CN115615803A - 一种冲击模式可调的气门冲击磨损试验台架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冲击模式可调的气门冲击磨损试验台架，包括固定支撑板、台架支撑杆及台架调节支撑杆，所述台架支撑杆及台架调节支撑杆的上方安装有气门固定台；所述固定支撑板上安装有电动机，所述电动机的输出端与轴系相连接，所述轴系通过凸轮块与其上方垂直设置的推动杆机构相连接，所述推动杆机构的顶部与安装于气门固定台中的气门相接触，所述推动杆机构与气门之间还设置有推动杆固定机构，所述推动杆固定机构及气门固定台的位置通过台架调节支撑杆调节；所述气门固定台和推动杆固定机构上安装有夹紧机构；所述气门固定台的顶部安装有加热装置。本发明能够有效模拟不同发动机气门冲击磨损形式，以验证气门是否设计合理。

Description

一种冲击模式可调的气门冲击磨损试验台架

技术领域

本发明涉及一种气门试验台架，具体涉及一种冲击模式可调的气门冲击磨损试验台架，属于气门加工技术领域。

背景技术

气门是发动机配气机构中最重要的部件之一，其在发动机正常工作的过程中通过周期性的启闭控制高压空气或高温废气的进出。在气门关闭的瞬间，由于较高的冲击载荷与温度常常引起气门锥面的磨损，甚至导致气门开裂或失效。

高温改变了气门的材料性质，同时凸轮决定了气门的冲击运动形式。以往的测试装置多只能进行某一特定温度，特定凸轮下运转的气门冲击磨损试验；然而对于不同发动机中的气门，其气门温度、所配合的凸轮并不相同。能够方便的更换温度与凸轮将有效的模拟不同发动机气门冲击磨损形式以验证气门设计的合理性；同时也有利于测试不同的气门材质的冲击磨损适宜温度、速度、加速度，以适配不同型号的发动机。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种结构合理、使用方便的冲击模式可调的气门冲击磨损试验台架，能够有效模拟不同发动机气门冲击磨损形式，以验证气门是否设计合理。

为了达到以上目的，本发明具体技术方案如下：一种冲击模式可调的气门冲击磨损试验台架，包括台架本体及安装于台架本体上的试验装置；

所述台架本体包括设置于底部的固定支撑板及垂直安装于固定支撑板一侧上方的台架支撑杆及台架调节支撑杆，所述台架支撑杆及台架调节支撑杆的上方安装有气门固定台；

所述试验装置包括安装于固定支撑板另一侧上方的电动机，所述电动机的输出端与设置于气门固定台下方，与固定支撑板平行设置的轴系相连接，通过电动机驱动轴系旋转；所述轴系通过凸轮块与其上方垂直设置的推动杆机构相连接，所述推动杆机构的顶部与安装于气门固定台中的气门相接触，所述推动杆机构与气门之间还设置有推动杆固定机构，所述推动杆固定机构的左右两端分别套装于台架支撑杆及台架调节支撑杆上，所述推动杆固定机构及气门固定台的位置通过台架调节支撑杆调节；

所述夹紧机构共四个，其中三个安装在气门固定台上，另外一个安装于推动杆固定机构上，在调节好气门固定台及推动杆固定机构的位置后，使用夹紧机构将两者固定住；

所述气门固定台的顶部安装有加热装置。

进一步的，所述轴系包括键连接的右轴及左轴，二者的端部通过对称设置于固定支撑板上的轴系支撑座固定；其中，右轴为一空心带键阶梯轴，其主要作用为连接左轴、凸轮块及电动机。右轴的一端安装凸轮块后与左轴连接，另一端与电动机的输出端相连接。

进一步的，所述左轴包括左轴套、左轴滑动杆、左轴锁紧套、左轴调节螺栓、左轴固定法兰盘、左轴旋转法兰盘、左轴旋转把手及左轴调节螺栓旋转把手；

所述左轴套为左轴的主体，用于固定左轴的各个零部件；所述左轴旋转法兰盘设置于左轴左侧端部，与左轴套螺栓配合，以限制左轴调节螺栓延轴方向的运动；所述左轴调节螺栓的外圈与左轴滑动杆的内圈相配合，在左轴套的引导下，通过安装于左轴旋转法兰盘外侧的左轴调节螺栓旋转把手带动左轴调节螺栓旋转，使左轴滑动杆前后移动，以实现与右轴的键连接及压紧凸轮块的作用；所述左轴调节螺栓旋转把手的顶端还安装有用于固定其位置的左轴固定盖；所述左轴旋转把手固定在左轴旋转法兰盘上，由此调节左轴并实现与右轴的配合对中；

所述左轴套的右侧端部通过螺栓固定安装有左轴固定法兰盘，以限制左轴滑动杆的移动范围；所述左轴锁紧套设置于左轴调节螺栓的外侧，在左轴锁紧套的外侧还安装有左轴锁紧螺栓，当旋紧左轴锁紧螺栓时，左轴锁紧套紧压在左轴调节螺栓上，从而固定左轴滑动杆的位置；反之则使左轴滑动杆的位置可调节。

进一步的，所述凸轮块接于左轴及右轴之间，并被二者压紧，所述凸轮块套于右轴上，其型线面始终与推动杆机构相接触，通过凸轮的旋转带动推动杆机构上下移动。

进一步的，所述推动杆机构由杆身及安装于杆身上方的滚轮组成，所述滚轮的底部端面与凸轮块相接触，所述杆身与推动杆固定机构的配合面为椭圆形，以避免杆身的轴向旋转。

进一步的，所述推动杆固定机构包括两端具有环形连接件的固定杆本体，所述固定杆本体的中心位置具有用于穿过推动杆的椭圆形安装孔；所述推动杆固定机构的左端设置有一内圈带螺线的可旋圈，可旋圈与台架调节支撑杆螺纹配合，通过单独旋转可旋圈能够控制推动杆固定机构的位置；所述推动杆固定机构右端为夹紧机构，在推动杆固定机构的位置调节好后用于将其位置固定；

所述固定杆本体上距轴心10cm处安装有用于测量台架工作时气门升程的激光位移传感器。该安装距离为技术人员经过大量试验测试后得出，只有安装在相距10cm的位置才能精准的测量运动件的瞬时位移，由此实现本申请的技术效果。

进一步的，四个夹紧机构的结构相同，内部均安装具有缺口的弹性金属圈，缺口位置垂直于紧固螺栓的旋进旋出方向，使弹性金属圈在紧固螺栓的挤压作用下方便发生形变，紧紧压实在台架支撑杆，从而实现夹紧机构的固定。

进一步的，所述气门固定台由螺栓连接的气门固定台盘及气门固定台体组成，所述气门固定台盘的圆周方向对称开有四个用于安装台架调节支撑杆及台架支撑杆的孔位，所述台架调节支撑杆及台架支撑杆穿过对应的孔位后，可通过气门固定台调节圈调节位置，以用来调节气门固定台的纵向移动。在调节好位置后，由夹紧机构固定，夹紧机构与气门固定台调节圈共同占据固定台上相同半径位置处的四个孔位。所述气门固定台体的中心位置具有用于镶嵌气门组件的固定位。

进一步的，所述加热装置内配置有用于实时监控气门温度的红外温度测量仪。

进一步的，所述台架调节支撑杆包括具有螺纹的杆体，所述杆体的底部通过安装座安装于固定支撑板上，顶部设置有用于调节气门固定台与推动杆固定机构位置的台架调节支撑杆把手；所述杆体与气门固定台、推动杆固定机构分别通过内圈带螺线的气门固定台调节圈、推动杆固定机构调节圈以螺纹连接的方式进行配合；

所述台架支撑杆为三根，通过底部的安装座对称安装于固定支撑板上。

与现有技术相比，本发明的突出进步为：

（1）该试验台架使用了精准的测温原件与控温装置，能够精准的将气门加热至300K~1200K范围内的任意温度，方便测试不同温度下的气门冲击磨损状况。

（2）该试验台架利用左轴的特殊机构，实现了凸轮简单的安装与拆卸，可更方便的测试测试不同凸轮影响下，不同速度与加速度的冲击载荷对气门产生的影响。

（3）气门固定台的结构使固定的气门、阀座、气门导杆、弹簧均与原发动机中的配合方式相同，能够更好的模拟气门的实际冲击状态。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的剖视图。

图3为本发明的推动杆固定机构及其上的夹紧机构的剖视图。

附图说明：1-电动机，2-固定支撑板，3-右轴，4-左轴，5-轴系支撑座，6-凸轮块，7-台架支撑杆，8-台架调节支撑杆，9-推动杆机构，10-气门固定台，11-加热装置，12-推动杆固定机构，13-夹紧机构，14-左轴套，15-左轴滑动杆，16-左轴锁紧套，17-左轴调节螺栓，18-左轴固定盘，19-左轴旋转法兰盘，20-左轴旋转把手，21-左轴调节螺栓旋转把手，22-左轴固定盖，23-左轴锁紧螺栓，24-滚轮，25-气门，26-气门固定台调节圈，27-推动杆固定机构调节圈，28-旋转台调节把手，29-气门固定台盘，30-气门固定台体，31-阀座，32-气门导杆，33-弹簧，34-温度测量仪，35-可旋圈，36-激光位移传感器，37-弹性金属圈，38-紧固螺栓。

具体实施方式

本实施例提供的一种冲击模式可调的气门冲击磨损试验台架，如图1所示，由电动机1、固定支撑板2、右轴3、左轴4、轴系支撑座5、凸轮6、台架支撑杆7、台架调节支撑杆8、推动杆机构9、气门固定台10、加热装置11、推动杆固定机构12、夹紧机构13等几部分组成。

如图2所示，所述的左轴4是由左轴套14、左轴滑动杆15、左轴锁紧套16、左轴调节螺栓17、左轴固定法兰盘18、左轴旋转法兰盘19、左轴旋转把手20、左轴调节螺栓旋转把手21、左轴固定盖22、左轴锁紧螺栓23等几部分组成的。其中左轴滑动杆15内圈与左轴调节螺栓17外圈相配合，在左轴套14的引导下，可通过旋转左轴调节螺栓17使左轴滑动杆15前后移动，以方便更换凸轮6或压紧凸轮6。

如图1所示，所述的凸轮轴6，在台架正常工作期间始终被右轴3与左轴4压紧，且其凸轮6型线面始终与推动杆机构9相接触，即通过凸轮6的旋转带动推动杆机构9上下移动。

如图2所示，所述的推动杆9，其下部配置有滚轮24与凸轮接触，上部与气门25接触，可以有效的将凸轮6引起的启闭作用力传递至气门24处，而避免因凸轮6旋转产生的切应力传递至气门25处。推动杆机构9与推动杆固定机构12的配合面为椭圆形，从而使滚轮24不会相对与凸轮6产生偏斜，且方便推动杆机构9与推动杆固定机构12的润滑。

如图2所示，所述台架调节支撑杆8，其与气门固定台10、推动杆固定机构12分别通过内圈带螺线的气门固定台调节圈26、推动杆固定机构调节圈27相配合，通过旋转台架调节支撑杆8顶端的旋转台架调节支撑杆把手28即可控制气门固定台10与推动杆固定机构12的上下移动。

如图2所示，所述气门固定台10由气门固定台盘29、气门固定台体30组成，其中气门固定台体镶嵌的气门25、阀座31、气门导杆32、弹簧33均按实际发动机中的配合方式进行配合。

如图2所示，所述加热装置11，配有红外温度测量仪34，用于时时监控气门温度。

如图3所示，所述推动杆固定机构12，其调节机构中有一内圈带螺线的可旋圈35，用于单独控制推动杆固定机构12的位置。其上部还装有激光位移传感器36，用于测量台架工作时气门的升程。

如图3所示，所述夹紧机构13，其中包括有缺口的弹性金属圈37，当拧紧禁锢螺丝38时弹性金属圈夹紧台架支撑杆7，在气门固定台10与推动杆固定机构12上的夹紧机构13除套圈厚度外特征相同，用于固定气门固定台10与推动杆固定机构12的位置。

当整个装置调整好位置后，启动加热装置11，待气门25经红外温度测量仪34测量达到预设温度时，开启激光位移传感器36，调零后设置为正常工作状态；最后启动电动机，进行气门的冲击试验。激光位移传感器可时时通过记录推动杆机构9的位移状态来确定气门25随时间变化的位移状态，进而可以求得气门25的速度与加速度用于后续的理论分析。

当试验测试完毕或想要更换不同材质气门测试其冲击性能时，可先褪去气门弹簧33，再打开加热装置11上部顶盖取出气门25，进行更换。

当需要更换凸轮时，首先旋松所有夹紧机构13以保证气门固定台10与推动杆固定机构12能够通过旋转台架调节支撑杆8自由的进行上下活动，然后旋松左轴锁紧螺栓23，使左轴调节螺栓17能够自由的旋转。通过拧转左轴调节螺栓旋转把手21旋转左轴调节螺栓17带动左轴滑动杆15缩回，从而取出凸轮6。更换好凸轮6后旋转左轴旋转把手20使右轴3的键与左轴滑动杆15的键孔对齐，再旋回左轴调节螺栓旋转把手21使左轴滑动杆15伸展后压紧凸轮6。之后旋转台架调节支撑杆8使滚轮24与凸轮6接触，再利用可旋圈35单独调整推动杆固定机构12的位置使推动杆机构9顶部与推动杆固定机构12相距大约20mm，方便激光位移传感器36进行测量，并防止推动杆固定机构12对推动杆机构9的上下自由度产生干扰。最后锁紧所有夹紧机构13进行固定，即可开始下一轮的测试。

除上述实施外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形式的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种冲击模式可调的气门冲击磨损试验台架，其特征在于：包括台架本体及安装于台架本体上的试验装置；

所述台架本体包括设置于底部的固定支撑板（2）及垂直安装于固定支撑板一侧上方的台架支撑杆（7）及台架调节支撑杆（8），所述台架支撑杆及台架调节支撑杆的上方安装有气门固定台（10）；

所述试验装置包括安装于固定支撑板另一侧上方的电动机（1），所述电动机的输出端与设置于气门固定台下方，与固定支撑板平行设置的轴系相连接，通过电动机驱动轴系旋转；所述轴系通过凸轮块（6）与其上方垂直设置的推动杆机构相连接，所述推动杆机构的顶部与安装于气门固定台中的气门（25）相接触，所述推动杆机构与气门之间还设置有推动杆固定机构（12），所述推动杆固定机构的左右两端分别套装于台架支撑杆及台架调节支撑杆上，所述推动杆固定机构及气门固定台的位置通过台架调节支撑杆调节；

所述试验装置上还设置有四个夹紧机构（13），三个对称安装在气门固定台（10）的相同位置上，一个安装于推动杆固定机构（12）上，通过所述夹紧机构固定气门固定台（10）及推动杆固定机构（12）的安装位置；

所述气门固定台的顶部安装有加热装置。

2.根据权利要求1所述的冲击模式可调的气门冲击磨损试验台架，其特征在于：所述轴系包括键连接的右轴（3）及左轴（4），二者的端部通过对称设置于固定支撑板上的轴系支撑座（5）固定；

所述右轴为一空心带键阶梯轴，一端安装凸轮块（6）后与左轴（4）连接，另一端与电动机的输出端相连接。

3.根据权利要求2所述的冲击模式可调的气门冲击磨损试验台架，其特征在于：所述左轴（4）包括左轴套（14）、左轴滑动杆（15）、左轴锁紧套（16）、左轴调节螺栓（17）、左轴固定法兰盘（18）、左轴旋转法兰盘（19）、左轴旋转把手（20）及左轴调节螺栓旋转把手（21）；

所述左轴套（14）为左轴的主体，用于固定左轴的各个零部件；所述左轴旋转法兰盘（19）设置于左轴左侧端部，与左轴套螺栓配合，以限制左轴调节螺栓（17）延轴方向的运动；所述左轴调节螺栓的外圈与左轴滑动杆（15）的内圈相配合，在左轴套的引导下，通过安装于左轴旋转法兰盘（19）外侧的左轴调节螺栓旋转把手（21）带动左轴调节螺栓旋转，使左轴滑动杆前后移动；所述左轴调节螺栓旋转把手的顶端还安装有用于固定其位置的左轴固定盖（22）；所述左轴旋转把手（20）固定在左轴旋转法兰盘（19）上；

所述左轴套的右侧端部通过螺栓固定安装有左轴固定法兰盘（18），以限制左轴滑动杆（15）的移动范围；所述左轴锁紧套（16）设置于左轴调节螺栓的外侧，通过其外侧的左轴锁紧螺栓（23）以调节左轴锁紧套与左轴调节螺栓的位置，从而限定左轴滑动杆。

4.根据权利要求1所述的冲击模式可调的气门冲击磨损试验台架，其特征在于：所述凸轮块（6）套于右轴上，接于左轴及右轴之间，并被二者压紧，所述凸轮块（6）的型线面始终与推动杆机构相接触，通过凸轮的旋转带动推动杆机构上下移动。

5.根据权利要求4所述的冲击模式可调的气门冲击磨损试验台架，其特征在于：所述推动杆机构（9）由杆身及安装于杆身上方的滚轮（24）组成，所述滚轮（24）的底部端面与凸轮块（6）相接触，所述杆身与推动杆固定机构（12）的配合面为椭圆形。

6.根据权利要求1所述的冲击模式可调的气门冲击磨损试验台架，其特征在于：所述推动杆固定机构（12）包括两端具有环形连接件的固定杆本体，所述固定杆本体的中心位置具有用于穿过推动杆的椭圆形安装孔；所述推动杆固定机构（12）的左端设置有一内圈带螺线的可旋圈（35），可旋圈（35）与台架调节支撑杆（8）螺纹配合，通过单独旋转可旋圈能够控制推动杆固定机构（12）的位置；所述推动杆固定机构（12）右端为夹紧机构（13），在推动杆固定机构（12）的位置调节好后用于将其位置固定；

所述固定杆本体上距轴心10cm处安装有用于测量台架工作时气门升程的激光位移传感器（36）。

7.根据权利要求1所述的冲击模式可调的气门冲击磨损试验台架，其特征在于：四个夹紧机构（13）的结构相同，内部安装具有缺口的弹性金属圈（37），缺口位置垂直于紧固螺栓（38）的旋进旋出方向，使弹性金属圈（37）在紧固螺栓（38）的挤压作用下方便发生形变以实现夹紧机构的固定。

8.根据权利要求1所述的冲击模式可调的气门冲击磨损试验台架，其特征在于：所述气门固定台（10）由螺栓连接的气门固定台盘（29）及气门固定台体（30）组成，所述气门固定台盘的圆周方向对称开有四个用于安装台架调节支撑杆及台架支撑杆的孔位，所述台架调节支撑杆及台架支撑杆穿过对应的孔位后，通过气门固定台调节圈（26）调节位置，由夹紧机构（13）固定；所述气门固定台体的中心位置具有用于镶嵌气门组件的固定位。

9.根据权利要求1所述的冲击模式可调的气门冲击磨损试验台架，其特征在于：所述加热装置内配置有用于实时监控气门温度的红外温度测量仪（34）。

10.根据权利要求1所述的冲击模式可调的气门冲击磨损试验台架，其特征在于：所述台架调节支撑杆（8）包括具有螺纹的杆体，所述杆体的底部通过安装座安装于固定支撑板上，顶部设置有用于调节气门固定台与推动杆固定机构位置的台架调节支撑杆把手（28）；所述杆体与气门固定台、推动杆固定机构分别通过内圈带螺线的气门固定台调节圈（26）、推动杆固定机构调节圈（27）以螺纹连接的方式进行配合；

所述台架支撑杆（7）为三根，通过底部的安装座对称安装于固定支撑板上。

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