CN107091734A - 一种气缸盖热疲劳试验装置 - Google Patents

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景国玺
王根全
文洋
马宁
许春光
王小慧
卫军朝
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Abstract

本发明提供了一种气缸盖热疲劳试验装置，包括支撑架、非标机体、被试气缸盖，所述支撑架中间安装非标机体，所述非标机体中间设有燃烧孔，两侧设有两路冷却水道，两路所述冷却水道一端连通且在连通处设有总进水口，两路所述冷却水道上均设有非标机体出水孔，所述总进水口上安装有进水法兰，所述燃烧孔和冷却水道之间设有多个气缸盖螺栓孔，所述非标机体上表面安装被试气缸盖。本发明所述的气缸盖热疲劳试验装置对被试气缸盖进行热疲劳考核的过程中，能够同时考虑预紧力的作用，确保被试气缸盖的预紧状态与实机一致，更为准确、真实的体现被试气缸盖的受力状态。

Description

一种气缸盖热疲劳试验装置
技术领域
本发明属于发动机检测技术领域，尤其是涉及一种气缸盖热疲劳试验装置。
背景技术
气缸盖在实际工作中受力状态复杂，不仅承受螺栓预紧力的强约束作用，而且承受高温高压燃气冲击，容易造成气缸盖热疲劳损伤。因此，在气缸盖研制过程中，必须准确评估气缸盖的受热状态和考核气缸盖的热疲劳可靠性。
现有的气缸盖热疲劳试验台在考核气缸盖的受热状态时，通常忽略螺栓预紧力的作用，仅以循环外加热源使气缸盖内部产生热应力，从而使气缸盖产生热疲劳损伤。此过程仅能反映气缸盖的受热状况，但改变了气缸盖的真实受力状态，不能全面的反映气缸盖的实际受力情况和热破坏机理。同时，现有的气缸盖热疲劳试验台在对气缸盖进行加热时，大多仅能实现温度的模拟，却无法保证温度梯度的模拟，而温度梯度是影响热应力的直接因素，因此，影响疲劳考核结果的准确性。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种气缸盖热疲劳试验装置，以减小被试气缸盖承载情况与实机状态的差异，更真实的模拟气缸盖的工作状态。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种气缸盖热疲劳试验装置，包括支撑架、非标机体、被试气缸盖，所述支撑架中间安装非标机体，所述非标机体中间设有燃烧孔，两侧设有两路冷却水道，两路所述冷却水道一端连通且在连通处设有总进水口，两路所述冷却水道上均设有非标机体出水孔，所述总进水口上安装有进水法兰，所述燃烧孔和冷却水道之间设有多个气缸盖螺栓孔，所述非标机体上表面安装被试气缸盖。
进一步的，所述支撑架包括空心型钢，所述空心型钢通过角钢连接在一起。
进一步的，所述空心型钢和角钢之间用螺栓和螺母连接。
进一步的，所述支撑架上设有多个螺栓安装孔。
进一步的，所述非标机体周围边缘处设有多个试验台架固定孔和工艺孔。
进一步的，所述工艺孔上安装有螺堵。
进一步的，所述被试气缸盖上安装有支撑块。
进一步的，所述被试气缸盖侧面安装有废气导流管。
进一步的，所述被试气缸盖通过气缸盖螺栓安装在非标机体上。
相对于现有技术，本发明所述的气缸盖热疲劳试验装置具有以下优势：
(1)本发明所述的气缸盖热疲劳试验装置对被试气缸盖进行热疲劳考核的过程中，能够同时考虑预紧力的作用，确保被试气缸盖的预紧状态与实机一致，更为准确、真实的体现被试气缸盖的受力状态。
(2)本发明所述的气缸盖热疲劳试验装置设计有包含内部冷却水路的非标机体，通过对整机实际的冷却水流场分析，可获得被试气缸盖在实际工作中的冷却流场分布，进而设计非标机体的冷却水路，以确保考核过程中被试气缸盖的进出水方式和冷却水流场分布尽可能接近实际状态，模拟整机冷却过程，从而保证被试气缸盖在考核时与整机状态一致的温度梯度。
(3)本发明所述的支撑架采用组合框架结构，可以适用于不同缸径的气缸盖热疲劳试验，具有良好的互换性和通用性，且易拆装，支撑架组成零件全部为国标零件，可根据需求选用；该气缸盖热疲劳试验装置最多可同时为三个气缸盖进行热疲劳试验。
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的气缸盖热疲劳试验装置的总体结构示意图；
图2为本发明实施例所述的支撑架结构示意图；
图3为本发明实施例所述的非标机体结构示意图；
图4为本发明实施例所述的气缸盖热疲劳试验装置工作状态图。
附图标记说明：
1-支撑架；11-空心型钢；12-角钢；13-螺栓；14-螺母；2-非标机体；21-总进水口；22-冷却水道；23-气缸盖螺栓孔；24-非标机体出水孔；25-工艺孔；26-燃烧孔；27-试验台架固定孔；3-废气导流管；4-支撑块；5-被试气缸盖；6-气缸盖螺栓；7-进水法兰。
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。
如图1至图3所示，一种气缸盖热疲劳试验装置，包括支撑架1、非标机体2、被试气缸盖5，所述支撑架1中间安装非标机体2，所述非标机体2中间设有燃烧孔26，两侧设有两路冷却水道22，两路所述冷却水道22一端连通且在连通处设有总进水口21，两路所述冷却水道22上均设有非标机体出水孔24，目的是为被试气缸盖提供冷却水，所述总进水口21上安装有进水法兰7，所述燃烧孔26和冷却水道22之间设有多个气缸盖螺栓孔23，所述非标机体2接口设计需依据被试气缸盖5的结构，冷却水道22设计需考虑冷却流场分布，所述气缸盖螺栓孔23和非标机体出水孔24的位置依据被试气缸盖5确定，所述总进水口21、冷却水道22和非标机体出水孔24的孔径依据冷却流场分析确定，所述燃烧孔26的孔径可参照原机缸径设计，所述非标机体2上表面安装被试气缸盖5。
如图2所示，所述支撑架1包括空心型钢11，所述空心型钢11通过角钢12连接在一起，所述支撑架1所用的所有零件全部为国标件，可根据需求选用。
所述空心型钢11和角钢12之间用螺栓13和螺母14连接。
所述支撑架上设有多个螺栓安装孔，用于通过螺栓13固定试验装置于试验台架上。
所述非标机体2周围边缘处设有多个试验台架固定孔27和工艺孔25。
所述工艺孔25上安装有螺堵，确保密封。
所述被试气缸盖5上安装有支撑块4，通过仿真分析和调整支撑块4的材料和尺寸参数，来调整试验系统的刚度分配，确保被试气缸盖5在考核过程中承受的预紧力分配与整机状态一致。
所述被试气缸盖5侧面安装有废气导流管3。
所述被试气缸盖5通过气缸盖螺栓6安装在非标机体2上。
本实施例的工作过程如下：
所述气缸盖热疲劳试验装置工作过程如图4所示，其中虚线箭头代表火焰，将所述气缸盖热疲劳试验装置两端通过螺栓13固定在试验台架上，由底部火焰经由燃烧孔26对气缸盖燃烧面加热，冷却水由试验台架提供，经过进水法兰7，由非标机体2上的总进水口21进入，分为两路，经由冷却水道22和非标机体出水孔24，流入被试气缸盖5，实现对被试气缸盖5的冷却功能。试验过程中冷却水流速及流量皆可由用户通过改变进水法兰7直径来自行调节。试验过程中，每隔一段时间(如100个工作循环)暂停试验，观测被试气缸盖5热疲劳损伤状况，直至被试气缸盖5出现失效或满足试验循环次数。
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 (9)

1.一种气缸盖热疲劳试验装置，其特征在于：包括支撑架、非标机体、被试气缸盖，所述支撑架中间安装非标机体，所述非标机体中间设有燃烧孔，两侧设有两路冷却水道，两路所述冷却水道一端连通且在连通处设有总进水口，两路所述冷却水道上均设有非标机体出水孔，所述总进水口上安装有进水法兰，所述燃烧孔和冷却水道之间设有多个气缸盖螺栓孔，所述非标机体上表面安装被试气缸盖。
2.根据权利要求1所述的一种气缸盖热疲劳试验装置，其特征在于：所述支撑架包括空心型钢，所述空心型钢通过角钢连接在一起。
3.根据权利要求2所述的一种气缸盖热疲劳试验装置，其特征在于：所述空心型钢和角钢之间用螺栓和螺母连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种气缸盖热疲劳试验装置，其特征在于：所述支撑架上设有多个螺栓安装孔。
5.根据权利要求1所述的一种气缸盖热疲劳试验装置，其特征在于：所述非标机体周围边缘处设有多个试验台架固定孔和工艺孔。
6.根据权利要求5所述的一种气缸盖热疲劳试验装置，其特征在于：所述工艺孔上安装有螺堵。
7.根据权利要求1所述的一种气缸盖热疲劳试验装置，其特征在于：所述被试气缸盖上安装有支撑块。
8.根据权利要求1所述的一种气缸盖热疲劳试验装置，其特征在于：所述被试气缸盖侧面安装有废气导流管。
9.根据权利要求1、7和8中任一所述的一种气缸盖热疲劳试验装置，其特征在于：所述被试气缸盖通过气缸盖螺栓安装在非标机体上。
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