一种宽温域高速冲击磨损试验机

1.本发明涉及材料冲击磨损测试技术领域，特别涉及一种宽温域高速冲击磨损试验机。


背景技术：

2.内燃发动机工作时，气门将随着发动机进气和排气冲程以某种频率周期性往复移动(气门打开与闭合)，与气缸盖上的气门座周期性接触碰撞，以保证燃烧室周期性密封和通气，随着发动机转速及燃烧室爆压的不断提高，气门与气门座接触和碰撞的频率和冲击力将愈发增大，长时间高温接触碰撞会导致气门和气门座发生磨损，尺寸精度下降，两者配合不紧密，最终引发燃烧室漏气，降低发动机热效率，甚至无法工作。
3.高温冲击磨损是气门-气门座材料磨损的主要形式，现有测设装置多数只能测试常温下点-平面或者球-平面之间的冲击磨损，冲击角度无法变化，因此，需要一种宽温域高速冲击磨损试验机来解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是解决现有测设装置多数只能测试常温下点-平面或者球-平面之间的冲击磨损，冲击角度无法变化的问题，提供一种宽温域高速冲击磨损试验机。
5.本发明提供的一种宽温域高速冲击磨损试验机，包括：
6.试验架，其上方设置有工作平台；
7.高温炉，设置在工作平台上；
8.冲击试验模块，设置在高温炉内，其包括：两个相对设置的测试块安装座，与工作平台连接，测试块安装座上开设有安装槽；测试块，设置在安装槽内，与测试块安装座拆卸连接；冲击块安装座，滑动设置在两个测试块安装座之间，冲击块安装座上拆卸连接有冲击块；驱动机构，设置在试验架上，其输出端与冲击块安装座连接，用于驱动冲击块安装座上下往复运动。
9.优选的，驱动机构包括：
10.顶杆，其一端与冲击块安装座连接，另外一端穿过工作平台延伸至工作平台下方；
11.套筒，设置在工作平台下方，且套设在顶杆上，套筒的上端和工作平台连接；
12.弹性件，连接在套筒和顶杆之间；
13.凸轮，架设在试验架上，凸轮轴连接有驱动电机，顶杆的下端与凸轮的轮廓接触。
14.优选的，还包括滚轮，设置在顶杆的底部，滚轮与凸轮的轮廓接触。
15.优选的，弹性件为弹簧，套设在顶杆的下端，弹簧的上端和套筒连接，下端和顶杆连接。
16.优选的，凸轮设置在顶杆下端的一侧，还包括连杆，其中间位置转动架设在试验架上，连杆的两端均连接有滚子，其中一个滚子与顶杆的下端接触，另一个滚子与凸轮的轮廓面接触。
17.优选的，试验架包括箱体，工作平台与箱体的顶部连接，凸轮架设在箱体内，箱体底部连接有调平底座。
18.优选的，高温炉内设置有热电偶。
19.与现有技术相比，本发明提供的一种宽温域高速冲击磨损试验机，其有益效果是：
20.1、本发明的冲击磨损试验机为模块化设计，设置测试块安装座和冲击块安装座，方便安装、拆卸和后续升级，测试材料可任意选择、更换，可测试大于0
°
且小于90
°
条件下的面-面接触冲击磨损。
21.2、本发明的试验机设置有精确控制温度的热电偶加热装置，且热电偶与工作平台分离，避免试验过程中冲击振动影响加热，能够真实测试材料高温下的冲击磨损性能，方便对冲击磨损行为规律的研究。
22.3、本发明的试验机由伺服电机、凸轮机构驱动，结构简单、刚度高，不会发生因结构件变形造成的测试精度下降现象，同时伺服电机转速可控，可较大范围调整冲击频率。
23.4、本发明的试验机通过设置双凸轮，顶杆的上下移动区间可调，可测试不同冲击力下、不同冲击间隙距离下材料的冲击磨损，可测试材料的冲击磨损。
附图说明
24.图1为本发明的整体结构示意图；
25.图2为本发明测试块安装座的结构示意图；
26.图3为本发明测试块的结构示意图；
27.图4为本发明冲击块的结构示意图；
28.图5为本发明实施例2的结构示意图。
29.附图标记说明：
30.1、调平底座；2、箱体；3、弹性件；4、套筒；5、顶杆；6、螺纹孔；7、测试块安装座；8、冲击块安装座；9、热电偶；10、高温炉；11、冲击块；12、测试块；13、工作平台；14、滚轮；15、凸轮；16、安装槽；17、测试块试验面；18、冲击块试验面；19、连杆。
具体实施方式
31.下面结合附图1和图5，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
32.实施例1
33.如图1和图4所示，本发明提供的一种宽温域高速冲击磨损试验机，包括试验架，试验架上方设置有工作平台13；工作平台13上设置有高温炉10，高温炉10内设置有冲击试验模块，冲击试验模块包括两个相对设置的测试块安装座7，测试块安装座7与工作平台13连接，测试块安装座7上开设有安装槽16，安装槽16内安装测试块12，测试块12上开设有螺纹孔6，使用时通过螺栓将测试块12安装在安装槽16内，冲击块安装座8滑动设置在两个测试块安装座7之间，冲击块安装座8上拆卸连接有冲击块11，驱动机构设置在试验架上，驱动机构的输出端与冲击块安装座8连接，用于驱动冲击块安装座8上下往复运动。
34.试验时，冲击块试验面18与测试块试验面17两两相对，保证二者面面接触，模拟实际工况中气门闭合对气门座的冲击碰撞。
35.进一步地，驱动机构包括凸轮机构，凸轮机构的从动件与冲击块安装座8连接，凸轮机构的凸轮轴连接有驱动电机，驱动电机选择伺服电机，
36.进一步地，凸轮机构包括顶杆5、套筒4、弹性件3、凸轮15，顶杆5的一端与冲击块安装座8连接，另外一端穿过工作平台13延伸至工作平台13下方，套筒4设置在工作平台13下方，且套设在顶杆5上，套筒4的上端和工作平台13连接，弹性件3连接在套筒4和顶杆5之间，凸轮15架设在试验架上，凸轮轴连接有伺服电机，顶杆5的下端与凸轮15的轮廓接触，工作平台13上开设有通孔，顶杆5从通孔中穿过。
37.进一步地，还包括滚轮14，设置在顶杆5的底部，滚轮14与凸轮15的轮廓面接触。滚轮14将顶杆5与凸轮15之间的滑动摩擦转变为滚动摩擦，提高传动效率，减小凸轮15磨损。
38.进一步地，弹性件3为弹簧，套设在顶杆5的下端，弹簧的上端和套筒4连接，下端和顶杆5连接。
39.进一步地，试验架包括箱体2，工作平台13与箱体2的顶部连接，凸轮15架设在箱体2内，箱体2底部连接有调平底座1，保证试验台的整体水平度。
40.其中，箱体2为结构钢做成的支架支撑，支架上装有防尘板，保护内部传动机构的同时避免落尘。
41.进一步地，高温炉10内设置有热电偶9，热电偶9能够准确控制温度，温度范围为25℃-600℃。
42.实施例2
43.如图5所示，在实施例1的基础上，本发明提供的一种宽温域高速冲击磨损试验机，其中，凸轮15设置在顶杆5下端的一侧，还包括连杆19，其中间位置转动架设在试验架上，连杆19的两端均连接有滚子14，其中一个滚子14与顶杆5的下端接触，另一个滚子14与凸轮15的轮廓面接触。
44.在凸轮15与顶杆5之间设计安装杠杆式连杆，利用杠杆原理降低对伺服电机扭矩功率的要求，试验时，当凸轮15旋转至凸轮曲面与滚轮14接触时，与凸轮15接触的滚轮14下移，另一侧滚轮14上移，顶杆5受到连杆19的作用向上运动，当凸轮15旋转至凸轮基面与滚轮14接触时，远离凸轮15一侧的滚轮14下移，顶杆5在弹簧的作用力下移，冲击块11与测试块12碰撞。
45.使用方法及工作原理
46.本发明的一种宽温域高速冲击磨损试验机，在使用时，将冲击块11作为气门试样，测试块12作为气门座试样，首先将测试块12安装在测试块安装座7上，将冲击块11安装在冲击块安装座8上，将测试块安装座7通过螺栓固定在工作平台13上，冲击块试验面18与测试块试验面17两两相对，保证二者面面接触，模拟实际工况中气门闭合对气门座的冲击碰撞，凸轮机构由伺服电动机控制转速，当凸轮15旋转至凸轮曲面时，顶杆5受到向上的力向上运动，气门试样与气门座试样分离，模拟实际气门打开过程；当凸轮15旋转至基面曲面时，顶杆5受到弹簧的回复力，气门试样下降并与气门座试样接触碰撞，模拟实际气门闭合过程。
47.综上所述，本发明的冲击磨损试验机为模块化设计，设置测试块安装座和冲击块安装座，方便安装、拆卸和后续升级，测试材料可任意选择、更换，可测试大于0
°
且小于90
°
条件下的面-面接触冲击磨损，本发明的试验机设置有精确控制温度的热电偶加热装置，且热电偶与工作平台分离，避免试验过程中冲击振动影响加热，能够真实测试材料高温下的
冲击磨损性能，方便对冲击磨损行为规律的研究。
48.以上公开的仅为本发明的较佳的具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。