CN106017880A - 一种能施加侧向力的活塞机械疲劳试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种能施加侧向力的活塞机械疲劳试验装置，包括顶板、支撑体、活塞销、底座、非标连杆和连杆底座，所述顶板和底座分别安装在支撑体的上下两端；所述连杆底座设置在支撑体内底座上表面，所述非标连杆的一端与连杆底座上的销孔采用活塞销进行铰接，所述非标连杆的另一端设有用来通过活塞销连接活塞试验件的销孔；所述非标连杆与竖直方向存在一定的夹角α。本发明所述装置可以模拟整机情况下活塞的裙部所受侧向力，使活塞部件机械疲劳结果的评价试验更加精确。

Description

一种能施加侧向力的活塞机械疲劳试验装置
技术领域
本发明属于发动机零部件试验技术领域，尤其是涉及一种能施加侧向力的活塞机械疲劳试验装置。
背景技术
活塞是构成发动机燃烧室的关键构件之一，承受机械载荷和热载荷的共同作用。随着发动机功率密度的不断提高，导致的活塞机械负荷和热负荷问题日益突出。由气体力为主导引起的活塞销孔处的机械疲劳失效及侧向力引起的活塞裙部失效是活塞主要的失效模式。在产品批量生产前期，基于部件试验台进行零部件的疲劳可靠性试验对于产品研制来说至关重要。
现有的试验方法未能模拟活塞工作时受的侧压力，并随着发动机强化程度的提高，气体爆发压力越来越高，活塞裙失效的问题不断暴露，而传统的试验装置不能模拟整机情况下活塞的裙部所受侧向力，这给活塞部件机械疲劳结果的评价带来了难题。
因此，设计一种能够考虑活塞侧压力，来模拟活塞工作时的真实受力的装置是非常有必要的。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种能施加侧向力的活塞机械疲劳试验装置，能够更准确地模拟活塞受力的疲劳试验装置。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种能施加侧向力的活塞机械疲劳试验装置，包括顶板、支撑体、活塞销、螺栓、底座、密封圈、非标连杆和连杆底座，
所述顶板和底座分别安装在支撑体的上下两端，并通过螺栓固定；所述顶板的中心设有顶板液压油腔入口，底座内设有底座液压油腔入口；所述顶板和底座与支撑体的接触面之间均通过密封圈进行密封；
所述连杆底座设置在支撑体内底座上表面，所述非标连杆的一端与连杆底座上的销孔采用活塞销进行铰接，所述非标连杆的另一端设有用来通过活塞销连接活塞试验件的销孔；
所述连杆底座上的销孔中心所在竖直线与支撑体竖直中心线之间的距离为l1，使得非标连杆与竖直方向存在一定的夹角α，该夹角α由待测发动机爆发工况时的曲轴转角β确定，计算方式如下：其中L为待测试发动机的连杆长度，R为待测试发动机的曲柄半径；l2为非标连杆的长度，l1与l2长度可通过α来调整，其关系为：sinα＝l2/l1。
进一步的，所述连杆底座采用双支撑，其一侧截面程U型。
进一步的，所述螺栓依次穿过顶板、支撑体和底座。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
(1)所述装置可以模拟整机情况下活塞的裙部所受侧向力，使活塞部件机械疲劳结果的评价试验更加精确；
(2)所述装置设计合理，结构简单，容易实现。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述活塞机械疲劳试验装置的一侧剖视图；
图2为本发明实施例所述活塞机械疲劳试验装置的另一侧剖视图；
图3为本发明实施例所述活塞机械疲劳试验装置的参数标注图；
图4为本发明实施例所述夹角α的计算公式原理图。
附图标记说明：
1-顶板，2-支撑体，3-活塞销，4-螺栓，5-底座，6-密封圈，7-活塞试验件，8-非标连杆，9-连杆底座，10-顶板液压油腔入口，11-液压油腔，12-高压油腔，13-底座液压油腔入口。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种能施加侧向力的活塞机械疲劳试验装置，如图1、2所示，包括顶板1、支撑体2、活塞销3、螺栓4、底座5、密封圈6、非标连杆8和连杆底座9，所述顶板1和底座5分别安装在支撑体2的上下两端，并通过螺栓4固定；所述连杆底座9设置在支撑体2内底座5上表面，所述非标连杆8的一端与连杆底座9上的销孔采用原与机活塞销相同的活塞销3进行铰接式的连接，可以模拟活塞试验件工作时的侧压力，所述非标连杆8的另一端设有用来通过活塞销3连接活塞试验件的销孔。
如图3所示，所述连杆底座9上的销孔中心所在竖直线与支撑体2竖直中心线之间的距离为l1，使得非标连杆8与竖直方向存在一定的夹角α，该夹角α由发动机爆发工况时的曲轴转角β确定，如图4所示，计算方式如下：其中L为待测试发动机活塞匹配的连杆长度，R为待测试发动机活塞匹配的曲柄半径。
夹角α确定后，l2为非标连杆8的长度，l1与l2长度可通过α来调整，其关系为：sinα＝l2/l1。
所述顶板1的中心设有顶板液压油腔入口10，底座5内设有底座液压油腔入口13。
所述顶板1和底座5与支撑体2的接触面之间均通过密封圈6进行密封。
所述连杆底座9采用双支撑，其一侧截面程U型。
实验时，将活塞试验件通过活塞销安装于非标连杆8的上端，顶板液压油腔入口10和底座液压油腔入口13与外部液压系统相连接。
由顶板1、支撑体2和活塞试验件的活塞顶面共同组成液压油腔11，液压油腔11与顶板液压油腔入口10连通，模拟爆发时对活塞试验件的压力。
由底座5、支撑体2和活塞试验件的活塞下腔组成高压油腔12，高压油腔12与底座液压油腔入口13连通，模拟活塞惯性力。
同时，非标连杆8与竖直方向存在一定的夹角α，进行活塞高周机械疲劳试验，可以模拟活塞试验件爆发时的侧压力，使试验更加精确。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种能施加侧向力的活塞机械疲劳试验装置，其特征在于：包括顶板(1)、支撑体(2)、活塞销(3)、螺栓(4)、底座(5)、密封圈(6)、非标连杆(8)和连杆底座(9)，
所述顶板(1)和底座(5)分别安装在支撑体(2)的上下两端，并通过螺栓(4)固定；所述顶板(1)的中心设有顶板液压油腔入口(10)，底座(5)内设有底座液压油腔入口(13)；所述顶板(1)和底座5与支撑体(2)的接触面之间均通过密封圈(6)进行密封；
所述连杆底座(9)设置在支撑体(2)内底座(5)上表面，所述非标连杆(8)的一端与连杆底座(9)上的销孔采用活塞销(3)进行铰接，所述非标连杆(8)的另一端设有用来通过活塞销(3)连接活塞试验件的销孔；
所述连杆底座(9)上的销孔中心所在竖直线与支撑体(2)竖直中心线之间的距离为l1，使得非标连杆(8)与竖直方向存在一定的夹角α，该夹角α由待测发动机爆发工况时的曲轴转角β确定，计算方式如下：其中L为待测试发动机的连杆长度，R为待测试发动机的曲柄半径；l2为非标连杆(8)的长度，l1与l2长度可通过α来调整，其关系为：sinα＝l2/l1。
2.根据权利要求1所述的能施加侧向力的活塞机械疲劳试验装置，其特征在于：所述连杆底座(9)采用双支撑，其一侧截面程U型。
3.根据权利要求1所述的能施加侧向力的活塞机械疲劳试验装置，其特征在于：所述螺栓(4)依次穿过顶板(1)、支撑体(2)和底座(5)。
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