一种活塞销摆动副摩擦磨损部件试验装置的制作方法

本发明属于内燃机技术领域，尤其是涉及一种活塞销摆动副摩擦磨损部件试验装置。

背景技术：

随着发动机不断强化，最高爆发压力及转速均大幅提高，导致连杆小头载荷增加，活塞销与小头衬套极易发生磨损或烧蚀等故障，为预防此类故障需开展活塞销摆动副摩擦磨损试验。

目前常用的活塞销摆动副部件试验装置通过液压加载，采用曲柄连杆机构实现往复摆动运动，然而上述试验装置通常只能开展材料级摩擦磨损试验，不能考察结构变形对于摩擦磨损的影响，且由于采用液压伺服控制，制造及控制成本较高，鉴于上述问题，本发明提出了一种成本低，操作简单，可实现机械周期加载的活塞销摆动副摩擦磨损试验装置。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种活塞销摆动副摩擦磨损部件试验装置，以实现成本低，操作简单，可实现机械周期加载的活塞销摆动副摩擦磨损试验装置。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种活塞销摆动副摩擦磨损部件试验装置，包括部件安装平台、加载系统、驱动系统、加热系统和曲柄连杆传动系统，所述部件安装平台包括固接的支撑框架和缸套固定结构，所述缸套固定结构内腔用于放置试验活塞组件，所述试验活塞组件包括活塞、活塞销和连杆小头，所述连杆小头与活塞通过活塞销组合连接；

所述加载系统安装在支撑框架内，包括凸轮轴和组合碟簧，所述凸轮轴的中部设置有可实现特定升程的凸轮型线结构的凸轮，所述组合碟簧一端与凸轮接触连接，另一端连接连杆小头；所述凸轮轴的一端与驱动系统连接，另一端与曲柄连杆传动系统连接；

所述曲柄连杆传动系统包括依次活动连接的转动杆、连杆和摆动杆，所述转动杆的另一端与所述凸轮轴的一端固接，所述摆动杆的另一端通过一传动轴与活塞销固接；所述加热系统可放置在活塞销内。

进一步的，所述缸套固定结构包括圆筒状的缸套固定架和其上固定的顶盖，所述缸套固定架的底部设有径向的外缘凸台，所述外缘凸台通过螺栓固定在支撑框架顶部，所述缸套固定架的侧面设有通孔，用于活塞销与曲柄连杆传动系统的连接。

进一步的，所述支撑框架包括从上到下依次固定连接的上框架、中框架和下框架，所述缸套固定架与上框架固接，所述中框架和下框架之间通过轴承固定加载系统的凸轮轴。

进一步的，所述组合碟簧包括碟簧，加载套和导向轴，多个所述碟簧叠加套装在导向轴上；所述导向轴的一端设有碟簧限位结构并与凸轮接触，另一端固接加载套，所述加载套连接连杆小头。

进一步的，所述凸轮的相位布置满足所述摆动杆摆动速度最大时与所述凸轮升程最大值对应。

进一步的，所述驱动系统包括电机、皮带和飞轮，所述飞轮由所述电机通过所述皮带驱动，所述飞轮的中心与所述凸轮轴一端固接。

进一步的，所述加热系统包括加热棒，可插入活塞销中实现试验活塞组件加热。

进一步的，所述部件安装平台还包括实验台面，支撑框架底部与实验台面1固定连接，所述电机设置在实验台面上。

进一步的，所述传动轴通过支撑架支撑在上框架的上表面。

进一步的，所述传动轴与所述活塞销通过叉形连接。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

(1)本发明结构设计合理，结构简单，成本低，可靠性高；

(2)本发明加载相位可保证与发动机加载相位保持一致；

(3)本发明可采用真实组件直接进行试验，同时可考察结构变形对于摆动副摩擦磨损的影响；

(4)本发明可考虑温度、润滑、及润滑介质对于摆动副摩擦磨损的影响。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述活塞销摆动副摩擦磨损部件试验装置示意图；

图2为本发明实施例所述活塞销摆动副摩擦磨损部件试验装置内部机构示意图；

图3为本发明实施例所述活塞销摆动副摩擦磨损部件试验装置正剖视图；

图4为本发明实施例所述活塞销摆动副摩擦磨损部件试验装置侧剖视图；

附图标记说明：

1、试验台面；2、电机；3、皮带；4、飞轮；5、螺钉；6、顶盖；7、缸套固定架；8、支撑架；9、曲柄连杆机构；10、上框架；11、中框架；12、下框架；13、加载套；14、连杆小头；15、活塞；16、传动轴；17、碟簧；18、凸轮；19、凸轮轴；20、轴承；21、活塞销；22、导向轴；23、双头螺柱；24、转动杆；25、连杆；26、摆动杆；27、加热棒。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种活塞销摆动副摩擦磨损部件试验装置，如图1至4所示，包括部件安装平台、加载系统、驱动系统、加热系统和曲柄连杆传动系统，

所述部件安装平台包括从下到上依次固定连接的实验台面1、支撑框架和缸套固定结构，所述缸套固定结构内腔用于放置试验活塞组件，所述试验活塞组件包括活塞15、活塞销21和连杆小头14，所述连杆小头14与活塞15通过活塞销21组合连接。

所述缸套固定结构包括圆筒状的缸套固定架7和其上螺栓5固定的顶盖6，所述缸套固定架7的底部设有径向的外缘凸台，所述外缘凸台通过螺栓5固定在支撑框架顶部，所述缸套固定架7的侧面设有通孔，用于活塞销21与曲柄连杆传动系统的连接。

所述支撑框架包括从上到下依次通过双头螺柱23固定连接的上框架10、中框架11和下框架12，所述缸套固定架7与上框架10通过螺钉5连接，所述中框架11和下框架12之间通过轴承20固定加载系统的凸轮轴19。

所述加载系统包括凸轮轴19和组合碟簧，所述凸轮轴19的中部设置有可实现特定升程的凸轮型线结构的凸轮18；所述组合碟簧设置在支撑框架内，一端与凸轮18接触连接，另一端连接连杆小头14；所述凸轮18设置有可实现特定升程的凸轮型线结构，凸轮轴19的一端与驱动系统连接，另一端与曲柄连杆传动系统连接。

所述组合碟簧包括碟簧17，加载套13和导向轴22，三个所述碟簧17叠加套装在导向轴22上；所述导向轴22的一端设有碟簧限位结构并与凸轮18接触，另一端固接加载套13；所述加载套13实现所述碟簧17向所述连杆小头14载荷传递，所述导向轴22可保证多个碟簧13沿轴向运动，并实现由所述凸轮轴19向所述碟簧17载荷传递。

所述曲柄连杆传动系统9包括依次活动连接的转动杆24、连杆25和摆动杆26，所述转动杆24的另一端与所述凸轮轴19的一端固接，所述摆动杆26的另一端通过一传动轴16与活塞销21固接，所述传动轴16与所述活塞销21通过叉形连接，所述传动轴穿过缸套固定架7的侧面设有通孔，所述传动轴16与摆动杆26垂直设置，实现所述活塞销21的摆动。

所述传动轴16通过支撑架8支撑在上框架10的上表面。

所述曲柄连杆传动系统9与所述凸轮轴19配合使用满足相位要求，所述凸轮18的相位布置满足所述摆动杆26摆动速度最大时与所述凸轮18升程最大值对应，即保证所述摆动杆26速度最大时所述凸轮18加载。

所述驱动系统包括电机2、皮带3和飞轮4，所述飞轮4由所述电机2通过所述皮带3驱动，所述飞轮4的中心与所述凸轮轴19一端固接，所述电机固定在实验台面1上，所述凸轮轴19连接驱动系统的一端设有径向凸出的圆盘结构，所述圆盘结构通过螺栓固定飞轮4，保持旋转过程中轴心的稳定。

所述加热系统包括加热棒27，可插入活塞销21中实现试验活塞组件加热。

所述试验活塞组件可采用飞溅或滴溅润滑方法润滑。所述缸套固定架7可依据不同尺寸试验活塞组件定制，实现多种尺寸试验活塞组件的测试。

本发明工作原理如下：

所述电机2通过所述皮带3带动所述飞轮4转动，所述飞轮4的中心、凸轮轴19和转动杆24的转动端固定于同一轴线，所述飞轮4、所述凸轮轴19与转动杆24绕同轴线实现同步转动，所述凸轮18旋转过程中通过挤压所述碟簧17传递载荷至所述连杆小头14，最终实现所述活塞销21加载。所述转动杆24通过所述连杆25带动所述摆动杆26实现所述活塞销21的摆动。所述加热棒27插入所述活塞销21进行加热，模拟真实热环境。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。