CN109357871B - 一种发动机连杆小头轴承考核试验台及测试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种发动机连杆小头轴承考核试验台及测试系统，包括工作平台、加载装置、试验夹具和曲柄摇杆摆动机构，所述工作平台上固定加载装置、试验夹具和曲柄摇杆摆动机构；所述加载装置包括液压油缸和其上固定安装的加载固定座，所述试验夹具包括上夹具、下夹具和活塞销，所述上夹具和下夹具固定安装后中心形成用于安装试验衬套的圆孔；活塞销穿过试验衬套。本发明可模拟连杆小头轴承摆动运动，可模拟连杆小头轴承泵吸润滑，可模拟连杆小头轴承承受的载荷，被测摩擦副采用实际零件，可模拟发动机的不同工况，实现与发动机整机或单缸机的等效模拟，从而大大提高试验效率，降低试验费用。

Description

一种发动机连杆小头轴承考核试验台及测试系统
技术领域
本发明属于发动机技术领域，尤其是涉及一种发动机连杆小头轴承考核试验台及测试系统。
背景技术
发动机连杆小头轴承(即衬套)是发动机关键的传力轴承，该轴承能否可靠工作决定了整个发动机的可靠性，通常在整机考核试验开展前首先开展连杆小头轴承的考核试验，由于采用发动机整机或单缸机对连杆小头轴承进行考核试验周期长且成本高，因此需要采用发动机连杆小头轴承考核试验台进行考核。
目前的连杆小头轴承考核试验台主要考核活塞销和连杆小头组成的轴承结构，通过往复偏心机构或曲柄摇杆机构模拟连杆小头的摆动运动，通过液压或电磁加载实现不同载荷的变化，通过电机带动不同机构实现摆动频率的变化，通过在整个传动轴系安装扭矩传感器测量轴承摩擦力，进而开展连杆小头轴承的考核试验，但上述试验台存在诸多不足：
1.未考虑发动机连杆小头轴承由于上下运动所产生的泵吸润滑效应；2.仅可对标准轴承结构进行试验，被试件尺寸受到限制；3.连杆小头轴承载荷与摆动频率较低，对于高功率密度发动机应用受限；4.考核试验机试验功能单一，且试验测试参数较少，不能有效反应测试试验各项性能参数，且不能扩展至其他类型试验。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种发动机连杆小头轴承考核试验台及测试系统，以更加真实的模拟连杆小头轴承的工作状态。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种发动机连杆小头轴承考核试验台及测试系统，包括工作平台、加载装置、试验夹具和曲柄摇杆摆动机构，所述工作平台包括工作台面及底部的支撑柱，所述工作台面的上平面固定安装两个用于支撑活塞销两端的支撑轴承，所述加载装置包括液压油缸和其上固定安装的加载固定座，所述试验夹具包括上夹具、下夹具和活塞销，所述上夹具和下夹具固定安装后中心形成用于安装试验衬套的圆孔；活塞销穿过试验衬套，所述活塞销的两端分别与两个所述支撑轴承的中心固定连接；所述上夹具与所述加载固定座的固定连接；
所述曲柄摇杆摆动机构包括曲柄、连杆、摇杆和驱动电机，所述驱动电机固定安装在所述工作台面上，所述曲柄的一端与所述驱动电机输出轴固定连接，所述连杆通过转动副分别与所述曲柄和所述摇杆连接，所述摇杆的另一端与活塞销连接的传动轴固定连接。
进一步的，还包测试系统，所述测试系统包括控制器及与其信号连接的扭矩传感器、热电偶、位移传感器，所述扭矩传感器安装在所述活塞销和所述摇杆之间的传动轴上，所述位移传感器布置在活塞销的外表面，所述热电偶11布置在试验衬套上。
进一步的，所述加载固定座的底部通过球形接头与所述液压油缸的液压柱塞连接。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
(1)本发明可模拟连杆小头轴承摆动运动，可模拟连杆小头轴承泵吸润滑，可模拟连杆小头轴承承受的载荷，被测摩擦副采用实际零件，可模拟发动机的不同工况，实现与发动机整机或单缸机的等效模拟，从而大大提高试验效率，降低试验费用；
(2)本发明通过采用相对独立的衬套试验夹具，可极大的简化拆装试验样件的难度，可匹配安装不同尺寸的衬套工装；支撑轴承通过转换块可与不同直径的活塞销连接，可满足不同尺寸的连杆小头轴承试验；同时，在拆卸时保证试验夹具的完整性可满足对于检测试验衬套的圆度、磨损量等参数的要求，此外更便于在试验夹具上布置所需的测试传感器；
(3)本发明通过调整加载形式和加载频率可满足轴承抗咬合试验、疲劳试验、摩擦磨损试验等多种考核试验要求。
(4)本发明可输出多种测试数值，包括加载载荷、电机主轴转速、摆动频率、润滑油温度和流量、试验轴承摩擦力、试验轴承不同位置温度和轴承油膜厚度等。
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考核试验台及测试系统的结构示意图；
图2为本发明实施例所述试验夹具的结构示意图；
图3为本发明实施例所述曲柄摇杆摆动机构的结构示意图。
附图标记说明：
1.工作台面，2.支撑轴承，3.液压油缸，3.1柱塞，3.2球形接头，3.3下油腔，3.4上油腔，4.加载固定座，5.试验夹具，5.1上夹具，5.2下夹具，6.试验衬套，7.活塞销，8.驱动电机，9.曲柄摇杆摆动机构，9.1曲柄，9.2连杆，9.3摇杆，10.扭矩传感器，11.热电偶，12.位移传感器。
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。
一种发动机连杆小头轴承考核试验台及测试系统，如图1所示，包括工作平台，加载装置，试验夹具，曲柄摇杆摆动机构9和测试系统，
所述工作平台包括工作台面1及底部的支撑柱，所述工作台面1的上平面固定安装两个用于支撑活塞销7两端的支撑轴承2，
所述加载装置包括液压油缸3、加载固定座4，所述加载固定座4的底部通过球形接头3.2与所述液压油缸3的液压柱塞3.1连接；液压柱塞3.1的上腔和下腔分别有进油和出油的通道，通过控制上下油腔进油次序可实现液压柱塞3.1在油缸内的上下运动，用于模拟发动机活塞销7在连杆小头孔内受燃烧压力和惯性力所产生的上下运动；
如图2所示，所述试验夹具5包括上夹具5.1、下夹具5.2、试验衬套6、活塞销7，所述上夹具5.1和下夹具5.2通过螺栓固定，中心形成安装试验衬套6的圆孔，所述试验衬套6过盈安装在所述圆孔内；试验衬套6内设置活塞销7，所述活塞销7的两端分别与两个所述支撑轴承2的中心固定连接；所述上夹具5.1通过螺钉与所述加载固定座4固定连接；通过采用相对独立的试验夹具5，可极大的简化拆装试验样件的难度，在拆卸时保证试验夹具5的完整性可满足对于检测试验衬套6的圆度、磨损量等参数的要求，此外更便于在试验夹具5上布置所需的测试传感器；
如图3所示，所述曲柄摇杆摆动机构9包括曲柄9.1、连杆9.2、摇杆9.3和驱动电机8，所述驱动电机8固定安装在所述工作台面1上，所述曲柄9.1的一端与所述驱动电机8输出轴固定连接，所述连杆9.2通过转动副分别与所述曲柄9.1和所述摇杆9.3连接，所述摇杆9.3的另一端与活塞销7连接的传动轴固定连接；
所述测试系统包括控制器及与其信号连接的扭矩传感器10、热电偶11、位移传感器12，所述扭矩传感器10安装在所述活塞销7和所述摇杆9.3之间的传动轴上，实现试验轴承摩擦扭矩测试；所述热电偶11布置在所述试验衬套6上，实现试验轴承温度测试；所述位移传感器12布置在活塞销7的外表面，通过测量所述活塞销7的轴心轨迹进而计算出油膜厚度，实现试验轴承油膜厚度测试。
本发明在实验过程中实现液压加载频率与摆动频率同步，其加载原理如下：
当曲柄连杆摆动机构9带动活塞销7摆动一次时，首先向液压油缸3的下油腔3.3进油，上油腔3.4排油，对连杆小头轴承施加方向向上的载荷，当进行到下一个摆动频次时，液压油缸3的下油腔3.3排油，上油腔3.4进油，对连杆小头轴承施加方向向下的载荷，由于液压柱塞3.1的上下表面的面积不同，在相同油压的情况下，可模拟发动机实际爆发压力和惯性力之间的差异，通过对活塞销7施加上下往复载荷，可实现连杆小头轴承的泵吸润滑效应。
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 (2)

1.一种发动机连杆小头轴承考核试验台及测试系统，其特征在于：包括工作平台、加载装置、试验夹具和曲柄摇杆摆动机构(9)，
所述工作平台包括工作台面(1)及底部的支撑柱，所述工作台面(1)的上平面固定安装两个用于支撑活塞销(7)两端的支撑轴承(2)，
所述加载装置包括液压油缸(3)和其上固定安装的加载固定座(4)，所述加载固定座(4)的底部通过球形接头(3.2)与所述液压油缸(3)的液压柱塞(3.1)连接，液压柱塞(3.1)的上腔和下腔分别有进油和出油的通道，通过控制上下油腔进油次序可实现液压柱塞(3.1)在油缸内的上下运动；
所述试验夹具(5)包括上夹具(5.1)、下夹具(5.2)和活塞销(7)，所述上夹具(5.1)和下夹具(5.2)固定安装后中心形成用于安装试验衬套(6)的圆孔；活塞销(7)穿过试验衬套(6)，所述活塞销(7)的两端分别与两个所述支撑轴承(2)的中心固定连接；所述上夹具(5.1)与所述加载固定座(4)固定连接；
所述曲柄摇杆摆动机构(9)包括曲柄(9.1)、连杆(9.2)、摇杆(9.3)和驱动电机(8)，所述驱动电机(8)固定安装在所述工作平台上，所述曲柄(9.1)的一端与所述驱动电机(8)输出轴固定连接，所述连杆(9.2)通过转动副分别与所述曲柄(9.1)和所述摇杆(9.3)连接，所述摇杆(9.3)的另一端与活塞销(7)连接的传动轴固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种发动机连杆小头轴承考核试验台及测试系统，其特征在于：还包测试系统，所述测试系统包括控制器及与其信号连接的扭矩传感器(10)、热电偶(11)、位移传感器(12)，所述扭矩传感器(10)安装在所述活塞销(7)和所述摇杆(9.3)之间的传动轴上，所述位移传感器(12)布置在活塞销(7)的外表面，所述热电偶(11)布置在试验衬套6上。
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