提高发动机燃烧性能、输出功率以及使用寿命具有重要意义。
然而国内外对摇臂气门磨损情况的研究主要集中于部件的选材和材料的磨损试验上，仅限于在传统磨损实验机上对材料磨损性能的发现，忽略了实际工作环境的影响，对部件之间的配合研究较少，并未考虑实际工作时部件之间的磨损形式。而通常的整机试验又缺乏足够的针对性，对摇臂的刚度和气门的磨损情况探究不够系统，容易忽略两者之间的相互作用，且考察周期过长，成本较高。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种摇臂式气门磨损试验装置。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种摇臂式气门磨损试验装置，包括摇臂平台、摇臂、凸轮、电机、燃烧室、气门锁头、气门、气门座圈以及驱动所述气门向气门座圈冲击的冲击弹簧，气门的气门头伸入到燃烧室中，气门座圈设置于燃烧室中，气门的气门杆伸出于燃烧室，气门锁头固定连接于气门杆上，冲击弹簧套于气门杆上，冲击弹簧两端分别与气门锁头和燃烧室连接，摇臂中部铰接于摇臂平台上，摇臂一端为由凸轮驱动的驱动端，摇臂另一端为驱动气门杆移动的触发端，电机用于驱动所述凸轮转动。
优选的，所述摇臂的驱动端上具有滚子，滚子铰接于驱动端上，所述凸轮与滚子相接触。
优选的，还包括气门导管，气门导管穿设于燃烧室中，所述气门杆穿过所述气门导管。
优选的，还包括承载板、螺杆柱以及调整螺母，燃烧室设置于承载板上，调整螺母设置于承载板上，螺杆柱与调整螺母相连接。
优选的，还包括座圈垫片以及固定螺钉，座圈垫片通过固定螺钉连接于燃烧室中，座圈垫片与燃烧室顶部间形成用于将气门座圈固定于燃烧室顶部的固定区域。
优选的，所述燃烧室中设置有加热丝、吹风机以及用于控制所述加热丝开启和关闭的温度传感器，燃烧室包括上室和下室，上室和下室相连通，所述温度传感器设置于上室中，加热丝和吹风机设置于下室中。
优选的，所述摇臂上设置有油道，油道的出油口开设于触发端上。
优选的，还包括气门油封，气门油封固定于气门杆上，气门锁头与气门油封固定连接，气门油封外侧面呈倒锥形，气门锁头呈环形，气门锁头内侧面为与所述气门油封外侧面相配合的倒锥形面。
优选的，所述摇臂平台包括支撑体以及摇臂铰轴，摇臂铰轴一端固定于支撑体上，另一端穿接于摇臂上。
优选的，所述摇臂平台包括支撑体以及摇臂铰轴，摇臂铰轴一端固定于支撑体上，另一端穿接于摇臂上，油道的进油口开设在支撑体上，摇臂铰轴对应进油口开设有油孔并设有与油孔相连通的油槽，油槽与油道的出油口连通。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1、本发明通过电机驱动，以滚子与凸轮接触，减小了凸轮与摇臂相互之间的磨损，使得摇臂与气门的接触更加准确，能准确的考察摇臂与气门接触时的磨损情况，并可通过对承载板高度的调整间接实现对气门间隙的可调。同时准确模拟了气门在燃烧室的工作情况，还可以考察气门杆-气门导管摩擦副、气门-气门座圈摩擦副和摇臂-气门杆摩擦副的磨损情况，非常系统地探究了气门整体的磨损过程。可见本发明可以将多种摩擦副的磨损过程一起研究，从而能够综合考虑相互之间的匹配情况，使得测试更加接近实际，研究结果更加准确。
2、本发明能很好的模拟摇臂和气门的实际工作环境，从而在试验时，使摇臂和气门的运行更加接近实际工况，避免了发动机整机试验和实际工作中发动机试验周期过长、成本较高的问题。本发明能够实现在极短的试验周期内同时完成摇臂和气门磨损特性(气门杆-气门导管摩擦副、气门-气门座圈摩擦副和摇臂-气门杆摩擦副的磨损)的评估，给实际生产提供了可靠依据，并将气门间隙设置成可调形式，在试验中操作更加方便。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的局部结构示意图。
图3是本发明的摇臂平台、摇臂、凸轮和电机的连接示意图。
图4是图3另一视角的结构示意图。
图5是本发明的摇臂的结构示意图。
图6是本发明的气门锁头和气门油封的安装关系示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一：
一种摇臂式气门磨损试验装置，包括摇臂平台1、摇臂2、凸轮3、电机4、燃烧室、气门锁头5、气门6、气门座圈7以及驱动所述气门向气门座圈冲击的冲击弹簧8，气门的气门头伸入到燃烧室中，气门座圈设置于燃烧室中，气门座圈对应气门的气门头设置，气门的气门杆伸出于燃烧室，气门锁头固定连接于气门杆上，冲击弹簧套于气门杆上，冲击弹簧两端分别与气门锁头和燃烧室连接，摇臂中部铰接于摇臂平台上，摇臂一端为由凸轮驱动的驱动端9，摇臂另一端为驱动气门杆移动的触发端10，电机用于驱动所述凸轮转动。
优选的，所述摇臂的驱动端上具有滚子11，滚子铰接于驱动端上，所述凸轮与滚子相接触。摇臂通过滚子与凸轮进行接触从而传递动力，将滑动摩擦转化为滚动摩擦，改变了两者之间的磨损状态，减少了摇臂的磨损。
优选的，还包括气门导管12，气门导管穿设于燃烧室中，所述气门杆穿过所述气门导管。
优选的，还包括承载板13、两个螺杆柱14以及两个调整螺母15，燃烧室设置于承载板上，两个调整螺母分别安装于承载板上，两个螺杆柱分别与调整螺母相连接。
优选的，还包括座圈垫片16以及固定螺钉17，座圈垫片通过固定螺钉连接于燃烧室中，座圈垫片与燃烧室顶部间形成用于将气门座圈固定于燃烧室顶部的固定区域。
优选的，所述燃烧室中设置有加热丝18、吹风机19以及用于控制所述加热丝开启和关闭的温度传感器，燃烧室包括上室20和下室21，上室和下室相连通，所述温度传感器设置于上室中，加热丝和吹风机设置于下室中。
吹风机位于加热丝的下部，吹风机产生的气体可以得到加热丝的加热，同时通过温度传感器检测气门头端面的气体温度。
优选的，所述摇臂上设置有油道28，油道的出油口22开设于触发端上。
为了起到更好的隔离润滑油的效果，优选的，还包括气门油封23，气门油封固定于气门杆上，气门锁头与气门油封固定连接，气门油封外侧面呈倒锥形，气门锁头呈环形，气门锁头内侧面为与所述气门油封外侧面相配合的倒锥形面。
优选的，所述摇臂平台包括支撑体25以及摇臂铰轴24，摇臂铰轴一端固定于支撑体上，另一端穿接于摇臂上，油道的进油口26开设在支撑体上，摇臂铰轴对应进油口开设有油孔并设有与油孔相连通的油槽，油槽与油道的出油口连通。
本发明的工作过程及工作原理：使用时，电机带动凸轮进行转动，凸轮与摇臂上的滚子接触，利用杠杆原理，通过将凸轮的旋转运动转化为摇臂接触端的上下运动，当接触端向下运动时与气门作用，克服冲击弹簧的作用，挤压气门向下运动(气门开启)；当凸轮的基圆逐渐与滚子接触时，接触端向上运动，冲击弹簧的回复力大于摇臂的作用力，使得气门向上运动(气门关闭)，到达最高位置时，气门与气门座圈作用。通过循环上述过程使得摇臂与气门、气门与气门座圈反复接触与分离，在整个模拟气门开启与关闭的过程中，气门的气门杆与气门导管的摩擦状况与实际工况相同，从而研究了摇臂-气门杆摩擦副、气门-气门座圈摩擦副和气门杆-气门导管摩擦副在整个气门开启与关闭过程中的磨损状况。
通过油道为摇臂提供润滑油，通过将润滑油加入到支撑体上的进油口，润滑油通过油孔和油槽后从触发端上的出油口输出，在摇臂与气门接触时起到润滑作用，气门油封又能起到将润滑油阻断的作用，防止润滑油进入到燃烧室中。
燃烧室位于承载板上，通过调整承载板上的调整螺母，使得承载板上下移动，从而可以调整气门的高度，实现对气门间隙的调整，也使得更换气门等部件时更加方便。
燃烧室的上室和下室形成气腔，在燃烧室的下室下部安装有可调的吹风机，下室上部设置有加热丝，可用于模拟发动机在不同工况下燃烧室的状况，即气门不同的工作环境。在燃烧室的上室壁面上安装有温度传感器，用于测量气门环境的温度，从而对加热丝进行适时的开启和关闭，可见本发明能够方便地测量出各摩擦副在不同工况下的磨损情况。
本发明能够准确地模拟实际发动机工作时燃烧室的环境，从而避免了通过繁琐的整机试验来研究上述三个摩擦副的工作状况，同时测试结果更接近现实，更加的准确。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种摇臂式气门磨损试验装置，其特征在于：包括摇臂平台、摇臂、凸轮、电机、燃烧室、气门锁头、气门、气门座圈以及驱动所述气门向气门座圈冲击的冲击弹簧，气门的气门头伸入到燃烧室中，气门座圈设置于燃烧室中，气门的气门杆伸出于燃烧室，气门锁头固定连接于气门杆上，冲击弹簧套于气门杆上，冲击弹簧两端分别与气门锁头和燃烧室连接，摇臂中部铰接于摇臂平台上，摇臂一端为由凸轮驱动的驱动端，摇臂另一端为驱动气门杆移动的触发端，电机用于驱动所述凸轮转动。
2.根据权利要求1所述的摇臂式气门磨损试验装置，其特征在于：所述摇臂的驱动端上具有滚子，滚子铰接于驱动端上，所述凸轮与滚子相接触。
3.根据权利要求1所述的摇臂式气门磨损试验装置，其特征在于：还包括气门导管，气门导管穿设于燃烧室中，所述气门杆穿过所述气门导管。
4.根据权利要求1所述的摇臂式气门磨损试验装置，其特征在于：还包括承载板、螺杆柱以及调整螺母，燃烧室设置于承载板上，调整螺母设置于承载板上，螺杆柱与调整螺母相连接。
5.根据权利要求1所述的摇臂式气门磨损试验装置，其特征在于：还包括座圈垫片以及固定螺钉，座圈垫片通过固定螺钉连接于燃烧室中，座圈垫片与燃烧室顶部间形成用于将气门座圈固定于燃烧室顶部的固定区域。
6.根据权利要求1所述的摇臂式气门磨损试验装置，其特征在于：所述燃烧室中设置有加热丝、吹风机以及用于控制所述加热丝开启和关闭的温度传感器，燃烧室包括上室和下室，上室和下室相连通，所述温度传感器设置于上室中，加热丝和吹风机设置于下室中。
7.根据权利要求1所述的摇臂式气门磨损试验装置，其特征在于：所述摇臂上设置有油道，油道的出油口开设于触发端上。
8.根据权利要求1所述的摇臂式气门磨损试验装置，其特征在于：还包括气门油封，气门油封固定于气门杆上，气门锁头与气门油封固定连接，气门油封外侧面呈倒锥形，气门锁头呈环形，气门锁头内侧面为与所述气门油封外侧面相配合的倒锥形面。
9.根据权利要求1所述的摇臂式气门磨损试验装置，其特征在于：所述摇臂平台包括支撑体以及摇臂铰轴，摇臂铰轴一端固定于支撑体上，另一端穿接于摇臂上。
10.根据权利要求7所述的摇臂式气门磨损试验装置，其特征在于：所述摇臂平台包括支撑体以及摇臂铰轴，摇臂铰轴一端固定于支撑体上，另一端穿接于摇臂上，油道的进油口开设在支撑体上，摇臂铰轴对应进油口开设有油孔并设有与油孔相连通的油槽，油槽与油道的出油口连通。
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