CN110988036B - 一种活塞燃烧室喉口热疲劳试验装置及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了活塞燃烧室喉口热疲劳试验装置及试验方法，包括基座、电脑主机、显示器、电磁加热控制器、活塞定位盘、进水管、出水管、空调机组控制器、定位盘移动机构、相机组件、恒温冷却空气出气管出口、电磁加热线圈，恒温冷却空气出气管与基座连接，电脑主机、显示器、空调机组控制器、空调机组分别与电源相连接，电磁加热控制器、定位盘移动机构、相机组件、电磁加热线圈、电磁阀开关与电脑主机电连接，活塞置于活塞定位盘上，活塞定位盘置于恒温水箱内，活塞定位盘与定位盘移动机构连接，进水管、出水管连接恒温水箱、空调机组，电磁加热线圈位于活塞顶部燃烧室喉口位置，恒温冷却空气出口位于活塞顶部，电磁加热线圈设于电磁加热控制器。
Description
技术领域
本发明涉及发动机试验技术领域，尤其涉及一种活塞燃烧室喉口热疲劳试验装置及试验方法。
背景技术
随着国家排放法规的不断升级及市场对内燃机的动力需求不断提高，具有高功率密度特点的高强化柴油机已经成为内燃机行业重要发展方向之一。柴油机强化程度的不断提高具体表现在爆发压力、升功率不断增加，进而使发动机的机械负荷、热负荷也不断增加，这就给零部件的可靠性带来了极大的挑战。
活塞作为发动机的关键零部件，将所受到的混合燃气燃烧膨胀产生的压力传递给连杆，通过曲轴和飞轮实现发动机功率的输出。活塞在发动机的工作中会承受着高温、高压和交变负荷，工作环境十分恶劣，特别是活塞顶部的燃烧室更是直接接触高温燃气，燃烧室喉口因为其结构原因，承受着巨大的热负荷，容易导致喉口开裂，并使活塞失效，现有技术中还没有对活塞燃烧室喉口进行可靠性检验和试验的有效的手段和方法。
发明内容
本发明就是为了解决现有技术存在的上述缺点，提供一种活塞燃烧室喉口热疲劳试验装置及试验方法，通过利用电磁加热进行燃烧室喉口热疲劳试验，以对活塞燃烧室喉口进行可靠性试验及设计改进，节约了时间成本和大量费用。
本发明还提供一种活塞燃烧室喉口热疲劳试验方法。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
一种活塞燃烧室喉口热疲劳试验装置，包括基座、电脑主机、显示器、电磁加热控制器、活塞定位盘、恒温水箱、进水管、出水管、空调机组控制器、空调机组、定位盘移动机构、相机组件、恒温冷却空气出气管出口、电磁加热线圈，恒温冷却空气出气管与基座连接，在靠近恒温冷却空气出气管出口位置设有电磁阀开关，其中电脑主机、显示器、空调机组控制器、空调机组分别与电源相连接，电磁加热控制器、定位盘移动机构、相机组件、电磁加热线圈、电磁阀开关分别与电脑主机电连接，活塞置于活塞定位盘上，活塞定位盘置于恒温水箱内，活塞定位盘与定位盘移动机构连接、并在定位盘移动机构带动下进行水平移动和垂直移动，进水管、出水管分别连接恒温水箱、空调机组，电磁加热线圈位于活塞顶部燃烧室喉口位置，恒温冷却空气出口位于活塞顶部，电磁加热线圈固定于电磁加热控制器上。
所述定位盘移动机构包括丝杠定位器组，所述丝杠定位器组包括横向伺服电机、传动皮带、横向驱动带轮、横向丝杠、横向滑轨、横向底板、纵向驱动电机、纵向丝杠、纵向滑轨、纵向底板、过渡装置，丝杠定位器组固定于基座的后固定架上，所述横向丝杠与横向伺服电机动力输出端的主动带轮通过传动皮带与横向丝杠一端的横向驱动带轮连接，横向滑轨设于横向底板上，横向丝杠通过支撑座及轴承与横向底板连接，横向丝杠上设有螺母一，纵向底板后部设有横向移动滑块，横向移动滑块与螺母一连接，横向移动滑块通过螺母一与横向丝杠连接，所述横向移动滑块与横向滑轨配合并沿着横向滑轨水平移动；
所述纵向丝杠与纵向伺服电机动力输出端连接，纵向底板前部设有纵向滑轨，纵向丝杠通过支撑座及轴承与纵向底板连接，纵向丝杠与螺母二配合，螺母二与纵向移动滑块连接，纵向移动滑块与过渡装置连接，纵向移动滑块与纵向滑轨配合，所述横向伺服电机、横向底板、纵向驱动电机与后侧的基座连接。
所述活塞定位器上设有与活塞下部直径相配合的凹槽止口，活塞置于活塞定位器止口内定位。
所述凹槽止口侧壁设有径向螺纹孔，螺纹孔与活塞紧固螺栓配合。
所述活塞定位盘底部通过活塞定位盘紧固螺栓与过渡装置连接。
所述恒温水箱上部设有保持水液位恒定的溢流口，恒温水箱内为循环恒温水，通过测算活塞顶面距活塞销孔中心的压缩高数据，换算出活塞销孔中间位置的坐标值，调节纵向丝杠，精确调节活塞位置，使销孔中间位置处于恒温水箱内。
一种活塞燃烧室喉口热疲劳试验方法，确定加热活塞位置、拍照位置的横向坐标及纵向坐标，通过定位盘移动机构的动作精确控制活塞的试验及拍照位置，具体包括以下步骤：
1)预试验：将加装热电偶传感器的同一型号批次活塞进行预试验调节，确定试验工位及拍照工位,用测温仪调整活塞燃烧室喉口试验最高温度Tmax、最低温度Tmin，确定电磁加热功率P、加热时间t1以及吹拂降温时间t2；
2)放置活塞样件：将试验活塞更换至活塞定位盘，通过活塞紧固螺栓保持活塞位置准确；
3)检查设置试验参数：检查试验工位、拍照工位、电磁加热功率P、加热时间t1、吹拂降温时间t2与预试验调整参数一致，设置试验循环数及循环拍照间隔，循环过程实时监测燃烧室喉口位置是否出现裂纹，出现裂纹且裂纹长度大于10mm，停止试验；
4)试验循环：根据发动机运转过程中活塞燃烧室喉口温度，设置试验温度Tmax、Tmin，电磁线圈加热功率P加热燃烧室喉口，加热时间t1温度至Tmax，恒温冷却空气吹拂，吹拂降温时间t2.，燃烧室喉口温度降至Tmin，重复加热-冷却过程，至设置试验循环数停机，并按设置的循环拍照间隔循环拍照，循环过程实时监测燃烧室喉口位置是否出现裂纹，出现裂纹且裂纹长度大于10mm，停止试验。
所述最高温度Tmax范围在350℃-450℃，最低温度Tmin范围在130℃-200℃，电磁加热功率P＝37～65％设备额定功率，加热时间t1＝6s，吹拂降温时间t2＝14s。
本发明的有益效果是：
1.本发明可替代活塞在发动机中进行可靠性试验来检测活塞燃烧室喉口的抗热疲劳能力，节约了时间成本和大量费用。
2.采用电磁线圈加热燃烧室喉口，将活塞销孔中心线以下置于恒温冷却水，并在冷却工况活塞头部用压缩空气吹拂，加大了活塞的温度梯度,具有测试时间短，容易评判活塞喉口抗疲劳开裂能力的优点。每隔一定循环数用相机记录活塞头部图像，监测活塞头部变化,具有可追溯的优点，能够根据记录图片查找到活塞喉口开裂时刻和裂纹扩展的速度。
3.尤其是利用电磁加热进行燃烧室喉口热疲劳试验，以对活塞燃烧室喉口进行可靠性试验及设计改进。由于本试验用于活塞开发阶段，可短时间内完成试验，并且试验成本较低,提高了活塞的设计开发成功率。
4.本发明通过定位盘移动机构以调整活塞的纵向坐标及横向坐标来精确调节活塞燃烧室喉口与电磁加热线圈14的相对位置，保证实验效率高而且精确度高。
5.由于活塞定位器上设有与活塞下部直径相配合的凹槽止口，将活塞置于活塞定位器止口内定位，并且在活塞定位器周边设有活塞紧固螺栓对活塞进行固定，能够防止活塞试验过程中位置不一致，保证实验结果的一致性和准确性。
6.由于活塞定位盘底部通过活塞定位盘紧固螺栓与过渡装置连接，活塞定位盘方便更换和维护，便于对不同缸径的活塞进行喉口热疲劳试验时活塞定位盘的更换。
7.由于恒温水箱上部设有保持水液位恒定的溢流口，恒温水箱内为循环恒温水，活塞定位盘及活塞通过过渡装置固定于纵向丝杠上，通过测算活塞顶面距活塞销孔中心的压缩高数据，换算出活塞销孔中间位置的坐标值，通过控制软件调节纵向丝杠，精确调节活塞位置，使之销孔中间位置处于恒温水箱内,具有定位准确，可重复性好的优点。便于不同活塞间的比对测试。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图中，1、电脑主机，2、显示器，3、电磁加热控制器，4、活塞定位盘，5、恒温水箱，6、进水管，7、出水管，8、空调机组控制器，9、空调机组，10、丝杠定位器组，11、相机组件，12、活塞，13、恒温冷却空气出口，14、电磁加热线圈,15、恒温冷却空气电磁阀开关，101、横向伺服电机，102、传动皮带，103、横向驱动带轮，104、横向丝杠，105、横向滑轨，106、横向底板，107、纵向驱动电机，108、纵向丝杠，109、纵向滑轨，110、纵向底板，111、过渡装置，112、活塞定位盘紧固螺栓，113、活塞紧固螺栓。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
如图1所示，一种活塞燃烧室喉口热疲劳试验装置，包括基座(本发明实施例没有示出)、电脑主机1、显示器2、电磁加热控制器3、活塞定位盘4、恒温水箱5、进水管6、出水管7、空调机组控制器8、空调机组9、定位盘移动机构、相机组件11、恒温冷却空气出气管出口13、电磁加热线圈14，恒温冷却空气出气管与基座连接，在靠近恒温冷却空气出气管出口13位置设有电磁阀开关15，其中电脑主机1、显示器2、空调机组控制器8、空调机组9分别与电源相连接，电磁加热控制器3、定位盘移动机构、相机组件11、电磁加热线圈14、电磁阀开关15分别与电脑主机电连接并通过软件控制，实现活塞喉口的加热、冷却、位移及相机组件拍照。活塞12置于活塞定位盘4上，活塞定位盘4置于恒温水箱5内，活塞定位盘4与丝杠定位器10连接、并在丝杠定位器10带动下进行位移，使得活塞定位盘4可分别处于循环加热位置以进行试验、处于相机组件11位置以进行拍照，进水管6、出水管7分别连接恒温水箱5、空调机组9以控制恒温水箱5中的水温，电磁加热线圈14位于活塞12顶部燃烧室喉口位置，恒温冷却空气出口13位于活塞12顶部，电磁加热线圈14固定于电磁加热控制器3上，且位置不变，通过电脑主机1控制以调整活塞的纵向坐标及横向坐标来精确调节活塞燃烧室喉口与电磁加热线圈14的相对位置。
所述定位盘移动机构包括丝杠定位器组10，丝杠定位器组10包括横向伺服电机101、传动皮带102、横向驱动带轮103、横向丝杠104、横向滑轨105、横向底板106、纵向驱动电机107、纵向丝杠108、纵向滑轨109、纵向底板110、过渡装置111，丝杠定位器组10固定于基座的后固定架上，所述横向丝杠104与横向伺服电机101动力输出端的主动带轮通过传动皮带102与横向丝杠104一端的横向驱动带轮103连接，横向滑轨105设于横向底板106上，横向丝杠104通过支撑座及轴承与横向底板106连接，横向丝杠104上设有螺母一，纵向底板110后部设有横向移动滑块，横向移动滑块与螺母一连接，横向移动滑块通过螺母一与横向丝杠104连接，所述横向移动滑块与横向滑轨105配合并沿着横向滑轨105水平移动；
所述纵向丝杠108与纵向伺服电机107动力输出端连接，纵向底板110前部设有纵向滑轨109，纵向丝杠108通过支撑座及轴承与纵向底板110连接，纵向丝杠108与螺母二配合，螺母二与纵向移动滑块连接，纵向移动滑块与过渡装置111连接，纵向移动滑块与纵向滑轨109配合，所述横向伺服电机101、横向底板106、纵向驱动电机107与后侧的基座连接。
电脑主机1通过控制横向伺服电机101的转动，通过传动皮带102带动横向驱动带轮103转动并带动横向丝杠104转动，横向移动滑块使纵向底板110进行水平的横向运动，从而带动活塞12进行横向位移；电脑主机1通过控制纵向伺服电机107的转动，带动纵向丝杠108转动，纵向移动滑块使过渡装置111进行垂直方向的纵向运动，从而带动活塞进行纵向位移。
所述活塞定位器4上设有与活塞12下部直径相配合的凹槽止口，将活塞12置于活塞定位器4止口内定位，也可以在活塞定位器4周边设有活塞紧固螺栓113，对活塞进行固定，以防止活塞试验过程中位置不一致。
所述凹槽止口侧壁设有径向螺纹孔，螺纹孔与活塞紧固螺栓113配合，通过活塞紧固螺栓113将活塞可靠地固定在凹槽止口内。所述活塞定位盘4底部通过活塞定位盘紧固螺栓112与过渡装置111连接，以便于不同缸径的活塞进行喉口热疲劳试验时进行活塞定位盘的更换。
所述恒温水箱5上部设有保持水液位恒定的溢流口，恒温水箱5内为循环恒温水，活塞定位盘4及活塞12通过过渡装置固定于纵向丝杠上，通过测算活塞12顶面距活塞销孔中心的压缩高数据，换算出活塞销孔中间位置的坐标值，通过控制软件调节纵向丝杠，精确调节活塞4位置，使之销孔中间位置处于恒温水箱5内。
恒温冷却空气出气管采用铜管，恒温冷却空气出气管与基座连接，电磁阀开关设于恒温冷却空气出气管的前端，通过控制软件控制电磁阀开启及关闭时间，以实现吹拂降温时间的精确控制，可根据不同工艺要求调整吹拂时间t2，可根据不同规格的活塞调整或更换恒温冷却空气出气管。
本发明的工作过程：
确定加热位置、拍照位置的横向坐标及纵向坐标，控制软件通过控制丝杠定位器10的横向坐标、纵向位移，通过横向坐标、纵向位移坐标精确控制活塞12的试验位置及拍照位置，将加装热电偶传感器的活塞进行预试验调节，用测温仪调整活塞燃烧室喉口试验温度Tmax、Tmin，确定电磁加热功率P及加热时间t1，吹拂降温时间t2，换装试验活塞，将控制软件内各参数进行输入，保证温度控制的准确。使用时，电脑主机1、显示器2通过通讯线连接电磁加热控制器3、丝杠定位器10及相机组件11，进水管6、出水管7分别连接恒温水箱5、空调机组9以控制恒温水箱5中的水温，通过电脑主机1控制电磁加热控制器3来调整加热功率及加热时间，以调整燃烧室喉口温度，通过恒温冷却空气出口13进行吹拂降温，实现降温时间可控，通过电磁加热和冷却空气降温进行高低温热疲劳试验，设置循环数，并每隔一定循环数、活塞12通过活塞定位盘4及丝杠定位器10自动位移至相机组件11位置，在相机组件11位置拍照并存储，将活塞12置于活塞定位盘4上，并将活塞定位盘4及活塞12销孔水平中心线以下位置置于恒温水箱5内，通过丝杠定位器10进行位移，能够及时发现活塞燃烧室喉口开裂次数，并记录开裂过程。
实施例2
一种活塞燃烧室喉口热疲劳试验方法，确定加热位置、拍照位置的横向坐标及纵向坐标，控制软件通过控制丝杠定位器10的横向坐标、纵向位移，通过横向坐标、纵向位移坐标精确控制活塞12的试验及拍照位置，具体包括以下步骤：
1)预试验：将加装热电偶传感器的同一型号批次活塞进行预试验调节，确定试验工位(X1＝240,Y1＝250)及拍照工位(X2＝80,Y2＝0),用测温仪调整活塞燃烧室喉口试验最高温度Tmax＝380℃、最低温度Tmin＝170℃，确定电磁加热功率P＝49％设备额定功率及加热时间t1＝6s以及吹拂降温时间t2＝14s；
2)放置活塞样件：将试验活塞更换至活塞定位盘12，通过紧固定位螺栓保持活塞位置准确；
3)检查设置试验参数：检查试验工位(X1＝240,Y1＝250)、拍照工位(X2＝80,Y2＝0)、电磁加热功率P＝49％设备额定功率、加热时间t1＝6s、吹拂降温时间t2＝14s与预试验调整参数一致，设置试验循环数及循环拍照间隔，比如，试验循环数20000次，循环拍照间隔为每隔100次循环拍照，循环过程实时监测燃烧室喉口位置是否出现裂纹，出现裂纹且裂纹长度大于10mm，停止试验；
4)试验循环：根据发动机运转过程中活塞燃烧室喉口温度，设置试验最高温度Tmax＝380℃、最低Tmin＝170℃，电磁线圈加热功率P＝49％设备额定功率加热燃烧室喉口，加热时间t1＝6s温度至Tmax＝380℃，恒温冷却空气吹拂，吹拂降温时间t2.＝14s，燃烧室喉口温度降至Tmin＝170℃，重复加热-冷却过程，至设置循环数20000次停机，并每隔100个循环拍照，循环过程实时监测燃烧室喉口位置是否出现裂纹，出现裂纹且裂纹长度大于10mm，停止试验。
实施例3
一种活塞燃烧室喉口热疲劳试验方法，包括以下步骤：
1)预试验：将加装热电偶传感器的同一型号批次活塞进行预试验调节，确定试验工位(X1＝240,Y1＝250)及拍照工位(X2＝80,Y2＝0),用测温仪调整活塞燃烧室喉口试验温度Tmax＝350℃、Tmin＝130℃，确定电磁加热功率P＝37％设备额定功率及加热时间t1＝6s以及吹拂降温时间t2＝14s；
2)放置活塞样件：将试验活塞更换至活塞定位盘12，通过紧固定位螺栓保持活塞位置准确；
3)检查设置试验参数：检查试验工位(X1＝240,Y1＝250)、拍照工位(X2＝80,Y2＝0)、电磁加热功率P＝37％设备额定功率、加热时间t1＝6s、吹拂降温时间t2＝14s与预试验调整参数一致，设置试验循环数及循环拍照间隔，比如，试验循环数20000次，循环拍照间隔为每隔100次循环拍照，循环过程实时监测燃烧室喉口位置是否出现裂纹，出现裂纹且裂纹长度大于10mm，停止试验；
4)试验循环：根据发动机运转过程中活塞燃烧室喉口温度，设置试验温度Tmax＝350℃、Tmin＝130℃，电磁线圈加热功率P＝37％设备额定功率加热燃烧室喉口，加热时间t1＝6s温度至Tmax＝350℃，恒温冷却空气吹拂，吹拂降温时间t2.＝14s，燃烧室喉口温度降至Tmin＝130℃，重复加热-冷却过程，至设置循环数20000次停机，并每隔100个循环拍照，循环过程实时监测燃烧室喉口位置是否出现裂纹，出现裂纹且裂纹长度大于10mm，停止试验。
实施例4
一种活塞燃烧室喉口热疲劳试验方法，包括以下步骤：
1)预试验：将加装热电偶传感器的同一型号批次活塞进行预试验调节，确定试验工位(X1＝240,Y1＝250)及拍照工位(X2＝80,Y2＝0),用测温仪调整活塞燃烧室喉口试验温度Tmax＝450℃、Tmin＝200℃，确定电磁加热功率P＝65％设备额定功率及加热时间t1＝6s以及吹拂降温时间t2＝16s；
2)放置活塞样件：将试验活塞更换至活塞定位盘12，通过紧固定位螺栓保持活塞位置准确；
3)检查设置试验参数：检查试验工位(X1＝240,Y1＝250)、拍照工位(X2＝80,Y2＝0)、电磁加热功率P＝65％设备额定功率、加热时间t1＝6s、吹拂降温时间t2＝16s与预试验调整参数一致，设置试验循环数及循环拍照间隔，比如，试验循环数20000次，循环拍照间隔为每隔100次循环拍照，循环过程实时监测燃烧室喉口位置是否出现裂纹，出现裂纹且裂纹长度大于10mm，停止试验；
4)试验循环：根据发动机运转过程中活塞燃烧室喉口温度，设置试验温度Tmax＝450℃、Tmin＝200℃，电磁线圈加热功率P＝65％设备额定功率加热燃烧室喉口，加热时间t1＝6s温度至Tmax＝450℃，恒温冷却空气吹拂，吹拂降温时间t2.＝16s，燃烧室喉口温度降至Tmin＝200℃，重复加热-冷却过程，至设置循环数20000次停机，并每隔100个循环拍照，循环过程实时监测燃烧室喉口位置是否出现裂纹，出现裂纹且裂纹长度大于10mm，停止试验。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本专利的保护范围。
Claims (7)
1.一种活塞燃烧室喉口热疲劳试验装置，其特征是，包括基座、电脑主机、显示器、电磁加热控制器、活塞定位盘、恒温水箱、进水管、出水管、空调机组控制器、空调机组、定位盘移动机构、相机组件、恒温冷却空气出气管出口、电磁加热线圈，恒温冷却空气出气管与基座连接，在靠近恒温冷却空气出气管出口位置设有电磁阀开关，其中电脑主机、显示器、空调机组控制器、空调机组分别与电源相连接，电磁加热控制器、定位盘移动机构、相机组件、电磁加热线圈、电磁阀开关分别与电脑主机电连接，活塞置于活塞定位盘上，活塞定位盘置于恒温水箱内，活塞定位盘与定位盘移动机构连接、并在定位盘移动机构带动下进行水平移动和垂直移动，进水管、出水管分别连接恒温水箱、空调机组，电磁加热线圈位于活塞顶部燃烧室喉口位置，恒温冷却空气出口位于活塞顶部，电磁加热线圈固定于电磁加热控制器上；
所述定位盘移动机构包括丝杠定位器组，所述丝杠定位器组包括横向伺服电机、传动皮带、横向驱动带轮、横向丝杠、横向滑轨、横向底板、纵向驱动电机、纵向丝杠、纵向滑轨、纵向底板、过渡装置，丝杠定位器组固定于基座的后固定架上，所述横向丝杠与横向伺服电机动力输出端的主动带轮通过传动皮带与横向丝杠一端的横向驱动带轮连接，横向滑轨设于横向底板上，横向丝杠通过支撑座及轴承与横向底板连接，横向丝杠上设有螺母一，纵向底板后部设有横向移动滑块，横向移动滑块与螺母一连接，横向移动滑块通过螺母一与横向丝杠连接，所述横向移动滑块与横向滑轨配合并沿着横向滑轨水平移动；
所述纵向丝杠与纵向伺服电机动力输出端连接，纵向底板前部设有纵向滑轨，纵向丝杠通过支撑座及轴承与纵向底板连接，纵向丝杠与螺母二配合，螺母二与纵向移动滑块连接，纵向移动滑块与过渡装置连接，纵向移动滑块与纵向滑轨配合，所述横向伺服电机、横向底板、纵向驱动电机与后侧的基座连接。
2.根据权利要求 1 所述的活塞燃烧室喉口热疲劳试验装置，其特征是，所述活塞定位盘上设有与活塞下部直径相配合的凹槽止口，活塞置于活塞定位盘止口内定位。
3.根据权利要求2 所述的活塞燃烧室喉口热疲劳试验装置，其特征是，所述凹槽止口侧壁设有径向螺纹孔，螺纹孔与活塞紧固螺栓配合。
4.根据权利要求2 所述的活塞燃烧室喉口热疲劳试验装置，其特征是，所述活塞定位盘底部通过活塞定位盘紧固螺栓与过渡装置连接。
5.根据权利要求1所述的活塞燃烧室喉口热疲劳试验装置，其特征是，所述恒温水箱上部设有保持水液位恒定的溢流口，恒温水箱内为循环恒温水，通过测算活塞顶面距活塞销孔中心的压缩高数据，换算出活塞销孔中间位置的坐标值，调节纵向丝杠，精确调节活塞位置，使销孔中间位置处于恒温水箱内。
6.一种活塞燃烧室喉口热疲劳试验方法，其特征是，确定加热活塞位置、拍照位置的横向坐标及纵向坐标，通过定位盘移动机构的动作精确控制活塞的试验及拍照位置，具体包括以下步骤：
1）预试验：将加装热电偶传感器的同一型号批次活塞进行预试验调节，确定试验工位及拍照工位,用测温仪调整活塞燃烧室喉口试验最高温度Tmax、最低温度Tmin，确定电磁加热功率P、加热时间t1以及吹拂降温时间t2；
2）放置活塞样件：将试验活塞更换至活塞定位盘，通过活塞紧固螺栓保持活塞位置准确；
3）检查设置试验参数：检查试验工位、拍照工位、电磁加热功率P、加热时间t1、吹拂降温时间t2与预试验调整参数一致，设置试验循环数及循环拍照间隔，循环过程实时监测燃烧室喉口位置是否出现裂纹，出现裂纹且裂纹长度大于10mm，停止试验；
4）试验循环：根据发动机运转过程中活塞燃烧室喉口温度，设置试验温度Tmax、Tmin，电磁线圈加热功率P加热燃烧室喉口，加热时间t1温度至Tmax，恒温冷却空气吹拂，吹拂降温时间t2，燃烧室喉口温度降至Tmin，重复加热-冷却过程，至设置试验循环数停机，并按设置的循环拍照间隔循环拍照，循环过程实时监测燃烧室喉口位置是否出现裂纹，出现裂纹且裂纹长度大于10mm，停止试验。
7.如权利要求6所述的活塞燃烧室喉口热疲劳试验方法，其特征是，所述最高温度Tmax范围在350℃-450℃，最低温度Tmin范围在130℃-200℃，电磁加热功率P=电磁加热功率P=37～65%设备额定功率，加热时间t1=6s，吹拂降温时间t2=14s。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020054013A (ko) * | 2000-12-27 | 2002-07-06 | 이계안 | 실린더 헤드 체결 볼트의 피로 시험기 |
| CN201724874U (zh) * | 2010-07-13 | 2011-01-26 | 浙江大学 | 受热构件热冲击和热疲劳试验台 |
| CN205593871U (zh) * | 2016-02-29 | 2016-09-21 | 江苏科技大学 | 一种应用于热疲劳实验的多试样试验机 |
| CN106383022A (zh) * | 2016-09-13 | 2017-02-08 | 中国北方发动机研究所(天津) | 一种多功能热负荷疲劳试验系统 |
| CN107941516A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-04-20 | 中船动力研究院有限公司 | 激光加热活塞热疲劳试验系统和试验方法 |
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020054013A (ko) * | 2000-12-27 | 2002-07-06 | 이계안 | 실린더 헤드 체결 볼트의 피로 시험기 |
| CN201724874U (zh) * | 2010-07-13 | 2011-01-26 | 浙江大学 | 受热构件热冲击和热疲劳试验台 |
| CN205593871U (zh) * | 2016-02-29 | 2016-09-21 | 江苏科技大学 | 一种应用于热疲劳实验的多试样试验机 |
| CN106383022A (zh) * | 2016-09-13 | 2017-02-08 | 中国北方发动机研究所(天津) | 一种多功能热负荷疲劳试验系统 |
| CN107941516A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-04-20 | 中船动力研究院有限公司 | 激光加热活塞热疲劳试验系统和试验方法 |
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Denomination of invention: A thermal fatigue testing device and testing method for the throat of a piston combustion chamber Granted publication date: 20220531 Pledgee: Binzhou branch of China CITIC Bank Co.,Ltd. Pledgor: BINZHOU BOHAI PISTON Co.,Ltd. Registration number: Y2024980014544 |
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