CN110108547B - 一种用于活塞环-缸套试样往复摩擦试验的可调节夹具 - Google Patents

Abstract

本发明属于摩擦试验相关技术领域，其公开了一种用于活塞环‑缸套试样往复摩擦试验的可调节夹具，该可调节夹具包括活塞环试样夹持机构及缸套试样夹持机构，工作时，该活塞环试样夹持机构与该缸套试样夹持机构相对设置；该缸套试样夹持机构通过移动来夹持不同长度的缸套试样；该缸套试样夹持机构包括油槽、两个缸套顶块及多个与该油槽螺纹连接的油槽螺纹推杆，两个该缸套顶块间隔设置在该油槽内；多个该油槽螺纹推杆分为相对设置的两组，分别连接于该油槽且其前端伸进该缸套顶块的盲孔中，该油槽螺纹推杆通过相对于该油槽转动来推动对应的该缸套顶块移动，以夹紧该缸套试样。本发明可通过调节来适应不同尺寸和形状的活塞环‑缸套试样，灵活性较好。

Description

一种用于活塞环-缸套试样往复摩擦试验的可调节夹具

技术领域

本发明属于摩擦试验相关技术领域，更具体地，涉及一种用于活塞环-缸套试样往复摩擦试验的可调节夹具。

背景技术

作为现代内燃机中最重要的摩擦副，活塞环-缸套在密封、导热及减摩等方面发挥着不可或缺的重要作用。有研究表明，活塞环-缸套摩擦损失占整个内燃机摩擦损失的50％～60％。可见，活塞环-缸套摩擦副工作性能的好坏不仅影响到发动机的动力性和可靠性，更关乎到整机的工作效率和经济性。在摩擦试验领域，为了更好地模拟活塞环-缸套摩擦副工作状态与性能，不少科研人员采用缸套和活塞环试样进行往复摩擦磨损试验。因此，设计出一套简单、实用、可靠的活塞环-缸套试样夹具对活塞环-缸套摩擦学性能研究具有非常重要的意义。

针对活塞环和缸套试样的夹持问题，相关研究人员进行了一些专用夹具的设计，如专利CN205826413U公开了一种活塞环-缸套切片的夹具，这种夹具通过固定螺母将活塞环切片夹紧在两块弧形结构之间，缸套则采用两组横向固定块和纵向固定块进行固定，又如专利CN104842295A公开了一种活塞环可调心夹具，该夹具通过两个螺钉将活塞环试样固定在子夹具上部的活塞环试样固定槽中，通过定位销对其进行定位。以上两种夹具结构简单，在一定程度上能实现对矩形断面环试样的夹持，但同时也存在着所夹持试样形状和尺寸单一、可调性差等关键技术问题。由于活塞环种类较多，例如根据断面形状可分为矩形环、扭曲环、梯形环及其它不规则类型活塞环等。同时，发动机型号的不同，活塞环、缸套的结构尺寸也存在较大的差异，如此夹具因适应性、可靠性较差而导致使用受限。相应地，本领域存在着一种可调性较好的用于活塞环-缸套试样往复摩擦试验的可调节夹具的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于活塞环-缸套试样往复摩擦试验的可调节夹具，其基于现有活塞环-缸套试样试验的特点，针对夹具进行了专门设计。所述可调节夹具的所述缸套试样夹持机构通过移动来夹持不同长度的缸套试样，如此所述可调节夹具通过调节相对的两个所述缸套顶块之间的距离及所述缸套压条的高度，以夹紧不同尺寸的缸套试样，可调性及灵活性较好，实用性较强，有利于推广应用。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于活塞环-缸套试样往复摩擦试验的可调节夹具，所述可调节夹具包括活塞环试样夹持机构及缸套试样夹持机构；工作时，所述活塞环试样夹持机构与所述缸套试样夹持机构相对设置，且两者分别用于夹持活塞环试样及缸套试样；所述缸套试样夹持机构通过移动来夹持不同长度的缸套试样；所述活塞环试样夹持机构通过移动来夹持不同厚度及类型的活塞环试样；

所述缸套试样夹持机构包括油槽、两个缸套顶块及多个与所述油槽螺纹连接的油槽螺纹推杆，两个所述缸套顶块间隔设置在所述油槽内，且两者共同用于夹持所述缸套试样；多个所述油槽螺纹推杆分为两组，两组所述油槽螺纹推杆相对设置；两组所述油槽螺纹推杆中的一组穿过所述油槽的槽壁后连接于两个所述缸套顶块中的一个，另一组所述油槽螺纹推杆穿过所述油槽的槽壁后连接于另一个所述缸套顶块，所述油槽螺纹推杆通过相对于所述油槽转动来推动对应的所述缸套顶块移动，以调节两个所述缸套顶块之间的间距，进而夹紧不同长度的所述缸套试样。

进一步地，所述缸套顶块形成有梯形槽，两个所述缸套顶块的梯形槽相对设置，两者共同用于收容所述缸套试样。

进一步地，所述缸套顶块还开设有半圆形泄油槽，所述半圆形泄油槽与所述油槽底部相连通，润滑油通过所述半圆形泄油槽流回到所述油槽的内腔底部。

进一步地，所述缸套顶块还包括两个顶块伸脚，两个所述顶块伸脚间隔设置在所述缸套顶块的一侧，所述缸套顶块形成有梯形槽，两个所述顶块伸脚构成所述梯形槽的两个相对的槽壁；

进一步地，所述缸套试样夹持机构还包括缸套压条，工作时，螺柱螺纹连接于所述顶块伸脚，所述缸套压条位于螺母与所述顶块伸脚之间，由此通过所述螺母将所述缸套压条压紧在所述缸套试样上。

进一步地，所述油槽的底面还开设有曲面凹槽，其用于收容部分所述缸套试样，以对所述缸套试样进行横向定位。

进一步地，所述油槽的底面还开设有间隔设置的横向泄油孔及纵向泄油孔，且所述油槽上还设置有与所述横向泄油孔及所述纵向泄油孔均相连通的润滑油循环管路。

进一步地，所述活塞环试样夹持机构包括活塞环主夹头、活塞环夹板及活塞环夹块，所述活塞环夹板活动地连接于所述活塞环主夹头，所述活塞环夹块位于所述活塞环主夹头与所述活塞环夹板之间，且其分别可拆卸地连接于所述活塞环主夹头及所述活塞环夹板。

进一步地，所述油槽前后两侧分别设置一对安装基脚，所述安装基脚用于将所述油槽与摩擦试验机往复滑轨固定连接。

进一步地，所述油槽的左右两端分别开设有第四螺纹孔，所述缸套顶块开设有间隔设置的盲孔，所述油槽螺纹推杆的前端穿过所述第四螺纹孔后伸进所述盲孔中。

进一步地，所述油槽螺纹推杆的数量为四个，四个所述油槽螺纹推杆平均分为两组；通过旋转所述油槽螺纹推杆来调节两个所述缸套顶块之间的间距。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的用于活塞环-缸套试样往复摩擦试验的可调节夹具主要具有以下有益效果：

1.所述油槽螺纹推杆通过相对于所述油槽旋转来推动对应的所述缸套顶块移动，进而调节两个所述缸套顶块之间的间距，由此实现对不同长度的缸套试样的夹持。此外，工作时，所述缸套压条通过螺柱螺纹连接于所述顶块伸脚，由此将所述缸套压条压紧在所述缸套试样上，由此实现了对不同厚度的所述缸套试样的垂向固定。所述缸套试样夹持机构可应用于不用尺寸的缸套试样的夹紧，灵活性较好，适用性较强。

2.所述油槽的底面还开设有曲面凹槽，其用于收容部分所述缸套试样，以对所述缸套试样进行横向定位，安装定位便利。

3.所述油槽的底面还开设有间隔设置的横向泄油孔及纵向泄油孔，且所述油槽上还设置有与所述横向泄油孔及所述纵向泄油孔均相连通的润滑油循环管路，由此可实现油槽内试验用润滑油的循环，且所述油槽可有效收集润滑油。

4.紧固螺钉的前端穿过所述活塞环夹板后螺纹连接于所述活塞环主夹头，通过调节所述紧固螺钉可以改变所述第一夹块与所述第二夹块之间的间距，以夹紧不同厚度的活塞环试样，具有较好的夹持适应性。

5.所述活塞环夹块位于所述活塞环主夹头与所述活塞环夹板之间，且其分别可拆卸地连接于所述活塞环主夹头及所述活塞环夹板，如此可以方便地更换所述活塞环夹块，以适应不同形状活塞环的定位与夹紧。

6.所述活塞环试样夹持机构还包括支撑螺钉，所述支撑螺钉的前端穿过所述活塞环主夹头后顶靠在所述活塞环夹板上，与所述紧固螺钉相配合可以保证较好的夹持稳定性及可靠性。

附图说明

图1是本发明提供的用于活塞环-缸套试样往复摩擦试验的可调节夹具的结构示意图；

图2是图1中的用于活塞环-缸套试样往复摩擦试验的可调节夹具的活塞环试样夹持机构的示意图；

图3是图2中的活塞环试样夹持机构涉及的活塞环试样的结构示意图；

图4A及图4B分别是图2中的活塞环试样夹持机构的活塞环主夹头的两个示意图；

图5A及图5B分别是图2中的活塞环试样夹持机构的活塞环夹板的两个示意图；

图6A及图6B分别是图2中的活塞环试样夹持机构的活塞环夹块的两个示意图；

图7是图1中的用于活塞环-缸套试样往复摩擦试验的可调节夹具的缸套试样夹持机构的示意图；

图8是图7中的缸套试样夹持机构涉及的缸套试样的结构示意图；

图9A及图9B分别是图7中的缸套试样夹持机构的缸套顶块的两个示意图；

图10是图7中的缸套试样夹持机构的缸套压条的示意图；

图11是图7中的缸套试样夹持机构的油槽螺纹推杆的示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-连接接口，2-活塞环主夹头，3-支撑螺钉，4-第一螺纹孔，5-第二螺纹孔，6-活塞环夹板，7-紧固螺钉，8-连接孔，9-第一销孔，10-方槽，11-倒角，12-活塞环夹块，13-斜面，14-台阶面，15-第二销孔，16-定位销，17-活塞环试样，18-缸套试样，19-螺柱，20-螺母，21-缸套压条，22-缸套顶块，23-盲孔，24-半圆形泄油槽，25-顶块伸脚，26-第三螺纹孔，27-油槽，28-油槽螺纹推杆，29-安装基脚，30-第四螺纹孔，31-曲面凹槽，32-横向泄油孔，33-纵向泄油孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1，本发明提供的用于活塞环-缸套试样往复摩擦试验的可调节夹具，所述可调节夹具包括活塞环试样夹持机构及缸套试样夹持机构，工作时，所述活塞环试样夹持机构设置在所述缸套试样夹持机构上方，所述缸套试样夹持机构通过移动来夹紧不同尺寸的缸套试样，所述活塞环试样夹持机构通过移动来夹紧不同厚度及类型的活塞环试样。本实施方式中，所述可调节夹具可实现对不同尺寸和类型活塞环-缸套试样的夹紧固定，同时还可以实现试验用润滑油的收集与泄放。

请参阅图2、图3、图4A、图4B、图5A、图5B、图6A及图6B，所述活塞环试样夹持机构包括连接接口1、活塞环主夹头2、活塞环夹板6及活塞环夹块12。所述活塞环试样夹持机构通过所述连接接口1连接于往复摩擦试验机加载机构。所述连接接口1设置在所述活塞环主夹头2远离所述缸套试样夹持机构的一端上。所述活塞环夹板6螺纹连接于所述活塞环主夹头2，其与所述活塞环主夹头2相对间隔设置。所述活塞环夹块12位于所述活塞环夹板6与所述活塞环主夹头2之间，且所述活塞环夹块12分别可拆卸地连接于所述活塞环夹板6及所述活塞环主夹头2。所述活塞环试样夹持机构通过所述活塞环夹块12来夹持固定活塞环试样17。

所述活塞环主夹头2呈阶梯型，其开设有第一凹槽及第二凹槽，所述第一凹槽贯穿所述第二凹槽的底面，所述第一凹槽用于收容所述活塞环夹板6。所述第二凹槽用于收容所述活塞环夹块12。所述活塞环主夹头2开设有第一螺纹孔4及两个第二螺纹孔5，所述第一螺纹孔4与所述第二螺纹孔5间隔设置。所述活塞环夹板6通过所述第二螺纹孔5连接于所述活塞环主夹头2。本实施方式中，所述第一螺纹孔4贯穿所述第一凹槽的槽壁，所述第二螺纹孔5位于所述第一螺纹孔4下方，且所述第二螺纹孔5也贯穿所述第一凹槽的槽壁。所述第二凹槽的槽壁还开设有第一销孔9，所述活塞环夹块12通过所述第一销孔9连接于所述活塞环主夹头2。本实施方式中，所述活塞环主夹头2远离所述连接接口1的一端形成有倒角11，所述倒角11邻近所述第二凹槽设置；所述第一销孔9的中心轴、所述第一螺纹孔4的中心轴与所述第二螺纹孔5的中心轴相互平行。

所述活塞环夹板6开设有连接孔8，两个所述连接孔8的位置分别与两个所述第二螺纹孔5的位置相对应。所述活塞环夹板6还开设有第三凹槽，所述第三凹槽与所述第二凹槽形成方槽10，所述方槽10用于收容所述活塞环夹块12。所述第三凹槽的槽壁也开设有第一销孔9，所述活塞环夹块12通过所述第一销孔9连接于所述活塞环夹板6。所述活塞环夹板6远离所述连接接口1的一端外侧同样设置倒角11，与所述活塞环主夹头2上的倒角11对称分布。

所述活塞环夹块12包括第一夹块及第二夹块，所述第一夹块与所述第二夹块相对间隔设置。所述第一夹块及所述第二夹块分别可拆卸地连接于所述活塞环主夹头2及所述活塞环夹板6。所述第一夹块及所述第二夹块分别开设有一对第二销孔15，两对所述第二销孔15的位置分别与两对所述第一销孔9的位置相对应。所述第一夹块还开设有第四凹槽，所述第四凹槽用于收容所述活塞环试样17。所述第四凹槽所形成的台阶面14(即所述第四凹槽的底面)用于所述活塞环试样17的垂向定位。所述第四凹槽的槽壁及所述第二夹块分别形成有斜面13，以与所述活塞环试样17的两侧面贴合夹紧。

两对定位销16分别连接在两对所述第一销孔9及两对所述第二销孔15中，以使所述第一夹块及所述第二夹块分别可拆卸地连接于所述活塞环主夹头2及所述活塞环夹板6。所述定位销16的一端连接在所述第一销孔9中，另一端连接在所述第二销孔15中。两个紧固螺钉7的前端分别穿过两个连接孔8后螺纹连接于两个所述第二螺纹孔5，以将所述活塞环夹板6连接于所述活塞环主夹头2。支撑螺钉3的前端穿过所述第一螺纹孔4后顶靠在所述活塞环夹板6上，以对所述活塞环夹板6起到支撑作用。

请参阅图7、图8、图9A、图9B、图10及图11，所述缸套试样夹持机构包括油槽27、缸套顶块22、缸套压条21及油槽螺纹推杆28。所述缸套试样夹持机构通过所述油槽27的安装基脚29与摩擦试验机往复滑轨固定连接。所述缸套顶块22设置在所述油槽27内，其用于夹持缸套试样18的两端。所述缸套压条21用于将所述缸套试样18压紧在所述油槽27内底部的曲面凹槽31内，所述油槽螺纹推杆28螺纹连接于所述油槽27且前端伸进所述缸套顶块22的盲孔23中，其通过转动来推动所述缸套顶块22在所述油槽27内移动，以夹紧不同尺寸的所述缸套试样18。

所述油槽27的前后两侧分别布置一对安装基脚29，所述安装基脚29用于所述油槽27与摩擦试验机往复滑轨之间的固定连接。所述油槽27的左右两端分别开设有一对第四螺纹孔30，所述油槽螺纹推杆28通过所述第四螺纹孔30与所述油槽27连接。所述油槽27的内部底面中间位置处还开设有曲面凹槽31，通过将所述缸套试样18压紧在所述曲面凹槽31内，以实现对所述缸套试样18的横向定位。所述油槽27的内腔底面还开设有横向泄油孔32及纵向泄油孔33，且所述油槽27上设置有与所述横向泄油孔32及所述纵向泄油孔33均相连通的润滑油循环管路，如此实现试验过程中所述油槽27内试验用润滑油的循环流动。

所述缸套顶块22上开设有间隔设置的盲孔23，所述油槽螺纹推杆28的前端可伸进所述盲孔23中。两个顶块伸脚25间隔设置在所述缸套顶块22的一侧，所述缸套顶块22形成有梯形槽，两个所述顶块伸脚25形成所述梯形槽的两个槽壁。两所述顶块伸脚25上各开设有第三螺纹孔26。所述缸套顶块22上还开设有垂向布置的半圆形泄油槽24，所述半圆形泄油槽24与所述油槽27底部相连通。所述梯形槽用于收容所述缸套试样18。试验过程中，摩擦副上的润滑油可从所述半圆形泄油槽24流回到所述油槽27的内腔底部。本实施方式中，所述油槽螺纹推杆28呈阶梯轴型。

两个缸套顶块22间隔设置在所述油槽27内，所述油槽螺纹推杆28的前端穿过所述第四螺纹孔30后伸进所述盲孔23中，通过手动旋转所述油槽螺纹推杆28尾端来推动所述缸套顶块22在所述油槽27内滑动，从而实现对一定范围内不同长度的缸套试样18的夹紧与固定。螺柱19的一端连接在所述第三螺纹孔26中，另一端连接有螺母20，所述缸套压条21位于所述螺母20与所述缸套顶块22之间，如此将所述缸套压条21压紧在所述缸套试样18上，即通过所述螺母20将所述缸套压条21固定在所述缸套试样18之上，如此将所述缸套试样18压紧在所述油槽27底部的曲面凹槽31中。

本发明提供的用于活塞环-缸套试样往复摩擦试验的可调节夹具，通过对夹具结构进行设计，使得该夹具在一定范围内对不同尺寸和形状的活塞环-缸套试样进行固定夹紧，同时还能实现在试验过程中对润滑油进行有效地收集和泄放，可调性较好，灵活性好，适用性较强。

本领域的技术人员容易理解，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于活塞环-缸套试样往复摩擦试验的可调节夹具，其特征在于：

所述可调节夹具包括活塞环试样夹持机构及缸套试样夹持机构；工作时，所述活塞环试样夹持机构与所述缸套试样夹持机构相对设置；所述缸套试样夹持机构通过移动来夹持不同长度的缸套试样（18）；所述活塞环试样夹持机构通过移动来夹持不同厚度及类型的活塞环试样（17）；

所述缸套试样夹持机构包括油槽（27）、两个缸套顶块（22）及多个与所述油槽（27）螺纹连接的油槽螺纹推杆（28）；两个所述缸套顶块（22）间隔设置在所述油槽（27）内，且两者共同用于夹持所述缸套试样（18）；多个所述油槽螺纹推杆（28）分为两组，两组所述油槽螺纹推杆（28）相对设置；两组所述油槽螺纹推杆（28）中的一组穿过所述油槽（27）的槽壁后连接于两个所述缸套顶块（22）中的一个，另一组所述油槽螺纹推杆（28）穿过所述油槽（27）的槽壁后连接于另一个所述缸套顶块（22），所述油槽螺纹推杆（28）通过相对于所述油槽（27）转动来推动对应的所述缸套顶块（22）移动，以调节两个所述缸套顶块（22）之间的间距，进而夹紧不同长度的所述缸套试样（18）；

所述活塞环试样夹持机构包括活塞环主夹头（2）、活塞环夹板（6）及活塞环夹块（12），所述活塞环夹板（6）活动地连接于所述活塞环主夹头（2），所述活塞环夹块（12）位于所述活塞环主夹头（2）与所述活塞环夹板（6）之间，且其分别可拆卸地连接于所述活塞环主夹头（2）及所述活塞环夹板（6）；所述活塞环夹块（12）包括第一夹块及第二夹块，所述第一夹块与所述第二夹块相对间隔设置，所述第一夹块及所述第二夹块分别可拆卸地连接于所述活塞环主夹头（2）及所述活塞环夹板（6）；

所述活塞环试样夹持机构通过所述活塞环夹块（12）来夹持固定活塞环试样（17），紧固螺钉的前端穿过所述活塞环夹板（6）后螺纹连接于所述活塞环主夹头（2），通过调节所述紧固螺钉来改变所述第一夹块与所述第二夹块之间的间距，以夹紧不同厚度的活塞环试样（17）。

2.如权利要求1所述的用于活塞环-缸套试样往复摩擦试验的可调节夹具，其特征在于：所述缸套顶块（22）形成有梯形槽，两个所述缸套顶块（22）的梯形槽相对设置，两者共同用于收容所述缸套试样（18）。

3.如权利要求2所述的用于活塞环-缸套试样往复摩擦试验的可调节夹具，其特征在于：所述缸套顶块（22）还包括两个顶块伸脚（25），两个所述顶块伸脚（25）间隔设置在所述缸套顶块（22）的一侧，所述缸套顶块（22）形成有梯形槽，两个所述顶块伸脚（25）构成所述梯形槽的两个相对的槽壁。

4.如权利要求2所述的用于活塞环-缸套试样往复摩擦试验的可调节夹具，其特征在于：所述缸套顶块（22）还开设有半圆形泄油槽（24），所述半圆形泄油槽（24）与所述油槽（27）底部相连通，润滑油通过所述半圆形泄油槽（24）流回到所述油槽（27）的内腔底部。

5.如权利要求3所述的用于活塞环-缸套试样往复摩擦试验的可调节夹具，其特征在于：所述缸套试样夹持机构还包括缸套压条（21）；工作时，螺柱（19）螺纹连接于所述顶块伸脚（25），螺母（20）螺纹连接于所述螺柱（19），所述缸套压条（21）位于所述螺母（20）与所述顶块伸脚（25）之间，由此通过所述螺母（20）将所述缸套压条（21）压紧在所述缸套试样（18）上。

6.如权利要求1所述的用于活塞环-缸套试样往复摩擦试验的可调节夹具，其特征在于：所述油槽（27）的内底面还开设有曲面凹槽（31），其用于收容部分所述缸套试样（18），以对所述缸套试样（18）进行横向定位。

7.如权利要求1所述的用于活塞环-缸套试样往复摩擦试验的可调节夹具，其特征在于：所述油槽（27）的底面还开设有间隔设置的横向泄油孔（32）及纵向泄油孔（33），且所述油槽（27）上还设置有与所述横向泄油孔（32）及所述纵向泄油孔（33）均相连通的润滑油循环管路。

8.如权利要求1-7任一项所述的用于活塞环-缸套试样往复摩擦试验的可调节夹具，其特征在于：所述油槽（27）前后两侧分别设置一对安装基脚（29），所述安装基脚（29）用于将所述油槽（27）与摩擦试验机往复滑轨固定连接。

9.如权利要求1-7任一项所述的用于活塞环-缸套试样往复摩擦试验的可调节夹具，其特征在于：所述油槽（27）的左右两端分别开设有第四螺纹孔（30），所述缸套顶块（22）开设有间隔设置的盲孔（23），所述油槽螺纹推杆（28）的前端穿过所述第四螺纹孔（30）后伸进所述盲孔（23）中；所述油槽螺纹推杆（28）的数量为四个，四个所述油槽螺纹推杆（28）平均分为两组；通过旋转所述油槽螺纹推杆（28）来调节两个所述缸套顶块（22）之间的间距。