CN107515107B - 排气阀试验台用动力机械式气缸压力模拟装置 - Google Patents

Abstract

一种排气阀试验台用动力机械式气缸压力模拟装置，通过机械结构实现气缸压力对排气阀的作用的模拟，该模拟装置包括凸轮组件、弹簧顶杆组件、转轴支架和导轨，所述凸轮组件架设于所述转轴支架上且能够在该转轴支架上旋转，所述转轴支架安装在所述导轨上且能够在导轨上沿轴向移动，所述弹簧顶杆组件设置于所述排气阀与所述凸轮组件之间，并且将所述凸轮组件旋转所产生的上下方向的变化的作用力传递给所述排气阀，以模拟所述气缸对该排气阀的不同作用力。本发明采用动力机械组合式结构，使系统更加紧凑、布置更加灵活，使对排气阀的作用力的变化更好控制，更加精确，且满足了模拟柴油机不同工况时气缸压力的试验要求。

Description

排气阀试验台用动力机械式气缸压力模拟装置

技术领域

本发明涉及一种阀门用试验装置，具体涉及一种船用柴油机排气阀试验台用动力机械式气缸压力模拟装置，属于柴油机技术领域。

背景技术

船用低速柴油机排气阀试验台是用于研究排气阀性能的重要试验装置，而气缸内压力模拟装置是排气阀试验台的关键组成部分，它模拟了实际工作中排气阀所受到的缸内燃烧压力的作用效果。因此，在满足排气阀正常工作的前提下，根据不同的燃烧压力和主机工况，能够实现不同的缸内压力变化，尽可能准确的模拟实际工作时的缸内压力，是对气缸内压力模拟装置的最终性能要求。

目前广泛使用的气缸压力模拟装置，均是把气缸压力对应转化为液压油的压力，再作用于排气阀上。因此，在模拟装置中需考虑液压油特性和油缸内压力变化等因素，这不仅使模拟装置的结构变得复杂，而且模拟装置的控制精度等也受到了极大限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种动力机械式气缸压力模拟装置，通过一系列机械结构实现对气缸内实际工作压力的准确模拟，并且施力于排气阀的阀盘上，从而达到排气阀试验的要求。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案如下：

一种排气阀试验台用动力机械式气缸压力模拟装置，通过机械结构实现气缸压力对排气阀的作用的模拟，其特征在于：所述模拟装置包括凸轮组件、弹簧顶杆组件、转轴支架和导轨，所述凸轮组件架设于所述转轴支架上且能够在该转轴支架上旋转，所述转轴支架安装在所述导轨上且能够在导轨上沿轴向移动，所述弹簧顶杆组件设置于所述排气阀与所述凸轮组件之间，并且将所述凸轮组件旋转所产生的上下方向的变化的作用力传递给所述排气阀，以模拟所述气缸对该排气阀的不同作用力。

进一步地，所述的凸轮组件包括有转轴以及依次固定安装在该转轴上的第一凸轮、第二凸轮、第三凸轮、第四凸轮和第五凸轮，该第一凸轮、第二凸轮、第三凸轮、第四凸轮和第五凸轮的轮心与所述转轴的轴线重合，该转轴旋转带动所有凸轮同时旋转，各凸轮的轮缘能够分别独自与所述弹簧顶杆组件接触且对该弹簧顶杆组件施加向上的作用力。

进一步地，所述的各凸轮通过不同的轮缘轮廓线控制对所述凸轮组件的作用力，以模拟不同工况的气缸压力对所述排气阀的作用；具体为：所述第一凸轮用以模拟柴油机25％工作负荷时的气缸压力，所述第二凸轮用以模拟柴油机50％工作负荷时的气缸压力，所述第三凸轮用以模拟柴油机75％工作负荷时的气缸压力，所述第四凸轮用以模拟柴油机100％工作负荷时的气缸压力，所述第五凸轮用以模拟柴油机110％工作负荷时的气缸压力。

进一步地，所述的转轴支架在导轨上沿轴向移动，改变与所述弹簧顶杆组件单独配合的所述凸轮组件中的凸轮，以模拟不同工况的气缸压力。

进一步地，所述的转轴由电机带动旋转。

进一步地，所述的顶杆弹簧组件包括受力件、弹簧和弹簧套筒；所述弹簧套筒固定于所述排气阀的阀盘的下面，所述受力件紧密接触于所述第一凸轮、第二凸轮、第三凸轮、第四凸轮或第五凸轮的轮缘上，所述弹簧挤压于所述受力件与弹簧套筒之间，并且将旋转的凸轮对所述受力件施加的作用力通过弹簧套筒传递给所述阀盘，用以模拟气缸压力对排气阀的作用。

进一步地，所述的凸轮旋转并通过所述受力件使所述弹簧的压缩量产生变化，从而产生通过所述弹簧套筒对所述阀盘施加的变化的作用力。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、模拟装置为组合式结构，使系统更加紧凑，布置更加灵活。

2、将机械力模拟转化为气缸压力施加于排气阀上，使作用力的变化更便于控制，能够更加精确地模拟气缸内的实际工作压力。

3、模拟装置设置有多个凸轮，能够满足试验时柴油机不同工作状况下排气阀受力条件的模拟。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是力传递示意图。

图3是转换不同工况压力的示意图。

图中：01—排气阀，011—阀盘，1—弹簧套筒，2—弹簧，3—受力件，4—转轴，5—轴承，6—第一凸轮(25％工况)，7—第二凸轮(50％工况)，8—第三凸轮(75％工况)，9—第四凸轮(100％工况)，10—第五凸轮(110％工况)，11—转轴支架，12—导轨。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明所述的排气阀试验台用动力机械式气缸压力模拟装置做进一步的详细阐述，但不应以此来限制本发明的保护范围。

请参阅图1，本发明所述的排气阀试验台用动力机械式气缸压力模拟装置包括凸轮组件、弹簧顶杆组件、转轴支架11和导轨12。

所述凸轮组件架设于所述转轴支架11上，并且能够在该转轴支架11上旋转。请参阅图1，所述的凸轮组件包括有转轴4以及五个凸轮，该五个凸轮为第一凸轮6、第二凸轮7、第三凸轮8、第四凸轮9和第五凸轮10，它们依次固定安装在该转轴4上，所述转轴4通过轴承5设置于所述转轴支架11上；所述第一凸轮6、第二凸轮7、第三凸轮8、第四凸轮9和第五凸轮10的轮心与所述转轴4的轴线重合，各凸轮的轮缘能够分别独自与所述弹簧顶杆组件接触，并且对该弹簧顶杆组件施加向上的作用力。

所述转轴4的末端连接电机。所述气缸压力模拟装置不采用任何气缸或油缸，所述的转轴4由电机带动旋转，该转轴4再带动所有凸轮(第一凸轮6、第二凸轮7、第三凸轮8、第四凸轮9和第五凸轮10)同时旋转。

所述的顶杆弹簧组件设置于所述排气阀01与所述凸轮组件之间，包括受力件3、弹簧2和弹簧套筒1。所述弹簧套筒1具有一内腔，通过螺钉固定于所述排气阀01的阀盘011的下面。所述受力件3为一端封闭的筒形构件，筒腔内部设有定位柱；通过切换位置，该受力件3的底平面能够单独紧密接触于所述第一凸轮6、第二凸轮7、第三凸轮8、第四凸轮9或者第五凸轮10的轮缘上。请参阅图2，所述弹簧2挤压于所述受力件3与弹簧套筒1之间，一端顶压所述弹簧套筒1的内腔顶部，另一端套置于所述受力件3的筒腔内的定位柱上且顶压该筒腔的底部。

所述弹簧顶杆组件将所述凸轮组件旋转所产生的上下方向的变化的作用力传递给所述排气阀01，以模拟所述气缸对该排气阀01的不同作用力。请参阅图2(此处以该第三凸轮8为例说明)，所述的第三凸轮8受转轴4驱动进行旋转，该第三凸轮8的轮缘顶压所述受力件3的底面，并且对该受力件3施加向上的作用力；变化的凸轮轮缘轮廓线推动所述受力件3上下移动，并将力传递给所述弹簧2，使该弹簧2的压缩量产生变化，从而产生变化的作用力，所述弹簧套筒1受到所述弹簧2的作用力，再将力传递给所述排气阀01的阀盘011，从而模拟所述气缸对该排气阀01施加的上下方向的变化作用力。

不仅所述凸轮组件能够通过变化的轮缘轮廓线在凸轮的一周旋转中模拟产生不同的气缸压力，而且所述的各凸轮通过不同的轮缘轮廓线控制对所述凸轮组件的作用力，以模拟不同工况的气缸压力对所述排气阀01的作用。

本实施例中，所述第一凸轮6用以模拟柴油机25％工作负荷时的气缸压力，所述第二凸轮7用以模拟柴油机50％工作负荷时的气缸压力，所述第三凸轮8用以模拟柴油机75％工作负荷时的气缸压力，所述第四凸轮9用以模拟柴油机100％工作负荷时的气缸压力，所述第五凸轮10用以模拟柴油机110％工作负荷时的气缸压力。

请参阅图3，所述转轴支架11用螺栓固定安装在所述导轨12上，拆掉螺栓该转轴支架11能够在所述导轨12上沿轴向移动，从而切换改变与所述弹簧顶杆组件的受力件3单独配合的所述凸轮组件中的凸轮，以模拟不同工况的气缸压力。

本发明的具体工作原理如下：若进行模拟柴油机75％工作负荷工况下的试验，第三凸轮8与受力件3相接触，弹簧2设置好压缩预紧力，第三凸轮8旋至起始位置。在排气阀01开启过程中，电机启动带动转轴4旋转，转轴4带动第三凸轮8旋转，由于凸轮轮缘轮廓线的作用，受力件3沿着第三凸轮8的轮廓线而位置降低，向下运动。受力件3向下运动使弹簧2伸长，弹簧力减小，弹簧2对弹簧套筒1向上的力减小，弹簧套筒1对阀盘011的向上的力减小，即模拟了排气阀01开启时成一定的函数关系减小的气缸对排气阀01的作用力。排气阀01关闭时，受力件3沿着第三凸轮8的轮廓到达最低位置，此时弹簧2回复原长，对排气阀01没有力的作用，等效于忽略缸内压力对排气阀01的影响，排气阀01依靠自身空气弹簧关闭。参阅图3，若需改变气缸工况，如从75％到50％，则将此时工作的第三凸轮8转至受力件3处在最低位置时，拧松固定转轴支架11和导轨12的螺栓，再轴向移动导轨12上的转轴支架11，使受力件3下端面接触所实验工况相对应的第二凸轮7，然后用螺栓固定导轨支架11在导轨12上。

上述仅为本发明的优选实施例，必须指出的是，所属领域的技术人员凡依本发明申请内容所作的各种等效修改、变化与修正，都应成为本发明专利的保护范围。

Claims (5)

1.一种排气阀试验台用动力机械式气缸压力模拟装置，通过机械结构实现气缸压力对排气阀的作用的模拟，其特征在于：所述模拟装置包括凸轮组件、弹簧顶杆组件、转轴支架和导轨，所述凸轮组件架设于所述转轴支架上且能够在该转轴支架上旋转，所述转轴支架安装在所述导轨上且能够在导轨上沿轴向移动，所述弹簧顶杆组件设置于所述排气阀与所述凸轮组件之间，并且将所述凸轮组件旋转所产生的上下方向的变化的作用力传递给所述排气阀，以模拟所述气缸对该排气阀的不同作用力；

所述的凸轮组件包括有转轴以及依次固定安装在该转轴上的第一凸轮、第二凸轮、第三凸轮、第四凸轮和第五凸轮，该第一凸轮、第二凸轮、第三凸轮、第四凸轮和第五凸轮的轮心与所述转轴的轴线重合，该转轴旋转带动所有凸轮同时旋转，各凸轮的轮缘能够分别独自与所述弹簧顶杆组件接触且对该弹簧顶杆组件施加向上的作用力；

所述的各凸轮通过不同的轮缘轮廓线控制对所述凸轮组件的作用力，以模拟不同工况的气缸压力对所述排气阀的作用；具体为：所述第一凸轮用以模拟柴油机25％工作负荷时的气缸压力，所述第二凸轮用以模拟柴油机50％工作负荷时的气缸压力，所述第三凸轮用以模拟柴油机75％工作负荷时的气缸压力，所述第四凸轮用以模拟柴油机100％工作负荷时的气缸压力，所述第五凸轮用以模拟柴油机110％工作负荷时的气缸压力。

2.根据权利要求1所述的排气阀试验台用动力机械式气缸压力模拟装置，其特征在于：所述的转轴支架在导轨上沿轴向移动，改变与所述弹簧顶杆组件单独配合的所述凸轮组件中的凸轮，以模拟不同工况的气缸压力。

3.根据权利要求1所述的排气阀试验台用动力机械式气缸压力模拟装置，其特征在于：所述的转轴由电机带动旋转。

4.根据权利要求1所述的排气阀试验台用动力机械式气缸压力模拟装置，其特征在于：所述的顶杆弹簧组件包括受力件、弹簧和弹簧套筒；所述弹簧套筒固定于所述排气阀的阀盘的下面，所述受力件紧密接触于所述第一凸轮、第二凸轮、第三凸轮、第四凸轮或第五凸轮的轮缘上，所述弹簧挤压于所述受力件与弹簧套筒之间，并且将旋转的凸轮对所述受力件施加的作用力通过弹簧套筒传递给所述阀盘，用以模拟气缸压力对排气阀的作用。

5.根据权利要求4所述的排气阀试验台用动力机械式气缸压力模拟装置，其特征在于：所述的凸轮旋转并通过所述受力件使所述弹簧的压缩量产生变化，从而产生通过所述弹簧套筒对所述阀盘施加的变化的作用力。