专利名称：一种发动机单顶置摇臂结构凸轮轴疲劳试验模拟装置的制作方法
技术领域：
本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种发动机单顶置摇臂结构凸轮轴疲劳试验模拟装置。
背景技术：
凸轮轴是发动机配气机构的主要驱动零件，其疲劳失效形式包括断裂疲劳和接触疲劳，一般多以接触疲劳为主。凸轮外形直接控制气门的开启规律，凸轮磨损将降低发动机的工作性能、服役寿命与输出功率。因此，开展凸轮轴疲劳试验的相关研究是非常必要的。凸轮轴疲劳试验可以直接在整机台架上进行考核，从装配精度、润滑效果，热机状态、整机振动等技术指标上整机台架均为凸轮轴提供了真实、复杂的工作环境，但是，整机试验成本太高、周期长、风险大。采用电液伺服疲劳试验系统某种程度上可以模拟凸轮轴承载的周期性弯扭冲击载荷，来开展断裂疲劳试验，但是，凸轮的接触疲劳很难进行模拟。另夕卜，国内部分研究机构通过单缸试验台开展凸轮轴疲劳试验，成本较高，关键的是单缸试验不能完全真实地模拟整机凸轮轴工作状态。
发明内容
本发明就是为了解决凸轮轴接触疲劳难以模拟、通过单缸试验台开展凸轮轴疲劳试验成本较高、单缸试验不能完全真实地模拟整机凸轮轴工作状态等问题。本发明的技术方案
一种发动机单顶置摇臂结构凸轮轴疲劳试验模拟装置，所述装置主要包括支撑架、缸盖、机油进油嘴、气门室罩、支撑轴承、轴承盖、进气摇臂轴、排气摇臂座、止推轴承、传动下箱体、传动上箱体、配气齿轮、转动输入轴、机油回油嘴等零件；缸盖位于支撑架上，气门室罩位于缸盖上；缸盖除布置安装凸轮轴支撑轴承外，还预留气门组件及排气摇臂的安装位置；若干组支撑轴承、轴承盖、进气摇臂轴、排气摇臂座、止推轴承构成试验模拟单元，位于气门室罩内；气门室罩主要起保护和密封作用；支撑轴承用来布置安装凸轮轴和进气摇臂；转动输入轴一端与反拖电机联轴器相连，为装置提供转动动力；另一端通过传动下箱体和传动上箱体，间接与配气齿轮连接；配气齿轮与试验模拟单元连接；机油进油嘴位于缸盖一侧，机油回油嘴位于位于传动上箱体的下侧。转动的机械传动顺序依次为电机、转动输入轴、转速输入齿轮、中间惰轮、中间惰轮、配气齿轮，最终与试验模拟单元连接；为了实现凸轮轴转速和电机转速的一致性及转动平稳性，装置的传动机构采用了特殊设计配气齿轮与中间惰轮和中间惰轮齿数比为1:2，惰轮和转速输入齿轮齿数比为2:1，支撑方式采用两端滚动轴承支撑，直线型布置；
模拟装置采用强制润滑方式；润滑油以缸盖机油进油嘴、主油道、排气油路和凸轮轴油路、排气摇臂座油孔和凸轮轴支撑轴颈孔为路径，为排气摇臂和凸轮轴的润滑供油；进气摇臂轴孔与凸轮轴支撑轴颈孔相贯穿，为进气摇臂的润滑供油；排气摇臂、凸轮轴及进气摇臂输出机油，以气门室罩、传动下箱体和传动上箱体、箱体机油回油嘴为路径，为齿轮及其支撑轴承的润滑。本发明的有益效果
1.模拟程度高
模拟装置中，缸盖、凸轮轴支撑轴体及传动箱皆按整机接口尺寸进行简化非标设计，机体部分用非标支撑架代替；润滑系统可以实现机油压力、温度的自行控制；反拖变频电机可以实现[O 2900rpm]任一转速的设定；排气门燃烧背压损失采用调整气门弹簧刚度进行补偿。因此，模拟装置可以实现发动机单顶置摇臂结构任一单排凸轮轴疲劳试验的整机状态近静模拟；
2.操控性好、成本低
润滑系统和传动系统分别通过电子模块进行控制，所有模块集成到同一面板集中管 理，操控性好；采用反拖电机代替燃烧推动，一方面，简化了整机试验庞大的控制体系，节省了人力，另一方面减少了燃料开支，降低了成本；
3.可实现强化模拟、缩短试验周期
由于缸盖采用了非标设计，可以通过加大弹簧刚度来提高凸轮-摇臂滚轮的接触力，进而实现强化模拟，相应地，试验周期大大缩短。
图I是本发明的结构示意 图2是本发明的传动机构结构示意 图3是本发明的润滑油路结构示意图。附图各标记分别表示
I-支撑架，2-缸盖，3-机油进油嘴，4-气门室罩，5-支撑轴承，6-轴承盖，7-进气摇臂轴，8-排气摇臂座，9-止推轴承，10-传动下箱体，11-传动上箱体，12-配气齿轮，13-转动输入轴，14-机油回油嘴。
具体实施例方式一种发动机单顶置摇臂结构凸轮轴疲劳试验模拟装置，所述装置主要包括支撑架、缸盖、机油进油嘴、气门室罩、支撑轴承、轴承盖、进气摇臂轴、排气摇臂座、止推轴承、传动下箱体、传动上箱体、配气齿轮、转动输入轴、机油回油嘴等零件；缸盖位于支撑架上，气门室罩位于缸盖上；缸盖除布置安装凸轮轴支撑轴承外，还预留气门组件及排气摇臂的安装位置；若干组支撑轴承、轴承盖、进气摇臂轴、排气摇臂座、止推轴承构成试验模拟单元，位于气门室罩内；气门室罩主要起保护和密封作用；支撑轴承用来布置安装凸轮轴和进气摇臂；转动输入轴一端与反拖电机联轴器相连，为装置提供转动动力；另一端通过传动下箱体和传动上箱体，间接与配气齿轮连接；配气齿轮与试验模拟单元连接；机油进油嘴位于缸盖一侧，机油回油嘴位于传动上箱体的下侧。 转动的机械传动顺序依次为电机、转动输入轴、转速输入齿轮、中间惰轮、中间惰轮、配气齿轮，最终与试验模拟单元连接；为了实现凸轮轴转速和电机转速的一致性及转动平稳性，装置的传动机构采用了特殊设计配气齿轮与中间惰轮和中间惰轮齿数比为1:2，惰轮和转速输入齿轮齿数比为2:1，支撑方式采用两端滚动轴承支撑，直线型布置；模拟装置采用强制润滑方式；润滑油以缸盖机油进油嘴、主油道、排气油路和凸轮轴油路、排气摇臂座油孔和凸轮轴支撑轴颈孔为路径，为排气摇臂和凸轮轴的润滑供油；进气摇臂轴孔与凸轮轴支撑轴颈孔相贯穿，为进气摇臂的润滑供油；排气摇臂、凸轮轴及进气摇臂输出机油，以气门室罩、传动下箱体和传动上箱体、箱体机油回油嘴为路径，为齿轮及其支撑轴承的润滑。·
权利要求
1.一种发动机单顶置摇臂结构凸轮轴疲劳试验模拟装置，其特征在于，所述装置主要包括支撑架(I)、缸盖(2)、机油进油嘴(3)、气门室罩(4)、支撑轴承(5)、轴承盖(6)、进气摇臂轴(7)、排气摇臂座(8)、止推轴承(9)、传动下箱体(10)、传动上箱体(11)、配气齿轮(12)、转动输入轴(13)、机油回油嘴(14);缸盖(2)位于支撑架(I)上，气门室罩(4)位于缸盖(2)上；缸盖(2)除布置安装凸轮轴支撑轴承外，还预留气门组件及排气摇臂的安装位置；2组以上的支撑轴承(5)、轴承盖(6)、进气摇臂轴(7)、排气摇臂座(8)、止推轴承(9)构成试验模拟单兀，位于气门室罩(4)内；转动输入轴(13)—端与反拖电机联轴器相连；另一端通过传动下箱体(10)和传动上箱体(11)间接与配气齿轮(12)连接；配气齿轮(12)与试验模拟单元连接；机油进油嘴(3)位于缸盖(2)—侧，机油回油嘴(14)位于传动上箱体的下侧。
2.如权利要求I所述一种发动机单顶置摇臂结构凸轮轴疲劳试验模拟装置，其特征在于，转动的机械传动顺序依次为电机、转动输入轴(13)、转速输入齿轮(24)、中间惰轮(23)、中间惰轮(22)、配气齿轮(12)，最终与试验模拟单元连接；为了实现凸轮轴转速和电机转速的一致性及转动平稳性，装置的传动机构采用了特殊设计配气齿轮(12)与中间惰轮(22)和中间惰轮(23)齿数比为1:2，惰轮和转速输入齿轮(24)齿数比为2:1，支撑方式采用两端滚动轴承支撑，直线型布置。
3.如权利要求I所述一种发动机单顶置摇臂结构凸轮轴疲劳试验模拟装置，其特征在于，模拟装置采用强制润滑方式；润滑油以缸盖(2)机油进油嘴(3)、主油道(31)、排气油路(32)和凸轮轴油路(34)、排气摇臂座油孔(33)和凸轮轴支撑轴颈孔(35)为路径，为排气摇臂和凸轮轴的润滑供油；进气摇臂轴孔(36)与凸轮轴支撑轴颈孔(35)相贯穿，为进气摇臂的润滑供油；排气摇臂、凸轮轴及进气摇臂输出机油，以气门室罩(4)、传动下箱体(10)和传动上箱体(11)、箱体机油回油嘴(14)为路径，为齿轮及其支撑轴承的润滑。
全文摘要
本发明公开了一种发动机单顶置摇臂结构凸轮轴疲劳试验模拟装置，所述装置中，缸盖(2)除布置安装凸轮轴支撑轴承外，还预留气门组件及排气摇臂的安装位置；若干组试验模拟单元位于气门室罩(4)内；支撑轴承(5)用来布置安装凸轮轴和进气摇臂；转动输入轴(13)一端与电机相连，为装置提供转动动力；装置传动机构采用特殊设计配气齿轮(12)与两个中间惰轮齿数比为1:2，惰轮和转速输入齿轮齿数比为2:1，支撑方式采用两端滚动轴承支撑，直线型布置；模拟装置采用强制润滑方式；润滑油沿一定路径，为排气摇臂和凸轮轴、进气摇臂、齿轮及其支撑轴承的润滑供油。本发明模拟程度高，操控性好、成本低，可实现强化模拟、缩短试验周期。
文档编号G01M13/00GK102944380SQ201210386530
公开日2013年2月27日 申请日期2012年10月13日 优先权日2012年10月13日
发明者陈闯, 胡立萍, 张丽, 侯晔星, 高丽英, 许春光 申请人:中国兵器工业集团第七〇研究所