CN106442191A - 一种气门磨损试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气门磨损试验装置，包括加载装置、用于固定气门座圈以及燃烧室，所述加载装置包括动力装置以及加载执行装置，动力装置包括驱动装置以及转轴，驱动装置与转轴连接，所述加载执行装置包括机架、缓冲杆、连接销以及冲击弹簧，转轴设置于缓冲杆上方，机架上开设有连接槽，连接槽中竖向开设有导轨滑道，缓冲杆一端连接到连接槽中，连接销连接到缓冲杆和导轨滑道上，缓冲杆另一端为气门夹头，转轴上具有加载凸轮，冲击弹簧套设于气门杆上，冲击弹簧两端分别与气门夹头和燃烧室连接。本发明不仅可以做传统气门的磨损试验，还可以方便地做可变正时气门的磨损试验。

Description

一种气门磨损试验装置
技术领域
本发明涉及一种试验装置，具体涉及一种气门磨损试验装置。
背景技术
在发动机中，气门-气门座圈摩擦副工作于高温度、高应力和腐蚀性的恶劣环境中，易发生磨损，同时气门的装配误差以及开闭时的转动又加剧了这种磨损。气门的磨损可造成气门下沉、气门间隙消失、燃气泄漏等严重问题，不仅降低了发动机的功率，而且提升了燃油消耗率，同时，气门-导管摩擦副的摩擦易导致气门杆部的磨损以及导管内部的磨损，对气门的定位造成很大影响。因此，气门的磨损性能深刻影响着发动机的输出功率、燃烧性能以及使用寿命。
传统的发动机配气机构，其配气相位一般在某个狭小范围变化，难以满足发动机动力性、经济性和环保性能不断提高的要求尤其是车用发动机，由于工作范围非常宽，要求有可变气门。
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：一种气门磨损试验装置，包括加载装置、用于固定气门座圈以及使气门座圈和气门头在模拟内燃机燃烧环境下进行试验的燃烧室，所述加载装置包括动力装置以及加载执行装置，动力装置包括驱动装置以及转轴，驱动装置与转轴连接，所述加载执行装置包括机架、缓冲杆、连接销以及冲击弹簧，转轴设置于缓冲杆上方，机架上开设有连接槽，连接槽中竖向开设有导轨滑道，缓冲杆一端连接到连接槽中，连接销连接到缓冲杆和导轨滑道上，缓冲杆另一端为用于夹持气门杆的气门夹头，转轴对应于气门夹头位置处具有加载凸轮，冲击弹簧套设于气门杆上，冲击弹簧两端分别与气门夹头和燃烧室连接。
优选的，所述转轴上还设置有第二加载凸轮，还设置有与缓冲杆连接使缓冲杆切换至承受第二加载凸轮加载力的加载切换杆。
优选的，连接槽两侧壁上竖向开设有导轨滑道，连接销穿过缓冲杆且两端凸出于缓冲杆，连接销两端分别连接到两侧的导轨滑道中。
优选的，加载执行装置还设置有导管试验装置，导管试验装置包括左导管试验装置和右导管试验装置，左导管试验装置和右导管试验装置均包括调整螺栓、连接轴承以及圆弧筒，调整螺栓的螺纹端伸进燃烧室中，连接轴承的外圈与圆弧筒连接，连接轴承的内圈与调整螺栓的螺纹端连接，左导管试验装置和右导管试验装置的圆弧筒左右设置形成测试导管，测试导管包围于气门杆外。
优选的，所述加载执行装置为两个，两加载执行装置的缓冲杆上分别设置有连接凸轨，加载切换杆上开设有与两缓冲杆的连接凸轨配合的连接凹槽，所述第二加载凸轮对应于将两缓冲杆连接起来后的加载切换杆的位置设置，转轴上的加载凸轮为两个，两个加载凸轮分别对应于两气门夹头位置设置。
优选的，还设置有辅助连接装置，辅助连接装置包括上电磁铁和下电磁铁，上电磁铁和下电磁铁分别为两个，两上电磁铁分别设置于两气门夹头上，两下电磁铁分别对应两上电磁铁设置在燃烧室上。
优选的，两加载执行装置上还分别设置有防护板，防护板设置于转轴和缓冲杆之间，两防护板之间形成加载区，第二加载凸轮和两加载凸轮伸入加载区中。
优选的，所述燃烧室包括两个供气门伸入的气门连接通道，气门连接通道底部设置有用于装夹气门座圈的座圈夹头，座圈夹头下方为加热腔室，加热腔室中设置有加热丝。
优选的，气门夹头上设置有装夹套筒，气门杆连接到装夹套筒中。
优选的，所述第二加载凸轮凸出端大于或小于加载凸轮的凸出端。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1、本发明不仅可以做气门-气门座圈摩擦副的磨损测试，还可以做气门-导管摩擦副的磨损测试，并且还可以通过控制气门-导管摩擦副的不同接触形式，再配合到气门-导管摩擦副的磨损测试中，从而达到能在更多的情况下进行测试。
2.本发明不仅可以做传统气门的磨损试验，还可以方便地做可变正时气门的磨损试验，并可以同时对不同材质的气门进行测试并进行对比，极大地降低了试验时间。
附图说明
图1是本发明的两个加载凸轮分别对两个缓冲杆进行加载时的示意图。
图2是本发明的加载切换杆将两缓冲杆连接起来的示意图。
图3是图2中的第二加载凸轮对加载切换杆进行加载时的示意图。
图4是本发明的左导管试验装置或右导管试验装置的结果示意图。
图5是本发明的左导管试验装置或右导管试验装置的主视图。
图6是本发明的缓冲杆中部的结构示意图。
图7是本发明的加载切换杆的结构示意图。
图8是本发明的装夹套筒的结构示意图。
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：
一种气门磨损试验装置，包括加载装置、用于固定气门座圈以及使气门座圈和气门头在模拟内燃机燃烧环境下进行试验的燃烧室1，所述加载装置包括动力装置以及加载执行装置，动力装置包括驱动装置以及转轴2，驱动装置与转轴连接，所述加载执行装置包括机架3、缓冲杆4、连接销5以及冲击弹簧6，转轴设置于缓冲杆上方，机架上开设有连接槽，连接槽中竖向开设有导轨滑道7，缓冲杆一端连接到连接槽中，连接销连接到缓冲杆和导轨滑道上，缓冲杆另一端为用于夹持气门杆的气门夹头8，转轴对应于气门夹头位置处具有加载凸轮9，冲击弹簧套设于气门杆上，冲击弹簧两端分别与气门夹头和燃烧室连接。
优选的，所述转轴上还设置有第二加载凸轮10，还设置有与缓冲杆连接使缓冲杆切换至承受第二加载凸轮加载力的加载切换杆11。
优选的，加载执行装置还设置有导管试验装置，导管试验装置包括左导管试验装置和右导管试验装置，左导管试验装置和右导管试验装置均包括调整螺栓12、连接轴承以及圆弧筒13，调整螺栓的螺纹端伸进燃烧室中，连接轴承的外圈与圆弧筒连接，连接轴承的内圈与调整螺栓的螺纹端连接，左导管试验装置和右导管试验装置的圆弧筒左右设置形成测试导管，测试导管包围于气门杆外。
优选的，所述加载执行装置为两个，两加载执行装置的缓冲杆上分别设置有连接凸轨14，加载切换杆上开设有与两缓冲杆的连接凸轨配合的连接凹槽15，所述第二加载凸轮对应于将两缓冲杆连接起来后的加载切换杆的位置设置，转轴上的加载凸轮为两个，两个加载凸轮分别对应于两气门夹头位置设置。
优选的，还设置有辅助连接装置，辅助连接装置包括上电磁铁和下电磁铁16，上电磁铁和下电磁铁分别为两个，两上电磁铁分别设置于两气门夹头上，两下电磁铁分别对应两上电磁铁设置在燃烧室上。
优选的，两加载执行装置上还分别设置有防护板17，防护板设置于转轴和缓冲杆之间，两防护板之间形成加载区，第二加载凸轮和两加载凸轮伸入加载区中。
优选的，所述燃烧室包括两个供气门18伸入的气门连接通道19，气门连接通道底部设置有用于装夹气门座圈的座圈夹头，座圈夹头下方为加热腔室20，加热腔室中设置有加热丝21。所述调整螺栓的螺纹端伸进连接通道中，圆弧筒设置在连接通道中。
两气门头均伸进同一个加热腔室中，可以保证两个气门的试验条件完全一致，因此在进行对比时，可以避免试验条件不同带来的影响。此外，还可以节省试验时间，降低能耗。
优选的，气门夹头上设置有装夹套筒22，气门杆连接到装夹套筒中。设置装夹套筒不仅可使气门的连接更稳定，而且还可针对不同大小和长度的气门选用不同的装夹套筒以适应不同大小的气门。
优选的，连接槽两侧壁上竖向开设有导轨滑道，连接销穿过缓冲杆，且两端凸出于缓冲杆，连接销两端分别连接到两侧的导轨滑道中。导轨滑道的设置可使本发明能适应于不同长度的气门的测试，此外，在气门夹头进行往复移动时，连接销两端在导轨滑道中上下移动，从而适应气门夹头的往复移动，避免缓冲杆产生绕连接销的转动，使气门杆受到缓冲杆径向的力，从而影响测试的准确性。
优选的，所述第二加载凸轮凸出端大于或小于加载凸轮的凸出端。本发明可以选择使第二加载凸轮凸出端大于加载凸轮的凸出端，并将第二加载凸轮作为高速加载轮，可保证高速测试下的稳定性。
本发明的工作过程及工作原理：本发明可实现三种形式的气门-气门座圈摩擦副的磨损测试以及两种情形下的气门-导管摩擦副的磨损测试。
气门-气门座圈摩擦副的磨损测试的第一种形式：低速下气门-座圈摩擦副的磨损测试，驱动装置启动使转轴转动，两加载凸轮转动分别驱动两气门夹头，当两加载凸轮的凸出端与两气门夹头接触时，两气门夹头向下移动，两冲击弹簧收缩，两气门向下移动，而随着两加载凸轮的转动，两气门夹头与两加载凸轮的基圆接触，两冲击弹簧则分别带动两气门的气门头对两气门座圈进行冲击，如此重复，使两气门头分别与两气门座圈在分离和冲击两种状态下进行切换。从而研究气门-气门座圈摩擦副在低速下的磨损状况。
气门-气门座圈摩擦副的磨损测试的第二种形式：高速下的气门-座圈摩擦副的磨损测试，将两上电磁铁和两下电磁铁开启，使两缓冲杆下移，将移动加载切换杆上的连接凹槽连接到两缓冲杆的连接凸轨上，将两缓冲杆连接起来，两上电磁铁和两下电磁铁分别将两缓冲杆向下拉，将两缓冲杆向下拉至第二加载凸轮以下，能避免在加载切换杆与两缓冲杆连接起来时受第二加载凸轮干扰(阻挡)，将两缓冲杆连接起来后，关闭两上电磁铁和两下电磁铁，驱动装置启动使转轴转动，第二加载凸轮与加载切换杆接触，当第二加载凸轮的凸出端与加载切换杆接触时，加载切换杆同时带动两缓冲杆下移，两冲击弹簧收缩，两气门向下移动，而随着第二加载凸轮的转动，第二加载凸轮的基圆与加载切换杆接触，两冲击弹簧则分别带动两气门的气门头分别对两气门座圈进行冲击，如此重复，使两气门头分别与两气门座圈在分离和冲击两种状态下进行切换。从而研究气门-气门座圈摩擦副在高速下的磨损状况。
气门-气门座圈摩擦副的磨损测试的第三种形式：低-高速切换下的气门-气门座圈摩擦副的磨损测试，此处以低速然后高速为实施例进行说明：驱动装置启动使转轴转动，两加载凸轮分别与两冲击弹簧相配合作用下带动两气门的气门头作往复运动，从而对两气门座圈进行冲击，使两气门头分别与两气门座圈在分离和冲击两种状态下进行切换。
换高速时，将两上电磁铁和两下电磁铁开启，使两缓冲杆下移并通过加载切换杆将两缓冲杆连接起来，然后，关闭两上电磁铁和两下电磁铁，驱动装置启动使转轴转动，第二加载凸轮配合两冲击弹簧使两气门的气门头作往复运动，从而对两气门座圈进行冲击，使两气门头分别与两气门座圈在分离和冲击两种状态下进行切换，从而研究气门-气门座圈摩擦副在低-高速切换下的磨损状况。
本发明还可以适用于可变正时气门的试验，其试验过程与气门-气门座圈摩擦副的磨损测试的第三种形式相似，不同之处在于，可在等速和变速(从高速变低速或从低速变高速)下进行可变正时气门试验。
这主要是由于两个加载凸轮相同，第二加载凸轮凸出端大于两加载凸轮的凸出端，因此，在使用第二加载凸轮进行加载时对比使用两加载凸轮进行加载时，增加了气门的开口大小，改变开口弧度以及提高单次行程的进、排气时间，此时内燃机的效率高，动力足；反之，使用两加载凸轮进行加载时，在动力足的基础上实现了节省燃料的效果。
气门-导管摩擦副的磨损测试的第一种情况：通过两调整螺栓调整两圆弧筒使测试导管与气门处于正确配合位置，然后分别进行上述的气门-气门座圈摩擦副的磨损测试。
气门-导管摩擦副的磨损测试的第二种情况：通过两调整螺栓调整两圆弧筒使测试导管与气门形成一定角度然后分别进行上述的气门-气门座圈摩擦副的磨损测试。
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)

1.一种气门磨损试验装置，其特征在于：包括加载装置、用于固定气门座圈以及使气门座圈和气门头在模拟内燃机燃烧环境下进行试验的燃烧室，所述加载装置包括动力装置以及加载执行装置，动力装置包括驱动装置以及转轴，驱动装置与转轴连接，所述加载执行装置包括机架、缓冲杆、连接销以及冲击弹簧，转轴设置于缓冲杆上方，机架上开设有连接槽，连接槽中竖向开设有导轨滑道，缓冲杆一端连接到连接槽中，连接销连接到缓冲杆和导轨滑道上，缓冲杆另一端为用于夹持气门杆的气门夹头，转轴对应于气门夹头位置处具有加载凸轮，冲击弹簧套设于气门杆上，冲击弹簧两端分别与气门夹头和燃烧室连接。
2.根据权利要求1所述的气门磨损试验装置，其特征在于：所述转轴上还设置有第二加载凸轮，还设置有与缓冲杆连接使缓冲杆切换至承受第二加载凸轮加载力的加载切换杆。
3.根据权利要求1所述的气门磨损试验装置，其特征在于：连接槽两侧壁上竖向开设有导轨滑道，连接销穿过缓冲杆且两端凸出于缓冲杆，连接销两端分别连接到两侧的导轨滑道中。
4.根据权利要求1-3任一所述的气门磨损试验装置，其特征在于：加载执行装置还设置有导管试验装置，导管试验装置包括左导管试验装置和右导管试验装置，左导管试验装置和右导管试验装置均包括调整螺栓、连接轴承以及圆弧筒，调整螺栓的螺纹端伸进燃烧室中，连接轴承的外圈与圆弧筒连接，连接轴承的内圈与调整螺栓的螺纹端连接，左导管试验装置和右导管试验装置的圆弧筒左右设置形成测试导管，测试导管包围于气门杆外。
5.根据权利要求2所述的气门磨损试验装置，其特征在于：所述加载执行装置为两个，两加载执行装置的缓冲杆上分别设置有连接凸轨，加载切换杆上开设有与两缓冲杆的连接凸轨配合的连接凹槽，所述第二加载凸轮对应于将两缓冲杆连接起来后的加载切换杆的位置设置，转轴上的加载凸轮为两个，两个加载凸轮分别对应于两气门夹头位置设置。
6.根据权利要求5所述的气门磨损试验装置，其特征在于：还设置有辅助连接装置，辅助连接装置包括上电磁铁和下电磁铁，上电磁铁和下电磁铁分别为两个，两上电磁铁分别设置于两气门夹头上，两下电磁铁分别对应两上电磁铁设置在燃烧室上。
7.根据权利要求5所述的气门磨损试验装置，其特征在于：两加载执行装置上还分别设置有防护板，防护板设置于转轴和缓冲杆之间，两防护板之间形成加载区，第二加载凸轮和两加载凸轮伸入加载区中。
8.根据权利要求5所述的气门磨损试验装置，其特征在于：所述燃烧室包括两个供气门伸入的气门连接通道，气门连接通道底部设置有用于装夹气门座圈的座圈夹头，座圈夹头下方为加热腔室，加热腔室中设置有加热丝。
9.根据权利要求1所述的气门磨损试验装置，其特征在于：气门夹头上设置有装夹套筒，气门杆连接到装夹套筒中。
10.根据权利要求2所述的气门磨损试验装置，其特征在于：所述第二加载凸轮凸出端大于或小于加载凸轮的凸出端。
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