CN212379231U - 活塞环缸套系统测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种活塞环缸套系统测试装置，包括加载装置用于施加力到活塞环和经切割的缸套切块上、第一夹紧装置用于夹紧所述活塞环、油槽用于提供润滑油、工作台用于支承油槽，其中，所述加载装置和所述第一夹紧装置连接，所述工作台与所述油槽固定连接，以用于使所述工作台与油槽一同做往复运动，在所述油槽中布置有用于夹紧所述缸套切块的第二夹紧装置，设置成，在所述加载装置中布置有第一测力装置并且在所述工作台中还布置有第二测力装置。所述活塞环缸套系统测试装置能够实现活塞环和缸套的较准确和可靠的测试。

Description

活塞环缸套系统测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种活塞环缸套系统测试装置。

背景技术

为了既满足日趋严格的排放法规，又达到降低发动机的燃油消耗的目的，以小型化、轻量化、降低摩擦损失等为目标的研究开发成为发动机新技术开发的重点。活塞环缸套系统是发动机中关键的摩擦副，其摩擦润滑性能直接影响发动机性能及油耗表现，所以对活塞环缸套这一对摩擦副进行试验研究具有非常重要的意义。

发动机整机试验更接近工作的实际工况，但测试周期长，成本高。零部件模拟试验法有缩短试验周期、减少试验成本的优势，但要保持与实际工况有较好的模拟性，必须提高试验参数的可控性。目前，在所常见的活塞环缸套系统的测试方法或装置的情况下，活塞环缸套系统的测试环境与实际工况有所偏差，这必然会对测试结果产生一定的影响。例如，针对活塞环缸套系统所进行的摩擦磨损试验所使用的试件是被切割后的部分零件，由于活塞环试样曲率的变化，导致活塞环与缸套之间的不再是完全接触，由此导致测试结果的偏差。

因此，很有必要提供一种具有改善了的模拟性的活塞环缸套系统测试装置。

实用新型内容

本实用新型提供一种较准确可靠的活塞环缸套系统测试装置。

根据本实用新型的一个方面提出的活塞环缸套系统测试装置，包括加载装置用于施加力到活塞环和经切割的缸套切块上、第一夹紧装置用于夹紧所述活塞环、油槽用于提供润滑油、工作台用于支承油槽，其中，所述加载装置和所述第一夹紧装置连接，所述工作台与所述油槽固定连接，以用于使所述工作台与油槽一同做往复运动，在所述油槽中布置有用于夹紧所述缸套切块的第二夹紧装置，设置成，在所述加载装置中布置有第一测力装置并且在所述工作台中布置有第二测力装置。

根据本实用新型的一个方面提出的活塞环缸套系统测试装置，所述油槽构造成可加热的油槽，以用于提供具有不同温度的测试条件。

根据本实用新型的一个方面提出的活塞环缸套系统测试装置，还具有用于加热所述油槽的加热装置以及相应的测温装置。

根据本实用新型的一个方面提出的活塞环缸套系统测试装置，在所述油槽中还布置有温控装置，用于自动地接通和断开所述加热装置。

根据本实用新型的一个方面提出的活塞环缸套系统测试装置，所述加载装置与所述第一夹紧装置通过万向节进行连接。

根据本实用新型的一个方面提出的活塞环缸套系统测试装置，所述加载装置、所述第一夹紧装置以及所述第一测力装置集成在一个单元中。

根据本实用新型的一个方面提出的活塞环缸套系统测试装置，所述工作台与所述油槽能够通过单独的连接块进行连接。

根据本实用新型的一个方面提出的活塞环缸套系统测试装置，所述活塞环缸套系统测试装置还具有粗糙/轮廓仪，用于检测活塞环和缸套切块的表面的粗糙度和/或轮廓的变化。

根据本实用新型的一个方面提出的活塞环缸套系统测试装置，所述活塞环缸套系统测试装置还具有扫描仪器，用于检测活塞环和缸套切块的表面的微观结构的变化。

根据本实用新型的一个方面提出的活塞环缸套系统测试装置，所述活塞环缸套系统测试装置还具有能谱仪，用于检测活塞环和缸套切块的表面的材料成分的变化。

通过使用与实际装配时所使用的工具的结构基本一致的第一夹紧装置来夹紧活塞环，从而在测试过程中保证了活塞环与实际工况基本相同的曲率和由此实现了其与缸套切块表面之间的正常的贴合，这提高了测试的准确性。通过设置相关的加热装置，能够进一步测试温度对于活塞环缸套系统的摩擦磨损性能的影响。根据本申请的活塞环缸套系统测试装置能够实现对活塞环和缸套的较准确和可靠的测试。

附图说明

参考附图，对本实用新型更详细地进行说明，其中，

图1以简图示出根据本实用新型的一个实施例的活塞环缸套系统；

图2示出带有第二夹紧装置的油槽的图示；

图3示出带有活塞环的第一夹紧装置的图示；

图4和图5示出根据图3的第一夹紧装置的侧视图；

图6和图7示出经切割的缸套切块的侧视图。

具体实施方式

容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神的条件下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

结合图1和图2，活塞环缸套系统测试装置具有用于将力施加到活塞环10和经切割的缸套切块20上的加载装置1、用于夹紧活塞环10的第一夹紧装置2、用于提供实现在活塞环10以及缸套切块20之间的润滑作用的润滑油的油槽3以及用于支承所述油槽3的工作台4。在本实施例中，加载装置1与第一夹紧装置2通过单独的万向节5进行连接，以用于保持在测试过程中在活塞环10与缸套切块20之间的面接触。另外，工作台4与油槽3同样通过单独的连接块6固定连接。

加载装置1能够以丝杠的形式进行构造，通过升降运动实现对活塞环10和由此缸套20的自动加载。通过加载装置1的位置调整实现活塞环10与缸套切块20之间的法向力的实时调整和控制。

在所述油槽3中布置有用于夹紧缸套切块20的第二夹紧装置7，所述缸套切块20由实际应用在发动机中的缸套切割而成。相反地，在本实用新型中所涉及到的活塞环10能够是不经切割的整个活塞环，由于第一夹紧装置2与在活塞环的实际装配时所使用的安装设备的构造基本保持一致，活塞环10在被夹紧的状态下具有与实际工况相同的弹力，也即相同的曲率。由此尽可能地与实际工况保持一致，提高了测试的准确性。

另外，在加载装置1中布置有未示出的、用于测量在活塞环10与缸套切块20之间的法向力的第一测力装置，所述法向力由加载装置1施加。在所述工作台4中布置有未示出的、用于测量活塞环10与缸套切块20的表面之间的切向力的第二测力装置，所述切向力由活塞环和缸套切块之间的相对的往复运动引起，这在下面还将进一步阐释。这两个测力装置能够为市场上常见的测力装置。在本实施例中，这两个测力装置为Kistler9257B三向动态力/力矩测量仪。

应当理解的是，加载装置1与第一夹紧装置2之间的连接方式以及工作台4与油槽3之间的连接方式并不是限制性的，例如能够通过螺纹连接、粘贴连接来实现。当然，加载装置1、第一夹紧装置2和第一测量装置能够集成在一个单元中。

由于温度对于活塞环缸套系统的性能具有一定的影响，活塞环缸套系统测试装置还能够包括未示出的加热装置和测温装置，以用于实时地调整和控制测试装置的温度。此外，还能够包括有温控装置，以用于自动地接通或断开加热装置。

可选地，油槽3能够实施为可加热油槽，通过对油槽3进行加热实现油槽内的润滑油以及周围部件的加热。所述加热过程例如能够通过电阻丝加热来实现。

图3至图5示出了具有活塞环10的第一夹紧装置2。参考图6和7，缸套滑块20具有弧形的上侧并且为了更好地平放在第二夹紧装置7中而被切割成平坦的底面。

在测试过程中，通过加载装置1的上下运动使得缸套滑块20的弧形的上侧与活塞环10形状配合地相接触，这两者之间的接触在此属于面接触。工作台4在驱动器的作用下带动固定在其上的油槽3一起沿以双箭头表示的方向F以预先确定的往复频率和往复行程做往复直线运动。相反地，活塞环10是固定不动的，由此实现两者的相对运动。

为了评估活塞环缸套系统的表征其摩擦磨损性能的参数，活塞环缸套测试系统还能够包括粗糙/轮廓仪用于检测活塞环10和缸套切块20的表面的粗糙度和/或轮廓的变化、扫描仪器、例如扫描电镜用于检测这两者的表面的微观结构的变化以及能谱仪用于检测这两者的表面的材料成分的变化。

基于数学上摩擦系数的计算方法，即摩擦系数=切向力/法向力，根据本申请的活塞环缸套系统测试装置能够较简单并且准确地测得其摩擦系数。根据本申请的活塞环缸套系统测试装置能够如下地进行使用，以用于测定活塞环缸套系统在不同的工况下的摩擦磨损性能。

在此，例如以丝杠为形式的加载装置为例进行说明，其主要参数如下：

- 载荷加载方式：丝杠自动加载

- 升降高度：25mm

- 载荷范围：10-400N（精度0.5N）、0.1-10N（精度为0.05N）

- 往复行程：5-40mm

- 往复频率：0.1-10Hz

- 温度：20℃-200℃

活塞环10和缸套20所受的载荷、往复频率、温度以及润滑条件都对活塞环缸套系统的摩擦磨损性能产生一定的影响，其中，润滑状态扮演着重要的角色，一般情况下包括富油测试和贫油测试。对于贫油测试需要事先将测试装置加热到200℃并且仅仅给予少量的润滑油。相对于富油测试工况，贫油测试工况运行的时间较长，其目的在于进一步获得如下极限点，在该极限点时活塞环缸套系统的摩擦磨损性能急剧恶化，即两者的表面的摩擦系数急剧变大。这两种测试环境设置如下：

贫油测试工况：

- 载荷：400N

- 往复频率：5Hz

- 往复行程：7mm

- 温度：200℃

- 润滑油：0.01ml

- 运行时间：360min

富油测试工况：

- 载荷：100N/200N/400N

- 往复频率：5Hz

- 往复行程：7mm

- 温度：100℃

- 润滑油：6ml

- 运行时间：30min

在测试过程中，首先将活塞环10和切割成合适尺寸的缸套切块20相应地固定在第一夹紧装置2和第二夹紧装置7处。接着有针对性地设置试验条件，利用根据本实用新型的活塞环缸套系统测试装置求得这两者表面之间的摩擦系数。接着能够利用粗糙/轮廓仪、扫描仪器和能谱仪进一步评估活塞环缸套系统的摩擦性能。

通过使用与实际装配时所使用的工具基本一致的第一夹紧装置2来夹紧活塞环10，从而在测试过程中保证了活塞环10与实际工况基本相同的曲率，这提高了测试的模拟性和准确性。通过设置相关的加热装置，能够进一步测试温度对于活塞环缸套系统的摩擦磨损性能的影响。根据本申请的活塞环缸套系统测试装置能够实现活塞环和缸套的较准确和可靠的测试。

应当理解的是，所有以上的实施例都是示例性的而非限制性的，本领域技术人员在本实用新型的构思下对以上描述的具体实施例做出的各种改型或变形都应在本实用新型的法律保护范围内。

Claims (10)

1.活塞环缸套系统测试装置，包括

加载装置，用于施加力到活塞环和经切割的缸套切块上，

第一夹紧装置，用于夹紧所述活塞环，

油槽，用于提供润滑油，

工作台，用于支承油槽，

其中，所述加载装置和所述第一夹紧装置连接，所述工作台与所述油槽固定连接，以用于使所述工作台与油槽一同做往复运动，在所述油槽中布置有用于夹紧所述缸套切块的第二夹紧装置，其特征在于，在所述加载装置中布置有第一测力装置并且在所述工作台中布置有第二测力装置。

2.根据权利要求1所述的活塞环缸套系统测试装置，其特征在于，所述油槽构造成可加热的油槽，以用于提供具有不同温度的测试条件。

3.根据权利要求2所述的活塞环缸套系统测试装置，其特征在于，还具有用于加热所述油槽的加热装置以及相应的测温装置。

4.根据权利要求3所述的活塞环缸套系统测试装置，其特征在于，在所述油槽中还布置有温控装置，用于自动地接通和断开所述加热装置。

5.根据权利要求1所述的活塞环缸套系统测试装置，其特征在于，所述加载装置与所述第一夹紧装置通过万向节进行连接。

6.根据权利要求1所述的活塞环缸套系统测试装置，其特征在于，所述加载装置、所述第一夹紧装置以及所述第一测力装置集成在一个单元中。

7.根据权利要求1所述的活塞环缸套系统测试装置，其特征在于，所述工作台与所述油槽能够通过单独的连接块进行连接。

8.根据权利要求1所述的活塞环缸套系统测试装置，其特征在于，所述活塞环缸套系统测试装置还具有粗糙/轮廓仪，用于检测活塞环和缸套切块的表面的粗糙度和/或轮廓的变化。

9.根据权利要求1所述的活塞环缸套系统测试装置，其特征在于，所述活塞环缸套系统测试装置还具有扫描仪器，用于检测活塞环和缸套切块的表面的微观结构的变化。

10.根据权利要求1所述的活塞环缸套系统测试装置，其特征在于，所述活塞环缸套系统测试装置还具有能谱仪，用于检测活塞环和缸套切块的表面的材料成分的变化。

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